ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL (ESPOL)

INSTITUTO DE TECNOLOGAS PROGRAMA DE ESPECIALIZACIN TECNOLGICA EN ALIMENTOS

(PROTAL)

PROYECTO. PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE TECNLOGA EN ALIMENTOS TEMA:

JUGO DE CAA DE AZCAR ENVASADO EN VIDRIOAUTORA:

Michele Estefana Aguirre RamrezMSC. Carlos Poveda Loor Director del Proyecto MBA. Mariela Reyes Lpez Vocal del Tribunal de Sustentacin

MAE. Gloria Bajaa Jurado Vocal alterno del Tribunal de Sustentacin

Ao Lectivo 2010-2011 GUAYAQUIL-ECUADOR

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL (ESPOL)

INSTITUTO DE TECNOLOGAS PROGRAMA DE ESPECIALIZACIN TECNOLGICA EN ALIMENTOS

(PROTAL)

PROYECTO. PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE TECNLOGA EN ALIMENTOS TEMA:

JUGO DE CAA DE AZCAR ENVASADO EN VIDRIOAUTORA:

Michele Estefana Aguirre RamrezMSC. Carlos Poveda Loor Director del Proyecto MBA. Mariela Reyes Lpez Vocal del Tribunal de Sustentacin

MAE. Gloria Bajaa Jurado Vocal alterno del Tribunal de Sustentacin

Ao Lectivo 2010-2011 GUAYAQUIL-ECUADOR

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios por darme la vida y unos padres maravillosos que han sido mi apoyo en todo momento, a mis profesores y tutor quienes han sabido guiarme en esta nueva etapa profesional.

Michele Estefana

DEDICATORIA

A mis padres Mara Ramrez y Edwin Aguirre, quienes con sus sabios consejos y respaldo incondicional han sido el pilar primordial de mi vida. A mi hermano Fernando, a mi abuelito Adn, a Willy y al MSc. Edwin Tamayo, quienes en todo momento me brindaron su apoyo y me alentaron para seguir adelante.

Michele Estefana

TRIBUNAL DE GRADUACIN

MSC. Carlos Poveda Loor Director del Proyecto

MBA. Mariela Reyes Lpez Vocal del Tribunal de Sustentacin

MAE. Gloria Bajaa Jurado Vocal alterno del Tribunal de Sustentacin

DECLARACION EXPRESA

La responsabilidad del contenido de este trabajo final de graduacin, me corresponde exclusivamente y el patrimonio intelectual de la misma a la ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL.

Michele Aguirre Ramrez

RESUMEN

La elaboracin del Jugo de Caa de azcar envasado en vidrio ha sido realizada con el objetivo de ofrecer al pblico una bebida refrescante y deliciosa, de alta calidad gracias al cumplimiento de las Buenas Prcticas de Manufactura (B.P.M.) e innovadora, debido a que su elaboracin an no ha sido considerada por la industria alimentaria. La caa de azcar es originaria de la India y es muy conocida mundialmente por ser materia prima para la produccin de azcar, pero en algunos pases como Ecuador se conoce tambin del consumo del jugo de la caa azcar como una bebida refrescante y energtica proveniente de la trituracin de la caa mediante el uso de un trapiche o molino. Esta bebida normalmente se la toma inmediatamente despus de la extraccin del jugo, debido a su corto periodo de vida til, pero con la aplicacin de la tecnologa se puede ampliar el periodo de vida til conservando sus caractersticas organolpticas. La etapa de investigacin y desarrollo del producto se llev a cabo durante cinco meses en el rea de la planta piloto del PROTAL. Este periodo de prueba fue utilizado para conseguir la formulacin adecuada que sea del agrado del cliente que a la vez garantice un producto inocuo y de calidad para su consumo. El proceso de elaboracin consiste en las siguientes etapas: pesado, lavado, picado, extraccin del jugo, filtrado, clarificado, llenado, sellado y etiquetado. Al Jugo de Caa envasado en vidrio se realizaron pruebas fsicas, qumicas, microbiolgicas y sensoriales para determinar las caractersticas cuali-

cuantitativas del producto final, lo cual certifica la calidad y el cumplimiento de los requisitos con las instituciones pertinentes.

Finalmente se presentan los anlisis de la factibilidad de la creacin de esta empresa con sus respectivas proyecciones de ventas, ingresos, egresos y el punto de equilibrio que representa el estado de balance de la empresa.

INDICE

INTRODUCCIN OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL .. OBJETIVOS ESPECFICOS .

1 3 3 3

CAPITULO I 1.1 MARCO TEORICO 1.1.1 Origen e importancia del producto 1.1.2 Condiciones climticas ....................................................................... 1.1.3 Suelos . 1.1.4 Ciclos de la caa . 1.2 DEFINICIONES . 1.2.1 Definicin taxonmica y gentica del cultivo de la Caa de Azcar .. 1.2.2 Composicin qumica de la Caa .... 1.2.3 Caractersticas de calidad de la caa de azcar .. 1.2.4 Valor Nutricional 1.2.5 Factores Microbiolgicos del Jugo de Caa de Azcar . 1.2.5.1 Factores ambientales que interviene en el crecimiento microbiano del Jugo de Caa .. 1.2.5.2 Efecto de la temperatura sobre el crecimiento de microorganismos 1.2.5.3 Efecto del potencial de hidrgeno (pH) sobre el crecimiento de microorganismos ... 25 23 21 10 11 19 20 21 5 5 6 7 9 10

1.2.5.4 Efecto de la disponibilidad de oxgeno sobre el crecimiento de microorganismos .. 1.2.5.5 Efecto de la actividad de agua sobre el crecimiento de microorganismos .. 28 27

CAPTULO II 2.1 2.2 DEFINICIN DEL PRODUCTO .. FORMULACIN 2.2.1 Ingredientes y aditivos del Jugo de Caa envasado en botellas de vidrio . 2.2.2 Caractersticas de los ingredientes .. 2.2.3 Caractersticas de los aditivos ... 2.3 2.4 2.5 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA ELABORACIN DEL JUGO DE CAA . DESCRIPCIN DETALLADA DEL PROCESO . FACTORES QUE AFECTAN LA CALIDAD DEL PRODUCTO JUGO DE CAA ENVASADO EN VIDRIO . 2.6 2.7 2.8 DIAGRAMA INGENIERIL 43 48 32 32 32 35 38 31 32

DESCRIPCION DE EQUIPOS .. 49 ORGANIGRAMA DE LA EMPRESA . 58

CAPTULO III 3.1 CONTROL DEL PRODUCTO FINAL 3.1.1 Calidad Sensorial 3.1.2 Anlisis fsico qumico .. 60 60 60

3.1.3 Control microbiolgico . 3.1.4 Estabilidad del JUGO DE CAA ENVASADO EN VIDRIO ..

61 61

CAPTULO IV 4.1 4.2 LEGISLACIN .. BUENAS PRCTICAS DE MANUFACTURA (B.M.P.) . 66 66

CAPTULO V 5.1 5.2 5.3 CLCULOS DE RENDIMIENTO ... VALOR NUTRICIONAL DE PRODUCTO PRESENTACION DEL PRODUCTO . 76 77 79

CAPTULO VI 6.1 ANLISIS DE FACTIBILIDAD ... 6.1.1 Inversin Inicial .. 6.1.2 Amortizacin .. 6.1.3 Depreciacin 6.1.4 Gastos 6.1.5 Tasa de Descuento (TMAR) . 6.1.6 Costos .. 6.1.7 Estado de Resultados ... 6.1.8 Flujo de Caja 6.1.9 Anlisis de Sensibilidad ... 6.1.10 Punto de Equilibrio 6.1.11 Variacin de Precio ... 6.1.12 Balance General . 81 81 84 86 86 87 87 91 92 93 94 95 95

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..

97

BIBLIOGRAFA . 100 ANEXOS . 102 1. 2. 3. 4. 5. TABLAS . 103 ANLISIS BROMATOLGICO Y MICROBIOLGICO 104 NORMAS TCNICAS ECUATORIANAS INEN .. 105 CODEX ALIMENTARIO .. 106 DECRETO EJECUTIVO .. 107

INTRODUCCIN

La India es el hogar original de la caa de azcar y el segundo productor ms grande despus de Brasil. En la actualidad produce alrededor de 280 millones de toneladas de azcar de caa en un rea de 4 millones de hectreas. Aproximadamente de 10-12% est disponible para la manufactura de jugo de caa el mismo que es consumido solo o con otros ingredientes como es el caso del limn, jengibre, lima, entre otros. La caa de azcar es una gramnea de clima tropical proveniente del sudeste asitico. Esta planta es utilizada principalmente en la industria alimentaria como materia prima para realizar una extensa variedad de productos, entre ellos, el ms importante es el azcar de mesa y por consiguiente todos sus derivados, pero tambin tiene otros usos, como: alcohol, combustible, abonos, alimentos para cerdos, etc. Los principales parmetros que intervienen en el desarrollo de este tipo de planta son la temperatura, humedad y luminosidad. En el tallo de la caa de azcar se forma y acumula un jugo de gran poder alimenticio compuesto esencialmente por agua y una parte slida rica en slidos solubles. Entre los slidos solubles de la caa sobresales la sacarosa, glucosa y fructosa pero tambin contiene otros nutrientes y micronutrientes como protenas, hierro, calcio, fsforo, vitamina B1, vitamina B2 y vitamina C. La sacarosa se sintetiza en las hojas gracias a la energa tomada del sol durante la fotosntesis y se acumula en el tallo de la caa y su contenido aumenta con el tiempo hasta alcanzar su ptima madurez, momento en el cual se inicia la inversin de los azcares. Esta madurez en sacarosa es alcanzada por cada variedad a una edad diferente. Debido a que ste es un producto abundante en lugares calientes y asoleados se puede utilizar este recurso para la produccin de su jugo envasado en vidrio. El 1

proceso de produccin involucra la aplicacin de tecnologas de barrera, Buenas Prcticas de Manufactura y bajos costos de materia prima. Es adems, un rea que an no ha sido considerado por la industria alimenticia, lo que conlleva a pensar de la factibilidad de investigar su proceso de elaboracin. La principal desventaja reflejada en el proceso de elaboracin de este producto es la fermentacin. Este es un fenmeno que se da por la presencia de azcares y su posterior degradacin. Superar esta barrera es la principal causa a aplicar la tecnologa de alimentos. Por las razones antes mencionadas es posible la produccin del jugo de caa de azcar envasado en vidrio, desarrollando una opcin ms para la utilizacin de esta planta, y fortaleciendo el progreso de la amplia gama de productos elaborados por la industria alimentaria ecuatoriana con el ingreso de este nuevo producto en el mercado.

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Elaborar jugo de caa de azcar envasado en vidrio, mediante el uso de procedimientos y metodologas apropiadas para obtener un producto de calidad.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Establecer los parmetros fsicos y qumicos que sern aplicados durante la elaboracin del jugo de caa. Realizar el diagrama de elaboracin del jugo de caa envasado. Monitorear la estabilidad del jugo de caa envasado en botellas de vidrio. Aplicar Buenas Prcticas de Manufactura y legislaciones que rigen al proceso de elaboracin y utilizacin de materias primas.

3

CAPTULO I

4

1.2

MARCO TEORICO

1.2.1 Origen e importancia del producto La caa de azcar (Saccharum officinarum) es una planta tropical, un pasto gigante emparentado con el sorgo y el maz en cuyo tallo se forma y acumula un jugo rico en sacarosa, compuesto que al ser extrado y cristalizado en el ingenio forma el azcar. La caa de azcar fue utilizada y cultivada desde los tiempos ms remotos, lo cual motiv su difusin y los cruces que hacen muy difcil el estudio de sus orgenes. La teora actual ms comnmente admitida seala el Saccharum robustum como la especie botnica de arranque, y la Nueva Guinea y las islas vecinas como el lugar de origen. Desde all los horticultores neolticos habran llevado los tipos ms importantes primero al este (nuevas Hbridas, Nueva Caledonia, Islas Fiji), despus al oeste (Clebes, Filipinas, Borneo, Sumatra, Malasia, India) y al noroeste (Filipinas, Indochina, China). La gran complejidad cromosmica actual de las variedades no hibridadas artificialmente da una idea de estos antiguos cruces. La existencia de la caa de azcar en China y en la India puede situarse unos 6000 aos A.C. Su empleo para la alimentacin humana se remonta a 3000 aos A.C. en la India, de donde los soldados de Alejandro Magno trajeron azcar 325 aos antes de nuestra era. Los romanos conocan este artculo, pero fueron los rabes quienes difundieron estacas de caa de azcar primero en Palestina y despus en Egipto (700 aos D.C), en Sicilia, Espaa y Marruecos. Cristbal Coln en su segundo viaje, llev esquejes de caa a las islas Canarias, a la isla llamada actualmente Repblica Dominicana. 5

Este cultivo se desarroll entre 1500 y 1600 en la mayora de los pases tropicales de Amrica (Antillas, Mxico, Brasil, Per, Ecuador, etc.) y durante mucho tiempo ha sido su principal riqueza agrcola. Fue llevada nuevamente a las islas Hawai hacia el ao 800 y firmemente asentada en las islas Mauricio y Reunin en 1650. La mayor parte de las regiones tropicales y numerosas zonas subtropicales son aptas para el cultivo de la caa de azcar, ya que aqul slo se ve limitado por la altura y el fro. Actualmente se cultiva en toda Asia Meridional: Archipilago Malayo, Formosa, Sur de Filipinas, en muchos pases africanos, sur de Estados Unidos, Mxico, Amrica Central, Antillas las Guayanas, Venezuela, Brasil, Per, Argentina, Paraguay y las regiones clidas de Australia. Cuba es el ms grande productor de caa, y el ms grande exportador de azcar.

1.2.2 Condiciones climticas La Caa de Azcar es una planta tropical que se desarrolla mejor en lugares calientes y soleados. Cuando prevalecen temperaturas altas la caa de azcar alcanza un gran crecimiento vegetativo y bajo estas condiciones la fotosntesis se desplaza, hacia la produccin de carbohidratos de alto peso molecular, como la celulosa y otras materias que constituyen el follaje y el soporte fibroso del tallo. Es indispensable tambin proporcionar una adecuada cantidad de agua a la caa durante su desarrollo, para que permita la absorcin, transporte y asimilacin de los nutrientes. A pesar de lo anteriormente dicho, la caa de azcar es una planta que tolera climas relativamente variados. Tiene unas exigencias climticas notablemente diferentes en el curso de las dos fases principales de su ciclo: crecimiento y maduracin.

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Ciertas partes de la caa de azcar se hielan a partir de 0 C y la magnitud de los daos es proporcional a los fros. Por otra parte el crecimiento de la caa es nulo a 15 C, prcticamente nulo a 18 C y slo es normal por encima de 20 C. Los diferentes factores climticos que actan sobre un lugar determinado condicionan en gran manera las fases del ciclo anual de la caa y los resultados finales de este cultivo. Dicho de otro modo, si se admite que se ha hecho todo lo posible por aumentar el rendimiento, a cada lugar corresponde un rendimiento mximo que depende de las condiciones climticas del ao. A la media de esas condiciones climticas corresponde una media de rendimiento mximo, o rendimiento potencial del lugar considerado. Los factores climticos que han de tenerse en cuenta son los siguientes: Temperatura (del aire y del suelo) y cantidad de calor. Luz (luminosidad y duracin del da). Humedad (del aire y del suelo) y rgimen de lluvias. Viento. Factores de situacin (latitud y altura).

1.2.3 Suelos La caa de azcar es una planta que tolera muy bien las condiciones del suelo. De una forma general, se la cultiva con xito tanto en terreno arcilloso muy pesado como en turba casi pura o en terrenos extremadamente arenosos.

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Sus nicas exigencias respecto del suelo son: una cierta profundidad, una conveniente aeracin, un pH que no sobrepasa los lmites normales (la caa tolera incluso un pH de 4.0 y de 9.0 y hasta 10.0). Los terrenos muy buenos para la caa pueden ser diversos, las siguientes son las caractersticas ms deseables: Terrenos de origen volcnico u aluviones recientes. Textura limosa o arcilloso-arenoso. Estructura granulada, porosa. Gran capacidad de retencin. Profundidad de 0.7 a 0.8 m y, si es posible, an ms. Drenaje natural cmodo y no limitado por una capa fretica situada demasiada cerca de la superficie (1.5 a 2 m). PH entre 6.0 y 8.0. Vida microbiana activa y suficiente contenido de materia orgnica y de nitrgeno. Reservas bastante grandes de nitrgeno y de elementos minerales asimilables. Ni exceso de sales txicas, ni carencia de oligoelementos. Topografa poco inclinada y regular. Sin piedras, troncos u otros obstculos fsicos.

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1.2.4 Ciclos de la caa El cultivo de caa de azcar se hace en forma continua durante todo el ao, se reproduce normalmente por estacas, ste sigue siendo el nico mtodo de multiplicacin vegetativa en orden a su cultivo. Las estacas son partes ms o menos largas del tallo que contienen un nmero variable y en general limitado de yemas laterales. El ciclo de la caa puede resumirse as: Plantacin: Las estacas son colocadas bajo un poco de tierra hmeda. Germinacin: A partir de las reservas contenidas en la estaca, las yemas germinan brotando tallos primarios. Ahijamiento: Estando muy cercanos los entrenudos de la base de los tallos primarios, se constituye un conjunto de yemas subterrneas, algunas de las cuales germinan a su vez dando tallos secundarios y as sucesivamente formando una macolla. Desarrollo de las races normales: Algunas races de estaca tienen vida corta mientras que otras nacen y se desarrollan a medida de las necesidades de la macolla de caas y de las posibilidades del medio ambiente. Crecimiento: La yema vegetativa terminal de cada tallo da origen a una sucesin de nudos, los tallos crecen mientras que las hojas surgidas de cada nudo tambin lo hacen, siendo reemplazadas despus por hojas ms jvenes. Floracin: A partir de cierta edad la yema apical puede transformarse en yema floral. Para esta floracin son necesarios de dos a tres meses. Madurez y recoleccin: Una vez eliminada la caa y las hojas, se inicia la faena de recoleccin entre los once y diecisis meses de la plantacin 9

para ser utilizado todo el resto del tallo, despus de haber sido cortado al ras del suelo. Retoos: La macolla comprende la parte subterrnea de los diversos tallos recientemente cortados, los jvenes brotes a punto de aparecer y todo el conjunto de races. A partir de las yemas latentes nacen nuevos tallos que comportan a su vez nuevos ojos que dan origen a nuevas races.

1.3 DEFINICIONES 1.2.3 Definicin taxonmica y gentica del cultivo de la Caa de Azcar La Caa de Azcar forma parte de la familia de las gramneas del gnero Saccharum, donde tiene 6 especies, de las cuales 4 son domesticadas y 2 silvestres. Las domesticadas corresponden a S. edule, S. barberi, S. sinensi y S. officinarum; las silvestres S. spontenaum y S. robustum (Fiallos Encalada, 2008).

La clasificacin taxonmica de la caa de azcar es la siguiente (Fiallos Encalada, 2008):

Reino: Divisin: Clase: Orden: Familia: Subfamilia: Tribu: Subtribu: Gnero:

Eukaryota Magnoliophyta Liliatae Poales Poaceae (Gramnea) Panicoideae Andropogoneae Saccharinae Saccharum 10

Especies:

officinarum L. sinense Roxb. barberi Jeswiet spontaneum L. robustum Brandes y Jeswiet. edule.

La especie S. officinarum es la que se siembra comercialmente y se deduce que fue domesticada a partir de la S. robustum.

Figura 1. Caaveral

Fuente: www.dspace.espol.edu.ec

1.2.4 Composicin qumica de la Caa Los tallos corresponden a la seccin anatmica y estructural de la planta de Caa de Azcar, que presenta mayor valor econmico e inters para la fabricacin de azcar, jugo y la elaboracin de Alcohol, motivo por el cual su composicin qumica reviste especial significado (Larrahondo, 1995). En trminos generales, la composicin qumica de la caa de azcar es la resultante de la integracin e interaccin de varios factores que intervienen 11

en forma directa e indirecta sobre sus contenidos, variando los mismos entre lotes, localidades, regiones, condiciones del clima, variedades, edad de la caa, estado de madurez de la plantacin, grado de despunte del tallo, manejo incorporado, periodos de tiempo evaluados, caractersticas fsicoqumicas y microbiolgicas del suelo, grado de humedad (ambiente y suelo), fertilizacin aplicada, entre otros (Meade & Chen, 1977).

Tabla 1. Promedio de la Composicin Qumica (%) de los Tallos y los Jugos de la Caa de Azcar.

*En los tallos, el porcentaje se refiere a la planta de caa y en el jugo a slidos solublesFuente: Meade y Chen, 1977.

En trminos globales la Caa est constituida principalmente por Jugo y Fibra, siendo la Fibra la parte insoluble en agua formada por Celulosa, la que a su vez se compone de azcares simples como la Glucosa (Dextrosa). A los 12

Slidos Solubles en agua expresados como porcentaje y representados por la Sacarosa, los Azcares Reductores y otros componentes, comnmente se les conoce como Brix. La relacin entre el contenido de Sacarosa presente en el jugo y el Brix se denomina Pureza del Jugo. El contenido Aparente de Sacarosa, expresado como un % en peso y determinado por polarimetra, se conoce como Pol. Los Slidos Solubles diferentes de la Sacarosa, que contempla los Azcares Reductores como la Glucosa y la Fructuosa y otras sustancias orgnicas e inorgnicas, se denominan usualmente No Pol o No Sacarosa, los cuales corresponden porcentualmente a la diferencia entre Brix y Pol (Larrahondo, 1995). La tabla 1 revela que en la Caa de Azcar el contenido de agua representa entre el 73 y el 76%. Los Slidos Solubles Totales (Brix % Caa) fluctan entre 10 y 16%, y la Fibra (% de Caa) vara entre 11 y 16%. Los Azcares ms simples, Glucosa y la Fructuosa (Azcares Reductores), existen en el jugo de caas con grado avanzado de madurez en una concentracin entre 1 y 5%. La calidad del jugo y de otros productos depende en buena parte, de la proporcin de estos Azcares Reductores, los cuales cuando aumentan por causa del deterioro o la inmadurez de la planta, pueden producir incrementos en el color y variacin en el dulzor (Larrahondo, 1995). Adems de los Azcares contenidos en el jugo, existen tambin otros constituyentes qumicos de naturaleza orgnica e inorgnica, representados por Sales de cidos Orgnicos, Minerales, Polisacridos, Protenas y otros (Larrahondo, 1995). La calidad de la caa afecta el procesamiento del jugo. El contenido de Almidones en el jugo es bajo (aproximadamente entre 50 y 70 mg/l); se ha encontrado que esta es una caracterstica muy ligada a las variedades, que puede ser modificada (reducida) mediante prcticas agrcolas como el riego y la fertilizacin con potasio (Larrahondo, 1995).

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De la composicin de la Caa, el 99% corresponde a los elementos Hidrgeno, Carbono y Oxgeno. Su distribucin en el tallo es de aproximadamente un 74,5% de agua, 25% de Materia Orgnica y 0,5% de Minerales (Larrahondo, 1995). La Caa como materia prima se constituye fundamentalmente de Fibra y Jugo, donde:

La Fibra se define como la fraccin de sustancias insolubles en agua que tiene inters no slo por su cantidad sino tambin por su naturaleza, y el jugo como una solucin diluida e impura de Sacarosa. La calidad y contenido del jugo depende en un alto grado de la materia prima que le dio origen (Larrahondo, 1995). Los altos contenidos % de Fibra dificultan la extraccin del jugo retenido en las clulas del tejido parenquimatoso del tallo, lo que implica y obliga a efectuar una excelente preparacin de la materia prima para su molienda, procurando alcanzar una mayor desintegracin y ruptura de las clulas que contienen el jugo. Un bajo contenido % de Fibra resulta por su parte negativa, debido a que la cantidad de Bagazo se reduce, afectando el Balance Energtico (Larrahondo, 1995). Los Slidos Solubles estn representados como se indic, por los Azcares y otras sustancias Orgnicos e Inorgnicos. Los Azcares se representan a su vez por la Sacarosa, la Glucosa y la Fructosa, manteniendo la primera el mayor porcentaje, el cual puede alcanzar valores prximos al 18%. Los otros azcares del jugo aparecen en proporciones variables, dependiendo del estado de maduracin de la materia prima (Larrahondo, 1995). La Sacarosa se Hidroliza con facilidad en soluciones cidas segn la siguiente reaccin: 14

A esta reaccin Hidroltica se le aplica generalmente el nombre de Inversin y los Monosacridos: Glucosa y Fructosa producidas reciben el nombre de Azcares Reductores. Altos contenidos de estos azcares en los tallos denuncian un estado de inmadurez, con presencia de otras sustancias indeseables como Almidn. En el caso de Caas maduras, los Azcares Reductores contribuyen relativamente poco en la mayor recuperacin de azcar en forma de cristales (Larrahondo, 1995). La Glucosa es un componente normal de la Caa de Azcar en cualquier fase de Desarrollo de la planta, encontrndosele en el jugo en mayor o menor cantidad. La Fructosa o Levulosa se encuentran en mayores concentraciones en Caas que an no alcanzan su madurez fisiolgica y disminuye conforme este estado avanza y la planta madura (Larrahondo, 1995). Las otras sustancias Orgnicas estn representados por sustancias como: materias nitrogenadas (protenas, aminocidos, amidas, etc.), grasas y ceras, pectinas, cidos libres y combinados (mlico, succnico, oxlico, etc.) (Larrahondo, 1995). Las sustancias Inorgnicos que representan las cenizas, tienen como componentes principales: Slice, Potasio, Fsforo, Calcio, Sodio, Magnesio, Azufre, Hierro, Aluminio, Cobre, Zinc, etc. En este caso, el Potasio es el mineral que aparece en mayor proporcin entre el contenido mineral del jugo, debido a su elevada solubilidad en agua (Larrahondo, 1995). Existen dos fuentes bsicas de colores provenientes de la caa: (1) los que se originan en la planta, y (2) los que se forman durante su procesamiento. En los jugos de la planta se encuentran compuestos de carcter fenlico, que puede ser de naturaleza sencilla o compleja como flavonoides. Estos ltimos

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pueden existir en forma libre o como glicsidos unidos a molculas de azcar. Algunos fenoles son incoloros dentro de la planta, pero se oxidan o reaccionan con aminas produciendo sustancias coloreadas (Clarke, Blanco, & Godshall, 1986a; SMRI, 1992). Los compuestos coloreados que se forman durante el procesamiento provienen de la descomposicin trmica de la sacarosa y de los azcares reductores (glucosa o fructosa), o se originan en las reacciones de estos carbohidratos con compuestos amino-nitrogenados presentes en la planta (reacciones de Maillard) (Ver Figura 2), produciendo polmeros coloreados denominados melanoidinas. Godshall, 1986a). (Clarke, Blanco, &

Figura 2. Posible va de termlisis de la sacarosa y formacin de melanoidinas durante el procesamiento de la caa de azcar.

Fuente: Shafizadek, Furneaux, & Stevenson, 1979.

En el gnero Saccharum se conocen cinco clases de flavonoides: antocianinas, catequinas, chalconas y flavonas, que poseen todos una estructura comn C6C3C6 con dos anillos aromticos de carcter fenlico designados A y B, tal como se muestra en la Figura 3 (Larrahondo, 1995).

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Figura 3. Anillos aromticos de carcter fenlico comunes a los flavonoides de la caa de azcar.

Fuente: Smith & Paton, 1985.

Segn estudios realizados se encontr que los niveles de precursores de color (amino-nitrgenos y fenoles) o materiales pigmentados en los jugos, se relaciona con la variedad o con un dficit o estrs de la humedad pueden incrementar el contenido de cuerpos coloreados, especialmente de aminonitrgenos (Larrahondo, 1995). Los flavonoides tienen una alta solubilidad en agua y se extraen de los tallos en la etapa de trituracin. El grupo de antocianinas est constituido por pigmentos catinicos cuyo color se torna oscuro cuando el pH disminuye, pero se descompone fcilmente a pH 7.0, originando un glicsido de coumarina incoloro (Ver Figura 4) (Larrahondo, 1995).

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Figura 4. Descomposicin trmica de las antocianinas presentes en la caa de azcar.

Fuente: Smith y Paton, 1985.

Las flavonas derivadas del tricino, el luteolino y el apigenino, constituyen otra clase de flavoniodes de importancia en la caa de azcar. Estos compuestos son colorantes de carcter ligeramente cido y existe en forma no ionizada a pH bajo. En general, la contribucin de los flavonoides al color del jugo se incrementa rpidamente entre pH 7.0 y 9.0 (Smith & Paton, 1985).

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1.2.4 CARACTERSTICAS DE CALIDAD DE LA CAA DE AZCAR

Figura 5. Caractersticas de Calidad de la Caa de Azcar

Rendimiento esperado de Jugo (%) alto

Alto tonelaje de jugo/ha/ao

Adecuado nivel de sacarosa

Fuente: (Larrahondo, 1995, www.cenicana.org)

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1.2.4 Valor Nutricional Beneficios saludables del consumo de Jugo de Caa El jugo de caa de azcar es comnmente consumido en los pases donde es cultivada. Esta es una bebida natural dulce y refrescante, adems es rica en azcares, sales orgnicas, varias vitaminas, hierro, calcio y potasio (Atom, 2010). El jugo de caa es una bebida natural, muy deliciosa y cargada de muchas propiedades medicinales (Atom, 2010). Tomar regularmente el jugo de caa de azcar promueve la pronta recuperacin en los problemas de ictericia. Es tambin un recurso confiable en la curacin natural para el dolor de garganta, y gripe debido a que sube los valores del ndice de glicemia, refrescando y revitalizando los niveles de energa en el cuerpo. Tambin es considerado como un laxante natural debido a su contenido en potasio (Atom, 2010). En forma natural, el jugo de caa es alcalino, esta bebida natural trabaja como medicina natural anti-cancergena y previene problemas de mamas y cncer al colon, a ms de curar abscesos o tumores que pueden llegar a presentarse en un individuo en un momento dado (Atom, 2010). El jugo de caa de azcar es una bebida recomendada para la fiebre debido a un trastorno febril porque ayuda en la recuperacin de la energa perdida por la fiebre (Atom, 2010). Finalmente, el jugo de caa de azcar es una bebida que ayuda a las persona a desenvolverse eficazmente en su trabajo, debido a que proporciona caloras que se necesitan para el desenvolvimiento diario (Atom, 2010).

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1.2.5 Factores Microbiolgicos del Jugo de Caa de Azcar Es conocido que las caas de azcar son exprimidas para obtener jugo y que es una prctica comn dispensar este jugo fresco bien sea como tal o con adicin de jugo de lima y/o extracto fresco de jengibre en vasos por los vendedores a los consumidores. El mayor problema hallado en sta operacin es la falta de higiene, que resulta en la contaminacin del jugo con la fuerte carga de microorganismos, la cual se debe a la impropia limpieza de las caas de azcar y a la manipulacin de producto terminado. El jugo de azcar de caa crudo es un alimento rico en carbohidratos, bajo en acidez y por ello susceptible al crecimiento de levaduras, bacterias de deterioro y tambin de bacterias patgenas. Patgenos tales como C. Perfringens, Salmonella y S. Aureus son capaces de crecer y proliferar en un pH superior a 4,6. La contaminacin de ste jugo crudo con stas bacterias puede ocurrir por los manipuladores de alimentos, por el equipo empleado o por el ambiente en el cual es preparado. Tal jugo recientemente exprimido no puede ser preservado ni siquiera por unas pocas horas, pues es sabido que se fermenta muy rpidamente.

1.2..5.1 Factores ambientales que interviene en el crecimiento microbiano del Jugo de Caa Cada producto alimenticio se caracteriza por una serie de parmetros tanto intrnsecos como extrnsecos, los cuales influyen en los factores ambientales que se proveen a los microorganismos. A este respecto se puede considerar que hay cuatro factores ambientales que tienen funcin destacada en el control del crecimiento microbiano: la temperatura, la disponibilidad de agua, el potencial de Hidrgeno (pH) y el oxgeno

(Madigan, Martinko, & Parker, 1985).

21

Cuando un alimento dado se caracteriza en funcin de estos factores, es posible efectuar predicciones acerca de su vida til, pues se ha tenido en consideracin la capacidad de proliferacin de una determinada flora en relacin con estos parmetros. Todos los microorganismos de importancia alimenticia tienen limitaciones con respecto a estos parmetros y pueden ser inhibidos por unos o por varios de ellos. La utilizacin de la energa potencial contenida en los nutrientes se produce por reacciones de oxido-reduccin. Qumicamente la oxidacin est definida por la prdida de electrones (e-) y la reduccin por la ganancia de los mismos. En las bacterias los sistemas de oxido-

reduccin que transforman la energa qumica de los nutrientes en una forma biolgicamente til, incluyen la fermentacin y la respiracin. En la fermentacin tanto la molcula dadora como la aceptora de electrones, son compuestos orgnicos, mientras que en la respiracin hay un aceptor final exgeno, que cuando es el oxgeno hablamos de respiracin aerobia, y cuando es un compuesto inorgnico hablamos de respiracin anaerobia (Madigan, Martinko, & Parker, 1985). Los microorganismos aerobios necesitan valores redox positivos y los anaerobios negativos. Cada tipo de microorganismo slo puede vivir con presencia o no de O2. Los microorganismos al multiplicarse, debido a su metabolismo liberan electrones y consumen oxgeno (Madigan, Martinko, & Parker, 1985). En general, la presencia de cidos en el alimento produce una drstica reduccin de la supervivencia de los microorganismos. Los cidos fuertes (inorgnicos) producen una rpida bajada del pH externo, aunque su presencia en la mayora de los alimentos es inaceptable. Los cidos dbiles (orgnicos) son ms efectivos que los inorgnicos en el medio intracelular; se supone que esto ocurre porque es ms fcil su difusin a travs de la membrana celular en su forma no disociada (lipoflica) y 22

posteriormente se disocian en el interior de la clula inhibiendo el transporte celular y la actividad enzimtica (Madigan, Martinko, & Parker, 1985).

1.2..5.2

Efecto de la temperatura sobre el crecimiento de microorganismos La temperatura es uno de los factores ms importantes que afectan al crecimiento y a la supervivencia de los microorganismos. A temperaturas muy fras o muy calientes los microorganismos no crecern. Pero los valores absolutos de ests temperaturas mnimas o mximas varan mucho entre microorganismos diferentes y, por lo general reflejan el rango de la temperatura media de su hbitat 1985). La temperatura ejerce dos tipos de efectos opuestos sobre los organismos vivos. A medida que se eleva la temperatura las reacciones qumicas y enzimas de las clulas son ms rpidas y el crecimiento se acelera. Sin embargo, por encima de una cierta temperatura algunas protenas particulares pueden sufrir daos irreversibles. En consecuencia, dentro de un cierto margen, un aumento de temperatura supone un incremento en el crecimiento y en el metabolismo hasta un punto en el que tienen lugar las reacciones de inactivacin. Por encima de tal punto las reacciones celulares caen rpidamente a cero. As, para cada organismo existe una temperatura mnima por debajo de la cual no el posible el crecimiento, una temperatura ptima a la que se produce el crecimiento ms rpido, y una temperatura mxima por encima de la cual no es posible el crecimiento. Estas temperaturas fundamentales son caractersticas de cada tipo de microorganismo, pero no son completamente fijas, pues pueden ser ligeramente modificadas por otros factores del ambiente, en particular por la composicin del medio. (Madigan, Martinko, & Parker,

23

Clasificacin de los microorganismos segn su temperatura Se pueden distinguir cuatro grupos de microorganismos con relacin a su temperatura ptima: psicrfilos, con temperaturas ptimas bajas;

mesfilos, con temperaturas ptimas moderadas; termfilos, con altas temperaturas ptimas; e hipertermfilos, con temperaturas ptimas muy elevadas. Los mesfilos se encuentran en animales de sangre caliente y en medios acuticos y terrestres de latitudes templadas y (Ver Figura 2) (Madigan, Martinko, & Parker, 1985). Los psicrfilos y los termfilos se encuentran en ambientes muy fros o calientes, respectivamente. Los hipertermfilos son tpicos de ambientes concretos extremadamente calientes como fuentes termales, hidrotermales submarinas (Madigan, Martinko, & Parker, 1985). Microorganismos psicrfilos y psicrotolerantes: Los organismos con temperatura ptima baja se llaman psicrfilos, el cual puede definirse como un organismo que tiene una temperatura ptima de crecimiento de 15C o inferior, una temperatura mxima de crecimiento por debajo de 20C y una temperatura mnima de crecimiento de 0C o ms baja. Los organismos que crecen a 0C pero tienen temperaturas ptimas de 20-40C se llaman psicrotolerantes (Madigan, Martinko, & Parker, 1985). Microorganismos mesfilos: Son microorganismos cuya temperatura ptima esta alrededor de los 39C, y su variante de crecimiento tiene temperaturas que van desde los 10 a los 47C Parker, 1985). Microorganismos termfilos e hipertermfilos: Los microorganismos cuya temperatura ptima est por encima de 45c se llaman termfilos (temperatura ptima 45-80C); y que aqullos cuya temperatura ptima est por encima de 80c son los hipertermfilos (Madigan, Martinko, & Parker, 1985). 24 (Madigan, Martinko, & y fuentes

Tabla 2. Temperatura de los microorganismos de la Caa de azcar

TEMPERATURA Mnimo tolerable 20C Mximo tolerable 48C

Microorganismos Levadura C. Perfringens

ptimo 37C 43 47C

Caracterstica Mesfilos Termfilos

Salmonella

5C

35 37C 35 37C

45 47C 45 47C

Mesfilos

S. Aureus

6 - 7C

Mesfilos

Fuente: Madigan, Martinko, & Parker, 1985.

1.2..5.3

Efecto potencial de hidrgeno (pH) sobre el crecimiento de microorganismos Los microorganismos regulan su pH interno mediante un sistema de transporte de protones que se encuentra en la membrana citoplasmtica, que incluye una bomba de protones ATP dependiente (Madigan, Martinko, & Parker, 1985). El rango de pH ptimo para el desarrollo de microorganismo es estrecho debido a que frente a un pH externo muy desfavorable se requiere un gran consumo de energa para mantener el pH interno (Madigan, Martinko, & Parker, 1985). La mayora de microorganismos crecen mejor a valores de pH en torno a 7,0 (6,6-7,5), si bien unos pocos crecen a valores por debajo de 4,0. En cuanto a sus relaciones con el pH, las bacterias tienden a ser ms 25

exigentes que los mohos y que las levaduras, siendo las bacterias patgenas las ms exigentes (Madigan, Martinko, & Parker, 1985).

Clasificacin de los microorganismos segn su pH Los organismos que crecen mejor a bajo pH constituyen un tipo de

extremfilos llamado acidfilos con pH menor a 6, en tanto que los neutrfilos son los microorganismos que crecen a pH entre 6 y 8, y los alcalfilos son los microorganismos que crecen a pH mayor a 8(Madigan, Martinko, & Parker, 1985).

Tabla 3. PH de los microorganismos de la Caa de azcar

POTENCIAL DE HIDRGENO (pH) Mnimo tolerable 3 Mximo tolerable 10

Microorganismos

ptimo 4.5 6.5 6-7 6.5 7.5 6.5 7.5

Caracterstica

Levadura C. Perfringens Salmonella

Acidfila Neutrfilo

4.5

9

Neutrfilo

S. Aureus

4

9.8

Neutrfilo

Fuente: Madigan, Martinko, & Parker, 1985.

26

1.2..5.4

Efecto de la disponibilidad de oxgeno sobre el crecimiento de microorganismos Los microorganismo pueden vivir en presencia o ausencia de oxigeno (O2). El oxgeno es poco soluble en agua y puede consumirse rpidamente debido a las actividades respiratorias de los microorganismos en los diferentes hbitats (Madigan, Martinko, & Parker, 1985).

Clasificacin de los microorganismos segn su requerimiento de oxgeno Aerobios obligados: requieren oxgeno para el crecimiento pues dependen de este elemento para cubrir sus necesidades energticas. El oxgeno es el aceptor final de electrones en la cadena respiratoria (Madigan, Martinko, & Parker, 1985). Anaerobios obligados o estrictos: crecen en ausencia total de oxgeno porque necesitan un medio muy reductor. Utilizan respiracin anaerobia donde los aceptores finales de electrones pueden ser generalmente SO42-, Fumarato2- o CO32- (Madigan, Martinko, & Parker, 1985). Anaerobios facultativos: pueden crecer en presencia o ausencia de oxgeno. Utilizan al oxgeno como aceptor final de electrones en la cadena respiratoria cuando est disponible, y en ausencia de oxgeno la energa la obtienen por fermentacin o respiracin anaerobia (generalmente el NO3es un aceptor final de electrones en las enterobacterias) (Madigan, Martinko, & Parker, 1985). Anaerobios aerotolerantes: pueden crecer en presencia o ausencia de oxgeno, pero la energa la obtienen por fermentacin (Madigan, Martinko, & Parker, 1985).

27

Microaerofilos: slo pueden crecer con bajas tensiones de oxgeno porque las altas tensiones son txicas para este tipo de microorganismos. La energa la obtienen por respiracin aerbica, cuando no hay aceptores electrnicos terminales alternativos, o anaerbica (Madigan, Martinko, & Parker, 1985).

Tabla 4. Requerimientos de oxgeno de los microorganismos de la Caa de azcar

REQUERIIMIENTOS DE OXGENO Microorganismos Levadura C. Perfringens Salmonella Caracterstica Anaerobio Facultativa Microaerfilo Anaerobio Facultativo

S. Aureus

Anaerobio Facultativo

Fuente: Madigan, Martinko, & Parker, 1985.

1.2..5.5

Efecto

de

la

actividad

de

agua

sobre

el

crecimiento

de

microorganismos Todos los organismos necesitan agua y la disponibilidad de agua es un factor importante que en la naturaleza determina el crecimiento de los microorganismos. La disponibilidad del agua no solo est en funcin del contenido de agua que est presente en un medio, sino que tambin

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depende de la concentracin de solutos, como sales, azcares y otras sustancias que puedan estar presentes en el agua. La mayora de los microorganismos son incapaces de existir en ambientes con actividad de agua muy baja y mueren, o se deshidratan y pasan a un estado de latencia, en tales circunstancias. Por el contrario, algunos organismos se desarrollan con muy baja actividad de agua, y stos son de gran inters, no solo desde el punto de vista de su adaptacin en estas condiciones, sino tambin desde el punto de vista aplicado a la industria alimentaria (Madigan, Martinko, & Parker, 1985).

Tabla 5. Aw de los microorganismos de la Caa de azcar

ACTIVIDAD DE AGUA (Aw) Microorganismos Levadura C. Perfringens Salmonella S. Aureus ptimo 0.90 0.95 0.93 - 0.97 0.945 - 0.999 0.83

Fuente: Madigan, Martinko, & Parker, 1985.

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CAPTULO II

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2.5 DEFINICIN DEL PRODUCTO El jugo de caa es un lquido refrescante y delicioso, que se obtiene de la parte comestible de la caa de azcar, debidamente madurada y fresca. El jugo o zumo de caa de azcar se prepara a partir de la molienda, pasteurizacin y posterior clarificacin de la caa de azcar seleccionada, manteniendo as las caractersticas qumicas, fsicas, organolpticas y nutricionales esenciales del jugo (zumo) del cual proceden. Es un lquido claro que incluye aditivos de tipo alimentario para preservar su vida til y proporcionar sabores agradables y refrescantes a los sentidos. La presentacin del producto es en envases de vidrio de 250ml, con el fin de que el consumidor lo pueda llevar en su lonchera para el colegio o para su lugar de trabajo. Este proceso de elaboracin de jugo de caa ofrece un producto limpio y sanitizado, cumpliendo con las normas de higiene que exige los organismos de gobierno. El jugo de caa de azcar contiene carbohidratos simples, principalmente sacarosa, que proporcionan energa rpida a quien lo consume. Tambin contiene minerales como calcio, hierro y en mnima cantidad fsforo, que ayudan al mantenimiento de huesos y contraccin muscular.

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2.6 FORMULACIN 2.6.1 Ingredientes y aditivos del Jugo de Caa envasado en botellas de vidrio

1. Caa de azcar 2. cido Ctrico 3. Citrato de Potasio 4. Carbn activado

2.2.4 Caractersticas de los ingredientes.La caa de azcar.- Es la materia prima de la cual se extrae el jugo triturndola, para posteriormente ser filtrada, pasteurizada, clarificada y envasada. La caa de azcar como ingrediente para el proceso de elaboracin de jugo debe tener un coeficiente de maduracin entre 0.95 y 1, catalogado con grados Brix de 16 17, por lo tanto la coloracin debe ser amarilla (Ver Anexo 1; Tabla 2), en el caso de la variedad POJ 2878 (limea o caa de fruto), que fue la que se utiliz para este estudio (Hernndez, 2008). Las dimensiones del tallo de una caa apta para el proceso, va desde 2 m. hasta mximo 3 m. de altura y de 4 a 6 cm. de dimetro (Ver Anexo 1; Tabla 3). 2.2.5 Caractersticas de los aditivos.cido Ctrico.- Es el aditivo slido cristalino que se agrega a la bebida durante el proceso con el objetivo de regular el pH, proporcionando un efecto antifngico y bactericida, y a la vez aportando una sabor cido.

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La disminucin del pH, proporcionada por la adicin directa del cido ctrico en la bebida, hace que el sustrato, que es uno de los principales factores que determina la supervivencia y el crecimiento de los microorganismos, se acidifique, reduciendo la resistencia de

microorganismos debido a que es ms fcil su difusin a travs de la membrana celular en su forma no disociada (lipoflica) y

posteriormente se disocian en el interior de la clula inhibiendo el transporte celular y la actividad enzimtica. De esta forma inhibe principalmente a Salmonella y a Cl. Botulinum (FEDNAD, 2003). El cido ctrico es una sustancia orgnica producto del metabolismo de la mayora de los seres vivos, por lo que la presencia de este cido orgnico podra reducir la formacin de amonio en el estmago, al evitar la desaminacin de los aminocidos a este nivel, pero tambin tiene afinidad por el calcio o sea que puede inhibir su absorcin. En general, es poco txico, fcilmente degradable y carecen de accin farmacolgica (FEDNAD, 2003). Citrato de Potasio.- Su aplicacin en la bebida es igual al cido ctrico, es decir, de adicin directa a la bebida. Su funcin es regular el pH en una solucin debido a que es una sustancia alcalina. El citrato de potasio es una sal proveniente del cido ctrico, tiene forma de cristales incoloros y es de fcil disolucin en agua. Generalmente de origen qumico. (LICOL, 2002). Carbn activado.- Es el aditivo con la funcin de clarificar el jugo y eliminar olores y pigmentos extraos. El carbn activado tiene una extraordinaria rea de superficie y poros que logran una gran capacidad de adsorcin. Comercialmente se encuentra en el mercado grados alimenticios con rangos entre 300 y 2000 m2/g. La adsorcin ocurre cuando los componentes de un 33

lquido (alimento o bebida) se unen a un slido (carbn activado). Esta unin puede ser de naturaleza fsica o qumica aunque hay veces que implica ambos. La adsorcin fsica implica la atraccin entre cargas elctricas diferentes del adsorbente y el adsrbalo, mientras que la adsorcin qumica es el producto entre la reaccin de un

adsorbente y el adsrbalo (alphacarbo Industrial Ltda.). La capacidad de adsorcin depende de las caractersticas fsico y qumicas del adsorbente (carbn), las caractersticas fsicas y

qumicas del adsrbalo (alimento o bebida), la concentracin del adsrbalo en la solucin lquida, las caractersticas de la fase (pH, temperatura) y el tiempo de contacto del adsrbalo con el adsorbente (tiempo de residencia). (National Organic Standards Board Technical Advisory Panel Review Compiled by OMRI for the USDA National Organic Program, 2002). El carbn activado es un agente adsorbente no especfico, hecho a partir de la madera. El carbn esponjoso se enlaza con molculas dbilmente polares, especialmente aquellas que contienen anillos de benceno. El carbn elimina efectivamente compuestos fenlicos, especialmente los pequeos. Los compuestos mayores que los dmeros son demasiado grandes para ser adsorbidos. El carbn tambin contiene una gran cantidad de aire y algunas veces despus de aadir el carbn se produce oxidacin si este no se retira rpidamente (alphacarbo Industrial Ltda.). EL uso de carbn activado tiene como finalidad la remocin de polifenoles coloridos, melanoidinas de color marrn oscuro, gustos indeseables, precursores de color criados durante el proceso, pesticidas y fungicidas residuales (alphacarbo Industrial Ltda.).

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2.7 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA ELABORACIN DEL JUGO DE CAA

Recepcin de Materia Prima Caa de Azcar

PC1

Pesado

Caas rechazadas, hojas, parte terminal del tallo y rebrotes.

Limpiado y Seleccionado

PC2

Agua residual

Lavado y Desinfectado

PC3

Cortado

Desfibrado

Bagazos

Extraccin del jugo

Filtrado

cido ctrico y citrato de potasio

Mezclado

PC4

Pasteurizado

PC5

Enfriado

Clarificado

PC6

Botellas de vidrio

Lavado y desinfeccin

Enjuague

Envasado y Sellado

PC7

Etiquetado

Almacenado

PC8

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Puntos de Control PC1.- (RECEPCIN DE MATERIA PRIMA).1. Estado de la caa Esta debe llegar a la planta con 10 a 15 cm. de hojas, con la parte terminal del tallo y con rebrotes o yemas para evitar que se generen coloraciones indeseables en el jugo y azcares reductores por hidrolizacin de la sacarosa en el cogollo, lo cual disminuyen la calidad del producto final, y evitar tambin la accin de microorganismos no deseados para el proceso. 2. Residuos qumicos La concentracin de residuos qumicos de productos agrcolas o plaguicidas en la caa de azcar debe estar dentro de los lmites establecidos por el CODEX ALIMENTARIO, cumpliendo as con las caractersticas de calidad requeridas para ser aceptado como materia prima. (Ver Anexo 1; Tabla 1) PC2.- (LIMPIADO Y SELECCIONADO).Brix: 16. Color caracterstico (amarillo) (Ver Anexo 1; Tabla 2). Una coloracin verdosa o rojiza en la caa no es aceptada debido a que indica inmadurez (menor contenido de sacarosa y aumento en azcares reductores) o que se ha iniciado el proceso de fermentacin, con lo cual la carga de microorganismos (levaduras) aumenta, respectivamente. Dimensiones del tallo de la caa: 2-3 m. de altura, 4-6 cm. de dimetro. (Ver Anexo 1; Tabla 3) PC3.- (LAVADO).Utilizacin de agua caliente hiperclorada, mnimo 10 ppm de cloro residual. La concentracin debe ser adecuada para evitar contaminacin por

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microorganismos patgenos y posibles efectos cancergenos en el consumidor. PC4.- (MEZCLADO).pH: 4. Cantidad de aditivos no debe sobrepasar los lmites permitidos para evitar intoxicaciones. (Ver Anexo 1; Tabla 1) PC5.- (PASTEURIZADO).Temperatura: 85 - 88 C; Tiempo: 10-15 minutos. Barrera trmica para eliminacin de microorganismos. PC6.- (CLARIFICADO).Control organolptico: color mbar claro traslcido, olor caracterstico, sabor caracterstico, aspecto uniforme. Brix: 16; pH: 4. PC7.- (ENVASADO Y SELLADO).Detector de metales. PC8.- (ALMACENADO).Temperatura: 1 a 7C.

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2.8 DESCRIPCIN DETALLADA DEL PROCESO

1. RECEPCIN DE MATERIA PRIMA La caa de azcar llega a la planta en camiones caeros y es receptada en un rea cubierta destinada para la recepcin de esta. All se procede a inspeccionar la calidad y frescura de la caa tomando muestras representativas. La caa debe llegar fresca con alrededor de 10 a 15 cm. de las hojas y la parte terminal del tallo, con rebrotes o yemas y sin raz, es decir, casi intacta despus de su cosecha. Esto evitar que se acelere el proceso de hidrolizacin de la sacarosa en azcares reductores y evitara la accin rpida de los polifenoles que alteran el color del jugo.

Figura 6. Caa en el campo Hojas

Figura 7. Caa en la planta procesadora Hojas 10-15 cm.

Parte terminal del tallo

Rebrote

Parte terminal del tallo

Rebrote

Tallo

Tallo Base completa sin races

RazFuente: La autora

Fuente: La autora

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Es importante la toma de muestra y anlisis en el departamento de control de calidad, o de un laboratorio externo o a su vez la certificacin por parte del proveedor de que la materia prima cumple con los lmites establecidos para la concentracin de plaguicidas (Ver Anexo 1; Tabla 1).

2. PESADO La caa de azcar es pesada en una bscula para conocer la cantidad que entrar al proceso y evaluar al final su rendimiento. Esto permitir tener control sobre la eficiencia del procesamiento tanto de los equipo como del personal.

3. LIMPIADO Y SELECCIONADO La limpieza es realizada manualmente y consiste en eliminar las hojas, la parte terminal del tallo, rebrotes o yemas y alrededor de 5 a 10 cm de la parte inferior de la caa, a la vez que son seleccionadas por el personal de acuerdo a su coloracin, la misma que indica el contenido de slidos solubles y el coeficiente de maduracin (CM). El contenido de slidos solubles debe ser verificado por el rea de control de calidad a travs de la medicin de Brix. Los residuos generados en esta etapa como son: hojas, cogollos, hijuelos y la parte inferior de la caa, pueden ser picados y distribuidos en la superficie de los terrenos caeros para reacondicionar el suelo.

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4. LAVADO El lavado se realiza en dos etapas con el fin de eliminar material extrao (tierra, piedras, pedazos de hojas, polvo y otros). En la primera etapa, las caas son colocadas en un tnel de acero inoxidable donde la materia extraa es removida mediante el movimiento circular de cepillos y del tnel, en presencia de pequeas descargas de agua. En la segunda etapa, las caas son colocadas en el sistema de bandas transportadoras para recibir duchas de agua caliente (50C). En estas dos etapas el agua es utiliza con 10ppm. de cloro.

5. CORTADO Una vez lavadas, las caas se dirigen hacia el corta caas, que se encuentra conformado de cuchillas dispuestas en un eje horizontal. A medida que las masas de caa pasan por el corta caas, este rompe su corteza y las ordena de forma uniforme.

6. DESFIBRADO Posteriormente, la caa trozada se dirige hacia la desfibradora, esta posee cuchillas las cuales giran a gran velocidad y estn dispuestas sobre ejes colocados en el conductor o banda transportadora. Aqu las caas son desmenuzas y rasgadas sin que haya prdida de jugo, alimentando de forma continua y constante a los molinos para facilitar la extraccin del jugo.

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7. EXTRACCIN DEL JUGO En el rea de molinos se extrae el jugo a la caa a travs de la presin mecnica ejercida por un conjunto de masas o rodillos. De este proceso se obtiene dos productos: el jugo y el bagazo. El jugo sigue los procesos posteriores y la fibra o bagazo se utiliza como combustible para la generar energa en las calderas.

8. FILTRADO Inmediato de la extraccin, el jugo es colado a travs de un colador rotatorio para separar el jugo del bagacillo y es enviado hacia el depsito de jugo (tanque de acero inoxidable).

9. MEZCLADO En esta etapa, los aditivos (cido citrato y citrato de potasio) son adicionados y mezclados. Para la verificacin de la concentracin de los aditivos se mide el pH que debe ser igual a 4.

10. PASTEURIZADO El jugo entra al intercambiador de placas donde es calentado hasta 8588 C y dura alrededor de 10 a 15 min. Este proceso tiene la finalidad de eliminar microorganismos de tipo mesfilos y termfilos, a la vez que inhibe enzimas oxidasas y desnaturaliza protenas.

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11. ENFRIADO Luego el jugo se enfra hasta los 50C. A esa temperatura la accin del carbn activado en el paso siguiente es ms efectiva.

12. CLARIFICADO El jugo pasa a un tanque de carbn activado donde se absorbe y elimina compuestos orgnicos voltiles, cloro, sabores, colores y olores extraos. La cantidad utilizada est acorde a las dosis y tiempos (para reposo) dados por el laboratorio para la obtencin de las caractersticas deseadas. El tanque posee una membrana filtrante en la parte inferior, lugar de evacuacin del jugo clarificado, que retiene el carbn activado para ser reutilizado hasta cuando la funcin de absorcin empiece a ser ineficaz, y sea necesario cambiar el carbn activado usado por uno nuevo.

13. ENVASADO Y SELLADO Las botellas a utilizarse en el envasado son previamente lavadas y esterilizadas en una cmara de esterilizacin con perxido de hidrgeno y posteriormente lavadas con agua estril. Luego la mquina llenadora introduce el jugo de caa en las botellas, dejando el espacio de cabeza, que equivale al 10% del tamao interno del envase. Seguidamente son selladas manualmente con tapas y pasadas por el detector de metales. El detector de metales es un equipo que tiene la funcin de identificar metales de tipo ferroso, no ferrosos y acero inoxidables, asegurando de esta forma la ausencia de metales en el producto final.

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14. ETIQUETADO Se procede a colocar la etiqueta, la cual contiene los datos de presentacin del producto basado en la Norma INEN 1 334-2:2008 (Ver Anexo 3).

15. ALMACENADO Las botellas son enviadas a almacenaje a una temperatura de 1 a 7 C para posteriormente ser distribuidas. En esta ltima etapa se toman muestras del producto final para anlisis de laboratorio.

4.5 FACTORES QUE AFECTAN LA CALIDAD DEL PRODUCTO JUGO DE CAA ENVASADO EN VIDRIO

DESPUS DEL CORTE Altura del corte.El tamao de los trozos obtenidos en la cosecha mecanizada o manual se deteriora ms rpido que la caa entera. Por lo tanto, el corte que se debe realizar es a las races de la caa y a las hojas, recalcndose que debe ser realizado cuando en la caa estn presentes las espigas de la flor abiertas. Tiempo de corte y molienda.El deterioro de la caa empieza inmediatamente despus del corte, siendo mayor a medida que aumenta el tiempo de permanencia en los patios de la planta procesadora, en el campo o durante el transporte, y dependiendo de

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las condiciones ambientales, si la temperatura es mayor del deterioro se acelera. Contenido de material extrao.El rgimen de lluvias puede influir en el contenido de material extrao, ya que se espera una mayor cantidad de suelo adherido en la caa. Accin de microorganismos.Cuando el corte es mecnico y no manual, el deterioro es mayor, debido al incremento de infecciones de origen bacteriano en los tallos, debido especialmente a que las cuchillas cosechadoras no estn bien alineadas o afiladas. Los agentes microbiolgicos como las Leuconostoc mesenteroides y L. dextranicum tambin afectan la calidad despus del corte. Estas bacterias dan origen a polisacridos como las dextranas utilizando la sacarosa como materia prima, contribuyendo as a la prdida de esta e incrementando la viscosidad de los jugos (Larrahondo, 1995).

DURANTE EL PROCESO DE ELABORACIN

Fermentacin Alcohlica.Debido a la presencia de azcares en el jugo de caa, ste puede ser susceptible de alteraciones fsicas y qumicas, por parte de microorganismos como levaduras. Pero este riesgo es evitado con la aplicacin de la pasteurizacin, tratamiento trmico que elimina levaduras responsables de la formacin de etanol.

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Las levaduras son hongos unicelulares que tienen sistemas enzimticos alternativos para producir alcohol a partir de azcares. A este proceso se conoce como fermentacin alcohlica y es catalogado como el hecho bioqumico por el cual las levaduras transforman los azcares de una solucin en etanol y CO2 (Larrahondo, 1995). Para que la fermentacin alcohlica tenga lugar, la solucin ha de hallarse en condiciones de

limitacin de oxgeno, tener alta concentracin de azcares, pH entre 3.5 a 5 y levaduras vivas.

Precipitacin.Durante el procesamiento del jugo de caa, en la etapa despus de la pasteurizacin se nota claramente que existe una tendencia a la formacin de slidos que precipitan. Este hecho se explica debido a que las protenas presentes pierden su estructura nativa a causa de la adicin de aditivos cidos, como es el cido ctrico y el citrato de potasio, y la aplicacin del tratamiento trmico dado por la pasteurizacin. En el caso de la desnaturalizacin a causa de la disminucin de pH, los iones H+ y OH- afectan a la carga elctrica de los grupos cidos y bsicos de las cadenas laterales de los aminocidos. Esta alteracin de la carga superficial de las protenas elimina las interacciones electrostticas que estabilizan la estructura terciaria y provocan su precipitacin (Larrahondo, 1995). En el caso de la temperatura, cuando esta es elevada, la energa cintica de las molculas aumenta, con lo que se desorganiza la envoltura acuosa de las protenas, y se desnaturalizan. Asimismo, un aumento de la temperatura destruye las interacciones dbiles, de forma que el interior hidrfobo interacciona con el medio acuoso y se produce la agregacin y precipitacin de la protena desnaturalizada (Larrahondo, 1995). 45

Presencia de Pigmentos.Durante el procesamiento de la caa de fruta se producen coloraciones que disminuyen la calidad del producto final. Entre ellos se encuentran las melanoidinas, productos terminales de la reaccin de Maillard entre azcares reductores (fructosa y glucosa) y compuestos aminados (glutamina, glicina, asparagina, cido asprtico y lisina) (Hernndez & Decloux, 2007). Las melanoidinas se forman a partir de la condensacin entre un compuesto carbonilado y una amina. A dicha condensacin le siguen una serie de reacciones de isomerizacin, ciclacin y polimerizacin que conducen a la formacin de polmeros coloreados y de compuestos aromticos voltiles (Hernndez & Decloux, 2007). Las melanoidinas se forman de reacciones entre glucosa-lisina, glucosaglutamina, glucosa-asparagina, glucosa-c. asprtico, glucosa-glicina,

fructosa-lisina, fructosa-glutamina, fructosa-asparagina, fructosa-c. asprtico y fructosa-glicina, donde las melanoidinas formadas a partir de asparagina producen sedimento, y las formadas a partir de glucosa son ms coloreadas que las formadas a partir de fructosa (Hernndez & Decloux, 2007). Factores que afectan o inhiben la reaccin de Maillard en el jugo de caa: El pH cido del jugo inhibe la reaccin. La temperatura de pasteurizacin acelera la reaccin. La actividad de agua de los jugos de 0.97 (Ponce Alquicira, 2005), favorece la dilucin de reactantes. Presencia de aminocidos reactivos glutamina, glicina, asparagina, cido asprtico y lisina favorecen la reaccin. Presencia de azucares reductores (fructosa y glucosa) favorecen la reaccin. 46

La sacarosa carece de poder reductor, solo interviene si previamente se hidroliza y convierte en azcares reductores. Metales como el hierro y molculas como el oxgeno tienen un efecto catalizador sobre la formacin de las melanoidinas.

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4.6 DIAGRAMA INGENIERIL

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4.7 DESCRIPCION DE EQUIPOS

Refractmetro Los refractmetros son instrumentos empleados para determinar la cantidad de slidos solubles en una solucin a travs de la medicin de grados Brix.

Figura 8. Refractmetro

Fuente: www.servovendi.com

Bscula electrnica Instrumento necesario para determinar los pesos de los insumos a utilizar, y los rendimientos obtenidos.

Figura 9. Balanza industrial

Fuente: www.citalsa.com

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Medidores de PH Es un instrumento diseado para medir y controlar el pH de una solucin.

Figura 10. PH Metro

Fuente: www.orbita.starmedia.com

Banda transportadora Consiste en una banda de acero inoxidable, que circula, transportando la materia en diferentes partes del proceso. Sus dimensiones dependen del modelo, y su velocidad es controlada por un regulador automatizado.

Figura 11. Banda transportadora

Fuente: www.requipcyber.com

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Tnel de lavado Construida de acero inoxidable. Posee un sistema de cepillos (escobillas plsticas) con movimiento giratorios para retirara la suciedad de las caa en hmedo.

Figura 12. Mquina lavadora

Fuente: www.acerostama.com

Cortadora de Caa Consta de una serie de cuchillas fijadas a un eje horizontal, las cuales rompen la corteza de la caa ejercen una accin niveladora y ordenadora de la masa de caa presente en la banda, para que la entrada al molino sea uniforme. El material de construccin de las cuchillas es acero de alta calidad, resiste un afilado constante, y se cambia con facilidad.

Figura 13. Cortadora

Fuente: www.youtube.com

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Picadora Son ejes colocados sobre los conductores, accionados por turbinas, provistos de cuchillas que giran a una velocidad, bajo las cuales se hace pasar el colchn de caa, rasgndola y desfibrndola para facilitar la extraccin del jugo que contiene. Los conductores estn provistos de sensores de nivel que forman parte de un sistema automtico de control de carga que regula la alimentacin a las picadoras y molinos, para impedir la formacin de tacos y adems controlar la capacidad de molienda programada. Desfibrador tipo martillo.

Figura 14. Picadora

Fuente: www.spanish.alibaba.com

Molinos Constituido por 3 4 mazas metlicas en medio de las cuales se hace pasar el colchn de caa y mediante presin se extrae el jugo. El molino est equipado con una turbina accionada con vapor de alta presin, un sistema de transmisin y reductores de velocidad.

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Figura 15. Molino

Fuente: www.tornopresicion.com

Filtro rotatorio Es un equipo utilizado para la separacin continua de slidos y lquidos. Esta hecho de acero inoxidable y posee una criba de malla rotativa de separacin.

Figura 16. Filtro rotatorio

Fuente: www.colombia.acambiode.com

Tanques de acero inoxidable Los tanques de acero inoxidable tienen la funcin de retener y almacenar lquido.

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Figura 17. Tanque

Fuente: www.clasiar.com

Pasteurizador de Placas Es un equipo diseado para el tratamiento trmico de productos alimentarios como refrescos y zumos que permite eliminar los microorganismos patgenos, mediante la aplicacin de alta temperatura durante un corto perodo de tiempo. Funciona por medio de resistencia elctrica, tiene un panel de control y est construido en acero inoxidable.

Figura 18. Pasteurizador de placas

Fuente: www.inoxpa.com

Tanque de Clarificacin - Filtro de carbn activado El filtro est hecho de acero inoxidable, adentro se rellanan los carbones activados para absorber las impurezas disueltas en el agua y eliminar

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pigmentos y materia orgnica. En la parte inferior posee una membrana filtrante para retener carbn activado y solo permitir el paso del lquido.

Figura 19. Tanque clarificador

Fuente: www.toplinges.com

Envasadora y selladora Mquina llenadora de botellas automtica, para lquidos en botellas. Permite envasar el jugo en botellas de vidrio. Funciona alimentando el producto desde un distribuidor de presin hasta las boquillas de llenado, a la vez que desplaza las botellas mediante un sistema de bandas transportadoras debajo de cada boquilla para luego de ser llenadas sean evacuadas hacia sistema de enroscado de tapas, para finalmente acumular el producto terminado.

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Figura 20. Envasadora y selladora

Fuente: www.cadec.com

Mquina esterilizadora de botellas Es un equipo de enjuagadora-sopladora-esterilizadora de tipo lineal para botellas de vidrio. La mquina est dotada de pinzas con toma de cuello o axial para ejercer sus funciones.

Figura 21. Esterilizador de botellas

Fuente: www.promec-srl.com

Detector de metales Equipo diseado para la inspeccin de materiales contaminantes de tipos metlico (ferroso, no ferrosos y acero inoxidables) para bebidas en envases de vidrio. Si el equipo detecta la presencia de los materiales antes mencionados, automticamente lo desva de la lnea de produccin. 56

Figura 22. Detector de metales

Fuente: www.segman.com

Etiquetadora Equipo encargado de colocar la etiqueta con la informacin correspondiente en cada uno de los productos terminados.

Figura 23. Etiquetadora

Fuente: www.cadec.com

Cmara de Refrigeracin

La cmara de refrigeracin es el equipo frigorfico que conserva los productos almacenados en l, a una temperatura de 0 a 7C.

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Figura 24. Cmara Refrigeracin

Fuente: www.proingal.com

4.8 ORGANIGRAMA DE LA EMPRESA

GERENCIA GENERAL

SECRETARIA

CONTADOR

ENCARGADO DE MARKETING Y VENTAS

JEFE DE PLANTA

ANALISTA DE CALIDAD

ENCARGADO DE MANTENIMIENTO

OBREROS

Fuente: La autora

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CAPTULO III

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6.1 CONTROL DEL PRODUCTO FINAL 3.1.5 Calidad SensorialTabla 6. Calidad sensorial del Jugo de Caa de azcar (Ver Anexo 2)

JUGO DE CAA

Color Olor Sabor Aspecto

Uniforme Caracterstico Caracterstico Caracterstico

Fuente: Laboratorio acreditado PROTAL

3.1.6 Anlisis fsico qumicoTabla 7. Anlisis Fsico - Qumico del Jugo de Caa (Ver Anexo 2)

JUGO DE CAA Slidos Solubles 16,3 Brix pH 3,76

Fuente: Laboratorio acreditado PROTAL

Anlisis: Los slidos solubles corresponden al porcentaje de sacarosa presentes en el producto. El pH del producto es cido, encontrndose dentro del rango normal para jugos segn la NTE INEN 2 337:2008. (Ver Anexo 3) 60

3.1.7 Control microbiolgico

Tabla 8. Anlisis microbiolgico del Jugo de Caa (Ver Anexo 2)

JUGO DE CAA Coliformes Totales Aerobios Mesofilos Levaduras y Mohos