Universidad Rafael Landívar Facultad de Ingeniería Ingeniería en Industria de Alimentos Proyectos de Ingeniería en Industria de Alimentos Catedrático: Wilfredo Fernández Determinación de rendimientos para la elaboración de Queso Mozzarella, Requesón, Yogurt y Yogurt Estilo Griego por medio de balances de masa Presentado por Anna Cecilia Aguirre de la Cerda Elmar Donald Ortega Lima Vivian Fabiola Artero Bran Andrea María Romero Zea Guatemala, Noviembre de 2014
91
Embed
Determinación de rendimientos para la elaboración de Queso Mozzarella, Requesón, Yogurt y Yogurt Estilo Griego por medio de balances de masa
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Universidad Rafael Landívar
Facultad de Ingeniería
Ingeniería en Industria de Alimentos
Proyectos de Ingeniería en Industria de Alimentos
Catedrático: Wilfredo Fernández
Determinación de rendimientos para la elaboración
de Queso Mozzarella, Requesón, Yogurt y Yogurt
Estilo Griego por medio de balances de masa
Presentado por
Anna Cecilia Aguirre de la Cerda
Elmar Donald Ortega Lima
Vivian Fabiola Artero Bran
Andrea María Romero Zea
Guatemala, Noviembre de 2014
| ii
Resumen Ejecutivo
El propósito de este trabajo de investigación es determinar de manera experimental
el rendimiento de cuatro diferentes productos lácteos por medio de balances de
masa y comparar estos valores con los encontrados en la teoría para ofrecerles a
los pequeños o medianos productores una guía para la elaboración de cualquiera
de estos productos. Para esto se realizó un estudio previo y se planteó un
procedimiento para realizar cada uno de los productos en la Planta Piloto de
Alimentos del edificio TEC de la Universidad Rafael Landívar.
La leche de vaca es la materia prima esencial para la realización de Queso
Mozzarella y Yogurt, en donde el Requesón es un producto derivado del Queso y
es obtenido a partir del suero lácteo, mientras que el Yogurt estilo griego es un tipo
de yogurt concentrado el cual se le ha drenado cierta cantidad de suero. En la
práctica se utilizó leche entera marca Trebolac ®, debido a que este tipo de leche
no se le aplicó un tratamiento térmico de pasteurización UHT (ultra pasteurización)
y se encontraba estandarizada en aproximadamente un 3% de grasa, por lo que la
hizo ideal para la elaboración de estos productos con un ahorro en el tiempo de
producción al ya no tener que realizar estos tratamientos previos.
La primera parte del trabajo está constituida por el marco teórico en donde se
encuentra la información relacionada con la leche, el Queso Mozzarella, Requesón,
Yogurt y Yogurt estilo griego donde se plantearon los datos necesarios para
entender cada uno de los productos antes, durante y después de su elaboración. Le
siguen a esta sección el planteamiento del problema y el método donde se explica
detalladamente el proceso de elaboración de cada producto.
La segunda parte está constituida por los resultados y su análisis por medio de
balances de masa, su análisis estadístico y comparación de los valores reales,
obtenidos mediante las diferentes prácticas realizadas y los valores teóricos.
Mediante las prácticas realizadas y resultados obtenidos se pudieron determinar
factores de gran importancia para la producción eficiente de estos productos,
además de resultados inesperados y bajos rendimientos debido a variaciones en la
materia prima o el proceso de elaboración los cuales permitieron elaborar
recomendaciones importantes al momento de producir estos productos.
17.14 Hoja de datos utilizada en las prácticas ........................................... 73
17.15 Formato de práctica Planta Piloto de Alimentos URL para práctica
de Quesos ......................................................................................................... 77
17.16 Formato de práctica Planta Piloto de Alimentos URL para práctica
de Yogurt .......................................................................................................... 82
17.17 Validación de resultados, análisis proximal leche Trebolac .......... 86
| 1
1 Introducción
En la actualidad vivimos en un mundo competitivo por lo que ofrecerle al mercado y
garantizarles a los fabricantes productos con mayor eficiencia, más calidad, mejor
tecnología y precios competitivos es fundamental. Precisamente en el área que
abarca la industria alimentaria y específicamente en el tema del sector lácteo, se
han cuestionado los rendimientos en cuanto a los subproductos lácteos para así
determinar su factibilidad en el mercado y proceder a la implementación de nuevos
procesos para el mejor aprovechamiento de la materia prima. La determinación de
rendimientos al momento de elaborar nuevos productos es indiscutiblemente un
factor importante ya que de este depende el éxito de la industria; en este caso, el
objetivo de la industria es obtener la mayor cantidad de producto a partir de la
materia prima utilizada.
En Guatemala, el consumo de lácteos se tiene como uno de los consumos más
bajos de la región centroamericana por lo que el sector tiene un alto potencial de
crecimiento ya que la leche naturalmente aporta una gran variedad de nutrientes y
de ser utilizada eficientemente pudiera llegar a ser capaz de ayudar a reducir los
problemas nacionales relacionados a la salud. El consumo de leche y sus
subproductos resulta beneficioso para los humanos debido a sus propiedades
nutritivas y por su riqueza en proteínas, vitaminas y minerales, especialmente el
calcio. Nosotros, como estudiantes de la Carrera Ingeniería en Industria de
Alimentos en la Universidad Rafael Landívar, hemos decidido realizar un estudio
sobre la determinación de rendimiento para la elaboración de Queso Mozzarella,
Requesón, Yogurt y Yogurt Tipo Griego o Queso de Yogurt por medio de balances
de masa los cuales son una herramienta eficiente para conocer todas las salidas de
un proceso especifico dado una determinada entrada. Para realizar un balance de
masa en los procesos físicos se debe de tomar en cuenta que la materia prima que
entra al proceso es igual a la materia prima que sale del proceso.
En un proceso donde se transforme materia prima como la leche para la producción
de subproductos es indispensable la contabilización de material en todas las etapas;
por lo que es necesario realizar un esquema o grafico de los flujos de procesos,
estos con el fin de entender la secuencia del proceso a través del cual se producen.
La importancia del cálculo del rendimiento a través de balances de masa da la
información requerida para realizar una proyección de la producción a partir de
determinada materia prima.
Consecuentemente dicho estudio es el objetivo del presente trabajo que consta de
dos fases, el aspecto teórico de investigación científica y el aspecto práctico de
elaboración de productos. Para obtener el producto deseado se requiere mantener
durante el proceso un estándar y un control adecuado de los parámetros de calidad
y de temperatura, tiempos, pH, entre otros. Cabe mencionar que como apoyo se
incluyen normativas de COGUANOR y normativas del Reglamento Técnico
Centroamericano (RTCA).
| 2
2 Lo escrito sobre el tema
La leche como materia prima de varios procesos en la industria alimenticia está
compuesto principalmente de: Agua, lípidos, proteínas, glúcidos y sales. A estos
componentes se pueden añadir otros tales como vitaminas, enzimas, gases
disueltos, los cuales son importantes para la actividad biológica de la leche. La
variedad de componentes presentes en la leche la hace ideal para elaborar a través
de ella diferentes productos lácteos. Antes de la era moderna esta producción se
limitaba específicamente a leche entera y desnatada, nata, mantequilla y quesos
sobre todo madurados y duros.
Guatemala es un país el cual consume una gran cantidad de productos lácteos entre
los que se encuentra el queso como uno de los principales productos, el cual por su
gran accesibilidad se consumen en casi todas las regiones del país.
En Guatemala no se cuentan con estudios recientes acerca de la producción de
leche por lo que se basan en estudios realizados por la FAO en el 2001 para realizar
extrapolaciones de las producciones de leche para los siguientes años, el estudio
del 2011 indican que la producción para ese año fue de 320 millones de litros de
leche. (Peréz, 2014)
Gráfico 2.1.1.1: Niveles Socioeconómicos de Guatemala (Prensa Libre, 2013)
En Guatemala el consumo de queso se basa en quesos artesanales que son
producidos en queserías como queso fresco, requesón, queso de capas y queso
duro. Estos quesos son consumidos en su mayoría por los niveles socioeconómicos
D, C1, C2, C3 y B, (ProChile, 2009) su distribución puede ir desde tiendas de barrio
hasta supermercados.
El producto como queso mozzarella, es consumido por niveles socioeconómicos B,
C3, C2, C1. Este producto está en crecimiento a pesar de que la población no está
muy familiarizada con este producto como lo es el requesón.
0.00% 10.00% 20.00% 30.00% 40.00% 50.00% 60.00%
A (+Q100 MIL ANUALES)
B (Q61,200 ANUALES)
C1 (Q25,600 ANUALES)
C2 (Q17,500 ANUALES)
C3 (Q11,900 ANUALES)
D1 (Q7,200 ANUALES)
D2 (Q3,400 ANUALES)
0.71%
1.10%
5.97%
11.66%
18.01%
51.07%
12.19%
Porcentaje que ocupan en la población
| 3
El uso de queso mozzarella en los hogares de la población guatemalteca se limita
a: Lasañas, pizzas, tacos, ensaladas, pastas o fondue. Según el estudio de
mercado de Queso en Guatemala por PROCHILE (Julio del 2009) los quesos más
consumidos en Guatemala son:
Los artesanales
Tipo Kraft
Queso crema
Las marcas en las que se comercializa dichos quesos en Guatemala son:
Pajajinak (nacional)
Parma (nacional)
Trebolac (nacional)
La Italia (nacional)
Chivolac (nacional)
ILGUA (nacional)
Anchor
Chalet
Mainland
Borden
Great Value
Kraft
San Julian
Petacones
Autralian
Leon de Oro.
Las marcas nacionales pertenecen a la cámara de productores de leche que es una
organización que vela por el mejoramiento de la producción rentable de la leche de
calidad.
En lo que respecta a leches fermentadas, refiriéndonos específicamente al consumo
de yogurt en Guatemala este se encuentra constante aumento debido a que este
producto está ligado a una sensación de buena alimentación así como el consumo
de alimentos bajos en grasa. Comercialmente existe una gran variedad de marcas
de yogur que se distribuyen en los supermercados y tiendas, las marcas con más
ventas en Guatemala son:
Lala
Glad
Yoplait
Danone
Yes
Dos pinos
| 4
3 Marco Teórico
3.1 Leche
3.1.1 Características Organolépticas de la leche como materia
prima
Color: Generalmente la leche posee un color blanco amarillento, cuando se
adiciona agua o se ha descremado, el color es más blanco. El color de la
leche depende de contenido de grasa y caseína que esta tenga.
Olor: Tiene un olor característico.
Sabor: Tiene un sabor dulce, que depende de la lactosa. El sabor puede
cambiar dependiendo de la alimentación, ubre o alteraciones en la salud de
la vaca.
Textura: La leche debe de tener consistencia liquida, pegajosa y ligeramente
viscosa, esto se debe al contenido de azucares, sales y caseína.
(Lopez Calvillo, 2013)
3.1.2 Propiedades fisicoquímicas
Tabla 3.1.2.1 Propiedades fisicoquímicas de la leche Propiedad Cantidad
Densidad 1.032 g/ml
pH 6.5 – 6.7
Acidez 0.15 - 0.16%
Viscosidad 2 cp
Punto de congelación -0.539 C
Punto de ebullición 100.17 C
Calor especifico 0.93 cal/Kg C
(M. Negri, 2005)
3.1.3 Composición de la leche
Tabla 3.1.3.1 Composición aproximada de la leche cruda de vaca
Componente Análisis Proximal
laboratorio CONCALIDAD (%)
Tablas INCAP (%)
Agua 88.29 88.32
Proteínas 3.22 3.22
Lípidos 2.71 3.25
Lactosa 5.06 4.52
Minerales 0.72 0.69
(INCAP & OPS, 2012)
| 5
Microbiología de la leche
La leche posee una composición química que ofrece un medio de cultivo apropiado,
especialmente para las bacterias, es así que podemos hallar bacterias que se
alimentan” básicamente de las proteínas (actividad proteolítica), sobre las grasas
(actividad bioquímica lipolítica), o azucares (actividad sacarolítica).
En la proteólisis, la acción de las enzimas proteolíticas y proteinazas provoca lo que
se llama “coagulación dulce” de la leche, la cual se identifica por la formación de
compuestos de reacción, como aminos, por lo que se producen desprendimientos
gaseosos dando a la leche un olor desagradable.
Bacterias: A las que más atención se les debe poner en la leche son las bacterias
lácticas y las bacterias coniformes.
Tabla 3.1.3.2, bacterias que pueden presentarse en la leche (Hernandez, 2003)
Gram Positivas Gram Negativas
Micrococos Enterobacterias
Lácticas Acromobacterias
Esporuladas Microbacterias
3.1.4 Conservación de la leche
Conservación por refrigeración
La leche es una materia prima fácilmente perecedera. Las bacterias que la
contaminan pueden multiplicarse rápidamente y hacerla no apta para la
elaboración ni para el consumo humano. El desarrollo de las bacterias puede
retrasarse mediante la refrigeración, que reduce la velocidad del deterioro.
Conservación por peróxido
El método debe utilizarse solamente en situaciones en las cuales, por
razones técnicas, económicas y/o prácticas, no se pueden utilizar
instalaciones de enfriamiento para mantener la calidad de la leche cruda. En
los lugares donde hay una infraestructura insuficiente para la recogida
de la leche líquida, la utilización del sistema-LP permitiría producir una
leche inocua y saludable, lo que de otra manera sería prácticamente
imposible. (Lopez Calvillo, 2013)
| 6
3.1.5 Valor monetario de los componentes de la leche
Arturo Inda Cunninghanm propone un análisis monetario sobre el valor de los
diferentes componentes de la leche cruda, tomando como base de cálculo 100
kilogramos de leche, con un valor cercano a los 24 dólares en el año 2000. Con
fines ilustrativos y utilizando como tipo de cambio $1.00 = Q7.606 estos valores
fueron convertidos a la moneda nacional guatemalteca y se muestran en la siguiente
tabla en relación a los diferentes componentes de la leche. Se desprecia el valor del
agua ya que este es el componente más barato de la leche ya que son los sólidos
totales los cuales le otorgan su valor comercial.
Tabla 3.1.5.1 Valor monetario de los componentes de la leche
Componente Valor monetario
(GTQ/Kg) % del valor de la
leche % de los sólidos
totales
Proteínas ~38.80 ~66 ~26
(Caseínas) (~43.36) (~58) (~20)
(Proteínas Lactoséricas)
(~21.30) (~8) (~6)
Grasa ~15.21 ~28 ~28
Lactosa ~1.90 ~5 ~39
Minerales ~1.90 ~1 ~7
(Inda Cunningham, 2000)
3.1.6 Las proteínas de la leche
Existen dos familias de proteínas que componen la leche, estas son las caseínas
en un 79% aproximadamente y las proteínas lactoséricas en un 21%, en donde las
primeras poseen un nivel bajo de estructura terciaria. La leche de vaca posee cuatro
tipos de caseínas y su concentración es cercano a 25 g/L de leche y su proporción
es aproximadamente: αs1:αs2:β:κ ≈ 4:1:4:1. En su estado natural existen en forma
de micelas, las cuales son partículas con diámetro dentro del rango entre 50nm y
250nm, consistentes en un complejo de las caseínas con fosfato de calcio.
Como se indicó, además de las caseínas existen las proteínas lactoséricas las
cuales son proteínas altamente estructuradas y por lo tanto poseen una mayor
susceptibilidad a ser desnaturalizadas. Las principales proteínas lactoséricas son la
β-lactoglobuilina y la α-lactalbúmina. (Inda Cunningham, 2000)
3.2 Quesos
El queso puede definirse como el producto que resulta de la concentración de una
parte de la materia seca de la leche por medio de coagulación. Este según su
composición puede ser un producto fermentado o no, constituido principalmente por
la caseína de la leche. Los métodos de fabricación, salvo algunas excepciones,
fueron descubiertas empíricamente por lo que estos productos suelen ser alimentos
típicos de diferentes regiones.
| 7
3.2.1 Clasificación de los quesos
Los quesos pueden clasificarse según su contenido de humedad y su contenido de
grasa como se muestra en la siguiente tabla:
Tabla 3.2.1.1 Parámetros para la clasificación de los quesos
Humedad % Término 1 Grasa % Término 2
< 41 Extra Duro >60 Muy graso
49 - 56 Duro 45-60 Graso
54 - 63 Semiduro 25-45 Graso medio
61 - 69 Semiblando 10-25 Bajo en grasa
> 67 Blando <10 Sin grasa
(Bylund, 1996)
Según su sus características de curado se pueden clasificar como frescos, curados,
madurados, o no madurados, según el tipo de microorganismo utilizado y si la
maduración se realizó en la parte exterior del queso, en la parte interior o ambas.
3.2.2 Queso Mozzarella
El queso mozzarella pertenece al grupo de pastas cocidas o filadas. Este se
encuentra en el mercado en diferentes tamaños de una libra para su venta y de 2.5
kilogramos para su uso comercial.
El queso mozzarella es consumido a temperatura ambiente o como
acompañamiento de platos calientes debido a sus excelentes características de
calidad. Este queso se diferencia debido a que este se derrite y se estira al
hornearlo, por lo que para su elaboración se debe de tener en cuenta ciertos detalles
en cuanto al comportamiento de las leches frescas y ácidas para la obtención de un
producto de alta calidad. (García G. & Ochoa M., 1987)
Para la elaboración del queso Mozzarella existen varias técnicas las cuales varían
desde la aplicación del cultivo hasta el tiempo del proceso el cual puede ir desde
unas cuantas horas hasta dos días. Los cultivos principalmente utilizados son los
cultivos lácticos termófilos los cuales reportan la ventaja de acortar sustancialmente
el tiempo de fabricación. Es claro también que cuando se utilizan ácidos orgánicos
se obtienen tiempos de proceso más cortos aunque la calidad organoléptica
disminuye significativamente.
3.2.3 Composición del Queso Mozzarella
El queso está compuesto principalmente de grasa y proteínas aunque también
posee minerales como el calcio el cual se encuentra en mayor proporción. A
continuación se presenta una tabla con los porcentajes aproximados de la
composición del queso mozzarella el cual puede variar según su proceso de
fabricación.
| 8
Tabla 3.2.3.1 Composición aproximada del queso mozzarella a partir de leche
entera
Componente Porcentaje
Agua 50.01%
Materia grasa 22.35%
Proteínas 22.17%
Carbohidratos 2.19%
Minerales 3.28% (INCAP & OPS, 2012)
Se prefiere la utilización de leche con alto contenido de caseínas tomando en cuenta
que al principio de la lactancia, las leches tienen un bajo contenido de casina, por lo
que se utiliza leche extraída 10 a 11 días después del parto. (Bylund, 1996)
3.2.4 Caseínas
Las características de los cuatro tipos de proteínas se deben a su composición o
estructura primaria: (Dalgleish, 1997)
Son fosfoproteínas en donde algunas unidades del aminoácido serina se
encuentran sustituidas por un grupo fosfato para formar fosfato de serina.
Las caseínas más abundantes son la αs1 y β las cuales no contienen los
aminoácidos cistina ni cisteína, por lo que no tienen capacidad de formar
enlaces de azufre (-S-S-) intermoleculares o intramoléculares.
Las caseínas αs2 y κ poseen ambas puentes (-S-S-) intercadena, formado
entre dos unidades de cisteína, que no son muy reactivas.
Los cuatro tipos de caseínas son proteínas hidrofóbicas debido a la presencia
de aminoácidos con cadenas laterales no polares. Sin embargo en las β y κ,
la distribución de estos aminoácidos no es aleatoria por lo que también posén
una región hidrofílica.
Las caseínas contienen cantidades altas de prolina, el cual es un aminoácido
que dificulta la formación de estructuras secundarias, por lo que son
proteínas esencialmente desordenadas, sin una estructura específica y
pueden adoptar muchas conformaciones como si se adaptaran a la presencia
de fuerzas cambiantes.
Las caseínas no poseen actividad biológica, no es posible su cristalización y
no son susceptibles a ser desnaturalizadas térmicamente en la región de
temperaturas usuales en la industria de quesería.
Como consecuencia de tratamientos térmicos a temperaturas superiores a
los 100ºC, se produce un incremento del tamaño de las micelas de caseína
y un aumento de la caseína soluble, este fenómeno aumenta mientras que
aumenta el tratamiento térmico. También puede producirse una
desfosforilación y proteólisis. (Romero del Castillo, 2004)
| 9
Tratamientos térmicos UHT mayores a 110ºC produce la ruptura de algunas
moléculas de caseína e incrementa el contenido de nitrógeno no protéico en
la leche por lo que en leches UHT se da lugar a una aparición de
glicomacropéptidos que equivalen al 1-3% del presente en un lactosuero de
quesería. (Romero del Castillo, 2004)
3.2.5 Acidez de la leche para quesos
En el caso de la elaboración de queso mozzarella, la acidez de la leche es muy
importante para su preparación. Se le denomina acidez de la leche a la leche que
involucra acidez actual y acidez potencial.
La acidez actual representa los iones hidronios libres mientras que la acidez
potencial incluye todos los componentes de la leche que liberan iones hidronio
titulables. (M. Negri, 2005)
La medición de la acidez titulable en la leche se realiza por medio de una valoración
o titulación la cual corresponde a la cantidad de hidróxido de sodio utilizado para
neutralizar los iones hidronio presentes. Este valor puede expresarse de varias
formas como se indican a continuación:
Grados Dornic (ºD): Los grados Dornic corresponden al volumen de
solución de hidróxido de sodio N/9 utilizados para titular 10 mililitros de leche
en presencia de fenolftaleína. Un grado Dornic equivale a 0.1 g/L de ácido
láctico.
Grados Soxhlet-Henkel (S.H): Este valor no tiene el ácido láctico como
referencia, y equivale a 1 ml de hidróxido de sodio N/4 utilizado para titular
100 ml de leche.
3.3 Requesón
El requesón es un subproducto lácteo que se obtiene mediante la coagulación de
las proteínas α-lactoalbumina y β-lactoglobulinas presentes en el suero las cuales
reaccionan al calor y a la acidez.
Las partículas cuajadas se separan por medio de agitación y calentamiento del
suero dando como resultado un producto con textura suave
La elaboración de requesón depende de la calidad del lactosuero, una de sus
principales diferencias esta en la composición de la leche y el contenido de
humedad, y de manera significativa el pH del lactosuero. Estas propiedades son
importantes durante el tratamiento térmico y la precipitación de las proteínas
lactoséricas. Los lactosueros de quesos acidos poseen mayor cantidad de
minerales (Cuniham 2000)
El mecanismo principal de los requesones es la desnaturalización de las proteínas
lactoséricas. Esto se puede lograr elevando la temperatura viendo efectos sobre
| 10
temperaturas de 60°C y 70°C. Este proceso promueve la ruptura de enlaces S-S y
el intercambio de –SH/S-S generalmente en valores de pH básicos. Las proteínas
lactosercias además son solubles en su punto isoeléctrico por lo que solo
precipitaran con tratamiento térmico. La precipitación de las proteínas se puede
aumentar mediante el aumento en la concentración de β-lactoglobulinas e iones
calcio.
Otros procesos para aumentar el rendimiento de requesón son: 1) La precipitación
térmica en pH 4.6; 2) Ajustar la acides titulable entre 0.07% y 0.12% usando una
base y temperatura menor de 65°C; 3) Calentar entre 71°C y 101°C.
En el caso de sueros provenientes del queso mozzarella, que poseen un pH menor
de 5.9 es necesario calentar para precipitar al menos entre el 70-80% de las
proteínas.
Algunos ácidos empleados para la elaboración de requesón son: ácido cítrico, ácido
láctico, ácido acético y fosfórico todos en grado alimentario.
3.3.1 Suero de la leche
A partir de 10 litros de leche es posible producir de 1 a 2 Kg de queso según el tipo
de suero de leche que se tenga, ya sea dulce, el cual proviene de los quesos
fabricados con renina o ácido proveniente de la coagulación con ácidos orgánicos.
(Badui Dergal, 2013)
Tabla 3.3.1.1Composición aproximada del Lactosuero
Componente Porcentaje
Proteínas 0.9%
(caseínas) (0.13%)
(proteínas lactoséricas) (0.78%)
Grasas 0.3%
Lactosa 5.1%
Sales y Minerales 0.5%
Solidos totales 6.8%
(Inda Cunningham, 2000)
El uso del suero en la producción de requesón depende de los daños que este
pueda haber recibido durante el proceso por lo que se realizan estrictos controles
de pH y temperatura en el secado.
Otros productos realizados del suero de la leche son los conocidos “concentrados
de Duero de leche” o WPC (whey protein concentrates) en donde las sales y la
lactosa del suero se separa por osmosis inversa, ultrafiltración y adsorción de
intercambio ionico con lo cual se busca la concentración de las proteínas. Estos
productos son ampliamente utilizados en la industria debido a su capacidad de
retención de agua por lo que se utilizan como emulsificantes, espesantes y
espumantes en productos como yogurt, cremas, helados, etc.
| 11
3.3.2 Proteínas del Suero
Como se explicó anteriormente, las proteínas del suero se componen por las β-
lactoglobulinas que representa el 50% de las proteínas lactoséricas y las α-
lactoalbuminas el 20%, el resto lo contribuye compuestos nitrogenados
La β-lactoglobulina en un ph de 6.6 y 6.7 existe en forma de dimero, monómeros
unidos por un enlace débil o fuerte. El monómero de esta proteína tiene 162
aminoacidos, dos puentes de disulfuro (S-S) y un grupo tiol (-SH). La solubilidad de
la β-lactoglobulina se debe a su extructura externa polar que le permite tener una
capacidad de retención de agua del 0.04 g/g proteína. Esta proteína es rica en
aminoácidos y grupos tiol en comparación con las otras proteíanas lactoséricas. La
extructura interna es no polar compuesta por grupos tioles –SH teniendo una baja
reactividad, sin embargo bajo tratamientos térmicos se da disociaciones del dimero
provocando la desnaturalización. A esto se le conoce como la base para la
elaboración de requesones.
Por su parte las α-lactoalbuminas se compone por 123 aminoacidos, cuatro puentes
de disulfuro y cantidades variables de carbohidratos por ser una glicolproteína. Es
una proteína flexible. Su capacidad de retención de agua es de 0.06 g/g proteína
3.4 Yogurt
3.4.1 Clasificación del yogurt
El Yogurt es uno de los productos lácteos acidificados o fermentados, ya que es
preparado por medio de la fermentación del ácido láctico. En el caso del yogurt, la
leche se inocula con un cultivo de fermentos que convierte parte de la lactosa en
ácido láctico; es por ello que se le denomina una leche acidificada. Las sustancias
aromáticas volátiles del yogurt incluyen pequeñas cantidades de ácido acético y
acetaldehído. (Bylund, 1996)
El yogurt se clasifica normalmente de la siguiente forma:
Yogurt Firme: Este es incubado y enfriado en el mismo envase.
Yogurt Concentrado: Este es incubado en tanques, concentrado y
enfriado antes de ser envasado. (queso de yogurt)
Yogurt Batido: Este es incubado en depósitos y enfriado antes de su
envasado.
Yogurt Líquido: Este es similar al yogurt batido, pero el coágulo se
rompe hasta obtener una forma líquida antes de su envasado.
Yogurt Congelado: Este es incubado en tanques y congelado como un
helado de crema.
| 12
3.4.2 Cultivos o fermentos utilizados
Para la elaboración de yogurt se utilizan principalmente dos tipos de fermentos
como se les conoce con sus nombres modernos:
Lactobacillus delbrueckii ss. Bulgaricus
Streptococcus salivarius ss. Thermophilus
Ambos son bacterias del tipo termófilos, es decir que su rango de temperatura de
crecimiento óptima oscila entre los 40-50ºC.
3.4.3 Composición del yogurt
Tabla 3.4.3.1 Variación de los Componentes según el Tipo de Yogurt;
Entero (%) Semi
Descremado (%)
Descremado (%)
Con frutas (%)
Agua 87 89 8 81
Proteínas 3.5 3.4 3.3 2.8
Lípidos 3.9 1.7 0.9 3.3
Glúcidos 3.6 3.8 4 12.6
Ácidos orgánicos
1.15 1.2 1.2 1.2
Cenizas 0.7 0.72 0.75 0.7
Contenido energético
63 Kcal 43 Kcal 36 Kcal 88 Kcal
La composición mostrada en la Tabla 3.4.3 se utiliza leche de vaca como
referencia
3.4.4 Obtención del Yogurt
Lo único que se requiere para elaborar yogurt es leche entera de buena calidad,
leche en polvo y cultivos lácticos.
El yogurt es un producto fermentado, lo que quiere decir que por acción de los
cultivos antes mencionados inoculados en la leche (previamente estandarizada,
elevando su nivel de sólidos no grasos), se transforma la lactosa de la leche en
ácido láctico; a esto se le llama fermentación ácido láctico. En este caso es así como
se produce el yogurt; siempre tomando en cuenta los factores como la temperatura,
tiempo y pH ya que estos deben estar regulados dependiendo la etapa del proceso
para que se obtenga con éxito el producto final.
La lactosa es un disacárido formado por una molécula de glucosa y una de
galactosa; por lo que se le dice que es el azúcar de la leche. El ácido láctico se
produce a partir del proceso de fermentación donde la glucosa (lactosa en este
| 13
caso) que como resultado de la glucólisis produce ácido pirúvico y este, a través de
la enzima lactato deshidrogenasa genera ácido láctico.
Cabe mencionar que a un pH cercano a 4.6 las micelas de caseína de la leche
coalescen en forma de cadenas o conglomerados para formar una estructura
tridimensional en la cual queda atrapado el suero. Se le adiciona azúcar para lograr
el sabor y consistencia típicos del yogurt. El principal componente responsable del
sabor del yogurt es el acetaldehído.
Durante la fermentación se producen metabolitos como el acetaldehído y el diacetilo
que aportan en aroma característico del producto. Las bacterias lácticas producen
polisacáridos que confieren al producto una textura suave y cremosa. Debido a que
la materia prima principal del yogurt es la leche, el color del yogurt natural es
crema/blanco. Al añadirle frutas o aromas al producto, este va adquiriendo
tonalidades características de la fruta adicionada.
3.4.5 Factores esenciales a tomar en cuenta al elaborar yogurt
Entre los factores que afectan las propiedades organolépticas del yogurt y
determinan si el yogurt es de calidad o no se señalan los siguientes: (Bylund, 1996)
1. Elección de la leche
La calidad de la leche debe de ser de alta calidad bacteriológica. La leche a utilizar
debe de tener un recuento bajo de bacterias, no contener enzimas y sustancias
químicas que puedan retardar el desarrollo del cultivo y no deben contener
antibióticos.
2. Normalización de la leche
Según la FAO/OMS el contenido graso mínimo para el yogurt es del 3% y este
puede llegar hasta 10% pero lo habitual es llegar a un 3.5% de contenido de grasa.
Según la FAO/OMS, el contenido mínimo de sólidos no grasos de origen lácteo es
del 8.2%. Para lograr un yogurt con más consistencia se debe de aumentar la
proporción de caseína y de proteínas del suero. Los métodos más comunes para
normalizar el contenido de materia seca (MS) son; la evaporación (se evapora de
10-20% del volumen), adición de leche concentrada y la adición de leche en polvo
hasta el 3%.
3. Aditivos lácteos empleados
Normalmente se añaden azúcares o sustancias estabilizantes. La fruta tiene un 50
% de azúcar por lo que se puede agregar entre un 12-18 % de fruta para conseguir
la dulzura requerida sin necesidad de añadir la azúcar o edulcorante como tal. Se
debe de tener cuidado de no adicionar más del 10% de azúcar previo a la
inoculación/incubación ya que se cambiaría la presión osmótica de la leche y esto
generaría un efecto adverso para el yogurt.
| 14
Los estabilizantes para el yogurt son: gelatina, pectina, agar-agar y almidón; estos
previenen la separación del suero en el yogurt. Se debe de hacer un análisis
detallado para determinar que estabilizante es el correcto para el yogurt ya que de
no adicionar el correcto y en las cantidades adecuadas se logrará una consistencia
dura y elástica en el yogurt, lo cual no se quiere. Cabe mencionar que generalmente
los estabilizantes se utilizan para el yogurt con frutas ya que de preparar
adecuadamente el yogurt natural no es necesaria la adición del mismo debido a que
este forma una capa fina con alta viscosidad.
4. Des aireación
Por medio de la des aireación se consigue mejorar las condiciones de trabajo del
homogeneizador, eliminar malos aromas, menos riesgo de ensuciamiento durante
el tratamiento térmico y mejor estabilidad y viscosidad.
5. Homogenización realizada
El objetivo de homogenizar es prevenir la separación de la nata durante el periodo
de incubación y asegurar una distribución uniforme de la grasa de la leche. La
temperatura de homogenización es a 60°C y la presión es de 2.6 a 6.8 kPa. Al
homogenizar se logra una mejor consistencia, estabilidad y viscosidad de la leche.
6. Tratamiento térmico
Cabe mencionar que la leche se trata térmicamente previa a proceder a la
inoculación de los cultivos. Esto es para mejorar las propiedades de la leche como
sustrato para las bacterias del cultivo industrial, asegurar que el coágulo del yogurt
terminado sea firme y para reducir el riesgo de separación de suero en el producto
terminado. Por medio de la pasteurización se logra desnaturalizar alrededor del 70-
80 % de las seroproteinas. La B-lactoglobulina (principal proteína de la seroproteina)
interactúa con la k-caseína y esto facilita que el yogurt adquiera “cuerpo”.
7. Preparación de los cultivos
Actualmente los cultivos se presentan como concentrados, congelados y liofilizados.
La ventaja de utilizar un cultivo concentrado es que la inoculación directa de la leche
minimiza el riesgo de contaminación ya que se evitan las etapas intermedias de
propagación.
3.5 Yogurt Estilo Griego
Se le llama yogurt estilo griego al producto lácteo fermentado que ha sido
desuerado. Este producto también se le denomina yogurt firme, yogurt desuerado o
Labneh, llamado así en medio oriente. Su proceso se basa en la eliminación de una
parte del suero por medio de filtración permitiendo la concentración de la materia
seca del yogurt produciendo una composición similar a la indicada en la siguiente
tabla:
| 15
Tabla 3.5.1 Composición aproximada de yogurt estilo griego y suero remanente de
este.
Componente Yogurt Griego (%) Suero (%)
Proteína 10.2% 0.2 %
Grasa 11. 0% 0.0 %
Lactosa 4.1% 4.1 %
Cenizas 1.6 % 0.5 %
Ácido Láctico 2.0 % 0.7 %
Solidos totales 28.9 % 5.5 %
(Vosniakos, 2012)
El Codex Alimentarius y la Organización Mundial de la Salud (OMS), establecen que
el queso de yogurt es la leche fermentada mediante la acción de las bacterias
ácido-lácticas Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus y Streptococcus
thermophilus que el cual después del proceso de fermentacion se concentra
mediante filtración con el fin de aumentar el contenido de proteínas de almenos el
5.6% y del 0.6% de acidez titulable.
El contenido de ácido láctico en el yogurt estilo griego puede variar de 1.8% a 2%
siendo una cantidad mayor al de un yogurt normal, por lo que el producto final posee
una mayor acidez. Otra ventaja de la concentración alta de ácido láctico es su poder
inhibitorio de bacterias patógenas por lo que es excelente para su conservación. El
rendimiento teórico para el queso de yogurt es de aproximadamente 42%.
(Vosniakos, 2012) Cumpliendo con uno de los objetivos principales de la
elaboración de este producto el cual busca aumentar al doble la concentración de
proteínas y demás materia seca a excepción de la lactosa.
Es importante mencionar que la viscosidad del yogurt estilo griego tiende a
aumentar mientras mayor concentración de ácido láctico posee, esto es debido a
que el ácido láctico produce la coagulación de las caseínas produciendo la textura
y consistencia gelatinosa característica de este tipo de yogurt. (Moreno Castillo ,
2013)
Es posible determinar de la capacidad del yogurt para retener humedad, mediante
la fórmula propuesta por (Dinkci, 2012) en donde se busca también obtener un
posible rendimiento de la producción de yogurt concentrado y determinar la
magnitud de sinéresis que puede afectar al yogurt convencional.
El valor de Capacidad de Retención de Agua (CRA) puede ser obtenido mediante
la centrifugación de 20g de yogurt por 10 min a 5000g, 20ºC. El sobrenadante se
pesa y se utiliza la siguiente formula.
𝐶𝑅𝐴(%) =(𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑦𝑜𝑔𝑢𝑟𝑡 − 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒𝑛𝑎𝑑𝑎𝑛𝑡𝑒)
(𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑦𝑜𝑔𝑢𝑟𝑡)∗ 100
| 16
3.6 Balances de Materia
En la producción de productos lácteos es importante para determinar rendimientos
realizar balances de materia. Para un proceso en donde se transforme materia
prima como la leche para la producción de productos como queso mozzarella,
requesón, yogurt y queso crema de yogurt es indispensable la contabilización de
material.
Para los procesos de la elaboración de los productos antes mencionados, es
necesario realizar un esquema o grafico de los flujos de procesos, estos con el fin
de entender la secuencia del proceso a través del cual se producen. La gráfica del
flujo de proceso permite el análisis de:
Identificación de puntos para la recolección de datos.
Seguimiento de problemas.
Chequeo de procesos. El diagrama de flujo tiene como objetivo presentar de forma global los materiales
usados ilustrar las áreas principales y secundarias del proceso, identificar los puntos
de origen, uso y tratamiento de materias primas y procesadas de manera que se
pueda dar una interpretación rápida y fácil (Hoverland 2003).
Para identificar que los procesos que son adecuados en la transformación de
materias primas, es necesario tener conocimientos de las operaciones realizadas y
de las cantidades de materia prima empleadas, para ello es necesario el uso de
balances de entradas y salidas. Los puntos que deben contralarse en la producción
de productos lácteos para un balance de masa son:
El punto de entrada respecto al balance, esto incluye de la compra de materia prima así como la calidad de la misma.
El punto en la unidad de producción y salida de la unidad de producción. Para realizar un balance de masa en los procesos físicos se aplica la siguiente