“Año de la consolidación del Mar de Grau”
INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICO PÚBLICO “4 DE JUNIO DE 1821” INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
PERFIL DE PROYECTO PRODUCTIVO CON FINES DE TITULACION: “ELABORACIÓN DE UNA BEBIDA A PARTIR DE LACTO SUERO Y SABORES DE FRUTAS EN EL IESTP 4 DE JUNIO DE 1821”
Ing. ARANDA CAMACHO, Enrique
Ing. NIÑO SIME, Edgar Miguel
ASESOR
RESPONSABLES
CO ASESOR
:
HERNÁNDEZ GUERRERO, María Elita
MALDONADO TELLO,
Magdalena
ROJAS PEREZ, Luz Angélica JAÉN - PERÚ
1
2016
2
INDICE Pág. I. II. III. IV.
V.
VI.
VII. VIII. IX. X. XI.
Introducción Justificación de la Investigación Objetivos de la Investigación III.1. Objetivo General III.2. Objetivos Específicos Revisión de la Literatura o Marco Teórico IV.1. Generalidades del Lactosuero IV.2. Obtención de lactosuero para procesamiento IV.3. Definición, Composición y Valor Nutritivo del lactosuero IV.4. Tipos de Suero de Leche IV.5. Proteínas del lactosuero IV.6. Vitaminas del Suero IV.7. Usos del lactosuero IV.8. Bebidas a partir del lactosuero IV.9. Tipos de Bebida de Lactosuero IV.10. Aspectos Tecnológicos de la Producción de Bebidas de Lactosuero Metodología V.1. Localización V.2. Materia Prima V.3. Materiales y Equipos V.4. Metodología V.5. Procesamiento V.6. Diagrama de Flujo para la Elaboración de Bebida de Lactosuero V.7. Análisis Físico Químico V.8. Evaluación Sensorial V.9. Análisis de Costos Resultados VI.1. Evaluación de la Materia Prima VI.2. Cálculo de la Cantidad de Insumos Químicos VI.3. Evaluación del Grado de Aceptación VI.4. Evaluación del Costo de Producción Cronograma Presupuesto Conclusiones y Recomendaciones Referencias Bibliográficas Anexos
1 2 5 5 5 6 6 7 8 8 10 11 12 14 14 15 18 18 18 18 19 20 22 23 23 23 24 24 24 25 26 28 28 30 30 32
I.
Introducción El presente proyecto de Titulación “Elaboración de una Bebida a partir de Lacto suero y sabores de frutas en el IESTP 4 de junio de 1821” se presenta como parte del proceso para la obtención del Título Profesional de Técnico en Industrias Alimentarias. El presente proyecto tiene como finalidad aprovechar el lactosuero generado en la fabricación artesanal de quesillo en el Distrito de Jaén, para lo cual se ha recolectado esta materia prima y procesada en el Laboratorio de Industrias Alimentarias del Instituto de Educación Superior Tecnológico “04 de Junio de 1821”. Se elaboraron dos tipos de bebidas de lactosuero: un tipo de bebida con pulpa de piña y otra sin pulpa de piña, incorporando otros ingredientes para reforzar el sabor, color y aroma. Finalmente, se realizó una evaluación sensorial para determinar el grado de aceptación de las bebidas elaboradas a partir de lactosuero.Los resultados y conclusiones de esta investigación se plasman en este documento, el cual se espera sirva de antecedente para futuras investigaciones que sobre el tema o parecidos se realicen.
II.
Justificación de la Investigación El Perú posee 28 microclimas y 84 zonas de vida de las 104 reconocidas en el mundo, a lo largo de los diferentes pisos latitudinal. En todos estos pisos latitudinales y microclimas se producen leche y quesos a partir de la crianza de vacas, cabras y ovejas
alimentadas principalmente por pasturas
naturales nativas de cada geografía, que les brindan a los quesos características propias que los vuelven inconfundibles para los que los prueban. La producción láctea constituye para la región Cajamarca una de las actividades que tradicionalmente la han identificado, es más, es una de las que la integran territorialmente desde el punto de vista económico; y es en torno a esta actividad, junto a la minera que podría generarse un debate a fin caracterizar al territorio y, por lo tanto establecer las políticas de desarrollo. En Cajamarca existen aproximadamente 30,000 productores rurales de leche (poseen entre 4 o 5 vacas lecheras). A nivel de densidades, los distritos que tienen una productividad mayor a 2 TM de leche por hectárea en 1999, fueron Chugur (Hualgayoc), Paccha (Chota), San Silvestre de Cochan (San Miguel), y Baños del Inca (Cajamarca). Cajamarca aporta el 16.05% en la producción nacional, con una producción anual que supera las 200,000 toneladas de leche, el año 2005 la producción fue de 219,462 TM. En los últimos 7 años se ha incrementado la producción a una tasa promedio anual de 8.5%. Según un estudio realizado por la empresa consultora TecnhoServe se señala que la producción de leche fresca ha crecido de 112,900 toneladas en 1994 a 203,100 toneladas al año 2002. Por ello Cajamarca es considerada la tercera cuenca lechera en competitividad, siendo superada por Arequipa y Lima, aunque existe información en la que se la considera como la segunda cuenca lechera. En la Provincia de Jaén, la actividad pecuaria cuenta con condiciones naturales muy favorables para el desarrollo de la ganadería, esta actividad es considerada como un complemento a la agricultura, ya que permite al poblador ingresos adicionales para desarrollar sus actividades agrícolas principales o como recurso para su sobrevivencia.
La ganadería se desarrolla a nivel de toda la provincia de Jaén, está determinada básicamente por la crianza de ganado vacuno, ya que la crianza de otras especies como el porcino, caprino, ovino y aves, no tienen relevancia económica más que para autoconsumo. La producción ganadera total por distritos en el año 2002, alcanzó los 1852 TM, siendo la más importante el ganado vacuno con 1,453 TM. Esta industria láctea genera cantidades significativas de suero, mayormente de leche diluida, leche separada, crema, helado, mantequilla, yogurt y queso, siendo este último el responsable del volumen mayoritario de este subproducto. El suero es un residuo con un alto valor nutricional que se vierte directamente a nuestros ríos, lagos y zonas, sin considerar que es un producto rico en lactosa y representa el 20 % de las proteínas de la leche, lo que hace a este residuo un producto con un valor biológico significativo. El lacto suero es uno de los mayores contaminantes que existe en la industria alimentaria, ya que cada 1,000 litros de lacto suero tiene cerca de 35 kg de demanda bioquímica de oxígeno y cerca de 68 kg de demanda química de oxígeno. Este consumo es equivalente al de las aguas negras producidas en un día por 450 personas; además, el no usarlo es un enorme desperdicio de nutrimentos. La elevada demanda bioquímica de oxígeno (DBO) provoca que al verter el suero en un cuerpo de agua los microorganismos necesitan una gran cantidad del oxígeno para degradarlo y como consecuencia disminuye la concentración de oxígeno disuelto provocando la muerte de la fauna presente en estos ecosistemas. Asimismo, cuando el suero es descargado en suelos puede alcanzar las napas de agua tornándose peligroso para la salud de los animales y humanos. Siendo el lacto suero, un sub producto con alto contenido proteico, en los últimos años se ha venido implementando distintas tecnologías que favorecen su valorización, logrando que se utilice como materia prima de productos de alto valor nutritivo y no sea únicamente un desecho industrial altamente contaminante. Los principales factores que motivaron su utilización fueron el impacto ambiental, el aprovechamiento de los distintos
nutrientes (proteínas solubles, lactosa, vitaminas y minerales) que presenta el suero y el aumento de la demanda de sus subproductos por parte de mercados locales e internacionales. Dentro de las posibles aplicaciones de los derivados del suero en la elaboración de alimentos se pueden mencionar, lacto suero líquido para bebidas proteínas del suero lácteo en sus formas de concentrados proteicos y aislados en alimentos lácteos (helados, yogures, productos untables y de bajas calorías), productos cárnicos (carnes procesadas, embutidos), panificados (bases para pasteles, galletitas, barras nutritivas), confitería (chocolates, coberturas, caramelos) y bebidas (mezclas con cacao, crema para café, bebidas para deportistas); lactosa para alimentos dietéticos, dulces y productos farmacéuticos. El presente trabajo de investigación pretende adoptar estas tecnologías y adaptarlas al entorno local, buscando el aprovechamiento del lacto suero que se produce en las diversas queserías rurales de la localidad, y que normalmente es arrojado al alcantarillado o empleado directamente como alimento de engorde de ganado,
desaprovechando el potencial
agroindustrial que tiene este sub producto de la industria láctea. Esta investigación también contribuirá al desarrollo industrial de la Provincia de Jaén, sirviendo como antecedente para futuras investigaciones que sobre el tema se desarrollen y una oportunidad de negocios para potenciales inversionistas, que identifiquen en el lacto suero una oportunidad para la generación de ingresos. Así mismo, el desarrollo de este proyecto de investigación beneficiará a todos los estamentos del Instituto de Educación Superior Tecnológico Público “4 de Junio de 1821”, contribuyendo a consolidar la imagen institucional como alma mater de la Provincia de Jaén y de la Región Nor oriental del Marañón y al desarrollo académico de los estudiantes de la Carrera Profesional de Industrias Alimentarias. III.
Objetivos de la Investigación III.1.
Objetivo General
Elaborar una bebida a partir de lacto suero y saborizantes de fruta.
III.2.
Objetivos Específicos
Aprovechar el lacto suero de bajo costo, generado en la producción de Cuajada Fresca.
Desarrollar fórmulas para las bebidas a partir de lacto suero y diversas frutas de la zona como saborizantes.
Evitar la contaminación ambiental generada por el desecho del lacto suero al medio ambiente.
Promover la industria de bebidas en la Provincia de Jaén
IV.
Revisión de la Literatura o Marco Teórico IV.1.
Generalidades del Lactosuero En la manufactura de queso o caseína a partir de la leche, la cuajada es formada por la acción de enzimas o ácido. El lactosuero es la parte líquida resultante después de recobrar la cuajada. El suero contiene más de la mitad de los sólidos presentes de la leche entera, en su mayoría lactosa, 20% de las proteínas, minerales y vitaminas hidrosolubles. Durante la década de los 80´s el depósito de suero era un problema cuando el queso era producido en pequeñas plantas en áreas rurales. El suero era usado para alimentar a los cerdos, o era esparcido en los campos o desechado en los ríos. Sin embargo, el suero tiene una demanda biológica de oxígeno de 35,000-45,000 g/L y 100 L de suero tiene una fuerza de contaminación equivalente al agua residual producida por 45 personas. Durante los años 60 hubo un
incremento
en
la
presión
de
las
regulaciones
de
anticontaminación y el costo de ubicar plantas municipales de aguas residuales, lo que hacía impráctico depositar grandes cantidades de suero para tratarlo con métodos tradicionales. El suero de queso, en muchos lugares, ya no se considera como un producto de desecho de la manufactura de queso, para ser esparcido en los campos o depositado en el drenaje o usado en la alimentación animal. De hecho, la opción de depositarlo en los drenajes fue abandonada hace mucho tiempo; pero las pequeñas cantidades de suero o suero salado, de plantas de queso Cheddar, contribuye a la alta demanda biológica de oxígeno de los sólidos del suero, viniendo principalmente de la lactosa. También el método de regado en los campos causa severos problemas de mal olor. La tecnología moderna del suero es un del procesamiento del suero, podría ser incorporada en el negocio de la elaboración de quesos tema amplio por sí mismo; no se ha intentado cubrir todo el campo, pero una descripción.
También,
en
los
últimos
veinte
años,
ha
habido
un
alto
reconocimiento del valor nutrimental de las proteínas y la lactosa del suero que no debe ser desperdiciado. Esto, más el crecimiento de la tecnología de alimentos y el uso de proteínas funcionales en alimentos procesados, junto con la emergencia de métodos comerciales para la recuperación económica de tales proteínas del suero han resultado en una marcada diferencia en actitud hacia el suero. IV.2.
Obtención del lactosuero para el procesamiento Después de dejar el queso en la tina en la fase de drenado, el suero pasa a través de un colador para remover las partículas finas de la cuajada. Estas partículas son agregadas de nuevo a la cuajada y el suero va a un tanque de mantenimiento, de igual manera puede ir a un clarificador centrífugo o a un filtro muy fino, para remover las pequeñas partículas que no han sido retenidas en la primera filtrada. Si el suero va a ser almacenado antes de su procesamiento, es enfriado debajo de los 10°C; las plantas más eficientes en el uso de energía usan el calor recobrado para calentar la leche refrigerada antes de pasteurizarla. El suero está así libre de partículas pero contiene remanentes de grasa en forma globular, la cual podría ser concentrada por una subsecuente ultrafiltración (UF) que podría interferir en la recuperación de proteínas. Para remover la grasa, el suero es calentado alrededor de 50-55°C para derretir toda la grasa que puede ser separada por centrífuga, dejando solamente alrededor de 0.05% de grasa en el suero. La temperatura de almacenamiento del suero debe ser menor de 10°C si éste se pretende usar después de unas horas. Sin embargo, si se pretende almacenar por más tiempo ésta debe ser a 4°C.
IV.3.
Definición, Composición y Valor Nutritivo del Lactosuero El lactosuero, suero o suero de queso puede ser definido como la porción de la leche que es drenada de la manufactura de quesos o caseína, éste puede ser dulce o ácido. Contiene 65 g/L de los
sólidos de la leche de bovinos y sus mayores componentes son lactosa (70-80%) y proteína (9%). La clasificación del lactosuero depende de su pH después del procesamiento del queso, el que es altamente influenciado por el tipo de cuajo que se haya usado. El valor nutritivo del suero es alto en algunos aspectos pero bajo en otros. La grasa y la mayoría de las proteínas han sido convertidas a queso; sin embargo, el valor biológico de las proteínas del suero es tan alto como el de la caseína pero su concentración es menor. Excesivo calentamiento durante el procesamiento, especialmente durante el secado del suero, puede disminuir los valores de aminoácidos, especialmente la lisina, quedando no disponible biológicamente. La mayoría de la lactosa y los minerales permanecen en el lactosuero dulce, menos en el suero ácido (fermentado). La intolerancia a la lactosa existe en algunas personas quienes carecen de la habilidad para hidrolizar el azúcar; y esto les provoca un malestar abdominal temporal. El 73% de los sólidos del suero es lactosa, la cantidad de suero que puede ser consumido por personas con intolerancia a la lactosa es limitado. IV.4.
Tipos de Suero de Leche Comúnmente se conocen dos tipos de lactosuero: lactosuero dulce proveniente de la manufactura de queso o caseína de leche por la acción de las enzimas de cuajo, con una acción relativamente pequeña o sin desarrollo de acidez, con un pH mínimo de 5.6 y el suero ácido con un pH máximo de 5.1. Sin embargo, otros autores consideran al lactosuero dulce como aquél que tiene un pH entre 5.8 – 6.6 y una acidez titulable (AT) de 0.1-0.2%; y al lactosuero ácido aquél que es separado en la fabricación de quesos ácidos y en la fabricación de caseína y que tiene un pH menor de 5.0 y una acidez titulable del 0.4% o superior. Existe también crea una tercera clasificación llamada lactosuero de acidez media, obtenido en la
elaboración de quesos fresco ácidos, por ejemplo el Cottage y el Ricotta; su pH es de 5.0-5.8 y su AT de 0.2- 0.4%. Si la acidez ha sido comenzada por bacterias iniciadoras, la concentración de lactosa es reducida con un correspondiente incremento en ácidos orgánicos (generalmente láctico, pero también cítrico, acético etc.). La composición del suero varía con la composición de la leche, el tipo de queso o caseína, los métodos de procesamiento, etc. la composición promedio del lactosuero dulce en porcentaje es de 6.80 sólidos totales, 0.80 proteína, 4.60 lactosa, 0.50 grasa, 0.50 minerales, 93.20 agua, menos de 0.1 ácido láctico, y de 0.1-0.3 partículas de queso. El lactosuero contiene un poco más del 25% de las proteínas de la leche, cerca del 8% de la materia grasa y cerca del 95% de la lactosa. Los lactosueros de quesos más ácidos tienen mayor contenido de minerales que los lactosueros de quesos ácidos, debido a que el suero ácido contiene más calcio y fosfato que el suero dulce, a raíz de la acción solvente del ácido usado para precipitar la caseína.
CUADRO N° 01 Tipos de Lactosuero según su Acidez TIPOS DE SUERO Suero dulce Suero medio ácido Suero ácido
ACIDEZ (%) 0.10 – 0.20 % 0.20 – 0.40 % 0.40 – 0.60 %
pH 5.8 – 6.6 5.0 – 5.8 4.0 – 5.0
Fuente: Linden. 2006
IV.5.
Proteínas del Lactosuero Las proteínas contenidas en el suero de leche son el conjunto de sustancias nitrogenadas, estas no se precipitan cuando el pH de la leche se lleva a 4.6, que corresponde al punto isoeléctrico de la
caseína bruta. Por este motivo se les denomina caseínas solubles. Estas caseínas solubles representan alrededor del 20% de las proteínas de la leche Las proteínas de suero son de alto valor biológico, una proteína tiene mayor valor biológico, o es de alta calidad, cuando tiene mayor capacidad de ofrecerle nitrógeno al organismo. Dentro de todas las proteínas que se pueden encontrar contenidas en el suero de leche se pueden distinguir cuatro grupos: Globulinas: Constituyen de 10 al 12% de las proteínas solubles, estas son de gran importancia inmunológica, en la actualidad se están haciendo estudios para descubrir si estos pueden extenderse hacia los seres humanos. 1. Proteosas
–
peptonas:
Estas
son
proteínas
sumamente
resistentes al tratamiento térmico y acido, son el 10% de las proteínas solubles. 2. Albuminas: Representan alrededor del 75% de las proteínas solubles. La α-Lactoalbumina es rica en aminoácidos como la lisina, leucina, treonina, triptófano y cisteína. Su habilidad de ligarse
al
calcio,
le
proporciona
protección
contra
la
desnaturalización térmica, se cree que podría llegar a tener beneficios anticancerígenos. Su uso es de suma importancia en las fórmulas lácteas para lactantes. 3. Otras: Estas son proteínas menores que se encuentran presentes en una cantidad relativamente baja y son muy difíciles de clasificar. Todas las proteínas del suero en conjunto, poseen todos los aminoácidos esenciales requeridos. Las proteínas contenidas en el suero de leche, poseen inclusive más aminoácidos esenciales que la proteína de huevo, la caseína y la soya. Todas estas proteínas son de suma importancia en las bebidas que toman los deportistas para mejorar su nutrición debido a su gran fuente de aminoácidos.
Algunos estudios señalan beneficios del consumo del suero de leche ayudan de forma significativa para la prevención del cáncer de próstata. IV.6.
Vitaminas del Suero El suero de leche posee un contenido vitamínico muy importante, sobre todo de vitaminas del complejo B y de ácido ascórbico. Las vitaminas liposolubles son sumamente escasas, debido a que el suero es un subproducto de la fabricación del queso y casi toda la materia grasa se utiliza en el proceso de obtención del mismo. CUADRO N° 02 Contenido de Vitaminas en el Lactosuero Vitaminas Tiamina Riboflavina Ácido nicotínico Ácido Pantoténico Piridoxina Cobalamina Ácido ascórbico
Contenido (mg/ml) 0.38 1.20 0.85 3.40 0.42 0.03 2.20
Fuente: Linden, 1996
IV.7.
Usos del Lactosuero Antes del tratamiento térmico y de la evaporación, la leche desnatada puede mezclarse con lactosuero dulce, normalmente en una proporción de 5:1, para obtener un producto que sustituye a la leche concentrada desnatada. Este producto se conoce como “mezcla lactosuero-desnatada” y presenta una alternativa más barata a la leche concentrada, teniendo sus mismas aplicaciones. Uno de los principales usos del lactosuero en todo el mundo es la fabricación de alimentos para el ganado, pero también se utiliza en muchos productos de alimentación humana. Por ejemplo el concentrado de suero se utiliza como sustituto de la leche concentrada desnatada en la elaboración de helados, postres, recubrimientos, sopas, salsas y muchos otros usos diferentes. Otra importante utilización del lactosuero es la producción de margarina y
otros productos grasos para untar. El lactosuero dulce es el más utilizado para hacer los Concentrados Proteicos de Suero (WPC, por sus siglas en inglés), de los cuales existen muchos tipos, desde la especificación básica del WPC-35 hasta productos bajos en grasa, productos enriquecidos en proteínas funcionales especificas del suero y productos bajos en minerales. El lactosuero posee varios compuestos bioactivos que ofrecen una gran potencial para extender los beneficios de salud a personas activas más allá de la composición de cuerpo. Entre los componentes
importantes
tenemos:
beta-lactoglobulina,
alfalactoalbúmina, inmunoglobulinas, lactoferrina, lactoperoxidasa, proteasa-peptona, glicomacropéptido, péptidos y minerales. Otro componente muy utilizado
por
atletas
en
entrenamiento
intensivo
son
las
inmunoglobulinas, que ayudan a sostener el sistema inmunológico y evitar el efecto inmunosupresor que presentan debido al agotador entrenamiento y disminución de las defensas. Dentro de los componentes benéficos del lactosuero, también se encuentran las proteínas del suero, las cuales son una fuente de aminoácidos esenciales, una fuente de proteínas para la defensa contra infecciones microbianas y una fuente de factores de crecimiento y moduladores de las propiedades biológicas. También se ha demostrado, que la proteína de suero en dosis bajas (2-4 %) aumenta la saciedad en humanos en comparación con los carbohidratos, incrementa la energía (348 kJ) y reduce la ingesta de alimentos de forma espontánea, mientras que la presencia del ion calcio aumenta la excreción fecal de grasa en un 5,2 g/día; por esta razón es ampliamente utilizada en programas para pérdida de peso en atletas. En el área deportiva, estas proteínas son de alto consumo ya que permiten el aumento de la masa, fuerza muscular y el mantenimiento del sistema inmunológico, gracias a los BCAA (aminoácidos de cadena ramificada) y aminoácidos como la arginina. Los BCAA son indispensables ya que son metabolizados en el
músculo causando directamente un aumento de la fuerza muscular, mientras que la arginina es la encargada de la producción de la “GH” (hormona de crecimiento) y el “NO” (óxido nítrico). La “GH” aumenta el diámetro de las fibras musculares y el “NO” produce la vasodilatación
que
permite
el
transporte
adecuado
de
los
aminoácidos a los músculos. La proteína de suero es tan importante que se han incorporado en bebidas
deportivas
y
barras
de
chocolate
especiales
para
deportistas, por el alto contenido de aminoácidos de cadena ramificada (BCCA) que son los únicos capaces de proporcionar una fuente rápida de energía durante el ejercicio de resistencia, en donde la síntesis de toda la proteína corporal se reduce logrando disminuir la fatiga durante el ejercicio aeróbico prolongado. IV.8.
Bebidas a partir del lactosuero Las bebidas de lactosuero son un producto tradicional potable basado en el lactosuero líquido como el principal o por lo menos como un componente importante, y generalmente es usado el lactosuero como materia prima ideal para la elaboración de bebidas lácteas nutricionales.
IV.9.
Tipos de Bebidas de Lactosuero Existen varios tipos de bebidas desarrolladas a base de lactosuero, sin embargo los cuatro tipos básicos de bebidas a base de lactosuero son los siguientes: a. Bebidas de lactosuero tipo jugos de frutas: Son las más comunes y utilizan lactosuero desproteinizado (sin proteínas) o el permeado de lactosuero ultrafiltrado (UF) con mezcla de jugos de frutas, encontradas en los mercados locales de hoy en día. Los ingredientes básicos son lactosuero líquido y jugos de frutas líquidos o concentrados. Los sabores empleados son naranja, limón, mango, maracuyá, y combinación de frutas exóticas. El lactosuero ácido es utilizado para elaboración de bebidas
isotónicas para deportistas con sabores ácidos, enriquecidas con vitaminas y minerales. b. Bebidas tipo lácteo: Se utiliza el lactosuero, o componentes del lactosuero como un ingrediente en una bebida tipo yogurt. Puede desarrollarse en dos formas: leche no fermentadas y en productos
fermentados.
Las
únicas
diferencias
son
las
características del producto final (pH neutro o ácido). c. Bebidas tipo carbonatadas refrescantes: Se caracterizan por utilizar lactosuero altamente
clarificado, desproteinizado y
carbonatado. El producto más representativo en el mercado mundial (Suiza, Alemania, Finlandia, Austria y Canadá) es una bebida de lactosuero pasteurizada, carbonatada con diversos sabores “Rivella Red” estimulante con extractos de hierbas, “Rivella blue” baja en calorías, “Rivella Green” con extractos de té verde y “Rivella yellow” sin edulcorantes artificiales, refrescante y sabor delicado a base de vegetales como la soya. d. Bebidas basadas en lactosuero y otros componentes: Estas bebidas se desarrollan para deportistas durante el periodo de gran ansiedad previa a las competencias, ya que abarca las bebidas nutricionales basadas en la proteína del lactosuero debido a su fácil digestión. Estas bebidas emplean componentes del lactosuero como PSC (Proteína de suero concentrada), APS (aislado de proteína de suero) y lactosuero hidrolizado para elaboración de bebidas deportivas e isotónicas y con multiminerales. IV.10. Aspectos tecnológicos de la Producción de Bebidas de Lactosuero Además de operaciones como la filtración para remover residuos de grasa y caseína, la preparación, pasteurización, enfriamiento y almacenamiento,
existen
5
etapas
especializadas
para
elaboración de productos a base de lactosuero, las cuales son:
la
a. Procesos de membrana para remover o concentrar la proteína del lactosuero: Se emplean operaciones como microfiltración (MF) para separar las caseínas. La ultrafiltración (UF) para retirar las
proteínas
desproteinizado
del
lactosuero
empleado
y
para
obtener
un
elaboración
lactosuero
de
bebidas
carbonatadas. b. Desmineralización parcial o total: La desmineralización se realiza por nanofiltración, ya que los minerales son cerca del 10% del total de los sólidos del lactosuero. Cuando se requiere una desmineralización más completa como en el caso la manufactura de PCS, APS y especialmente la producción de fórmulas infantiles, se debe realizar el procesamiento del suero por electrodiálisis o por intercambio iónico para garantizar una desmineralización al 90% c. Fermentación:
El
lactosuero
UF
contiene
lactosa
como
componente principal y su fermentación no presenta ningún tipo de
inconvenientes,
fermentaciones
con
pero
se
ha
demostrado
microorganismos
tipo
que
Lactobacilli,
en el
lactosuero UF es un medio nutricionalmente incompleto lo cual ocasiona que el crecimiento de este microorganismo sea más lento comparado con el mismo medio enriquecido. Un beneficio adicional de la fermentación es la obtención de péptidos bioactivos cuando se emplean cepas adecuadas de LAB (Lactobacillus) en procesos fermentativos. d. Hidrolisis de lactosa: Se realiza por razones relacionadas con la nutrición (intolerancia a la lactosa), conveniencia sensorial (incremento del dulzor) y por tecnología (para facilitar crecimiento de microorganismos no fermentadores de lactosa como la Saccharomyces cerevisiae). La lactosa hidrolizada en bebidas de lactosuero puede ser ventajosa para la reducción de un alto contenido calórico de estos productos, especialmente en bebidas tipo jugos de frutas, donde el lactosuero excede el 80% del total
del volumen, además de incrementar el dulzor alrededor de 4 veces, comparado con la lactosa sin hidrolizar. e. Parcial eliminación de lactosa por procesos cromatográficos: Esta remoción se realiza especialmente en lactosuero para la elaboración de bebidas tipo lácteo saborizadas o producidas a partir de PCS líquida o adicionando lactosuero dulce a la leche antes de la remoción cromatográfica de la lactosa. La remoción de la lactosa del lactosuero destinado a la producción de bebidas a base de lactosuero preconcentrado se realiza con el fin de evitar la cristalización. IV.11.
V.
Metodología V.1.
Localización El presente estudio se realizó en el Laboratorio de la Carrera Profesional de Industrias Alimentarias del Instituto de Educación Superior Tecnológico Público “4 de Junio de 1821”, ubicada en la Av. Hermógenes Mejía S/N, Montegrande, Jaén.
V.2.
Materia Prima El lactosuero empleado en el desarrollo del presente estudio se adquirió de las Productoras artesanales de Quesillo, ubicadas en el Mercado Mayorista Roberto Segura, de la Ciudad de Jaén. CUADRO N° 03 Volumen recolectado de Lactosuero
Materia prima Lactosuero Fuente: Elaborado por los Autores
V.3.
Materiales y Equipos Materiales Azúcar Blanca Agua potable. Saborizante de Piña Carboximetilcelulosa (CMC) Ácido Cítrico. Sorbato de Potasio. Bentonita
Equipos Balanza Analítica Báscula Termómetro Refractómetro Vaso de precipitado Jarras medidoras de 1 L Baldes 8 L Cocina Industrial Coladores Tela Holganza
CANTIDAD (L) 10.0
V.4.
Ollas Metálicas Cucharas Medidoras Tabla de picar Mesa de Acero Inoxidable Licuadora Refrigeradora
Metodología El ensayo se desarrolló partiendo de la formulación del producto para lo cual se consultó diverso material bibliográfico, definido los ingredientes de la bebida, se realizaron dos procesos de elaboración en el Laboratorio de Industrias Alimentarias del Instituto de Educación Superior Tecnológico “4 de Junio de 1821”. En los procesos de elaboración se pudieron realizar algunos ajustes a la formulación del producto, basado en las características finales del producto como color, precipitación, sabor y olor. Dichos ajustes consistieron en la formulación de dos tipos de bebida: un tipo de formulación llevaría pulpa de fruta, y la otra formulación sería básicamente sin pulpa de fruta. Después de realizar los ajustes necesarios a la formulación del producto, se procedió al envasado del mismo en botellas de vidrio y de plástico, las mismas que fueron almacenadas bajos condiciones de refrigeración para detectar algún posible cambio físico o químico en la composición del producto. Finalmente, se pasó a la fase de evaluación sensorial entre docentes y personal administrativo de esta institución.
V.5.
Procesamiento El procedimiento seguido para la elaboración de la bebida de lactosuero se describe a continuación a. Recepción de Materia Prima: Llegada la materia prima a la sala de procesamiento, se realiza el colado del lactosuero para eliminar cualquier impureza presente.
b. Pesado de los Ingredientes: Medido el volumen de lactosuero, se procede a pesar los demás ingredientes requeridos según la formulación del producto. c. Mezclado de los Ingredientes: Pesado todos los ingredientes señalados en la formulación, se procede a realizar el mezclado de los mismos con el lactosuero. d. Pasteurizado: La mezcla de lactosuero y demás ingredientes es pasteurizada a 70 °C por 30 minutos. e. Enfriado: la mezcla pasteurizada debe ser rápidamente enfriada a 4 °C. f. Ajuste de pH: el pH debe ser ajustado a un valor de 3.0 – 3.5 mediante la adición de Ácido Cítrico. g. Envasado y Almacenado: ajustado el pH, el producto es envasado y almacenado a una temperatura de 4°C.
V.6.
Diagrama de Flujo para la Elaboración de Bebida de Lactosuero T = 4°C
Ácido Cítrico
RECEP
PESAD
MEZC
ENV
V.7.
Análisis Físico Químico Se realizaron Análisis Físicos Químicos a cada uno de las dos bebidas de Lactosuero elaboradas: Bebida de Lactosuero con pulpa de piña y Bebida de Lactosuero sin pulpa de piña. Los análisis físicos químicos realizados fueron: Brix, pH.
V.8.
Evaluación Sensorial La evaluación sensorial se realizó a través de un Panel de Degustación para lo cual se invitó a docentes y personal administrativo del Instituto de Educación Superior Tecnológico “4 de Junio de 1821”. La evaluación sensorial se centró en las siguientes características: Aroma, Color, Sabor y Textura. Los participantes dieron su opinión mediante una Hoja de Evaluación, calificando cada ítem según la siguiente escala: CUADRO N° 04 ESCALA DE CALIFICACIÓN
Escala 5 4 3 2 1
Calificación Excelente Muy bueno Bueno Regular Desagradable
Fuente: Elaborado por los autores
V.9.
Análisis de Costos Se realiza un análisis preliminar de los costos de la materia prima e ingredientes
empleados
refrescantes de lactosuero.
para
la
elaboración
de
las
bebidas
VI.
Resultados VI.1. Evaluación de la Materia Prima En el siguiente cuadro, se presentan las principales características evaluadas del lactosuero empleado para la elaboración del lactosuero: CUADRO N° 05 CARACTERISTICAS FISICO QUÍMICAS EVALUADAS PARÁMETRO Volumen pH
LACTOSUERO 10.0 L 4.0
Fuente: Elaborado por los Autores
VI.2. Cálculo de la Cantidad de Insumos Químicos. Los insumos químicos y sus respectivas cantidades que han sido empleados para la elaboración de los tipos de bebidas de lactosuero se muestran en el siguiente cuadro: CUADRO N° 06 INSUMOS QUÍMICOS: DOSIFICACIÓN Y CANTIDADES EMPLEADAS BEBIDA INSUMO QUÍMICO
%
LACTOSUERO
BEBIDA %
“A”
Lactosuero Agua Azúcar Saborizante Carboximetilcelulosa Ácido Cítrico Sorbato de Potasio Pulpa de Piña TOTAL
50.20 42.52 7.03 0.05 0.10 0.05 0.05 0.00 100
2000.0 g 1694.0 g 280.0 g 2.0 g 4.0 g 2.0 g 2.0 g 0.0 3984.0 g
LACTOSUERO “B”
46.23 39.16 6.47 0.05 0.09 0.02 0.02 7.97 100
5000.0 g 4235.0 g 700.0 g 5.0 g 9.2 g 2.0 g 2.5 g 862.0 g 10815.7 g
Fuente: Elaborado por los Autores Bebida Lactosuero “A” : Bebida sin Pulpa de Piña Bebida Lactosuero “B” : Bebida con Pulpa de Piña
VI.3. Evaluación del Grado de Aceptación La evaluación del grado de aceptación de los dos prototipos de bebida de lactosuero se realizó en un Panel de degustación, al cual asistieron 21 participantes, entre docentes y personal administrativo del Instituto de Educación Superior Tecnológico “4 de Junio de 1821”. Los Resultados de este panel se resumen en el siguiente cuadro:
CUADRO N° 07 PANEL DE DEGUSTACIÓN: RESULTADOS OBTENIDOS PANELISTA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 ACUMULA DO PROMEDIO
BEBIDA DE LACTOSUERO CON PULPA TEXTUR AROMA COLOR SABOR A 4 4 4 3 3 4 3 4 2 4 2 2 3 4 4 3 5 4 4 4 2 3 3 4 2 3 4 4 4 3 4 4 4 3 4 4 4 5 3 3 3 3 2 2 2 4 2 4 4 5 4 4 2 3 2 4 4 4 5 4 2 5 4 4 4 4 3 2 54 65 3.2 3.8 PUNTAJE
57 3.4
59 3.5 13.8
BEBIDA DE LACTOSUERO SIN PULPA TEXTU AROMA COLOR SABOR RA 3 3 4 3 4 4 3 4 2 3 2 2 4 4 4 3 2 4 2 3 2 3 2 4 3 3 4 3 3 3 2 2 4 4 4 4 2 4 3 3 3 2 4 5 2 3 2 3 2 3 3 4 4 4 4 4 3 4 3 4 4 5 4 4 4 4 5 4 51 3.0
60 3.5
55 3.2
Fuente: Elaborado por los Autores
Evaluados los dos tipos de Bebidas de Lactosuero: con Pulpa de Criolla y sin pulpa en las siguientes cualidades: Aroma, Color, Sabor y Textura en una calificación que va de 1 a 5, se observa que la bebida de lactosuero con pulpa de piña obtuvo un mayor puntaje, en promedio obtuvo un valor de 3.46; para el caso de la Bebida sin pulpa de piña el valor promedio resultó en 3.31. En el siguiente cuadro se presenta en forma resumida los resultados obtenidos en esta evaluación. CUADRO N° 08 RESUMEN DEL PANEL DE DEGUSTACIÓN CARACTERÍSTICA
AROMA COLOR SABOR TEXTURA
Bebida con Pulpa de Piña 3.18 3.82 3.35 3.47
Bebida sin Pulpa de Piña 3.00 3.53 3.24 3.47
59 3.5 13.2
PUNTAJE PUNTUACIÓN PROMEDIO
13.82
13.24
3.46
3.31
Fuente: Elaborado por los Autores
De estos resultados, se puede concluir que la Bebida de Lactosuero con pulpa de piña tuvo una mayor aceptación que la Bebida de Lactosuero sin pulpa. La cualidad más aceptada en ambos productos ha sido el Color. VI.4. Evaluación del Costo de Producción Los costos de producción para los dos tipos de Bebida de Lactosuero: con pulpa de piña y sin pulpa de piña se resumen en los siguientes cuadros. Es necesario indicar que estos costos son preliminares, tomando en cuenta que son volúmenes pequeños de producción, existen ciertos costos que no se han podido estimar. CUADRO N° 09 COSTO DE PRODUCCIÓN: BEBIDA DE LACTOSUERO SIN PULPA DE PIÑA DESCRIPCIÓN Lactosuero Agua Azúcar Saborizante Carboximetilcelulos a Ácido Cítrico Sorbato de Potasio Pulpa de Piña Envases Etiquetas Mano de Obra Directa
COSTO UNIDA CANTID UNITARIO D AD S/. 2.00 Kg 0.50 1.69 L 0.10 0.28 Kg 3.30 2.00 g 0.03 4.00
g
2.00 2.00 0.00
g g g unidade 16 s unidade 16 s
hr 3 TOTAL S/. COSTO UNITARIO S/.
COSTO TOTAL S/. 1.00 0.17 0.92 0.06
0.03 0.03 0.03
0.12 0.06 0.06
0.50
8.00
0.30
4.80
4.00
12.00 27.19 1.70
Fuente: Elaborado por los Autores
CUADRO N° 10 COSTO DE PRODUCCIÓN: BEBIDA DE LACTOSUERO CON PULPA DE PIÑA
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
Lactosuero Agua Azúcar Saborizante Carboximetilcelulo sa Ácido Cítrico Sorbato de Potasio Pulpa de Piña Envases Etiquetas Mano de Obra Directa
CANTID AD
5.00 4.24 0.70 5.00
Kg L Kg g
9.20
g
2.00 g 2.50 g 0.86 Kg unidades 43 43 unidades
hr 5 TOTAL S/. COSTO UNITARIO S/.
Fuente: Elaborado por los Autores
COSTO UNITARIO S/. 0.50 0.10 3.30 0.03
COSTO TOTAL S/. 2.50 0.42 2.31 0.14
0.03 0.03 0.03 4.00 0.50 0.30
0.28 0.06 0.08 3.45 21.50 12.90
4.00
20.00 63.63 1.48
VII.
Cronograma CUADRO N° 11 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
DISTRIBUCION TEMPORAL ABRIL
ACTIVIDADES
1
2
Elaboración de perfil del proyecto
MAYO
3
4
X
X
Presentación de perfil del proyecto
JUNIO
1
2 3 4 1
X
X
JULIO
2
3 4
X
X X
1
2 3
X
Revisión de perfil del proyecto Aprobación del perfil del proyecto
X X
Ejecución del proyecto
X
Elaboración de instrumentos
X
Aplicación de instrumentos
X
Tabulación de datos Elaboración del informe final del
X X
proyecto Presentación del informe final
X
Revisión del informe final del Proyecto
x
Sustentación del informe final del
x
Proyecto Fuente: Elaborado por los autores
VIII.
Presupuesto Para la ejecución del proyecto se consignó un presupuesto de S/. 1089,60 como consta en el cuadro adjunto. CUADRO N° 12 PRESUPUESTO DESCRIPCIÓN
CANTID AD
Materiales Directos Lacto Suero Agua Azúcar Blanca Saborizantes Conservantes Botellas de plástico Etiquetas Materiales Indirectos Combustible Tela Horganza GASTOS GENERALES
UNIDAD
COSTO UNITARIO S/.
COSTO TOTAL S/.
30 20 4 4 2 90 90
Kg Kg Kg unidades unidad unidad unidad
0.5 0.1 2.9 5.0 5.0 0.5 0.3
15.0 2.0 11.6 20.0 10.0 45.0 27.0
4 20
balón m
36 5
144.0 100.0
4
Impresiones Fotocopias Viáticos Alquiler de Laboratorio
250 200 250 15 TOTAL S/.
Fuente: Elaborado por los autores
1089.6
IX.
Conclusiones y Recomendaciones IX.1. Conclusiones • Se elaboraron 4.0 L de Bebida de Lactosuero sin pulpa de piña, equivalente a 16 envases de 250 ml de capacidad. • En el caso de la Bebida de Lactosuero con pulpa de piña se elaboraron 10.80 lt, equivalente a
43 envases de 250 ml de
capacidad. • Se ha logrado aprovechar el lactosuero originado en la producción artesanal de quesillo, elaborando bebida refrescantes con esta materia prima. • La formulación de las bebidas incluyen lactosuero, agua, azúcar, carboximetilcelulosa, Saborizante de Piña, Sorbato de potasio, Ácido cítrico y Pulpa de piña. • La aplicación de esta tecnología permitirá aprovechar el lactosuero de
la
producción
artesanal
de
quesillo,
reduciendo
así
la
contaminación ambiental. • Con la elaboración de este tipo de productos, se está impulsando también el desarrollo de la industria de bebidas en la Ciudad de Jaén. IX.2. Recomendaciones • Desarrollar otras fórmulas de productos derivados de lactosuero, de la revisión de la literatura sobre el tema, se observa que existe diversas tecnologías para elaborar bebidas a partir de esta materia prima. • Disponer de mayor equipamiento de laboratorio para poder realizar mayor diversidad de investigaciones con esta materia prima y con otros productos de la región. • Realizar encuestas con mayor profundidad, es decir, trabajar con los potenciales consumidores para recabar más información sobre sus gustos y preferencias con las bebidas refrescantes.
X.
Referencias Bibliográficas
Brito, H. (2015). Aprovechamiento del Suero de Leche como Bebida Energizante para Minimizar el Impacto Ambiental. European Scientific Journal September. Edition vol.11, No.26 ISSN: 1857 - 7881. Ecuador.
Choez, J. (2014). Elaboración de una Bebida Rehidratante a base de Lacto suero y enriquecida con Vitaminas. Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL). Guayaquil. Ecuador
Cuellas, W. (2010). Elaboración de bebida energizante a partir de suero de quesería. Revista del Laboratorio Tecnológico del Uruguay. Universidad Nacional de Quilmes, Buenos Aires, Argentina.
Espinoza, D. (2012). Plan Estratégico del Sector Lácteo de Cajamarca. Escuela de Post Grado. Pontificia Universidad Católica del Perú.
Hernández, R. (2013). Caracterización fisicoquímica de un producto tipo cajeta elaborado a partir del suero dulce de quesería. Facultad de Ciencias Químicas. Universidad Veracruzana. México.
Loayza. P. (2011). Aprovechamiento del Suero de leche para la elaboración de una Bebida Funcional. Universidad de las Américas. Ecuador.
Martínez, A. (2012). Bebida Deslactosada y Fermentada a Partir del Lacto suero, con Pulpa de Maracuyá, y Enriquecida con L-Glutamina. Universidad de Córdoba. Buenos Aires. Argentina.
Mena, P. (2002). Formulación y elaboración de dos bebidas refrescantes con base en suero dulce de queso Fresco y Sabores de frutas. Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de Ingeniero
Agrónomo en el Grado Académico de Licenciatura. Honduras. Sánchez, L. (2009). Aprovechamiento del suero lácteo de una empresa del norte antioqueño mediante microorganismos eficientes. Línea de investigación: Productos naturales. Grupo de investigación de Alimentos. GRIAL.
XI.
Anexos: Panel Fotográfico
Recepción de la Materia Prima
Adición de Agua
Mezclado de Ingredientes
Pasteurizado
Panel de Degustación
