Manejo y aprovechamiento de desperdicios orgánicos de papa (solanum tuberosum) y plátano (musa sp.) de la producción de snacks en la empresa Comestibles Ricos Ltda.

MANEJO Y APROVECHAMIENTO DE DESPERDICIOS ORGÁNICOS DE PAPA (SOLANUM TUBEROSUM) Y PLÁTANO (MUSA SP.) DE LA PRODUCCIÓN DE SNACKS EN LA EMPRESA COMESTIBLES RICOS RICOS LTDA.

ORLANDO CASTIBLANCO URREGO

DARÍO ALEJANDRO CEBALLOS LÓPEZ

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BOGOTÁ D.C. 2004

MANEJO Y APROVECHAMIENTO DE DESPERDICIOS ORGÁNICOS DE PAPA (SOLANUM TUBEROSUM) Y PLÁTANO (MUSA SP.) DE LA PRODUCCIÓN DE SNACKS EN LA EMPRESA COMESTIBLES RICOS RICOS LTDA.

ORLANDO CASTIBLANCO URREGO DARÍO ALEJANDRO CEBALLOS LÓPEZ

Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Químico Director  MARIO VELÁSQUEZ

Ing. Químico Codirector  ALBA STELLA GONZÁLEZ

Ing. de Alimentos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BOGOTÁ D.C. 2004

NOTA DE ACEPTACIÓN

Ing. M.Sc. Dr.Sc. Jairo Perilla Director Curricular 

Ing. M.Sc. Mario Velásquez Director del proyecto

Ing. Alba Stella González Codirector del proyecto

Ing. M.Sc. Jorge Manrique Jurado

Ing. M.Sc. Néstor Algecira Jurado

Bogotá D.C. Agosto de 2004

A Dios, Señor Todopoderoso, siempre mi maestro y mi amigo. A mis padres Jorge y Rosa, por su incondicional apoyo, amor y comprensión. A mi hermana Irma, por su colaboración y ayuda. A todos los que han creído y esperan muchos éxitos de mí. Gracias!!! “Orlando”

A Dios y a la Virgen de Visitación Visitación por concederme... serenidad para aceptar las cosas que no puedo cambiar, humildad para vivir mis glorias y mis alegrías, a mis Padres Hernando y Cecilia por sus sabios y acertados consejos y a mis hermanos Adriana, Angelita y David quienes a pesar de la distancia, compartieron conmigo muchos triunfos para alcanzar una meta llamada... Ingeniería Química. Todo por Amor a Dios... Dios... y como él lo quiera.

“Darío Alejandro”

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a: Ing. Mario Velásquez, Profesor de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Colombia y Director del trabajo. Dr. Patricia Restrepo, Profesora de Química de la Universidad Nacional de Colombia. Ing. Alba Stella González, Gerente del Área de Investigación y Desarrollo de la Empresa Comestibles Ricos Ltda. y Codirectora del trabajo. Ing. Clara Isabel Vargas, Asistente de Investigación y Desarrollo de la Empresa Comestibles Ricos Ltda. Ing. Carlos Hugo Carrillo, Asistente de Desarrollo Industrial de la Empresa Comestibles Ricos Ltda. Dr. Néstor Sanabria, Gerente Técnico de la Empresa Química Aromática Andina. Al personal de los Laboratorios de la Universidad Nacional de Colombia, ICTA y Comestibles Ricos Ltda. A todas aquellas personas que colaboraron de una u otra manera en la realización del presente trabajo.

TABLA DE CONTENIDO

Contenido

Página

Introducción ................................................ ......................................................................... ................................................. ........................ 25 1. DEFINICIÓN DEL PRODUCTO ................................................. ............................................................. ............ 27 1.1 Snacks reconstituidos ................................................... ............................................................................ ......................... 27 1.1.1 Propiedades ................................................... ............................................................................. ................................... ......... 28 1.1.1.1

Propiedades nutricionales .................................................. ........................................................... ......... 28

1.1.1.2

Propiedades sensoriales ................................................. ............................................................. ............ 29

1.1.2 Aplicaciones .................................................. ............................................................................ .................................... .......... 30 2. ASPECTOS DE CIENCIA BÁSICA .................................................. ........................................................ ...... 31 2.1 Materias Primas ................................................. .......................................................................... .................................... ........... 31 2.1.1 Papa .................................................. ........................................................................... ............................................... ...................... 31 2.1.1.1

Generalidades .................................................. ............................................................................. ........................... 31

2.1.1.2

Consideraciones en la industrialización ...................................... ...................................... 33 33

2.1.1.3

Composición química de la papa ................................................ ................................................ 3 5

2.1.2 Plátano .................................................. ........................................................................... ............................................ ................... 36 2.1.2.1

Generalidades .................................................. ............................................................................. ........................... 36

2.1.2.2

Consideraciones en la industrialización ...................................... ...................................... 38 38

2.1.2.3

Composición química del plátano ............................................... ............................................... 39

2.2 Proceso de transformación de alimentos ............................................ ............................................... ... 41 2.3 Lavado y desinfección .................................................... ............................................................................ ........................ 41 2.3.1 Lavado ................................................. .......................................................................... ............................................. .................... 41

2.3.2 Desinfección con compuestos clorados ........................................... ........................................... 42 2.4 Prensado .................................................. ........................................................................... .............................................. ..................... 43 2.4.1 Extracción por presión .................................................. ...................................................................... .................... 43 2.5 Secado ............................................... ........................................................................ .................................................. ........................... .. 44 2.5.1 Deshidratación de alimentos ................................................ ............................................................ ............ 44 2.5.2 Deshidratación por aire caliente ................................................. ....................................................... ...... 45 2.5.3 Proceso de secado del alimento ................................................. ....................................................... ...... 45 2.6 Molienda ................................................. ........................................................................... ................................................ ...................... 47 2.6.1 Reducción de tamaño ................................................... ....................................................................... .................... 47 2.7 Harinas .................................................... .............................................................................. ............................................... ..................... 49 2.7.1 Harinas compuestas ................................................. ......................................................................... ........................ 49 2.7.2 Análisis de harinas ................................................... ............................................................................ ......................... 50 2.7.2.1

Calidad industrial ................................................. ......................................................................... ........................ 50

2.7.2.2

Calidad reológica .................................................. ......................................................................... ....................... 51

2.7.2.3

Calidad enzimática ............................................... ...................................................................... ....................... 51

2.7.2.4

Requisitos microbiológicos ............................................... .......................................................... ........... 52

2.8 Mezclado y moldeo .................................................... .............................................................................. ............................ .. 53 2.9 Empleo de aditivos alimentarios ................................................ ............................................................ ............ 54 2.9.1 Aditivos aglomerantes ..................................................... ...................................................................... ................. 55 2.9.1.1

Baka-Snak ® .................................................. ............................................................................ ............................... ..... 56

2.9.2 Aditivos antioxidantes ................................................... ....................................................................... .................... 56 2.9.2.1

Ácido ascórbico ................................................... ........................................................................... ........................ 57

2.9.2.2

Ácido cítrico .................................................... .............................................................................. ............................. ... 58

2.9.2.3

Sulfitos ................................................ ......................................................................... ......................................... ................ 58

2.10 Freído ................................................ .......................................................................... ................................................ ...................... 59 2.10.1 La fritura como técnica de preparación ............................................ ............................................ 5 9 2.10.2 El proceso de freído ................................................. .......................................................................... ......................... 59 2.10.3 Cambios en el producto frito ............................................. ............................................................. ................ 60 2.10.4 Aceites en pasabocas fritos .................................................. .............................................................. ............ 61

2.10.4.1 Aceite de oleína de palma .................................................. ........................................................... ......... 61 2.11 Saborizado ................................................ .......................................................................... ........................................ .............. 62 2.11.1 Aditivos saborizantes ................................................. ........................................................................ ....................... 62 2.12 Envasado ................................................. .......................................................................... ......................................... ................ 63 2.12.1 Materiales de envasado ................................................... .................................................................... ................. 64 2.12.1.1 Películas flexibles .................................................. ........................................................................ ...................... 64 2.12.1.2 Sistemas de envasado combinados ............................................ ............................................ 65 2.13 Caracterización de productos ................................................. ........................................................... .......... 66 2.13.1 Análisis próximo .................................................. ............................................................................ .............................. .... 66 2.13.2 Análisis sensorial ................................................. .......................................................................... ............................. .... 76 2.14 Tendencias del mercado de snacks ................................................. ................................................. 6 7 2.14.1 Canales de distribución para snacks ............................................. ................................................ ... 67 2.14.2 Hábitos y tendencias de consumo de snacks .................................. .................................. 68 3. INGENIERÍA CONCEPTUAL Y BÁSICA DE PROCESO PROCESO ...................... ...................... 73 73 3.1 Metodología ............................................... ........................................................................ ............................................ ................... 73 3.2 Descripción y cuantificación de la materia prima ................................... ................................... 75 3.2.1 Desperdicios de papa ................................................ ....................................................................... ....................... 75 3.2.2 Desperdicios de plátano verde .............................................. ......................................................... ........... 78 3.2.3 Desperdicios de plátano maduro ............................................... ...................................................... ....... 80 3.3 Evaluación de alternativas tecnológicas ................................................ ................................................ 82 3.3.1 Emulsificación - troquelado ................................................ ............................................................... ............... 82 3.3.2 Harinas como producto final .................................................. ............................................................. ........... 82 3.3.3 Extrusión de las harinas .................................................... ................................................................... ............... 83 3.3.4 Moldeo de las harinas ..................................................... ....................................................................... .................. 83 3.4 Descripción general del proceso .............................................. ............................................................ .............. 84 3.5 Diseño experimental ................................................. .......................................................................... ............................. .... 89

4. RESULTADOS Y ANÁLISIS .................................................. .................................................................. ................ 92 4.1 Lavado y desinfección .................................................... ............................................................................ ........................ 92 4.2 Prensado .................................................. ........................................................................... .............................................. ..................... 93 4.3 Secado ............................................... ........................................................................ .................................................. ........................... .. 95 4.4 Molienda ................................................. ........................................................................... ................................................ ...................... 99 4.5 Mezclado y moldeo de las harinas .................................................. ....................................................... ..... 102 4.5.1 Hidratación y aglomeración .............................................. ............................................................ .............. 105 4.5.2 Adición de aditivos antioxidantes ................................................. ................................................... .. 109 4.6 Freído ................................................. .......................................................................... .................................................. ......................... 112 4.7 Saborizado ................................................... ............................................................................. ........................................ .............. 114 4.8 Envasado .................................................... .............................................................................. ......................................... ............... 115 4.9 Caracterización de las harinas ............................................. ............................................................. ................ 116 4.9.1 Calidad industrial ................................................... ............................................................................ ......................... 116 4.9.2 Condiciones microbiológicas ................................................ .......................................................... .......... 117 4.10 Caracterización de los productos obtenidos ................................... ................................... 118 1 18 4.10.1 Análisis próximo .................................................. ........................................................................... ............................ ... 118 4.10.2 Análisis sensorial .................................................. ........................................................................... ........................... 119 4.11 Implementación del proceso a nivel industrial ................................ ................................ 122 4.11.1 Balance de materia .................................................. ......................................................................... ....................... 124 4.11.2 Selección de la maquinaria ................................................. ............................................................ ........... 127 4.11.3 Cálculo de mano de obra necesaria .............................................. ................................................ 128 4.11.4 Fluidos de servicio ............................................... ........................................................................ ........................... .. 129 4.11.5 Análisis económico ............................................... ........................................................................ ........................... 130 4.11.5.1 Estimación de costos ............................................... ................................................................ ................. 130 4.11.5.2 Estudio financiero ................................................ ...................................................................... ...................... 134 Conclusiones y recomendaciones ................................................. ............................................................. ............ 139

Bibliografía ............................................... ........................................................................ .................................................. ......................... 141 Anexo A. Generalidades de la empresa ................................................... ..................................................... 145 Anexo B. Fundamentos de pardeamiento enzimático ............................... ............................... 151 1 51 Anexo C. Análisis microbiológico de las harinas ....................................... ....................................... 165 1 65 Anexo D. Análisis DSC (Differential Scanning Calorimetry) de las harinas 171 Anexo E. Análisis proximal de los snacks reconstituidos .......................... .......................... 179 17 9 Anexo F. Formato de evaluación sensorial .............................................. ................................................ 183 Anexo G. Baka-Snak® .................................................. ........................................................................... ............................. .... 187

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Composición química de la papa .................................................. .................................................. 3 5 Tabla 2. Composición química del plátano ............................................... ................................................. .. 40 Tabla 3. Requisitos microbiológicos para la harina de trigo ........................ 52 Tabla 4. Cuantificación de los desperdicios de papa para el año 2003 ...... 77 Tabla 5. Cuantificación de los desperdicios de plátano verde para el año 2003 .................................................... .............................................................................. .................................................... ............................... ..... 79 Tabla 6. Cuantificación de los desperdicios de plátano maduro para el año 2003 .................................................... .............................................................................. .................................................... ............................... ..... 81 Tabla 7. Diseño experimental para determinar humedad / agente aglomerante ................................................ ......................................................................... ................................................. ........................ 90 Tabla 8. Humedad retirada en la etapa de prensado .................................. .................................. 95 95 Tabla 9. Análisis por tamizado de la harina de papa ................................ ................................ 100 Tabla 10. Análisis por tamizado de la harina de plátano verde ................. 101 Tabla 11. Análisis por tamizado de la harina de plátano maduro ............. 101 Tabla 12. Tamaño de partícula promedio de las harinas .......................... .......................... 101 1 01 Tabla13. Evaluación de las variables humedad - aglomerante para la harina de papa .................................................... .............................................................................. .................................................. ........................ 105 Tabla14. Evaluación de las variables humedad - aglomerante para la harina de plátano verde ................................................. .......................................................................... ....................................... .............. 106 Tabla15. Evaluación de las variables humedad - aglomerante para la harina de plátano maduro ................................................ .......................................................................... ..................................... ........... 108 Tabla 16. Evaluación cualitativa de antioxidantes para hidratar la harina de papa ...................................................... ................................................................................. ..................................................... .......................... 109 Tabla 17. Evaluación cuantitativa de bisulfito de sodio para hidratar la harina de papa .................................................... .............................................................................. .................................................. ........................ 110

Tabla 18. Evaluación cualitativa de antioxidantes para hidratar la harina de plátano verde ................................................. .......................................................................... ............................................ ................... 110 Tabla 19. Evaluación cuantitativa de ácido cítrico para hidratar la harina de plátano verde ................................................. .......................................................................... ............................................ ................... 110 Tabla 20. Evaluación cualitativa de antioxidantes para hidratar la harina de plátano maduro .................................................. ........................................................................... ........................................ ............... 111 Tabla 21. Evaluación cuantitativa de ácido cítrico para hidratar la harina de plátano maduro .................................................. ........................................................................... ........................................ ............... 111 Tabla 22. Características industriales de las harinas ................................ ................................ 116 1 16 Tabla 23. Condiciones microbiológicas de las harinas ............................. ............................. 118 Tabla 24. Métodos de análisis próximo recomendados para alimentos freídos .................................................... ............................................................................... ....................................... ..................... .................. ................. ........ 118 Tabla 25. Análisis proximal de los snacks reconstituidos ......................... ......................... 119 1 19 Tabla 26. Rango de puntajes de las características evaluadas a los snacks reconstituidos .................................................. ........................................................................... .......................................... ................. 120 Tabla 27. Balance de materia en la producción de snacks reconstituidos de papa ...................................................... ................................................................................. ..................................................... .......................... 125 Tabla 28. Balance de materia en la producción de snacks reconstituidos de plátano verde ................................................. .......................................................................... ............................................ ................... 126 Tabla 29. Balance de materia en la producción de snacks reconstituidos de plátano maduro .................................................. ........................................................................... ........................................ ............... 126 Tabla 30. Selección de la maquinaria ................................................. ....................................................... ...... 127 Tabla 31. Especificaciones de los equipos requeridos ............................. ............................. 128 Tabla 32. Requerimientos de mano de obra por actividad ........................ ........................ 129 12 9 Tabla 33. Requerimientos energéticos de los equipos ............................. ............................. 129 1 29 Tabla 34. Costos de inversión ............................................... ................................................................... .................... 130 Tabla 35. Costos de manufactura y margen de contribución por paquete individual de papa reconstituida ............................................... ................................................................ ................. 132

Tabla 36. Costos de manufactura y margen de contribución por paquete individual de plátano verde reconstituido ............................................... .................................................. ... 132 Tabla 37. Costos de manufactura y margen de contribución por paquete individual de plátano maduro reconstituido ............................................... ............................................... 133 Tabla 38. Ingresos por ventas ............................................... ................................................................... .................... 133

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Distribución generalizada de snacks ............................................ ............................................ 67 Figura 2. Razones de fidelidad ante las marcas ......................................... ......................................... 69 Figura 3. Consumo individual de papas por estratos, sexo y edades ......... 69 Figura 4. Preferencia de sabores de papas ................................................ ................................................ 7 0 Figura 5. Productos sustitutos de las papas ............................................ ............................................... ... 71 Figura 6. Momentos de consumo de pasabocas de paquete ..................... 72 Figura 7. Lugares de consumo de pasabocas de paquete ......................... ......................... 72 72 Figura 8. Cáscara de papa .................................................. .......................................................................... ........................ 75 Figura 9. Producto no conforme de papa (PNC) ......................................... ......................................... 76 Figura 10. Cisco de papa .................................................... ............................................................................ ........................ 77 Figura 11. Diagrama de producción de desperdicios orgánicos de papa ... 78 Figura 12. Representación porcentual de los desperdicios orgánicos de papa .................................................... ............................................................................... ....................................... ..................... .................. .................. ........... 78 Figura 13. Cisco de plátano verde ................................................. ............................................................... .............. 79 Figura 14. Diagrama de producción de desperdicios orgánicos de plátano verde ..................................................... ................................................................................ ...................................................... ............................. 80 Figura 15. Cisco de plátano maduro .................................................. ........................................................... ......... 80 Figura 16. Diagrama de producción de desperdicios orgánicos de plátano maduro ................................................... ............................................................................. .................................................... ............................ 81 Figura 17. Diagrama general de obtención de snacks reconstituidos de papa .................................................. ............................................................................ .................................................... .......................................... ................ 86 Figura 18. Diagrama general de obtención de snacks reconstituidos de plátano verde .................................................. ........................................................................... ............................................ ................... 87 Figura 19. Diagrama general de obtención de snacks reconstituidos de plátano maduro ................................................ ......................................................................... ........................................... .................. 88 Figura 20. Lavado y desinfección de la materia prima ............................... ............................... 92

Figura 21. Prensa hidráulica .................................................. ....................................................................... ..................... 93 Figura 22. Secador directo .................................................. ......................................................................... ....................... 96 Figura 23. Curva de secado de papa .................................................. ......................................................... ....... 97 Figura 24. Curva de secado de plátano verde ........................................... ........................................... 97 Figura 25. Curva de secado de plátano maduro ........................................ ........................................ 98 Figura 26. Molino de pines .................................................... ......................................................................... ..................... 99 Figura 27. Molino de carnes .................................................. ...................................................................... .................... 102 Figura 28. Freidor  ................................................... ............................................................................. ................................... ......... 113 Figura 29. Harina de papa ................................................ ......................................................................... ......................... 117 Figura 30. Harina de plátano verde ............................................... ........................................................... ............ 117 Figura 31. Harina de plátano maduro .............................................. ........................................................ .......... 117 Figura 32. Análisis sensorial de los snacks reconstituidos ....................... ....................... 120 1 20 Figura 33. Snacks reconstituidos de papa .............................................. ................................................ .. 121 Figura 34. Snacks reconstituidos de plátano verde .................................. .................................. 121 1 21 Figura 35. Snacks reconstituidos de plátano maduro ............................... ............................... 121 1 21 Figura 36. . Tiempos de operación diarios para cada actividad. Primera etapa .................................................... ............................................................................... ....................................... ..................... .................. ................. ........ 123 Figura 37. Tiempos de operación diarios para cada actividad. Segunda etapa .................................................... ............................................................................... ....................................... ..................... .................. ................. ........ 124 Figura 38. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el primer  año ................................................. ............................................................................ ..................................................... ................................. ....... 135 Figura 39. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el segundo año ................................................. ........................................................................... ............................................. ................... 135 Figura 40. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el tercer  año ................................................. ............................................................................ ..................................................... ................................. ....... 136 Figura 41. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el cuarto año ................................................. ............................................................................ ..................................................... ................................. ....... 136 Figura 42. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el quinto año ................................................. ............................................................................ ..................................................... ................................. ....... 137

RESUMEN

Los desperdicios orgánicos de papa y de plátano que se generan en la empresa Comestibles Ricos Ltda. como subproducto de sus líneas de manufactura fueron identificados como una fuente de materia prima, en la elaboración de un producto de mayor valor agregado.

Luego de cuantificar estos desperdicios y de evaluar diferentes alternativas tecnológicas de procesamiento, se decidió enfocar el estudio hacia la elaboración de un nuevo producto de consumo humano, que estuviera dentro de la gama de los snacks y que pudiera otorgarle a la compañía una mayor  rentabilidad y una mayor competencia en el mercado.

En una primera etapa, los desperdicios se sometieron a un proceso de transformación para obtener harinas de papa y de plátano, mediante operaciones de deshidratación y molienda.

Luego se buscó la reconstitución de las harinas hidratándolas y utilizando Baka-Snak ® como agente aglomerante, para obtener una masa que se dejara moldear. Fue necesario el empleo de aditivos antioxidantes, para inhibir el oscurecimiento de la harina causado por pardeamiento enzimático en el momento de la hidratación; se utilizó bisulfito de sodio y ácido cítrico para las harinas de papa y de plátano respectivamente.

El moldeo se efectuó en un molino de carnes aprovechando el principio de la extrusión en frío, para obtener preformas de harina que posteriormente se llevaron a un proceso de fritura y saborizado, para que finalmente pudieran ser empacados y comercializados como snacks.

INTRODUCCIÓN

En la empresa Comestibles Ricos Ltda. dedicada a la fabricación de snacks desde 1961 y ubicada en Bogotá D.C., se genera una cantidad de desperdicios orgánicos como resultado de la producción diaria en sus diversas líneas de manufactura. Hoy en día, la empresa está procesando diariamente una considerable cantidad de papa, la cual se destina a la fabricación de Papas Fritas en diferentes presentaciones. Aquí se producen tres tipos de residuos orgánicos a los que no se les da utilidad industrial, exclusivamente se han destinado a la alimentación animal. Estos residuos son la cáscara, producto del pelado y que corresponde al 20% del peso total de los desperdicios de papa, el producto no conforme (PNC) que se descarta por no cumplir parámetros de calidad, el que representa el 27% y el cisco o recorte que se genera en la operación de rebanado y que significa el 53% del promedio mensual. Respecto al procesamiento de plátano, la empresa maneja plátano hartón verde y maduro, que se destinan a la fabricación de Tajaditas y Tajamiel. En esta producción, se producen residuos orgánicos que igualmente se han destinado exclusivamente a la alimentación animal. Estos residuos son la cáscara de plátano y el cisco que se pierde en la operación de rebanado, y es éste último el más significativo para la empresa.

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Los residuos le representan a la empresa considerables cantidades de “material perdido”, es decir, un gran porcentaje de la materia prima que podría ser utilizado en la generación de un producto novedoso de mayor  valor agregado, que se traduciría en nuevos ingresos

y una mayor 

competencia para la empresa. La intención de este trabajo es plantear una opción tecnológica para el aprovechamiento de los desperdicios orgánicos de papa y de plátano de los que se ha hecho mención, para obtener un producto nuevo, definiendo las formulaciones y condiciones de procesamiento.

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1. DEFINICIÓN DEL PRODUCTO

1.1

SNACKS RECONSTITUIDOS

Para definir qué son los pasabocas, más conocidos como los “snacks”, es necesario remitirse a su utilización: algo ligero o bocado que se ingiere entre las comidas principales para producir placer o calmar temporalmente la sensación de hambre. Los pasabocas así definidos, pueden ser dulces o salados, elaborados industrialmente a través de procesos controlados de extrusión, horneo, tostado o frituras y obtenidos a partir de materias primas de origen vegetal como los cereales, los tubérculos, las raíces o los frutos, transformados en hojuelas, rodajas, anillos o cualquier otra forma que resulte atractiva al consumidor. Así mismo, para ayudar a definir los pasabocas, se establecieron ciertas características que éstos deben poseer: -

Que sea un producto que el consumidor reciba listo para comer, o que requiera una preparación mínima para su consumo.

-

Que se comercialice en porciones pequeñas o individuales.

-

Que estén orientados a ser consumidos entre comidas y no en lugar de las comidas principales.

-

Que tengan una vida útil o de anaquel relativamente alta (mayor de cuatro semanas sin refrigeración), o que puedan conservarse en el congelador.

Así, los snacks reconstituidos son productos tipo pasabocas, y son una mezcla de harina, agua y aditivos estabilizantes, que con un previo tratamiento fisicoquímico y utilizando un equipo de moldeo apropiado, se logran adquirir preformas, que con un posterior tratamiento térmico, se

27

convierten en un producto comestible, cuyas propiedades dependerán de la fuente de harina de la que provienen. Los snacks reconstituidos, más que ser una forma de presentación comercial, se convierten en una alternativa tecnológica útil para la reconstitución de papa y de plátano en las grandes empresas procesadoras, donde se generan residuos de materias primas como sucede en Comestibles Ricos Ltda.

1.2

PROPIEDADES

Los snacks se presentan en el ámbito de consumo comercial con una gran diversidad de productos, para los que se requiere tener determinadas propiedades físicas y organolépticas. La composición y cantidad de nutrientes presentes en los snacks, se encuentra influenciada por aspectos como el origen y tipo de materias primas, los aditivos empleados, las condiciones de procesamiento y la adición de saborizantes previa la etapa de empacado.

1.2.1

PROPIEDADES NUTRICIONALES

El hecho de que los pasabocas sean productos que normalmente se consumen en los recreos de los niños y en momentos de esparcimiento y diversión, no significa que se deban ignorar sus aportes nutricionales. Aunque no reemplazan una comida completa, si pueden constituir un complemento de la dieta diaria, como en el caso de las loncheras escolares. Las loncheras cumplen la función de reponer las energías consumidas por  los niños en su actividad física e intelectual y en este sentido, los pasabocas preparados bien sea a partir de cereales o de raíces o tubérculos, dulces o

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salados, resultan adecuados para aportar una parte de esas calorías gastadas ya que contienen carbohidratos complejos y grasas. Desde este punto de vista, una lonchera equilibrada se logra combinando alguno de estos pasabocas con fuentes proteicas como los derivados lácteos y alimentos vitamínicos como las frutas. Es importante conocer, que en una dieta balanceada normal, se requiere de 2000 a 3000 calorías diarias. Los snacks proporcionan calorías provenientes de carbohidratos, grasa y proteínas, por esto, pueden aportar un contenido energético importante. Por otro lado, los productos freídos con aceites vegetales, como la oleína de palma, tienen el beneficio de no tener colesterol, ser ricos en vitaminas A y E y además, no poseer ácidos grasos trans hidrogenados. La composición de carbohidratos en un snack es determinante en sus propiedades físicas y nutricionales. La velocidad de absorción de los snacks viene determinada por la velocidad a la que el producto pasa del estómago al intestino y la velocidad de absorción en el intestino. A medida que aumenta la cantidad de azúcares, la absorción se hace más lenta.

1.2.2

PROPIEDADES SENSORIALES

Las variaciones en el sabor y el color de los snacks reconstituidos, se traducen en una variación en las concentraciones de los aditivos que se les suministre en el momento de su elaboración. Las propiedades organolépticas mejoran con la utilización de agentes antioxidantes, especialmente el color, debido a la inactivación de enzimas causantes del pardeamiento enzimático.

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Las propiedades que mejoran con el contenido de agente aglomerante, son la textura, densidad, hidrofilidad y plasticidad. Con una concentración de aglomerante adecuada, el snack reconstituido es más compacto y adquiere una apariencia similar al snack tradicional; se adquiere una mayor habilidad de formación de masa y es útil como agente mejorador de crocancia.

1.3

APLICACIONES

Las snacks tienen la característica de ser atractivos en el mercado de alimentos procesados. La industria alimentaria los produce especialmente a partir de papa, plátano, harina de trigo y gránulos de maíz. Presentan excelentes propiedades como sabor, crocancia y composición nutricional, y adicionalmente, son económicos en comparación con otros productos. En el mercado, los snacks son adquiridos por el público en general para ser  consumidos en diversas ocasiones, en loncheras infantiles, en el cine, en los   juegos, para acompañar las comidas principales o en la ansiedad por  degustar un buen producto como son los snacks.

30

2. ASPECTOS DE CIENCIA BÁSICA

2.1

MATERIAS PRIMAS

2.1.1

PAPA

2.1.1.1

GENERALIDADES

Taxonomía La clasificación taxonómica de la papa se basa en caracteres florales, lo que ha permitido clasificarla de acuerdo con el siguiente sistema: -

Familia Solanaceae

-

Género Solanum

-

Sección Petota

La sección Petota se subdivide, en series, especies, subespecies. Todas las especies de papa, tanto cultivadas como silvestres pertenecen a la sección Petota. De las especies cultivadas, solamente Solanum tuberosum ssp. tuberosum es cultivada en todo el mundo. Las especies cultivadas presentan un valioso recurso para el desarrollo de nuevas variedades de papa [36].

Morfofisiología La morfología de los tubérculos, follaje, flores y frutos son la base para el reconocimiento de las especies y variedades de papa [36].

31

La papa es un alimento de origen vegetal que puede desarrollarse a partir de una semilla sexual, o de un tubérculo con un sistema radicular débil. Es una planta herbácea, que presenta tubérculos (tallos subterráneos), los cuales se desarrollan al final de los estolones que nacen del tallo principal. Los tallos aéreos son de sección angular, y entre las axilas de las hojas y los tallos se forman ramificaciones secundarias. El tubérculo es un órgano de almacenamiento de materiales de reserva y por  su contenido de agua y nutrientes es el órgano más apropiado para la propagación vegetativa de la planta de papa. Las hojas de la planta adulta son generalmente compuestas y regularmente imparipinadas. La inflorescencia es cimosa; el número de flores por inflorescencia es variable. La flor de la papa es hermafrodita y consta de un cáliz muy constante para las variedades o especies. El fruto es una baya que puede ser esférica, globular, ovoide o cónico alargada de color verde pálido u oscuro [19, 36].

Ecofisiología del cultivo Existen en el país importantes áreas con amplio potencial agrícola, las cuales presentan restricciones ambientales para su uso durante determinadas épocas del año a causa de la incidencia de bajas temperaturas [30]. El cultivo de papa en Colombia está ubicado en la Región Andina entre los 2000 y 3200 metros de altitud. La papa está adaptada a climas fríos y templados, crece a temperaturas entre 12 y 24º C [19, 30].

32

Los suelos ideales para la siembra deben ser fértiles, sueltos, profundos, drenados, ricos en materia orgánica y con un pH de 4,5 a 7,5. Los suelos arcillosos están bien si son sueltos. La disponibilidad de agua en el suelo, influye en los procesos de crecimiento, fotosíntesis y absorción de minerales por la planta de papa [19].

2.1.1.2

CONSIDERACIONES EN LA INDUSTRIALIZACIÓN

En Colombia la superficie dedicada a este cultivo se localiza principalmente en los departamentos de Cundinamarca, Boyacá, Nariño y Antioquia [30]. Se estima que cerca del 14% de la producción nacional de papa se destina a procesamiento para la producción de papa frita, hojuelas, papa a la francesa y otros transformados [30]. Los procesadores de papa disponen de pocas variedades con características apropiadas para la industria, en especial en términos de calidad, debido al bajo porcentaje de materia seca y a la presencia de azúcares reductores, así como a problemas de rendimiento derivados de la forma y tamaño no adecuados del tubérculo para su procesamiento [30]. Otra de las limitantes es la susceptibilidad a gota (Phytophthora infestans) , el daño del gusano blanco (Premnotrypes vorax) y de

las polillas (Tecia

solanivora y Phthorimaea operculella) [30, 36].

La papa además de poderse comercializar en fresco, presenta una gran variedad de posibilidades para ser industrializada y obtener productos con valor agregado de gran aceptación por el consumidor en general [30].

33

Las características que se evalúan en las variedades de papa para procesar  son el contenido de sólidos totales y de azúcares reductores. También se puede evaluar la alta ductilidad, resistencia a enfermedades, tamaño adecuado y forma homogénea [5, 25]. La papa utilizada para la industrialización es aquella que se encuentra en su etapa de madurez, y que contiene una alta gravedad específica ( ≥ 1,075) y alto contenido de sólidos ( ≥ 18%). El valor de la gravedad específica está directamente relacionado con el rendimiento y la calidad en cuanto a textura interna de los productos procesados. Con una gravedad específica alta se obtienen mejores resultados en la fritura, hay menor absorción de aceite y se requiere menos tiempo de freído [5]. El contenido de azúcares reductores debe ser menor del 0,25%. El contenido más apropiado es el 0,1%. Las variedades de papas que acumulan azúcares durante el almacenamiento no sirven para el procesamiento de papas fritas a la francesa y hojuelas de papa

porque

puede

desencadenarse

reacciones

indeseables

de

pardeamiento no enzimático que ocurren entre un azúcar reductor y los aminoácidos libres, favorecidas por las altas temperaturas del proceso de freído. El almacenamiento es importante de considerar porque a temperaturas bajas el contenido de azúcares reductores aumenta [5, 8, 33]. En cuanto a las características morfológicas, la papa debe presentar un tamaño grande, forma redonda ligeramente aplanada, ojos superficiales y piel de color morado [5].

34

2.1.1.3

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA PAPA

La composición está en función de la variedad, la calidad del cultivo, el estado de madurez de la planta y los factores ambientales. Además, los métodos de análisis usados varían considerablemente [8]. La siguiente tabla reporta los datos de la papa variedad R – 12 negra o Diacol Capiro. Tabla 1. Composición química de la papa

Constituyente

Contenido

Parte comestible

100%

Agua

76,70%

Materia seca

23,30%

Proteínas

1,90%

Grasa

0,10%

Carbohidratos

19,30%

Fibra

1,0%

Cenizas

1,0%

Calorías (100 g)

84

Calcio (mg)

4,0

Fósforo (mg)

26,0

Hierro (mg)

1,1

Tiamina (mg)

0,08

Riboflavina (mg)

0,09

Niacina (mg)

1,0

Ac. Ascórbico (mg)

2,0

Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Ficha técnica de materias primas: papa

35

2.1.2

PLÁTANO

2.1.2.1

GENERALIDADES

Taxonomía La planta de plátano al igual que la de banano pertenecen a la clase Monocotiledónea, que por poseer sépalos coloreados y ovario adherente ínfero, se han situado dentro del orden de las Escitamíneas. Hacen parte de la familia de las Musáceas y de la subfamilia Musoidea, de la cual el género Musa es de gran interés, ya que por su naturaleza partenocárpica incluye un gran número de especies comestibles. El género está constituido por secciones. La sección Emusa es la más difundida, está conformada por subgrupos, los cuales incluyen a su vez las especies y clones más comunes [21]. En Colombia se siembran diferentes clones de plátano comestible, entre los cuales se destacan los siguientes : Dominico (Musa AAB), Dominico - Hartón (Musa AAB) , Hartón (Musa AAB), Cachaco (Musa ABB) y Pelipita (Musa ABB) [21].

Morfofisilogía En líneas generales una planta de plátano está formada por el sistema radicular, el tallo y sus yemas, el sistema foliar y la inflorescencia que da origen al racimo [21].

36

Teniendo en cuenta que la propagación es asexual, el sistema radicular está conformado por raíces de carácter netamente adventicio, fasciculadas y fibrosas. El tallo corresponde a un cormo subterráneo erecto con ramificación monopódica. La lámina foliar posee una forma ovalada, con su extremo apical romo o cónico y el basal auriculado, de color verde oscuro y verde claro en el envés. Las flores son irregulares, están constituidas por tres grupos de piezas florales, que se insertan en círculos concéntricos o verticilos [21].

Ecofisiología del cultivo Los factores climáticos, a diferencia de los edáficos, delimitan directa o indirectamente las zonas aptas para el cultivo, puesto que sus componentes, como lo son la temperatura, la precipitación, la humedad ambiental y el brillo solar permiten el establecimiento y desarrollo del cultivo o bien afecta la incidencia o severidad del ataque de una enfermedad o plaga determinada [21]. El plátano se produce en diferentes áreas agroecológicas, desde 0 hasta 2000 metros de altura, sin excluir la siembra de ninguno de los clones de plátano comestibles conocidos con temperaturas promedias entre 17 y 35º C [21, 29, 30]. Las musáceas crecen y se desarrollan satisfactoriamente en condiciones de semipenumbra, lo cual las protege de algunos problemas fitosanitarios. Las siembras comerciales de plátano a libre exposición solar y altas densidades, alteran las condiciones naturales de la especie, aumentando los riesgos

37

fitosanitarios y las medidas de combate necesarias para la supervivencia de las plantaciones. El viento es otro factor atmosférico de mucha importancia por sus efectos sobre el crecimiento y desarrollo de la planta. Cuando es favorable puede modificar la temperatura y distribución de las lluvias, en caso contrario su efecto adverso se relaciona principalmente con los daños que puede ocasionarle a la planta, dependiendo de su intensidad y duración. La planta de plátano requiere suficiente cantidad de agua disponible en el suelo para el crecimiento y desarrollo normales. El consumo elevado de agua del cultivo se debe a que la planta tiene una gran superficie foliar transpirante [21]. Para sembrar plátano se necesitan suelos sueltos, bien desaguados y con buen contenido de materia orgánica. La planta de plátano muestra un rango de adaptación bastante amplio, sin embargo, su mejor comportamiento productivo se registra en pH de 6,0 a 7,0, debido a que en este rango se presenta la máxima disponibilidad y aprovechabilidad de los nutrimentos [9, 21].

2.1.2.2

CONSIDERACIONES EN LA INDUSTRIALIZACIÓN

Los principales centros productores de plátano en Colombia se encuentran en las zonas cafeteras de la Región Andina, la Región Caribe y los Llanos Orientales [30]. La producción y el consumo aparente de plátano en el país han presentado un comportamiento relativamente estable durante los últimos años, observándose una tendencia hacia el consumo de los productos procesados [29].

38

Los plátanos se consumen en estado maduro o verde; se cocinan, se fríen en hojuelas o se asan. La harina ha sido utilizada como espesante en la preparación de coladas [28]. Un plátano de buena calidad debe presentarse fresco, limpio, de color verde uniforme o de acuerdo al grado de madurez, bien formado, ligeramente convexo según la característica de la variedad; textura consistente al tacto y aristas poco pronunciadas. Libre de huellas de enfermedades o insectos, magulladuras, manchas o pudriciones. Debe tener una longitud mínima de 19 cm de pulpa medida en línea recta, diámetro mínimo de 4,5 cm (con cáscara) y un peso mínimo de 300 g. En un lote debe aceptarse un máximo de 20% de producto con dimensiones de longitud, diámetro y peso mínimos [23]. La pulpa por su alto contenido de carbohidratos y de minerales se constituye en un producto bastante apropiado para procesar en harina para el consumo humano [29]. En la actualidad se le ha prestado mucha atención a los almidones de las musáceas especialmente del plátano verde, ya que son parcialmente resistentes a la hidrólisis por parte de amilasas digestivas y luego se fermentan en el colon, de manera similar a la fracción soluble de la fibra dietética [28].

2.1.2.3

COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL PLÁTANO

Al momento de la cosecha, aproximadamente cinco meses después de la floración, la pulpa está conformada en su mayor parte por agua y otros componentes químicos de naturaleza orgánica e inorgánica. La cantidad de

39

polisacáridos y disacáridos está relacionada directamente con los procesos de llenado y madurez fisiológica [21]. La siguiente tabla reporta los datos del plátano. Tabla 2. Composición química del plátano

Constituyente

Contenido

Parte comestible

65%

Agua

59,4%

Materia seca

40,6%

Proteínas

1,2%

Grasa

0,2%

Carbohidratos

37,8%

Fibra

0,5%

Cenizas

0,9%

Calorías (100 g)

142

Calcio (mg)

4,0

Fósforo (mg)

39,0

Hierro (mg)

0,5

Tiamina (mg)

0,06

Riboflavina (mg)

0,04

Niacina (mg)

0,5

Ac. Ascórbico (mg)

20,0

Vitamina A (u.i.)

1060

Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Ficha técnica de materias primas: plátano hartón verde

40

2.2

PROCESO DE TRANSFORMACIÓN DE ALIMENTOS

La búsqueda de la aplicación de la ciencia para controlar los fenómenos bioquímicos que conducen al deterioro de los alimentos, hacen necesario un conocimiento global de la tecnología de los alimentos y la aplicación de las diferentes técnicas utilizadas para prolongar su vida útil [10]. Las operaciones y los tratamientos a los cuales se someten los alimentos tienen como fin ajustarlos al sistema digestivo del hombre, ya que algunos sólo pueden ser consumidos después de un tratamiento o este puede facilitar  su empleo [10]. Así mismo, es necesario crear una conciencia sobre el aprovechamiento de muchos recursos para buscar una mejor utilización de los alimentos ya sea como materias primas o transformándolos, enriqueciéndolos, prolongando su periodo de vida útil propendiendo por un mejoramiento del nivel tecnológico del sistema alimentario y de la calidad de alimentación en Colombia [10].

2.3 2.3.1

LAVADO Y DESINFECCIÓN LAVADO

El lavado es aquella operación unitaria en la que el alimento se libera de sustancias diversas que lo contaminan, dejando su superficie en condiciones adecuadas para su elaboración posterior [7]. Las operaciones de limpieza deben realizarse a la menor oportunidad antes del proceso de elaboración, con objeto de evitar averías en las instalaciones, por piedras u objetos extraños y de ahorrar el tiempo y el dinero que

41

consumiría el procesado de los componentes desechables. Además, la eliminación de estas pequeñas cantidades de alimentos contaminados con microorganismos evita pérdidas posteriores producidas por la proliferación de los microorganismos durante el almacenamiento o espera antes de su elaboración. El lavado es, por tanto, un método muy eficaz para reducir  pérdidas, mejora además la rentabilidad del proceso y supone una protección adicional para la salud del consumidor [7]. Los métodos de lavado se clasifican en: métodos húmedos (por ejemplo: remojo, ducha, lavado por flotación) y métodos secos (separación por aire, por magnetismo o por otros métodos físicos). La elección de uno u otro sistema de lavado viene determinada por la naturaleza del producto y por los tipos de contaminantes que contiene [7].

2.3.2

DESINFECCIÓN CON COMPUESTOS CLORADOS

Por su efectividad para reducir las cargas microbianas, las soluciones de hipoclorito de sodio o de calcio y son muy utilizados, aunque también puede utilizarse cloro. A partir de estas sales se preparan las soluciones de trabajo de concentración del 50 a 200 ppm de cloro disponible, y se aplica con un tiempo de contacto de hasta 15 minutos. Este desinfectante es especialmente activo contra las bacterias. La acción germicida se explica por  la proporción de ácido hipocloroso no disociado y depende del tiempo de contacto. También influyen el pH, la temperatura, el contenido de materias minerales y orgánicas. Cuando los recipientes son de aluminio, no se aconseja utilizar concentraciones superiores a 200 ppm. Cuando se emplea en concentraciones del orden de 50 ppm no se requiere enjuague posterior  [32].

42

2.4

PRENSADO

2.4.1

EXTRACCIÓN POR PRESIÓN

La extracción por presión se utiliza principalmente para la extracción de aceites y zumos. Como los productos extraídos se encuentran en el interior  de la célula, su liberación exige la rotura celular [7]. Las instalaciones de extracción no son utilizables para cualquier tipo de producto, ya que no todas las semillas oleaginosas o productos vegetales poseen el mismo contenido en aceites o en agua. Ni tampoco la misma porosidad, consistencia y características físicas [7]. La extracción por presión se realiza, bien en dos fases (una primera de reducción de tamaño y obtención de una pulpa y una segunda de separación en prensa) o en una sola fase, que incluye la rotura celular y la extracción del líquido por presión. Por lo general, la extracción en una sola etapa resulta más económica, aumenta la capacidad de la instalación y reduce los gastos de inversión y mantenimiento. Sin embargo, resulta menos eficaz para el tratamiento de aquellos productos de mayor dureza [7]. El agua que contiene el producto actúa como lubricante de la pulpa durante el prensado, reduce la presión y en consecuencia, el rendimiento del proceso.

Durante

el

prensado

la

presión

debe

incrementarse

progresivamente para evitar la formación de una torta impenetrable, ya que el material sólido se deforma con relativa facilidad [7].

43

2.5

SECADO

2.5.1

DESHIDRATACIÓN DE ALIMENTOS

Los términos deshidratación y secado aplicados a los alimentos se utilizan indistintamente para describir la operación básica en la que se extrae casi toda el agua normalmente presente en los productos alimenticios, mediante el suministro de calor bajo ciertas condiciones controladas, logrando finalmente un aumento de la vida útil del alimento. Definidos de esta manera no incluyen procesos en los que se retira agua mediante centrifugación, compresión o extracción con solventes; tampoco se incluyen procesos que implican otros tipos de cambios en el alimento, como el tostado, la fritura o el horneado [31]. La humedad final de los alimentos deshidratados es de 1 a 5%, según el producto. Simultáneamente el alimento sufre cierto grado de deterioro, especialmente sobre sus propiedades organolépticas. La inhibición del crecimiento microbiano y de la actividad enzimática se produce por descenso de su actividad de agua. La deshidratación reduce también el peso y el volumen del alimento, lo que disminuye los costos de transporte y de almacenamiento [31]. Los métodos de secado empleados se clasifican según el mecanismo que se utilice para retirar la humedad del alimento y se muestran a continuación: -

Secado por aire caliente

-

Secado por contacto con una superficie caliente

-

Secado por aplicación de microondas

-

Liofilización [31].

44

2.5.2

DESHIDRATACIÓN POR AIRE CALIENTE

Cualquiera que sea el método de secado empleado, la deshidratación de un alimento implica dos operaciones básicas: la transferencia de calor al producto y la extracción de humedad del mismo. Cuando el secado se efectúa por aplicación de aire caliente, la superficie del alimento se calienta y el calor transmitido se utiliza como calor latente de vaporización, con el cual el agua pasa a la fase de vapor. El vapor de agua, que atraviesa por difusión la capa de aire en contacto con el alimento, es arrastrado por la capa de aire en movimiento, generándose sobre aquel una zona de baja presión y creándose entre aire y alimento un gradiente de presión de vapor. Este gradiente proporciona la fuerza impulsora que permite eliminar el agua [31].

2.5.3

PROCESO DE SECADO DEL ALIMENTO

Las consideraciones teóricas del secado son válidas sólo para sistemas sencillos y homogéneos conformados por sustancias orgánicas o inorgánicas. Los productos alimenticios, son mucho más complejos y heterogéneos. La presencia de una gran variedad de componentes entre los que se encuentran proteínas, grasas, carbohidratos, vitaminas, enzimas y sales inorgánicas, cada uno con diferencias en su solubilidad en agua, con distintos grados de hidratación y con cierta ubicación en la célula, no permite la formulación de generalizaciones, sólo se observan fenómenos semejantes [31]. Cuando el alimento se introduce al secador transcurre un periodo inicial, al final del cual la superficie del alimento alcanza la temperatura de bulbo húmedo del aire [31].

45

En seguida comienza propiamente la deshidratación del alimento. El agua escapa de la superficie del alimento por los siguientes mecanismos: -

Capilaridad

-

Difusión, provocada por las diferencias en concentración de solutos entre las distintas partes del alimento.

-

Difusión del agua, absorbida en diversas capas sobre la superficie de los componentes sólidos del alimento.

-

Difusión gaseosa, provocada por el gradiente de presión de vapor  existente en el interior del alimento [31].

Inicialmente la velocidad de migración del agua a la superficie del alimento sucede a la misma velocidad que se produce la evaporación, por lo cual la superficie del alimento permanece húmeda. Esta fase del secado se denomina “periodo de velocidad constante” y se mantiene hasta que alcanza la humedad crítica. La temperatura de la superficie del alimento durante este periodo, es inferior  a la temperatura del aire circulante ya que a medida que el agua se evapora la enfría. En esta etapa es cuando mayor proporción de agua libre es eliminada y a la vez ocurre mínimo deterioro del alimento. Para que la deshidratación se realice de forma adecuada en este periodo, el aire debe cumplir tres condiciones: -

Temperatura de bulbo seco moderadamente elevada, que permite mayor  capacidad deshidratante del aire.

-

Baja humedad relativa, que implica una temperatura de bulbo húmedo más baja, que beneficiará el mantenimiento de la calidad del alimento.

-

Velocidad elevada respecto al alimento, para que la capa de aire circundante sea delgada y no se sature [31].

46

El alimento alcanza la humedad crítica cuando la superficie del alimento deja de permanecer húmeda. En este momento, la velocidad de evaporación es mayor que la velocidad de migración del agua hacia la superficie. Al ocurrir  esto, la superficie del alimento comienza a calentarse, acercándose su temperatura paulatinamente a la temperatura de bulbo seco del aire. La velocidad neta de evaporación decrece notablemente. A éste periodo se le denomina “periodo de velocidad decreciente”. Durante esta nueva etapa de secado la superficie del alimento sufre deterioro apreciable debido al recalentamiento. Este deterioro se manifiesta en oscurecimiento o pardeamiento debido a reacciones de Maillard y en la mayoría de los casos en la formación de costras. En este periodo, además, la velocidad de evaporación del agua depende esencialmente de la temperatura del aire y del espesor del alimento y no la afecta ni la velocidad ni la humedad relativa del aire [31].

2.6 2.6.1

MOLIENDA REDUCCIÓN DE TAMAÑO

El término reducción de tamaño se aplica a todas las formas en las que las partículas de sólidos pueden cortarse o romperse en piezas más pequeñas. Las partículas más pequeñas son deseables por su gran superficie o bien por su forma, tamaño y número [22]. La reducción de tamaño es aquella operación unitaria en la que el tamaño medio de los alimentos sólidos es reducido por la aplicación de fuerzas de impacto, compresión o abrasión. A la pulverización y formación de partículas de muy pequeño tamaño se le denomina también trituración [7].

47

Las ventajas de la reducción de tamaño en el procesado de alimentos son las siguientes: -

Aumento de la relación superficie / volumen; con ello se incrementa la velocidad de deshidratación y la de calentamiento o enfriamiento y se mejora la eficacia y la velocidad de extracción de compuestos solubles.

-

Cuando se combina con un proceso de cribado pueden obtenerse partículas de un tamaño predeterminado, lo que en algunos casos es de una gran importancia para el correcto comportamiento de algunos alimentos durante su proceso de elaboración.

-

Cuando el tamaño de partícula de los productos que van a mezclarse es homogéneo el mezclado de los ingredientes resulta más eficaz [7].

La reducción de tamaño y la emulsificación no tienen por si mismas ningún efecto conservador, o éste es muy pequeño. Se utilizan para mejorar la comestibilidad o adecuación de los alimentos para un determinado proceso de elaboración. En algunos alimentos la reducción de tamaño puede provocar su degradación como consecuencia de la acción de las enzimas que se liberan durante la operación como consecuencia de la actividad microbiana o de la oxidación que se produce por incremento de la superficie expuesta (a menos que el alimento se someta a algún tratamiento conservador para evitar estas alteraciones) [7]. Los diferentes sistemas de reducción de tamaño se clasifican de acuerdo con el tamaño de partícula obtenido de la siguiente forma: -

Corte en tacos, rebanadas o rodajas.

-

Molienda a polvo o pasta de finura creciente.

-

Emulsión y homogenización [7].

48

2.7

HARINAS

La harina es la sustancia pulverulenta que se obtiene tras moler de forma muy fina granos de trigo. Los productos molidos que se extraen de otros granos, como el centeno, el trigo sarraceno, el arroz y el maíz, así como los obtenidos de plantas como la patata, reciben también el nombre de harinas, pero el uso inespecífico del término hace referencia a la harina elaborada a partir del trigo común (Triticum aestivum) [13].

2.7.1

HARINAS COMPUESTAS

El término de harinas compuestas fue creado en 1964 por la Organización para la Agricultura y la Alimentación (FAO), cuando se reconoció la necesidad de buscar una solución para los países que no producen trigo. La definición de harinas compuestas, de acuerdo con el concepto expresado en un principio por la FAO, se refiere a mezclas elaboradas para producir  alimentos a base de trigo, como pan, pastas, y galletas. Las harinas compuestas pueden prepararse también a base de otros cereales que no sea el trigo y de otras fuentes de origen vegetal, y pueden o no contener harina de trigo. Sobre esta base, se describen dos clases de harinas compuestas. Una, conocida como harina de trigo diluida, en la cual la harina de trigo se sustituye por otras harinas hasta en 40%; y puede contener otros componentes. Las condiciones generales de procesamiento y el producto final obtenido son comparables a productos preparados a base de sólo trigo. La segunda clase está representada por harinas compuestas que no contienen trigo, y están hechas de harinas de tubérculos y una proteína suplementaria, generalmente harina de soya, en la proporción de 4 a 1. Estos productos son diferentes en sus características reológicas al compararlas con aquéllas preparadas a base de sólo trigo [6].

49

2.7.2

ANÁLISIS DE HARINAS

Los diferentes análisis que se practican a las harinas para determinar sus características tienen en cuenta parámetros que se relacionan con tres niveles de calidad: calidad industrial, calidad reológica y calidad enzimática además de los requerimientos microbiológicos [17].

2.7.2.1 -

CALIDAD INDUSTRIAL

Humedad: Es el contenido de agua que tiene la harina. La humedad es una característica importante, particularmente en relación con la seguridad del almacenamiento de la harina. La legislación no autoriza superar el 15,5%.

-

Cenizas: Son las materias minerales presentes en la harina.

-

Acidez: La acidez de las harinas es debida a la presencia de ácidos grasos provenientes de la transformación de las materias grasas. La acidez de la harina va aumentando a medida que pasa el tiempo de almacenamiento. Se debe tener una acidez no mayor de 70 mg. / 100 g. de harina en base seca expresado como ácido sulfúrico.

-

Granulometría: Es el análisis del tamaño de las partículas que constituyen la harina. La granulación puede apreciarse al tacto o bien por tamizado y servirá para detectar y diferenciar harinas granuladas de harinas finas. El 98% o más de la harina de trigo debe pasar a través de un tamiz de 212 m (Nº 70).

µ

-

Color, olor y sabor: La harina puede ser blanca o de un color crema suave. Una harina normal tiene un olor propio, ligero y agradable. Las harinas alteradas poseen, por lo general, un olor desagradable y un gusto amargo, agrio y rancio [17, 29].

50

2.7.2.2 -

CALIDAD REOLÓGICA

Proteína: Es un componente de gran trascendencia porque de su calidad y cantidad dependerá la calidad panadera de la harina. Debe tener  mínimo 7% (m/m) de proteína.

-

Gluten: Está constituido por las fracciones de proteínas que son insolubles en agua, denominadas gluteninas y gliadinas.

-

Índice de sedimentación: Esta determinación informa sobre la cantidad y calidad de las proteínas. Una sedimentación rápida indica que el gluten formado es de poca calidad, mientras que una sedimentación lenta y con mayor esponjamiento indica un gluten de mejor calidad.

-

Alveograma: Tenacidad: Informa acerca de la fuerza necesaria para hinchar la masa y está ligada a la absorción de agua de la harina. Extensibilidad: Es la capacidad que tiene una masa de ser estirada. Fuerza: Expresa el trabajo mecánico de deformación.

-

Farinograma: Tiempo de desarrollo de la masa: Este valor permite diferenciar harinas de amasado lento o rápido Estabilidad: Proporciona una indicación sobre la tolerancia al mezclado de las harinas. Grado de decaimiento: Es la diferencia en unidades farinográficas entre el centro de la curva en el punto de máxima consistencia y el centro de la curva 12 minutos después de este máximo [17, 27].

2.7.2.3 -

CALIDAD ENZIMÁTICA

Índice de caída: Con este método se mide indirectamente la actividad alfa-amilásica existente en la harina. Las harinas con esta actividad muy

51

elevada darán productos de panificación de baja calidad con migas muy pegajosas, poco volumen y mucho color. -

Amilograma: Detecta los cambios de viscosidad del producto después de la gelificación del almidón. Harinas con una alta actividad alfa-amilásica darán viscosidades bajas.

-

Índice de maltosa: Permite conocer la concentración de este azúcar  existente en la harina sobre el que actúa la levadura para producir gas carbónico durante el proceso de fermentación [17].

2.7.2.4

REQUISITOS MICROBIOLÓGICOS Tabla 3. Requisitos microbiológicos para la harina de trigo

Microorganismo

n

c

m

M

Recuento de aeróbios mesófilos / g

3

1

200 000

300 000

Detección de E. Coli / g

3

0

<3

-

Detección de Salmonella / 25 g

3

0

0

-

Recuento de Mohos / g

3

1

1 000

5 000

Recuento de esporas de bacterias / g

3

1

100

1 000

Fuente: Norma Técnica Colombiana Harina de trigo

NTC 267 (Cuarta actualización)

Donde: n: Número de muestras que se va a examinar  c: Número máximo de muestras permitidas entre m y M. m: Índice máximo permisible para indicar nivel de buena calidad. M: Índice máximo permisible para indicar nivel de calidad aceptable [15].

52

2.8

MEZCLADO Y MOLDEO

El mezclado es aquella operación unitaria en la que, a partir de uno o más componentes, dispersando uno en el seno del otro, se obtiene una mezcla uniforme. Por analogía con las emulsiones, al componente mayoritario suele denominársele fase continua y al minoritario, fase dispersa [7]. El mezclado no afecta al valor nutritivo ni la vida útil de los alimentos. Sólo se utiliza como como una ayuda en el proceso de elaboración para modificar la comestibilidad o calidad de los alimentos. Su utilización es muy frecuente en muchas industrias alimentarias para, combinando distintos ingredientes, conseguir

determinadas

propiedades

funcionales

o

características

organolépticas. Su principal efecto consiste en homogeneizar los productos al conseguir una óptima distribución de los diversos ingredientes. La utilización de un material de partida homogéneo reduce los desechos que suelen generarse durante el proceso de elaboración y aumenta la aceptación del consumidor [7]. Al contrario de lo que sucede con los líquidos y pastas viscosas, no es posible alcanzar una uniformidad completa con productos sólidos en polvo o en partícula. El grado de mezclado que con ellos se alcanza depende de: -

El tamaño relativo de las partículas y forma y densidad de cada componente.

-

La eficacia de un determinado mezclador para estos componentes.

-

La tendencia a la agregación de los productos.

-

El contenido de agua, la tensión superficial y la fluidez de cada componente [7].

53

Por lo general se consiguen mezclas más uniformes con aquellos productos cuyo tamaño, forma y densidad son semejantes. La uniformidad del producto final depende del equilibrio alcanzado entre los mecanismos que favorecen o dificultan el mezclado, que depende, a su vez, del tipo de mezclador, de las condiciones de su funcionamiento y de la composición de los alimentos [7]. El moldeo se realiza generalmente inmediatamente después del mezclado. Confiere a los alimentos muy viscosos y pastosos, diversas formas y tamaños. Esta operación colabora en el proceso de elaboración diversificando y haciendo más cómoda la utilización de los productos de panadería y pastelería y de snacks [7].

2.9

EMPLEO DE ADITIVOS ALIMENTARIOS

Los aditivos alimentarios son sustancias que se añaden a los alimentos intencionadamente con el fin de modificar sus propiedades, técnicas de elaboración, conservación o mejorar su adaptación al uso a que estén destinados. En ningún caso tienen un papel enriquecedor del alimento. En aquellos casos en los que la sustancia añadida es eliminada, o la cantidad de ella que queda en el alimento no tiene función alguna, no se considera un aditivo sino un agente auxiliar de fabricación [15, 26]. Las principales funciones de los aditivos alimentarios son: -

Asegurar la seguridad y la salubridad.

-

Contribuir a la conservación.

-

Hacer posible la disponibilidad de alimentos fuera de temporada.

-

Aumentar o mantener el valor nutritivo.

-

Potenciar la aceptación del consumidor.

-

Facilitar la preparación del alimento [18].

54

Los aditivos alimentarios se clasifican en: -

Sustancias

que

impiden

las

alteraciones

químicas

biológicas

(antioxidantes, sinérgicos de antioxidantes y conservantes). -

Sustancias estabilizadoras de la características físicas (emulgentes, espesantes,

gelificantes,

antiespumantes,

antiapelmazantes,

antiaglutinantes, humectantes, reguladores de pH). -

Sustancias correctoras de las cualidades plásticas (mejoradores de la panificación, correctores de la vinificación, reguladores de la maduración).

-

Sustancias modificadoras de los caracteres organolépticos (colorantes, potenciadores del sabor, edulcolorantes artificiales, aromas) [18].

2.9.1

ADITIVOS AGLOMERANTES

Estos aditivos alimentarios son sustancias estabilizantes que presentan diversas propiedades: estabilización de suspensiones y emulsiones, poder  de retención de agua, poder suavizante, formación de complejos con las proteínas, etc [26]. Se emplean para mantener la consistencia de la textura y evitar que se disgreguen los ingredientes en

los productos. Cualquier proceso que

requiera mezclar ingredientes, que normalmente no se mezclarían, requiere emulsionantes y estabilizantes que confieran y mantengan la consistencia deseada en dichos alimentos [15]. Algunos representantes de estos aditivos son los exudados de plantas, las gomas de origen microbiano y las modificaciones químicas de la celulosa y el almidón [26].

55

El empleo del almidón presenta ciertos inconvenientes a nivel de las características organolépticas del producto acabado, especialmente el riesgo de sinéresis. Además, la inestabilidad de ciertos almidones en medio ácido, a temperatura elevada o también, al corte son limitantes para su aplicación. Estos efectos pueden ser contrarrestados, en todo o en parte, procediendo a modificaciones químicas. Los almidones no modificados químicamente son considerados como nutrientes y no como aditivos [26].

2.9.1.1

BAKA-SNAK ® 

Baka-Snak® es un almidón modificado pregelatinizado de maíz ceroso y fue desarrollado especialmente para procesar snacks expandidos horneados o fritos en etapas sencillas: mezclado, formado y horneo o freído. Baka-Snak® es incorporado en formulaciones de snacks para ser mezclado con otos ingredientes secos antes del formado donde no se necesita cocción. Puede contribuir a mejorar el control del volumen, la crocancia y la uniformidad de la estructura celular y reduce el rompimiento en el producto final. Puede ser usado también en galletas, mezclas mixtas, comida para mascotas y otros desarrollos (ver anexo G).

2.9.2

ADITIVOS ANTIOXIDANTES

La reacción de oxidación es una reacción en cadena, es decir, que una vez iniciada, continúa acelerándose hasta la oxidación total de las sustancias sensibles. Con la oxidación, aparecen olores y sabores a rancio, se altera el color y la textura, y desciende el valor nutritivo al perderse algunas vitaminas

56

y ácidos grasos poliinsaturados. Además, los productos formados en la oxidación pueden llegar a ser nocivos para la salud [18]. Los antioxidantes evitan que los alimentos se oxiden y se pongan rancios. Pueden actuar por medio de diferentes mecanismos: -

Deteniendo la reacción en cadena de oxidación de las grasas.

-

Eliminando el oxígeno atrapado o disuelto en el producto, o el presente en el espacio que queda sin llenar en los envases, el denominado espacio de cabeza.

-

Eliminando las trazas de ciertos metales, como el cobre o el hierro, que facilitan la oxidación [18].

El empleo de antioxidantes se utiliza mucho en la prevención del pardeamiento enzimático (ver anexo B).

2.9.2.1

ÁCIDO ASCÓRBICO

El ácido L-ascórbico (E-300) es la vitamina C. El ácido ascórbico y sus derivados son muy utilizados. Son muy solubles en agua, excepto el palmitato de ascorbilo, que es más soluble en grasas. Se utilizan en productos cárnicos y conservas vegetales y en bebidas refrescantes, zumos, productos de repostería y en la cerveza. También se utiliza el ácido ascórbico en panadería, no como antioxidante sino como auxiliar tecnológico, para mejorar el comportamiento de la masa. El ácido ascórbico contribuye a evitar el oscurecimiento de la fruta cortada en trozos y a evitar la corrosión de los envases metálicos. La limitación en su uso está basada más en evitar el enmascaramiento de una mala manipulación que en razones de seguridad.

57

La adición de ácido ascórbico como antioxidante no permite hacer un uso publicitario del potencial enriquecimiento en vitamina C del alimento [14].

2.9.2.2

ÁCIDO CÍTRICO

El ácido cítrico (E-330) y sus sales se pueden emplear en prácticamente cualquier tipo de producto alimentario elaborado, como agente secuestrante de metales y sinérgico de antioxidantes o como acidulante. El ácido cítrico es un componente esencial de la mayoría de las bebidas refrescantes, a las que confiere su acidez, potenciando también el sabor a fruta. Con el mismo fin se utiliza en los caramelos, en pastelería, helados, etc. Es también un aditivo especialmente eficaz para evitar el oscurecimiento que se produce rápidamente en las superficies cortadas de algunas frutas y otros vegetales. El ácido cítrico contribuye a retardar el pardeamiento enzimático, ya sea por  su efecto quelante sobre el cobre o por la disminución del pH, ya que el pH de la enzima está entre 6 y 7 para la mayoría de las polifenoloxidasas presentes en los alimentos [2, 11, 12].

2.9.2.3

SULFITOS

Se emplean en la industria de alimentos porque inhiben el pardeamiento de tipo químico y enzimático. Su mecanismo de acción consiste en actuar sobre las polifenoloxidasas inhibiéndolas y previniendo la polimerización de pigmentos oscuros. El bisulfito de sodio es usado como medio para retardar los pardeamientos enzimáticos, pero en los tratamientos térmicos es eliminado en su gran mayoría. El SO 2 producido por el bisulfito de sodio es retenido con más fuerza que el producido por otras fuentes.

58

Además este aditivo

se emplea como conservante, por lo tanto es

conveniente usarlo en una concentración de 400 ppm de SO 2 para obtener  una cantidad residual de 250 ppm de SO 2, cantidad permitida por la legislación colombiana. También es usado para controlar la proliferación de microbios en bebidas fermentadas [3, 15, 24].

2.10 FREÍDO 2.10.1

LA FRITURA COMO TÉCNICA DE PREPARACIÓN

La fritura es un procedimiento en el que el calor se suministra al alimento a través de un medio, el aceite o la grasa que interviene en el proceso, interactuando con el alimento mismo. Las interacciones dependen de la calidad del aceite o la grasa, la tecnología utilizada y el substrato. Uno de los componentes más importantes del alimento es el contenido de agua, que se libera convirtiéndose en vapor y participa en los procesos de hidrólisis de las grasas de fritura. La transferencia de grasa hacia el substrato depende de la cantidad de ésta en el substrato y de las condiciones de fritura. La fritura mejora la calidad sensorial del alimento mediante la formación de compuestos aromáticos, colores atractivos y textura crujiente. Cambios indeseables son las pérdidas de calidad nutritiva, por ejemplo debido a la degradación de vitaminas sensibles a la temperatura [34].

2.10.2

EL PROCESO DE FREÍDO

En el transcurso de la fritura en freidora, el alimento se pone en contacto con el aceite a una temperatura de 170 a 180º C. De esta forma la fritura tiene un

59

gran potencial para causar cambios químicos en el aceite y cantidades apreciables de este aceite pasan al alimento (se absorbe 5 - 40% de aceite en peso). Durante la fritura, las reacciones de oxidación que llevan a la formación y descomposición de hidroperóxidos forman compuestos tales como aldehídos, cetonas, hidrocarburos, lactonas, alcoholes, ácidos y ésteres tanto saturados como insaturados. Algunos de los cambios que tienen lugar en el alimento y en el aceite son necesarios para dar la calidad sensorial típica del alimento frito [34]. Los métodos de freído comúnmente usados en la industria de pasabocas son básicamente dos: el método continuo y el método batch. Ambos métodos requieren control de tiempo y temperatura de freído para obtener snacks de calidad uniforme. Estudios realizados han encontrado que el contenido de aceite absorbido se incrementa con la disminución de la temperatura de freído [5].

2.10.3

CAMBIOS EN EL PRODUCTO FRITO

Los cambios producidos durante el freído, tanto en el medio de fritura como en el producto que se va a freír, dependen de una serie de factores como son: -

El tipo, características y calidad del aceite.

-

El tipo y características del producto a freír.

-

La temperatura y el tiempo de fritura.

-

Las características del proceso de producción.

Los cambios que se producen en el alimento durante la fritura son: -

Mejora la textura: los productos se vuelven crujientes y más agradables por su textura y sonido al ser mordidos.

60

-

Mejora la presentación: da a los alimentos un color dorado uniforme y brillante.

-

Se potencian y matizan sabores y aromas: debido al propio aceite o al desarrollo de nuevos compuestos después de someterse el alimento a las altas temperaturas.

-

Varía el contenido en grasa del producto: en general los productos pierden humedad y ganan grasa; aunque alimentos muy ricos en grasa pueden perder parte de ésta durante la fritura.

-

Se prolonga la conservación del producto debido a la destrucción de microorganismos y enzimas presentes en los alimentos [34].

2.10.4

ACEITES EN PASABOCAS FRITOS

La primera función de un aceite de fritura en alimentos tipo snacks es servir  como medio para impartir el calor adicionando sabor y calidad atractiva al alimento frito. La resistencia del aceite a la oxidación y la hidrólisis durante la fritura es crucial para la producción de snacks de buena calidad. El cuidado apropiado en el manipuleo del aceite, el empaque y el sistema de fritura son esenciales en la producción constante de snacks de buena calidad [34].

2.10.4.1 ACEITE DE OLEÍNA DE PALMA El aceite de palma es el aceite extraído del mesocarpio del fruto de la palma africana (Elaeis guineensis L.) y sus variedades. Se procesa en dos pasos básicos: El fruto se tritura produciéndose el aceite crudo de palma y luego en el refinado, se remueven ácidos grasos libres, color y sabores indeseables.

61

Adicionalmente, el aceite de palma es fraccionado, aquí la fracción más líquida del aceite es separada de la fracción sólida, como resultado se obtiene oleína de palma y estearina de palma. La oleína de palma se utiliza ampliamente en el mundo para fritura profunda, la estabilidad de la oleína de palma para fritura se debe principalmente a su composición inherente y a algunos de sus componentes minoritarios. Los estudios comparativos indican que el aceite de palma y su fracción más líquida, la oleína de palma, tienen un tiempo de vida útil más prolongado después de la fritura que otros aceites empleados para este fin [34].

2.11 SABORIZADO 2.11.1

ADITIVOS SABORIZANTES

Los aditivos aromatizantes / saborizantes son las sustancias o mezclas de sustancias con propiedades aromáticas y/o sápidas capaces de conferir o reforzar el aroma y/o el sabor de los alimentos. Se excluyen de la definición precedente: -

Los productos que confieran exclusivamente sabor dulce, salado o ácido.

-

Las sustancias alimenticias o productos normalmente consumidos como tales con o sin reconstitución [16].

En la industria de alimentos son utilizados una gran cantidad de saborizantes y aromatizantes, como las especias, extractos, aceites esenciales y esencias. Ya sean de origen vegetal o animal, su producción es sumamente compleja y utiliza materiales de todas las fuentes imaginables [10].

62

Los potenciadores de sabor aumentan los sabores del alimento, tradicionalmente se han usado: la sal, las especias, el azúcar y el vinagre. Se añaden a los productos industriales por ser insípidos y de peor calidad. Los potenciadores del sabor son sustancias que, a las concentraciones que se utilizan normalmente en los alimentos, no aportan un sabor propio, sino que potencian el de los otros componentes presentes. Además influyen también en la sensación de ”cuerpo” en el paladar y en la de viscosidad, aumentando ambas. Esto es especialmente importante en el caso de sopas y salsas, aunque se utilizan en muchos más productos [18].

2.12 ENVASADO El envasado es una parte integrante del proceso de elaboración. Cumple dos misiones importantes que son: anunciar el producto y protegerlo adecuadamente

para que se conserve durante un período de tiempo

determinado [7]. El envase no debe afectar las características del producto, debe ser estético y agradable; su forma y tamaño deben ser funcionales; debe ser cómodo; servir, si es posible, para distribuir el contenido y debe ser de fácil reutilización o eliminación. Debe además cumplir con toda la reglamentación vigente sobre etiquetado [7]. El envase constituye una barrera entre el alimento y el medio ambiente, que se opone a la transmisión de la luz, el calor, la humedad, los gases y la eventual contaminación por microorganismos o insectos. Aquellos envases que deben mostrar el contenido deberán permitir el paso de la luz, pero aquellos alimentos susceptibles de alteración (por ejemplo: por oxidación de los lípidos) deben impedirla [7].

63

Las velocidades de transferencia de oxígeno y vapor de agua de los materiales de envasado son factores de gran importancia para el control de vida útil de los alimentos deshidratados, de los grasos y de los que contienen componentes oxidables. La permeabilidad de un envase depende, tanto de la película que lo constituye como del gas o vapor en cuestión [7].

2.12.1

MATERIALES DE ENVASADO

Los materiales de envasado pueden clasificarse en dos grupos principales: -

Envases para el transporte : que protegen al alimento durante éste y su distribución.

-

Envases para su venta al consumidor: que contienen el producto en pequeñas cantidades, informan sobre su contenido y lo protegen durante el uso y almacenamiento domésticos [7].

2.12.1.1 PELÍCULAS FLEXIBLES Se entiende por película flexible todo envase confeccionado a partir de un material que no es rígido. No obstante el término suele aplicarse exclusivamente a materiales fibrosos de grosor inferior a 0,25 mm. Las características generales de las películas flexibles son las siguientes: -

Costo relativamente bajo.

-

Son bastante impermeables al oxígeno, al vapor de agua y los gases.

-

Se pueden termosellar.

-

Se pueden emplear en las cadenas de llenado a gran velocidad.

-

Mantienen su resistencia tanto en condiciones húmedas como secas.

-

Pueden imprimirse fácilmente

-

Se manejan con facilidad y resultan muy cómodas tanto para el fabricante, como para el detallista o consumidor.

64

-

Son muy ligeras.

-

Se adaptan a la forma del contenido, lo que ahorra espacio de almacenamiento y transporte [7].

El polipropileno orientado es una película, traslúcida y brillante, con buenas propiedades ópticas y muy resistente a la tensión y punción. Es bastante impermeable al vapor de agua, los gases y los olores y no le afectan los cambios en la humedad ambiental. Es termoplástica, por lo que puede estirarse y su coeficiente de fricción es bajo, por esto, no se carga de electricidad estática haciéndola muy adecuada para las instalaciones de llenado a alta velocidad. Las propiedades del polipropileno biorientado son semejantes, pero este material es más resistente [7]. A veces algunas películas se recubren con otros polímeros o con aluminio para mejorar su impermeabilidad o para hacerlas termosellables. Con un recubrimiento muy delgado de aluminio (denominado metalización) se obtiene una buena impermeabilización frente a los aceites, los gases, el vapor de agua, los olores y la luz. Las películas metalizadas son más baratas y más flexibles que el papel aluminio y de igual permeabilidad [7].

2.12.1.2 SISTEMAS DE ENVASADO COMBINADOS Las cajas de cartón suelen emplearse para embalar alimentos envasados en películas flexibles. Estas cajas se embalan a su vez, para su transporte, en cajas de cartón ondulado o en plástico retráctil [7].

65

2.13 CARACTERIZACIÓN DE PRODUCTOS 2.13.1

ANÁLISIS PRÓXIMO

Se da el nombre de análisis próximo al conjunto de determinaciones que describen la composición nutritiva de una sustancia alimenticia. Comprende las determinaciones de humedad o sustancias volátiles, extracto etéreo o grasa bruta, cenizas o material mineral, proteína bruta, fibra bruta y extracto no nitrogenado [3].

2.13.2

ANÁLISIS SENSORIAL

En los alimentos procesados se busca garantizar una larga vida de anaquel, aunque siempre se corre el riesgo de sacrificar las cualidades sensoriales (como el sabor, el aroma y el color) de la materia prima, es por esto que deben realizarse procesos de cuantificación de dicha cualidades, con el fin de asegurar el nivel de aceptación del producto. En la academia como en la industria, se opta por realizar un análisis sensorial, que implica resultados confiables a menores costos [7]. El ensayo de puntajes o calificación se usa para la evaluación de un producto o proceso, desarrollo de nuevos productos, control de calidad, estabilidad en el almacenamiento y medir la reproducibilidad de los jueces. Este sistema de prueba sensorial es el más usado debido a su diversidad, simplicidad aparente y facilidad de análisis estadístico. Aunque se puede dar una sola muestra para evaluar por puntajes, se obtiene más precisión si se incluye una muestra patrón o referencia. Se recomiendan las escalas de 0 a 10 ó 20 puntos, que son suficientes para la mayoría de los productos, cuando se usan jueces entrenados [20].

66

2.14 TENDENCIAS DEL MERCADO DE SNACKS 2.14.1

CANALES DE DISTRIBUCIÓN PARA SNACKS

Como esquema genérico de canales de distribución puede tenerse el siguiente,

que aplica para cuarenta encuestados

(a nivel mundial)

asociados a la Snack Food Asociation [35]. Figura 1. Distribución generalizada de snacks

A continuación es pertinente definir los diferentes puntos de venta según la Snack Food Asociation: -

Supermercados: Se refieren a tiendas de productos comestibles con un nivel de ventas anuales de dos millones de dólares o más.

-

Tiendas minoristas: Se refieren a tiendas de productos comestibles con un nivel de ventas anuales menor a dos millones de dólares.

-

Tiendas al por mayor: Se refieren a las tiendas inmensas de mercaderías en general.

67

-

Almacenes: Son tiendas que se encuentran asociadas mutuamente.

-

Droguerías: Son tiendas que venden medicamentos por prescripción médica o medicinas exclusivas.

-

Tiendas detallistas: Son tiendas pequeñas de comida, tiendas de propiedad de gasolineras, minimarkets donde se venden una limitada línea de productos.

-

Máquinas vendedoras: Máquinas automáticas que se encuentran en centros comerciales y otros lugares estratégicos.

-

Servicio de comidas: Se refiere a escuelas, colegios, universidades, restaurantes y otras instituciones que también compran cajas de snack a granel para venderlas junto con comidas preparadas.

-

Otras: Son aquellas ventas de productos empaquetados a través de pequeñas tiendas incluyendo las tiendas dentro de instalaciones militares, bares, para de buses y camiones, carreteras, tiendas barriales, estadios deportivos, tiendas de licores, delicatessens, vendedores callejeros, tiendas movibles, entregas a domicilio y pedidos por correo [35].

2.14.2 -

HÁBITOS Y TENDENCIAS DE CONSUMO DE SNACKS

Las papas son un producto de alto posicionamiento, conocimiento, penetración y consumo.

-

La participación en el mercado de las marcas Margarita y Super Ricas es muy significativa; la participación de las demás marcas es muy baja. Esto en los target de 12 a 60 años y en todos los estratos.

-

Los consumidores de Super Ricas, prefieren la marca por sus fuertes sabores y su buena calidad.

-

Los consumidores de Margarita prefieren la marca por sus sabores suaves, la tradición y la calidad [1].

68

Figura 2. Razones de fidelidad ante las marcas

Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Estudio de pasabocas realizado por A.C. Nielsen (2003)

Figura 3. Consumo individual de papas por estratos, sexo y edades

Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Estudio de pasabocas realizado por A.C. Nielsen (2003)

69

-

El sabor de Pollo es el líder del mercado, seguido por Natural. Con gran diferencia es menor el mercado de Limón, BBQ y Picante. Son muy poco consumidas las papas Mayonesa y Queso.

-

El sabor de Pollo está posicionado en todos los target, con énfasis en el segmento de niños y adolescentes, de estrato medio.

-

Las papas de sabor Natural se anidan entre hombres y mujeres mayores de 25 años.

-

El nicho del mercado de las papas de Limón son los niños y los adolescentes del sexo femenino y del estrato alto.

-

Las papas BBQ, son preferidas por los jóvenes y adultos jóvenes masculinos de los estratos medio y alto.

-

Las papas Picantes, están en todos los segmentos de edades y con mayor consumo en la clase baja.

-

Las papas de Mayonesa tienen su nicho en el segmento de los adolescentes [1]. Figura 4. Preferencia de sabores de papas

Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Estudio de pasabocas realizado por A.C. Nielsen (2003)

70

-

Los factores que inciden en la compra en su orden son el precio, la promoción, el empaque, la distribución, las características del producto, la publicidad y la imagen o prestigio de marca.

-

A nivel de las características de producto, los factores más importantes en su orden son: sabor agradable, frescura, crocancia, cantidad de sabor  y textura.

-

Los niños, adolescentes y los abuelos prefieren las promociones de  juegos para niños. Los jóvenes y adultos prefieren promociones de mayor  contenido en el paquete o producto adicional.

-

La principal competencia directa de las papas son los otros snacks, seguidos por las galletas y ponquesitos [1].

Figura 5. Productos sustitutos de las papas

Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Estudio de pasabocas realizado por A.C. Nielsen (2003)

71

Figura 6. Momentos de consumo de pasabocas de paquete

Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Estudio de pasabocas realizado por A.C. Nielsen (2003)

Figura 7. Lugares de consumo de pasabocas de paquete

Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Estudio de pasabocas realizado por A.C. Nielsen (2003)

72

3. INGENIERÍA CONCEPTUAL Y BÁSICA DE DE PROCESO

La ingeniería básica es la descripción del proceso representado en las operaciones físico - químicas que permiten lograr los objetivos de manejar  y/o transformar la materia prima en los productos deseados y el establecimiento de las características de todos y cada uno de los equipos, instrumentos y elementos de una unidad, planta o proyecto para materializar  dichas operaciones.

3.1

METODOLOGÍA

La fase experimental del proyecto se llevó a cabo en las instalaciones de la Planta Piloto de Vegetales del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA), de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá y en los Laboratorios de Investigación y Desarrollo y Control de Calidad de la empresa Comestibles Ricos Ltda. siguiendo las etapas que se relacionan a continuación: cuantificación y análisis de las materias primas disponibles, investigación bibliográfica, evaluación de alternativas tecnológicas de proceso y selección del procedimiento de transformación más adecuado. Después de escoger el proceso se prosiguió con las siguientes etapas: adecuación de las materias primas, prensado, secado, molienda, hidratación y moldeo de las harinas, freído, empaque y caracterización fisicoquímica y sensorial de los productos obtenidos. Por último, se establecieron las pautas para la implementación del proceso a nivel industrial, determinadas por las actividades de ingeniería básica que

73

están fundadas esencialmente en la ingeniería conceptual e ingeniería del proceso. Para cada línea de proceso planteada, se realizaron los balances de materia para el proceso global teniendo en cuenta las etapas de transformación. Se determinó la maquinaria requerida, la mano de obra necesaria y los fluidos de servicio. La calidad y el costo de un proyecto se determinan esencialmente en la fase de ingeniería básica. Aquí, se estimaron los costos de inversión, los costos de manufactura y el margen de contribución por producto, las ventas y el retorno de inversión y se realizó un estudio financiero con proyección a cinco años.

74

3.2

DESCRIPCIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE LA MATERIA PRIMA

3.2.1

DESPERDICIOS DE PAPA

Los desperdicios orgánicos de papa son residuos que se generan en la línea de manufactura de papas fritas (Hojuelas y Fosforitos), resultado de la producción diaria de la empresa. Estos residuos se producen a razón de 13797,5 Kg. al mes y representan una fracción considerable respecto a la cantidad total de papa procesada (ver tabla 4). Los desperdicios de papa se clasifican en: -

Cáscara: La cáscara es el producto de la operación de pelado de la papa. Como el pelado se realiza por abrasión, la cáscara producida es una fina masa de color oscuro, con un contenido de humedad de 92,42%; además, contiene fragmentos de tierra que no fueron retirados en la operación de lavado, razón por la cual se decidió no utilizarla como materia prima. Figura 8. Cáscara de papa

75

-

Producto no conforme (PNC): El producto no conforme son las papas que se descartan por no cumplir  los parámetros de calidad exigidos, como tamaño, forma, profundidad de ojos, color y daños fisiológicos, mecánicos y por plagas. El PNC se genera entre la operación de pelado y la operación de rebanado, mediante un proceso de selección. Posee un contenido de humedad de 79,38%. Figura 9. Producto no conforme de papa (PNC)

-

Cisco: El cisco o recorte son los fragmentos de papa que se generan en la máquina tajadora como resultado del rebanado de la papa, y que por su forma y tamaño, no pueden utilizarse directamente en la fritura. Este material posee un contenido de humedad de 88,89%. El cisco es la cantidad más representativa del desperdicio de papa, ya que significa el 53% del total de los desperdicios (ver figura 12).

76

Figura 10. Cisco de papa

Tabla 4. Cuantificación de los desperdicios de papa para el año 2003

Fecha Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Prom. 2003

Cáscara (Kg.) 8380 5284 3926 2664 6284 2598 3621 2313 2513 2055 1894 1945 2631

PNC (Kg.) 3893 3571 4147 4975 4398 3643 3595 2701 2901 3069 3342 3248 3583

Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Base de datos: Unidad de Producción

77

Cisco (Kg.) 6976 5847 6462 7095 7411 6292 8319 7254 7548 7620 6965 7867 7174,5

Total (Kg.) 19249 14702 14535 14734 18093 12533 15535 12268 12962 12744 12201 13060 13797,5

Figura 11. Diagrama de producción de desperdicios orgánicos de papa Cáscara 2631.00 Promedio mensual

LAVADO Y PELADO

Papa 461126.50

REBANADO

PNC 3583.00

Cisco 7174.50

Figura 12. Representación porcentual de los desperdicios orgánicos de papa

DESPERDICIOS DE PAPA Cáscara 20% Cáscara PNC Cisco

Cisco 53% PNC 27%

3.2.2

DESPERDICIOS DE PLÁTANO VERDE

Los desperdicios orgánicos de plátano verde son residuos que se generan en la línea de manufactura de tajadas fritas (Tajaditas) y hacen referencia al cisco o recorte, que son los fragmentos de plátano hartón verde que se generan en la máquina tajadora como resultado del rebanado del plátano, y

78

que por su forma y tamaño, no pueden utilizarse directamente en la fritura. Este material posee un contenido de humedad de 75,41%. Estos residuos se producen a razón de 4216,5 Kg. al mes y representan una fracción considerable respecto al total de plátano procesado (ver tabla 5). La cáscara no fue tenida en cuenta porque no reúne las características para ser materia prima de un producto tipo snack. Figura 13. Cisco de plátano verde

Tabla 5. Cuantificación de los desperdicios de plátano verde para el año 2003

Fecha Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Prom. 2003

Cisco (Kg.) 4276 3864 4238 4225 4208 3547 4379 3999 5010 4078 3670 4557 4216,5

Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Base de datos: Unidad de Producción

79

Figura 14. Diagrama de producción de desperdicios orgánicos de plátano verde Cáscara Promedio mensual Plátano verde 124603.50

PELADO

REBANADO

Cisco 4216.50

3.2.3

DESPERDICIOS DE PLÁTANO MADURO

Los desperdicios orgánicos de plátano maduro son residuos que se generan en la línea de manufactura de tajadas fritas (Tajamiel) y hacen referencia al cisco o recorte, que son los fragmentos de plátano hartón maduro que se generan en la máquina tajadora como resultado del rebanado del plátano, y que por su forma y tamaño, no pueden utilizarse directamente en la fritura. Este material posee un contenido de humedad de 77,46%. Estos residuos se producen a razón de 556,5 Kg. al mes y representan una fracción considerable respecto al total de plátano procesado (ver tabla 6). Figura 15. Cisco de plátano maduro

80

Tabla 6. Cuantificación de los desperdicios de plátano maduro para el año 2003

Fecha Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Prom. 2003

Cisco (Kg.) 578 580 535 428 712 262 337 588 617 957 395 392 556,5

Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Base de datos: Unidad de Producción

Figura 16. Diagrama de producción de desperdicios orgánicos de plátano maduro Cáscara Promedio mensual Plátano maduro 27707.50

PELADO

REBANADO

Cisco 556.50

81

3.3 3.3.1

EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS EMULSIFICACIÓN – TROQUELADO

La primera posibilidad que se contempló, fue la formación de un aglomerado de masa de plátano crudo para troquelarlo y luego freírlo. Esta alternativa consiste en llevar el cisco de plátano a una masa homogénea, mediante corte y emulsificación, para luego moldearla mediante troquelado y obtener  así, la forma deseada para finalmente freír y darle el acabado al producto. En cuanto a los desperdicios de papa, esta alternativa se descartó por el marcado oscurecimiento que se produce al intentar homogenizar una masa de papa cruda mediante corte y emulsificación.

3.3.2

HARINAS COMO PRODUCTO FINAL

Una de las alternativas de mayor aceptación fue la incorporación de harina de papa en la formulación de harinas compuestas en la línea de manufactura de productos fritos de harina (Trocitos), ya que el costo total de producción de la harina de papa sería menor que la compra de harina de trigo. Para la ejecución de esta propuesta, deberá realizarse el estudio de la sustitución parcial de harina de trigo por harina de papa, que estará limitada por los parámetros de calidad fisicoquímicos y sensoriales propios de los productos fritos de harina. En cuanto a la harina de plátano, se planteó la posibilidad de comercializarla como fécula de plátano, ya que los volúmenes manejados y los costos de procesamiento permitirían su competitividad competitividad en el mercado.

82

3.3.3

EXTRUSIÓN DE LAS HARINAS

En los ensayos preliminares realizados con harinas de papa y de plátano no se obtuvieron resultados satisfactorios. Se utilizó el equipo de extrusión de la Planta Piloto de Vegetales del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA), pero las altas temperaturas generadas por calentamiento con vapor y fricción, determinaron la gelatinización de los almidones (ver anexo D). Se obtuvo como resultado una masa negra elástica a la salida del extrusor, ó el taponamiento de los orificios de salida del equipo, si el contenido de humedad era muy bajo. Aunque en la camisa calefactora del extrusor se sustituyó el vapor por agua fría, la fricción generada elevó la temperatura obteniéndose los mismos resultados. También se utilizó el extrusor industrial de Comestibles Ricos Ltda., pero la temperatura alcanzada sin calentamiento, únicamente por fricción, provocó la quema de las harinas al contacto con el tornillo. Por último se utilizó el extrusor de pastas alimenticias de la Planta Piloto de Vegetales del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA), donde la presión generada por el tornillo es menor, pero de todas formas se superó la temperatura de gelatinización de los almidones obteniéndose nuevamente los resultados presentados en el primer extrusor.

3.3.4

MOLDEO DE LAS HARINAS

Finalmente, se decidió emplear el moldeo de las harinas de papa y de plátano en un molino de carnes, que operando con el mismo principio de la extrusión, no genera calentamiento por fricción y permite que los almidones no presenten gelatinización, como sí sucedió en los extrusores. La presión a

83

la salida del equipo es menor y se logran moldear las harinas exitosamente con la ayuda de un aglomerante para luego proceder con la fritura. Esta alternativa tecnológica tiene la ventaja de ser aplicable a la harina de papa y a la harina de plátano sin tener que efectuar algún cambio en las condiciones de operación del equipo.

3.4

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROCESO

Inicialmente, respecto a los desperdicios orgánicos de papa, el producto no conforme (PNC) se rebanó, para llevarlo a iguales condiciones que el cisco. Tanto los desperdicios de papa como los de plátano se sometieron a un tratamiento de desinfección con una solución de hipoclorito de sodio a 50 ppm, con el fin de omitir un enjuague posterior con agua potable. El material de papa y de plátano se sometió a una deshidratación mecánica previa al secado con aire caliente empleando una prensa hidráulica a 300 psi de presión, con el fin de retirar una determinada cantidad de agua que pudiera disminuir los tiempos de secado. Luego se cargó el material a un secador de aire caliente a una temperatura alrededor de 65° C. El material deshidratado de papa y de plátano se pulverizó en un molino de pines, obteniéndose las respectivas harinas, las que fueron evaluadas respecto a su calidad industrial y a sus condiciones microbiológicas. El paso a seguir fue la reconstitución de las harinas, hidratándolas por  aspersión desde la humedad inicial de la harina hasta una humedad final de 45% para las harinas de papa y de plátano verde, y de 40% para la harina de plátano maduro, utilizando bisulfito de sodio en solución para la harina de papa, ajustando 400 ppm en la mezcla total y ácido cítrico en solución, ajustando 0,33% y 0,28% en la mezcla total para las harinas de plátano verde y plátano maduro respectivamente; esto con el fin de inhibir el

84

pardeamiento enzimático que registran las harinas si no se hace uso de algún tipo de antioxidante. Para lograr óptimos resultados en el proceso de moldeo y teniendo en cuenta las características que presentan las harinas, se observó la necesidad de utilizar un aditivo aglomerante con el fin de lograr una mezcla que dejara moldearse, por lo que se empleó Baka-Snak® en una concentración de 1% respecto a la mezcla de harina. El proceso de moldeo de las harinas se llevó a cabo en un molino de carnes, cuyo principio es similar al de los extrusores, obteniéndose papa y plátano en forma de cilindros de 3 mm de diámetro por 3 cm de largo. Una vez obtenidas las preformas de harina de papa y de plátano, se inició el proceso de fritura, operando a una temperatura alrededor de 180° C por un tiempo máximo de dos minutos. Los productos obtenidos se saborizaron y se almacenaron en empaques de polipropileno biorientado metalizado para garantizar una mayor vida de anaquel. Para cada uno de los productos se realizó un análisis proximal y un panel sensorial, para observar el grado de aceptación que estos productos pudieran tener en el consumidor.

85

Figura 17. Diagrama general de obtención de snacks reconstituidos de papa

Recepción del PNC

Rebanado

Recepción del cisco

Lavado y desinfección

Prensado (300 psi)

Secado (65º C)

Molienda

Almacenaje de la harina

Mezclado

Hidratación de la harina 45% H

Moldeo

Freído (180º C - 2 min.)

Saborizado

Empacado

Baka-Snak® 1%

Bisulfito de sodio 400 m

Cloruro de sodio 1,2%

86

Figura 18. Diagrama general de obtención de snacks reconstituidos de plátano verde

Recepción del cisco

Lavado y desinfección

Prensado (300 psi)

Secado (65º C)

Molienda

Almacenaje de la harina

Mezclado

Hidratación de la harina

Moldeo

Freído (180º C – 2 min.)

Saborizado

Empacado

Figura 18. Diagrama general de obtención de snacks reconstituidos de plátano verde

Recepción del cisco

Lavado y desinfección

Prensado (300 psi)

Secado (65º C)

Molienda

Almacenaje de la harina

Mezclado

Hidratación de la harina 45% H

Moldeo

Freído (180º C – 2 min.)

Saborizado

Empacado

Baka-Snak® 1%

cido cítrico 0,33%

Cloruro de sodio 1,2%

87

Figura 19. Diagrama general de obtención de snacks reconstituidos de plátano maduro

Recepción del cisco

Lavado y desinfección

Prensado (300 psi)

Secado (65º C)

Mezclado

Hidratación de la harina 40% H

Moldeo

Freído (180º C – 2 min.)

Molienda

Almacenaje de la harina

Saborizado

Empacado

Figura 19. Diagrama general de obtención de snacks reconstituidos de plátano maduro

Recepción del cisco

Lavado y desinfección

Prensado (300 psi)

Secado (65º C)

Mezclado

Hidratación de la harina 40% H

Moldeo

Freído (180º C – 2 min.)

Baka-Snak® (1%)

Ácido cítrico (0,28%)

Molienda

Almacenaje de la harina

Saborizado

Empacado

Sacarosa (0,8%)

88

3.5

DISEÑO EXPERIMENTAL

En el desarrollo de la fase experimental se identificaron las variables de mayor trascendencia para determinar las condiciones de proceso: condiciones de secado, concentración de agente aglomerante y humedad de la mezcla, concentración de antioxidantes en las soluciones de hidratación y condiciones de freído. La temperatura de secado se manejó a lo largo de todo el proyecto en un valor de alrededor de 65° C, se tomaron muestras cada 5 minutos con el

3.5

DISEÑO EXPERIMENTAL

En el desarrollo de la fase experimental se identificaron las variables de mayor trascendencia para determinar las condiciones de proceso: condiciones de secado, concentración de agente aglomerante y humedad de la mezcla, concentración de antioxidantes en las soluciones de hidratación y condiciones de freído. La temperatura de secado se manejó a lo largo de todo el proyecto en un valor de alrededor de 65° C, se tomaron muestras cada 5 minutos con el propósito de hacer el seguimiento de la deshidratación; se tuvo en cuenta el período de secado en el que se efectúa la deshidratación y la respuesta de los almidones presentes en las materias primas. Debido a la cantidad de variables que intervienen en el proceso y al estudio que se buscaba lograr, las variables más relevantes son: contenido de humedad en el moldeo de las harinas, proporción de agente aglomerante, y concentración de antioxidante en la solución de hidratación. Para el desarrollo experimental de este proyecto, se manejó un diseño de bloques aleatorizado, debido a la escasa información bibliográfica que hubiese suministrado información sobre algunos tratamientos al respecto, de tal forma que la fase experimental se desarrolló con base a los criterios de los autores. Un diseño de bloques aleatorizado se emplea para comparar  ρ tratamientos que comprende

α

bloques, cada uno de los cuales contienen

experimentales relativamente homogéneas. Los

89

ρ

α

unidades

tratamientos se asignan

aleatoriamente a las unidades experimentales dentro de cada bloque, asignándose un tratamiento a una unidad experimental. En este trabajo, los

ρ

tratamientos se asignaron a los porcentajes de

humedad presentes en la mezcla de harina y las

α

unidades experimentales

a la concentración de agente aglomerante. El agente aglomerante y las concentraciones que se manejaron fueron información suministrada por la casa distribuidora Química Aromática Andina. La fase experimental de este proyecto se organizó de la siguiente manera: Concentración máxima de Baka-Snak® presente en la mezcla harina, agua y aglomerante: 1,5% Humedad inicial de la harina de papa: 8% Humedad inicial de la harina de plátano verde: 5,5% Humedad inicial de la harina de plátano maduro: 7% Tabla 7. Diseño experimental para determinar humedad / agente aglomerante

Experimento A B C D E F G

% Humedad 25 30 35 40 45 50 55

0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

% Baka-Snak ®  0,5 1,0 0,5 1,0 0,5 1,0 0,5 1,0 0,5 1,0 0,5 1,0 0,5 1,0

1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5

Se determinó que se realizarían veintiocho ensayos distribuidos de la siguiente manera: el experimento A tiene constante el contenido de humedad y la variable en estudio es el porcentaje de agente aglomerante, y así mismo para cada experimento.

90

Este estudio se realiza tanto para el producto reconstituido de papa como para los de plátano. Una vez definida la mejor relación humedad - aglomerante, la variable en estudio será el agente antioxidante para efectuar la hidratación de las harinas, con el fin de inhibir el pardeamiento enzimático, cuya variable de respuesta serán sus caracteres organolépticos. Para la hidratación de cada una de las harinas se realizaron los siguientes ensayos: Se determinó cualitativamente el antioxidante más adecuado, usando sus niveles máximos permitidos por la legislación, de tres escogidos con anterioridad, de acuerdo a los efectos que se buscaban. Estos antioxidantes son: bisulfito de sodio, ácido cítrico y ácido ascórbico. Los valores de las concentraciones del agente antioxidante escogido para cada harina se fijaron para tener un total de cinco ensayos, partiendo de su nivel máximo permitido. El freído se realizó a una temperatura superior a 180º C escogiéndose el tiempo más adecuado para conseguir una buena fritura. Finalmente, definido todo el sistema se tienen las condiciones del tratamiento de las distintas materias primas, con el fin de definir el proceso tanto para el producto reconstituido de papa como para los de plátano.

91

4. RESULTADOS Y ANÁLISIS

4.1

LAVADO Y DESINFECCIÓN

Los desperdicios de papa y de plátano hartón verde y maduro son un residuo que se genera en las líneas de manufactura de la empresa Comestibles Ricos Ltda. y en la actualidad no se almacenan en tanques de un material adecuado. Los posibles factores de contaminación como tierra, carga microbiana entre otros, que podían deteriorar la calidad de los productos obtenidos, fueron retirados mediante lavado e inmersión de los residuos en una solución de hipoclorito de sodio a 50 ppm con un tiempo de residencia de 15 minutos; posteriormente, se realizó un enjuague con agua potable para retirar los residuos de la solución desinfectante, aunque con esta concentración, puede omitirse un lavado posterior ahorrando tiempo y dinero, además de garantizar buenas condiciones microbiológicas del producto terminado. Figura 20. Lavado y desinfección de la materia prima

92

4.2

PRENSADO

Descripción del equipo El equipo utilizado es una prensa hidráulica instalada en los Laboratorios de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Colombia. El equipo cuenta con un sistema de almacenamiento de aceite de dos litros, un juego de válvulas, que permite la admisión del fluido, palanca metálica, pistón y contenedor de muestras. El contenedor de muestras que se utilizó es de acero inoxidable SS314, tiene una capacidad de 700 cm3 de material, su geometría es cilíndrica con una relación de altura / diámetro de 2 y un sistema de drenaje. El pistón que ejerce la presión tiene un diámetro de 6 cm. El indicador de presión es un manómetro, con escala de cero a cinco mil psi de presión, y el material general de construcción de la prensa es hierro pintado para disminuir la corrosión. Figura 21. Prensa hidráulica

93

El equipo permite realizar la deshidratación parcial de la materia prima, con posibilidad de calibrar la presión a la cual se desea trabajar. Se utilizó este tipo de equipo con el fin de obtener un producto de menor  humedad, que reduzca el tiempo y el costo del proceso de deshidratación convectiva y por la posibilidad de obtener un volumen de muestra significativo en cada ensayo.

Evaluación y ensayos realizados El equipo se preparó para trabajar con una masa determinada de muestras y adicionalmente se calibró el control de presión hidráulica, un factor de mucha importancia en el proceso, ya que ello se expresa en el contenido de humedad que puede retirársele a la materia prima antes del proceso de deshidratación convectiva. En primera instancia, fue necesario experimentar en el equipo utilizado, con el fin de verificar la utilidad del mismo y la calidad del tratamiento de la materia prima. Para ello, tuvo que tenerse en cuenta la distribución de la presión a lo largo de toda el área del contenedor, así como el desagüe del líquido extraído. Los ensayos de prensado se realizaron para las muestras de papa y de plátano, elevando la presión paulatinamente hasta ya no extraer más líquido, para poder establecer la mejor presión de trabajo para el volumen del contenedor. Los resultados obtenidos en esta etapa de deshidratación mecánica se presentan en la tabla 8.

94

Tabla 8. Humedad retirada en la etapa de prensado

Material Peso inicial (g) Peso final (g) Papa 330 235 Plátano verde 609 397 Plátano maduro 736 603

%H retirada 28,79 34,81 18,07

Con el prensado pudo lograrse una apreciable disminución de la humedad de cada muestra, entre agua de lavado y agua libre presente en cada material. Para esta deshidratación se utilizó una presión máxima de 300 psi. La realización de este tratamiento permitió observar la calidad del producto deshidratado, con mejoras en cuanto a tiempos de secado posterior y costos totales de proceso.

4.3

SECADO

Descripción del equipo El equipo utilizado es un secador de bandejas instalado en la Planta Piloto de Vegetales del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos. El equipo cuenta con un sistema de ventilación con aire a velocidad constante, cinco resistencias eléctricas en paralelo, una termocupla y nueve bandejas. Las bandejas son de acero inoxidable SS304. Cada bandeja tiene una capacidad de aproximadamente un kilogramo y una dimensión ancho - largo largo - fondo de 34 cm - 45 cm - 1,5 cm. El ventilador es tipo hélice y el material de construcción del deshidratador es madera y lámina metálica. El encendido y apagado del equipo es con sistema tipo on - off.

95

Figura 22. Secador directo

Se utilizó este tipo de deshidratador con el fin de lograr un producto de humedad adecuada y por la posibilidad de obtener un buen volumen de muestra en cada ensayo, permitiendo una adecuada distribución de sólidos y una constante transferencia de calor a lo largo del equipo. Adicionalmente, se adaptó al motor del equipo un temporizador con el fin de garantizar una deshidratación apropiada y homogénea en el tiempo establecido.

Evaluación y ensayos realizados Los ensayos de secado se realizaron teniendo en cuenta la humedad inicial de los desperdicios y no los valores de humedad obtenidos en la operación previa de deshidratación mecánica, esto con el fin de construir una curva de secado más completa, donde pudiera apreciarse los diferentes períodos de velocidad de secado. La temperatura se manejó alrededor de 65º C con un flujo de aire de humedad relativa constante en un valor de 35%, perpendicular a un lecho poroso de espesor infinitesimal.

96

Los datos fueron obtenidos a intervalos de 5 minutos hasta llegar al mínimo contenido de humedad posible y se registraron, dando lugar a las respectivas curvas de secado que se presentan a continuación: Figura 23. Curva de secado de papa

SECADO DE PAPA 1.0 0.9 0.8    ) 0.7    %    ( 0.6    d   a0.5    d   e0.4   m   u0.3    H 0.2

%H = 8E-07t3 - 8E-05t2 - 0.0057t + 0.9058 R2 = 0.9941

0.1 0.0 0

20

40

60

Tiempo (min)

80

100

120

Figura 24. Curva de secado de plátano verde

SECADO DE PLÁTANO VERDE 0.8 0.7 0.6    ) 0.5    %    (    d   a0.4    d   e   m0.3   u    H0.2

%H = 6E-07t3 - 8E-05t2 - 0.0033t + 0.7578 R2 = 0.9992

0.1 0.0 0

20

40

60

80

Tiempo (min)

97

100

120

140

Figura 25. Curva de secado de plátano maduro

SECADO DE PLÁTANO MADURO 0.9 0.8 0.7    ) 0.6    %    (    d0.5   a    d0.4   e   m0.3   u    H 0.2

%H = 7E-08t3 - 4E-05t2 + 0.0003t + 0.7609 R2 = 0.9981

0.1 0.0 0

50

100

Tiempo (min)

150

200

Se graficó el contenido de humedad de cada material (Kg. agua / Kg. totales) en el tiempo (min.) y se realizó una regresión de los datos para así obtener  una ecuación polinomial de tercer grado, que pudiera representar de una manera aproximada el contenido de humedad en función del tiempo. Estas ecuaciones se presentan en cada una de las gráficas junto con el valor R 2, que se puede interpretar como la proporción de la varianza del porcentaje de humedad, que puede atribuirse a la varianza del tiempo. La temperatura de operación utilizada es adecuada en el secado de cualquier tipo de alimento. En referencia a la papa y el plátano, esta temperatura se encuentra en cercanía a las temperaturas de gelatinización de los almidones (ver anexo D), pero si hay una previa deshidratación mecánica y la humedad relativa del aire es baja, el secado puede realizarse en las primeras etapas, donde la temperatura que alcanza el alimento es la temperatura de bulbo húmedo del aire y por lo tanto no ocurre ningún deterioro notable en él.

98

4.4

MOLIENDA

Descripción del equipo El equipo utilizado es un molino micropulverizador de pines instalado en la empresa Comestibles Ricos Ltda. Este equipo cuenta con un rotor que gira a alta velocidad en el interior de una carcasa cilíndrica en un eje horizontal. La alimentación entra por la parte superior de la carcasa por medio de una tolva y luego de la molienda, cae por una abertura situada en el fondo a un depósito de almacenamiento. El depósito posee una puerta metálica y un sistema de descarga en la parte inferior para recolectar el producto y tiene una capacidad de 45 Kg. Además, cuenta con cuatro retenedores de polvo cilíndricos en lienzo y una malla de 250 µm de abertura en el interior de la carcasa. El material de construcción del equipo en general es acero inoxidable SS304. Figura 26. Molino de pines

99

El uso de un molino micropulverizador permite lograr una granulometría más fina de las harinas respecto a otros tipos de molinos, esto se refleja en un mejor mezclado entre la harina y el aditivo aglomerante.

Evaluación y ensayos realizados El objetivo de la molienda en el molino micropulverizador es producir finas partículas de harina, que permiten una mayor eficiencia en el mezclado con el aglomerante en la siguiente etapa y así, lograr resultados satisfactorios en la operación de moldeo. Trabajando con un producto de baja humedad y de forma y tamaño similares, como sucede con el material deshidratado de papa, plátano verde y plátano maduro, la molienda se efectuó a razón de 48 Kg./h, operando en un sistema semicontinuo. Con la molienda, se obtuvieron las respectivas harinas de papa, plátano verde y plátano maduro, que presentaron la siguiente distribución por  tamices: Tabla 9. Análisis por tamizado de la harina de papa

Mallas 20 45 60 70 80 100 >100

Abertura ( m) 841 354 250 210 177 150 0

100

Fracción (%) 0,07 8,15 7,75 4,12 3,22 2,21 74,48

Tabla 10. Análisis por tamizado de la harina de plátano verde

Mallas 20 45 60 70 80 100 >100

Abertura ( m) 841 354 250 210 177 150 0

Fracción (%) 0,44 8,61 26,30 27,50 15,48 2,88 18,79

Tabla 11. Análisis por tamizado de la harina de plátano maduro

Mallas 20 45 60 70 80 100 >100

Abertura ( m) 841 354 250 210 177 150 0

Fracción (%) 0,30 3,04 10,19 6,88 5,38 3,81 70,41

Teniendo en cuenta el tamaño de la malla utilizada en el molino y las fracciones retenidas en los diferentes tamices, el tamaño de partícula promedio para las harinas en su mayoría es menor que 250 µm. Los valores de tamaño de partícula promedio para cada harina se calcularon teniendo en cuenta la ponderación de las fracciones retenidas y la abertura promedio entre tamices. Estos valores se presentan en la tabla 12. Tabla 12. Tamaño de partícula promedio de las harinas

Harina de papa ( m) 184,84

Harina de plátano verde ( m) 258,08

101

Harina de plátano maduro ( m) 174,54

4.5

MEZCLADO Y MOLDEO DE LAS HARINAS

Descripción del equipo El equipo utilizado para efectuar el moldeo de las harinas es un molino de carnes instalado en la Planta Piloto de Carnes del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos. El equipo cuenta con una tolva de alimentación con capacidad para 1 Kg. de material, un juego de dados que permiten obtener una determinada forma y tamaño del material alimentado y un tornillo rotatorio en el interior de una carcasa cilíndrica con posibilidad de girar en ambos sentidos. El material de construcción del equipo en general es acero inoxidable SS304. El encendido y apagado del equipo es con sistema tipo on - off. Figura 27. Molino de carnes

A diferencia de los extrusores, este equipo permite lograr el moldeo de las harinas sin generar grandes presiones, que se traducirían en un incremento

102

de la temperatura y en la gelatinización de los almidones a la salida del equipo.

Evaluación y ensayos realizados En esta etapa del proceso existe la necesidad de realizar una hidratación parcial de las harinas previamente al moldeo, con el objetivo de obtener una masa coherente de carácter viscoso - plástico. Cuando el agua se mezcla con la harina para formar masa, parte del agua queda unida por los constituyentes de la harina. La relación óptima de agua a harina en la masa varía de acuerdo con la harina y su capacidad para retener agua. Es en este medio acuoso que la harina es convertida en masa con propiedades reológicas deseables. Se encontró que las harinas de papa y plátano no tienen esa plasticidad característica de la harina de trigo, además, se presenta pardeamiento, y es muy marcado en la harina de papa. Estas circunstancias condujeron a la utilización de agentes aglomerantes y antioxidantes, con los que se mejoraría la textura y la apariencia de las harinas. La escogencia del agente aglomerante se realizó con la asesoría de la casa distribuidora Química Aromática Andina. Los criterios tenidos en cuenta fueron las proporciones aproximadas de aglomerante que deberían utilizarse, su costo y su posible respuesta a lo largo del proceso de acuerdo a sus características físicas y funcionales. Los aditivos aglomerantes tenidos en cuenta fueron los siguientes:

103

Goma guar, Maltodextrinas, Crisp Film ®, KelcoGel® (Gellan Gum SS-6650), KelcoGel® (Gellan Gum SS-6891) y Baka-Snak®. Finalmente se escogió el Baka-Snak ® como agente aglomerante por cumplir  las condiciones requeridas para tener un proceso con viabilidad técnica y económica. Un mezclado más uniforme se consigue si el tamaño, forma y densidad son semejantes. Así, la granulometría de las harinas se manejó lo más fina posible, para que pudiera interactuar más fácilmente con el aglomerante y poder obtener una masa homogénea que se dejara moldear. La uniformidad depende del equilibrio alcanzado entre los mecanismos que favorecen o dificultan el mezclado, por esto las relaciones entre harina, agua y agente aglomerante se establecieron de acuerdo con el criterio de mejores condiciones de moldeo. Para inhibir el pardeamiento presentado en el momento de la hidratación de las harinas se recurrió a la utilización de aditivos antioxidantes en el agua de hidratación. Para cada harina se escogió el antioxidante más adecuado entre ácido ascórbico, ácido cítrico y bisulfito de sodio de acuerdo a la respuesta cualitativa que registraran y sus concentraciones se establecieron teniendo en cuenta el máximo permitido por la legislación y la efectividad en el momento de su aplicación. Una vez establecida la formulación adecuada para la masa, la operación de moldeo o formado se realizó en un molino de carnes donde se obtuvieron las preformas de los snacks con las características de textura y apariencia requeridas. Con una masa de bajo contenido de humedad no se logra obtener ninguna forma a través del molino de carnes, así mismo, si la humedad es excesiva o

104

la cantidad de aglomerante es insuficiente, la preforma se destruye a la salida del equipo.

4.5.1

HIDRATACIÓN Y AGLOMERACIÓN

Partiendo de harina de papa, harina de plátano verde y harina de plátano maduro, con humedades de 8, 5,5 y 7% respectivamente, la humedad final de la masa se ajustó teniendo en cuenta la humedad presente en la harina, para determinar el contenido de agua adicional que había que agregarse, de acuerdo a los ensayos planteados en el diseño experimental. Los resultados obtenidos se presentan a continuación, denotándose la respuesta del contenido de humedad y del agente aglomerante con una pareja de letras correspondiente a un resultado bueno (B), regular (R) o malo (M).

Hidratación de la harina de papa Tabla13. Evaluación de las variables humedad - aglomerante para la harina de papa

Experimento A B C D E F G

% Humedad 25 30 35 40 45 50 55

0,1 MM MM MM RM BR RR MR

% Baka-Snak ®  0,5 1,0 MM MM MM MM MM MR RM RR BR BB RB RB MR MB

1,5 MM MM MR RR BB RB MB

Los experimentos A, B y C no tuvieron resultados favorables, los contenidos de humedad de 25, 30 y 35% son muy bajos y no permiten la formación de un aglomerado de masa en el equipo.

105

El experimento D presentó una masa que aún tiene deficiencias en el contenido de humedad y por lo tanto tampoco responde al proceso de moldeo. El resultado registrado por el experimento E fue excelente en cuanto al contenido de humedad se refiere. Una masa con una humedad de 45% fue la más apropiada para lograr un resultado satisfactorio en el equipo de moldeo. En cuanto al contenido de aglomerante, se tiene que con concentraciones de 1,5 y 1% se obtienen obtienen preformas de buena textura en el molino de carnes, mientras que si se maneja una concentración de 0,5%, se obtienen igualmente las preformas pero la textura no es la mejor. La masa conseguida en el ensayo F con una humedad de 50%, tiene la posibilidad de aglomerarse con amasado pero en el molino de carnes no se logra moldear por exceso de humedad. Con el experimento G, se obtuvo una masa de humedad excesiva y no se obtuvo ningún resultado favorable.

Hidratación de la harina de plátano verde Tabla 14. Evaluación de las variables humedad - aglomerante para la harina de plátano verde Experimento % Humedad % Baka-Snak ®  0,1 0,5 1,0 1,5 A 25 MM MM MM MM B 30 MM MM MM MM C 35 MM MM MR MR D 40 RM RM RR RR E 45 BR BR BB BB F 50 RR RB RB RB G 55 MR MR MB MB

106

Los resultados obtenidos con la harina de plátano verde son muy similares a los obtenidos con la harina de papa. En los experimentos A, B y C, la masa presenta contenidos de humedad de 25, 30 y 35% que son muy bajos y no permiten la formación de un aglomerado de masa en el equipo. En la masa obtenida en el experimento D, aún se tiene un bajo contenido de humedad y por lo tanto tampoco hay respuesta en el proceso de moldeo. Los resultados obtenidos en el experimento E fueron excelentes en cuanto al contenido de humedad se refiere. Una masa con una humedad de 45% fue la más apropiada para lograr un resultado satisfactorio en el equipo de moldeo. Respecto al contenido de aglomerante, se tiene que con concentraciones de 1,5 y 1% se obtienen obtienen preformas de buena textura en el molino de carnes, mientras que si se maneja una concentración de 0,5%, se obtienen igualmente las preformas pero la textura no es la mejor. En el ensayo F se obtuvo una masa con una humedad de 50%, que puede aglomerarse con amasado pero en el molino de carnes no logra moldearse por exceso de humedad. Con el experimento G, se obtuvo una masa con un contenido de humedad muy alto que no permitió conseguir algún resultado favorable.

107

Hidratación de la harina de plátano maduro Tabla 15. Evaluación de las variables humedad - aglomerante para la harina de plátano maduro Experimento % Humedad % Baka-Snak ®  0,1 0,5 1,0 1,5 A 25 MM MM MM MM B 30 MM MM MM MM C 35 RM RM RR RR D 40 BR BR BB BB E 45 RR RB RB RB F 50 MR MR MB MB G 55 MR MR MB MB

Con los experimentos A y B no se obtuvieron resultados satisfactorios, los contenidos de humedad de 25 y 30% son muy bajos y no permiten la formación de un aglomerado de masa en el equipo. En el experimento C, se obtuvo una masa que aún tiene un contenido de humedad bajo y por lo tanto tampoco responde al proceso de moldeo. En el experimento D se obtuvieron excelentes resultados en cuanto al contenido de humedad se refiere. Una masa con una humedad de 40% fue la más apropiada para lograr un resultado satisfactorio en el equipo de moldeo. En cuanto al contenido de aglomerante, se tiene que con concentraciones de 1,5 y 1% se obtienen obtienen preformas de buena textura en el molino de carnes, mientras que si se maneja una concentración de 0,5% se obtienen igualmente las preformas pero la textura no es la mejor. En el ensayo E se consiguió una masa con una humedad de 45% que tiene la posibilidad de aglomerarse con amasado pero no se logra moldear por  exceso de humedad en el molino de carnes.

108

Con el experimentos F y G, se obtuvo una masa de humedad excesiva que no permitió obtener resultados favorables.

4.5.2

ADICIÓN DE ADITIVOS ANTIOXIDANTES

Una vez conocida la cantidad de agua que hay que agregar para la hidratación de la harina, se determinó cualitativamente el mejor antioxidante para inhibir el pardeamiento utilizando soluciones al 1% de ácido cítrico y ácido ascórbico, ya que no existe un valor máximo permitido por la legislación; la utilización de estos aditivos dependerá de unas buenas prácticas de manufactura. Respecto a la solución de bisulfito de sodio, la cantidad de este aditivo se ajustó para tener una concentración de 400 ppm en la totalidad de la masa, que es el valor máximo permitido por la legislación para tener un valor  residual de 250 ppm después de un proceso térmico. Después de escoger el antioxidante más adecuado, se partió de la máxima concentración permitida para el aditivo, disminuyéndola hasta que su acción se perdiera, denotándose la respuesta antioxidante con una letra correspondiente a un resultado bueno (B), regular (R) o malo (M).

Hidratación de la harina de papa Tabla 16. Evaluación cualitativa de antioxidantes para hidratar la harina de papa

Antioxidante Ácido cítrico Ácido ascórbico Bisulfito de sodio

Comportamiento de la harina Presentó oscurecimiento Presentó oscurecimiento Presentó color claro

109

Tabla 17. Evaluación cuantitativa de bisulfito de sodio para hidratar la harina de papa

Bisulfito de sodio (ppm) 992 868 744 620 496

Resultado B R M M M

Únicamente, hidratando la harina con solución de bisulfito de sodio, se pudo inhibir la generación de pigmentos oscuros provocada por el pardeamiento enzimático. Sólo utilizando una solución de bisulfito de sodio con una concentración de 992 ppm que corresponde a 400 ppm respecto a la masa total, se logró un resultado satisfactorio, obteniéndose una masa de color claro, similar al color  de la harina seca.

Hidratación de la harina de plátano verde Tabla 18. Evaluación cualitativa de antioxidantes para hidratar la harina de plátano verde

Antioxidante Ácido cítrico Ácido ascórbico Bisulfito de sodio

Comportamiento de la harina Mantuvo su color (mejor aroma) Mantuvo su color  Presentó color claro (olor extraño)

Tabla 19. Evaluación cuantitativa de ácido cítrico para hidratar la harina de plátano verde

Ácido cítrico (%) 1,0 0,8 0,5 0,3 0,1

Resultado B B R R R

Aunque el pardeamiento presentado en esta harina no es tan intenso como el registrado en la harina de papa y puede omitirse la utilización de un

110

antioxidante, utilizando ácido cítrico en el momento de la hidratación de la harina se obtiene una masa de un excelente color y aroma que contribuye a mejorar la calidad del producto final. Utilizando 0,8% de ácido cítrico en la solución de hidratación, se logra una buena acción antioxidante con la menor cantidad de este aditivo; esta concentración equivale a una proporción de ácido cítrico de 0,33% respecto a la mezcla total.

Hidratación de la harina de plátano maduro Tabla 20. Evaluación cualitativa de antioxidantes para hidratar la harina de plátano maduro

Antioxidante Ácido cítrico Ácido ascórbico Bisulfito de sodio

Comportamiento de la harina Mantuvo su color (mejor aroma) Mantuvo su color  Mantuvo su color (olor extraño)

Tabla 21. Evaluación cuantitativa de ácido cítrico para hidratar la harina de plátano maduro

Ácido cítrico (%) 1,0 0,8 0,5 0,3 0,1

Resultado B B R R R

Aunque el pardeamiento presentado en esta harina no es tan intenso como el registrado en la harina de papa y puede omitirse la utilización de un antioxidante, utilizando ácido cítrico en el momento de la hidratación de la harina se obtiene una masa de un excelente color y aroma que contribuye a mejorar la calidad del producto final.

111

Igual que como sucedió en la harina de plátano verde, utilizando 0,8% de ácido cítrico en la solución de hidratación, se logra una buena acción antioxidante con la menor cantidad de este aditivo; esta concentración equivale a una proporción de ácido cítrico de 0,28% respecto a la mezcla total.

4.6

FREÍDO

Descripción del equipo El equipo utilizado para efectuar la fritura de las preformas de los snacks es un freidor instalado en el Laboratorio de Investigación y Desarrollo de la empresa Comestibles Ricos Ltda. El equipo permite controlar la temperatura de freído, un factor de mucha relevancia en el proceso, ya que ello se manifiesta en la crocancia, el contenido de grasa y la calidad final del producto. El equipo cuenta con una resistencia eléctrica tubular, termocupla, dos piscinas de aceite, canastas de recolección de producto y tapas de seguridad industrial. Las piscinas de aceite son de acero inoxidable SS304 con capacidad para 30 litros de aceite cada una. Cada piscina tiene su respectiva termocupla y una válvula de salida de aceite. La calefacción del freidor es tipo serpentín eléctrico. El encendido y apagado del equipo es con sistema tipo on - off.

112

Figura 28. Freidor 

Evaluación y ensayos realizados La operación de freído se realizó teniendo en cuenta lo crucial que es lograr  producir snacks de buena calidad. Se utilizó aceite de oleína de palma, ya que al tratarse de un aceite saturado al 45 - 50%, es más resistente al proceso de freído que los aceites insaturados. Además, la oleína de palma tiene un tiempo de vida útil más prolongado después de la fritura. La fritura se realizó por inmersión, aprovechando la transferencia de calor por  convección (en la masa de aceite) y por conducción (en el interior del producto), para así lograr la uniformidad en cuanto a color y aspecto, después de recibir el mismo tratamiento térmico en toda la superficie del producto. La temperatura de freído se mantuvo en 180º C para que el contenido de grasa del producto final permaneciera en un valor apropiado. Ya que el

113

contenido de aceite absorbido aumenta a medida que disminuye la temperatura. El tiempo de freído se estableció en dos minutos en los productos que tienen una gran área superficial para lograr una buena fritura y un adecuado nivel de absorción de aceite y tres minutos para aquellos cuya área superficial es menor como sucede en las hojuelas convencionales. Con el proceso de freído los snacks adquirieron la crocancia característica de este tipo de productos, el color dorado y brillante se hizo presente con uniformidad y además, se matizaron aromas y sabores propios de la papa y del plátano de los cuales procedían. También, gracias a que la fritura es un tratamiento térmico, la inminente destrucción de microorganismos y enzimas hace que el tiempo de conservación del producto aumente.

4.7

SABORIZADO

Para hacer más apetecible y agradable el producto al consumidor, se realizó finalmente la aplicación de sabores ya sea de tipo dulce o salado. Los productos de papa y de plátano verde se saborizaron con el típico sabor  Natural, que consiste en adicionar sal micropulverizada, agregada en una proporción de 1,2 - 1,5% respecto a la cantidad total de producto frito. Igualmente, los productos de plátano maduro fueron saborizados adicionándoles azúcar micropulverizada, en una proporción de 0,8 - 1% respecto a la cantidad total de producto frito. Estas proporciones de sabor obedecen a las formulaciones ya establecidas en los procesos de manufactura de la empresa Comestibles Ricos Ltda.

114

Además, respecto a los productos de papa especialmente, se tiene la posibilidad de adicionarse otros sabores como lo son Pollo, Limón, BBQ, Picante, entre otros, para darle una presentación diferente al producto.

4.8

ENVASADO

El empaque constituye la culminación de todo el proceso de fabricación de los snacks. Como en cualquier alimento, el empaque juega un papel muy importante, ya que tiene como objetivo, no sólo el de conservar el producto, contener una porción determinada del mismo, sino además, brindar  información útil al consumidor y lógicamente hacer atractivo el producto a los ojos de los consumidores. En el caso específico de los snacks, es importante que el empaque sea una barrera suficientemente efectiva para inhibir la migración de humedad hacia el producto, que sea impermeable al oxígeno del aire y que además impida el paso de la luz, con el fin de no alterar la calidad del producto. Si la humedad migra del exterior hacia el producto y ésta es absorbida por el producto, se altera completamente la textura crocante característica del snack y éste se vuelve blando e inaceptable. Los empaques que comúnmente se emplean para los snacks, son las películas de polipropileno biorientado, que pueden ser sencillas, laminadas entre si y metalizadas. Un empaque metalizado ofrece un mayor grado de protección, puesto que presenta una mejor barrera al paso de humedad y de los promotores de la oxidación de las grasas.

115

4.9

CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS

4.9.1

CALIDAD INDUSTRIAL

En cuanto al color, las harinas presentaron una tonalidad clara con tendencia al crema suave. El color de la harina de papa tendía al blanco ocre, mientras que las harinas de plátano tendían al amarillo claro, con una tonalidad más pálida en la harina de plátano verde. Cada harina tuvo un olor ligero y agradable propio de las materias primas de las que provenían. La humedad de cada una de las harinas fue mucho menor a 15,5%, que es el valor máximo autorizado por la legislación. La granulometría de las harinas obtenida con el análisis por tamizado permitió darles la característica de harinas finas. Más del 79% de las harinas de papa y de plátano maduro pasaron a través de un tamiz de 210 µm. La harina de plátano verde tuvo una granulometría un poco más gruesa. El sumario de las características industriales de las harinas se presenta en la tabla 22. Tabla 22. Características industriales de las harinas

Factor de calidad Color Humedad Granulometría (> Malla 70)

Harina de papa Blanco - ocre 8% 79,91%

Harina de plátano verde Amarillo pálido 5% 37,15%

116

Harina de plátano maduro Amarillo claro 7% 79,59%

Figura 29. Harina de papa

Figura 30. Harina de plátano verde

Figura 31. Harina de plátano maduro

4.9.2

CONDICIONES MICROBIOLÓGICAS

El análisis microbiológico para cada una de las harinas fue realizado por la empresa Biotrends Laboratorios Ltda. y se reportan en el anexo C. La entidad que realizó el análisis microbiológico de cada una de las harinas, basados en su experiencia, certifica que los resultados son válidos únicamente para las muestras analizadas con las cuales se realizó todo el desarrollo de este proyecto. No existen parámetros de comparación para estos productos, sin embargo se decidió realizar una comparación con respecto a los reportes microbiológicos de la harina de trigo.

117

En la tabla 23 se presenta el recuento de microorganismos para las harinas de papa y de plátano verde; para la harina de plátano maduro se asume que al someterse a las mismas condiciones de trabajo, ésta posee el mismo cuadro microbiológico que la harina de plátano verde. Tabla 23. Condiciones microbiológicas de las harinas

Microorganismo Recuento de mesófilos aeróbios / g Recuento de Mohos y levaduras / g Recuento de coliformes totales / g Recuento de coliformes fecales / g Detección de E. Coli / g

Harina de papa 23100 240 590 <10 Ausente

Harina de plátano 26000 100 450 <10 Ausente

En general, los requisitos microbiológicos de las harinas indican que las muestras analizadas están por debajo del índice máximo permisible para indicar nivel de buena calidad.

4.10 CARACTERIZACIÓN DE LOS PRODUCTOS OBTENIDOS 4.10.1

ANÁLISIS PRÓXIMO

La caracterización de los snacks reconstituidos se realizó en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos mediante métodos oficiales de análisis de la A.O.A.C. Internacional (ver anexo E). Tabla 24. Métodos de análisis próximo recomendados para alimentos freídos

Análisis Humedad Proteína Grasa Cenizas Carbohidratos Fibra

Protocolo utilizado AOAC 976.07 (Mayo 1998) AOAC 976.05 (Mayo 1998) AOAC 978.04 (Mayo 1998) AOAC 976.09 (Mayo 1998) AOAC 975.07 (Mayo 1998) AOAC 974.03 (Mayo 1998)

118

El valor calórico de los tres productos se calculó teóricamente. A continuación se reportan los cuadros nutricionales para cada uno de los productos obtenidos: Tabla 25. Análisis proximal de los snacks reconstituidos

Análisis Humedad (%) Proteína (%) Grasa (%) Cenizas (%) Fibra (%) Carbohidratos (%) Aporte calórico (Kcal)

Papa 1,32 5,20 27,20 2,86 3,82 59,60 504,00

Plátano verde 0,67 1,84 31,67 1,76 0,70 63,36 545,83

Plátano maduro 0,77 2,92 27,59 1,22 1,95 65,55 522,19

Si se realiza un comparativo entre el cuadro nutricional de los snacks reconstituidos y el de los snacks tradicionales como las hojuelas de papa frita y las tajadas fritas de plátano verde y maduro, se encuentra que no hay una marcada diferencia entre sus propiedades nutricionales.

4.10.2

ANÁLISIS SENSORIAL

Para la realización del análisis sensorial se utilizó el método de evaluación por puntajes, porque al tratarse del desarrollo de nuevos productos, donde no existe una muestra patrón o referencia, puede obtenerse una información bastante completa acerca de sus atributos sensoriales y de su calidad total. Los puntajes más altos fueron asignados a las características que más influyen en la calidad sensorial del producto en cuestión. Se asignaron los rangos más altos para el aroma y sabor y la textura, ya que para este tipo de producto, son las características que los consumidores valoran más.

119

En la tabla 26 se presentan los rangos de puntajes de las características evaluadas a los snacks reconstituidos. Tabla 26. Rango de puntajes de las características evaluadas a los snacks reconstituidos

Característica

Intervalo de calificación 0-1a3 0-1a3 0-1a8 0-1a6

Color Forma y simetría Aroma y sabor Textura al masticar

Para analizar las características organolépticas del producto se recurrió a un panel constituido por seis catadores. Luego de la evaluación, los panelistas diligenciaron el formato previamente diseñado para este fin (ver anexo F). Los puntajes promedio se presentan en el siguiente gráfico: Figura 32. Análisis sensorial de los snacks reconstituidos

ANÁLISIS SENSORIAL DE LOS SNACKS RECONSTITUIDOS Total

Textura al masticar 

100% 80% 60% 40% 20% 0%

Aroma y sabor 

Papa Plátano verde Plátano maduro

Color 

Forma y simetría

120

Según los resultados del panel sensorial, los tres productos tienen una alta puntuación en lo referente a su calidad total, 82% para la papa, 77% para el plátano verde y 84% para el plátano maduro. El aroma y sabor y la textura al masticar, que son las características a las que se les otorga más valor, se acercan a la máxima calificación, mientras que el color, aún es un poco oscuro según el criterio de los catadores. A continuación se muestran las fotografías de los productos obtenidos: Figura 33. Snacks reconstituidos de papa

Figura 34. Snacks reconstituidos de plátano verde

Figura 35. Snacks reconstituidos de plátano maduro

121

4.11 IMPLEMENTACIÓN DEL PROCESO A NIVEL INDUSTRIAL Para el planteamiento de las líneas de proceso a nivel industrial fue necesario tener en cuenta el suministro de materias primas, que está sujeto a las líneas de producción existentes de Papas Fritas, Tajaditas y Tajamiel. Con esta referencia, se propone que para cada mes de procesamiento de snacks reconstituidos de papa, corresponden 20 días de operación, para los snacks reconstituidos de plátano verde, 12 días y para los snacks reconstituidos de plátano maduro, 4 días. A continuación se enuncian en un orden lógico, las actividades en el proceso global para las tres líneas de proceso: -

Recepción de la materia prima (desperdicios)

-

Corte del producto no conforme (únicamente para papa)

-

Lavado y desinfección

-

Prensado

-

Secado

-

Molienda

-

Almacenamiento de la harina en bultos

-

Mezclado y moldeo

-

Freído

-

Saborizado

-

Empacado

-

Reempacado

-

Transporte interno

Cuando se habla de transporte interno, se refiere a bandas transportadoras y operarios que puedan conectar un actividad con otra.

122

En cada línea de procesamiento, cada actividad tendrá una duración de acuerdo a la cantidad de producto procesado, que puede ser acumulativa, pero para efectos de cálculos, se asumirá diariamente. En una primera etapa, operaciones como el prensado y el secado, tendrán que esperar primero la desinfección; la molienda y el almacenamiento de la harina, sucederán a medida que el material sale del secador; esta parte del proceso puede denominarse como semicontinua. Otras actividades pueden suceder simultáneamente, como ocurre desde la operación de moldeo hasta la operación de reempacado; esta parte del proceso puede denominarse continua y se denota como segunda etapa. etapa. Es por esto que el tiempo total de proceso y el requerimiento de mano de obra total no pueden asumirse como la suma de cada actividad. Figura 36. Tiempos de operación diarios para cada actividad. Primera etapa

Actividad

Corte del PNC Lavado y desinf. Prensado Secado Molienda Almac. de la harina

Tiempo (h) 1

2

3

4

123

5

6

7

8

Figura 37. Tiempos de operación diarios para cada actividad. Segunda etapa

Actividad

Mezclado y moldeo Freído Saborizado Empacado Reempacado

Tiempo (h) 1

2

3

4

5

6

7

8

4.11.1 BALANCE DE MATERIA Teniendo en cuenta la cantidad total de desperdicios orgánicos disponibles y las condiciones de proceso en cada etapa, se realizó el balance de materia para la producción de cada uno de los snacks reconstituidos. Algunos criterios tenidos en cuenta en la realización del balance de materia fueron los siguientes: -

La humedad de los desperdicios de papa se asumió como el promedio ponderado entre la humedad del cisco y la humedad del producto no conforme (PNC).

-

La concentración del desinfectante corresponde al 5,6% en peso de hipoclorito de sodio.

-

Cada una de las harinas se obtendrá con un contenido de humedad de 10%.

124

-

El contenido de humedad de la masa preformada, así como la proporción de agente aglomerante (Baka-Snak®) y la cantidad de agente antioxidante (bisulfito de sodio / ácido cítrico) en la solución de hidratación se tomaron con los valores obtenidos en el laboratorio para cada uno de los productos.

-

La cantidad de aceite utilizado en la fritura se calculó de acuerdo a la cantidad

absorbida en cada producto dictaminada por los análisis

proximales. -

El sabor utilizado para efecto de los cálculos es el natural, sal para los productos de papa y plátano verde y azúcar para el producto de plátano maduro.

-

Cada paquete se tomó con un contenido de 26 g de producto y cada caja con un contenido de diez docenas.

Tabla 27. Balance de materia en la producción de snacks reconstituidos de papa

Cantidades mensuales Materia prima (Kg.) Desinfectante (L) Material prensado (Kg.) Harina obtenida (Kg.) Aglomerante (Kg.) Agua de hidratación (Kg.) Antioxidante (Kg.) Masa preformada (Kg.) Aceite (Kg.) Sabor (Kg.) Producto terminado (Kg.) Paquetes (Unidades) Docenas Cajas

125

11166,5 39,29 4209,49 2053,27 29,34 1329,26 1,36 3413,23 723,13 22,01 2667,47 102594 8549 854

Tabla 28. Balance de materia en la producción de snacks reconstituidos de plátano verde

Cantidades mensuales Materia prima (Kg.) Desinfectante (L) Material prensado (Kg.) Harina obtenida (Kg.) Aglomerante (Kg.) Agua de hidratación (Kg.) Antioxidante (Kg.) Masa preformada (Kg.) Aceite (Kg.) Sabor (Kg.) Producto terminado (Kg.) Paquetes (Unidades) Docenas Cajas

4216,5 15 1745,52 1152,04 19,2 742,51 6,32 1920,06 501,83 13,07 1583,8 60915 5076 507

Tabla 29. Balance de materia en la producción de snacks reconstituidos de plátano maduro

Cantidades mensuales Materia prima (Kg.) Desinfectante (L) Material prensado (Kg.) Harina obtenida (Kg.) Aglomerante (Kg.) Agua de hidratación (Kg.) Antioxidante (Kg.) Masa preformada (Kg.) Aceite (Kg.) Sabor (Kg.) Producto terminado (Kg.) Paquetes (Unidades) Docenas Cajas

126

556,5 2,14 308,88 139,37 2,13 70,51 0,59 212,6 49,60 0,99 179,79 6914,93 576,24 57,62

4.11.2

SELECCIÓN DE LA MAQUINARIA

Para determinar la cantidad de maquinaria que se requiere para producir los snacks reconstituidos de papa, plátano verde y plátano maduro, se elaboró una tabla que especifica la actividad que se va a hacer y la maquinaria necesaria; esto se hace teniendo como base el diagrama de flujo de proceso. Tabla 30. Selección de la maquinaria

Actividad Recepción de la materia prima Cortado del PNC de papa Lavado y desinfección Prensado Secado Molienda Almacenamiento en bultos Mezclado y moldeo Freído Saborizado Empacado Reempacado

Equipo Tanques (4) Máquina cortadora (1) Tanques (2) Prensa hidráulica (1) Secador directo (1) Molino micropulverizador (1) Selladora de bultos (1) Molino de carnes (1) Freidor (1) Saborizador (1) Empacadora (1) Empacadora (1)

Para la operaciones de freído, saborizado, empacado y reempacado, los equipos con los que cuenta la empresa actualmente, pueden ser utilizados sin ningún inconveniente, y ser incorporados a las líneas de proceso. Debe tenerse en cuenta como estarán los equipos alternando su operación con las demás líneas de manufactura. Igualmente, los equipos y materiales de laboratorio que sean requeridos para la investigación y para el control de calidad, serán los existentes en la empresa. Los equipos que tendrán que adquirirse deben tener algunas características especiales, que son mencionadas en la tabla 31.

127

Estas especificaciones se realizaron teniendo en cuenta los resultados obtenidos en la ingeniería de proceso y de producto, los balances de materia y los requerimientos por actividad y los diferentes diferentes tipos de equipos que se encuentran en el mercado. Aunque en este trabajo no sean mencionadas, las especificaciones físicas y mecánicas, son factores que son muy relevantes en el momento de la compra y montaje de los equipos., Tabla 31. Especificaciones de los equipos requeridos

Equipo Tanques de recepción Máquina cortadora Tanques de desinfección Prensa electrohidráulica Secador directo Molino micropulverizador Máquina selladora Molino de carnes

4.11.3

Capacidad 0,5 m3 250 Kg./h 500 L 500 Kg. 500 Kg. 500 Kg./h 400 Kg./h

Material Acero inox. Acero inox. PVC Acero inox. Acero inox. Acero inox. Acero inox.

Otros Ruedas y drenaje Fabricación hechiza 80 Ton. de presión Secador de bandejas -

CÁLCULO DE MANO DE OBRA NECESARIA

Con las actividades del diagrama de flujo del proceso, con la producción diaria y con los tiempos determinados para cada actividad, se calculó las necesidades de mano de obra. En la tabla 32 se muestran los requerimientos de mano de obra por actividad en cada línea de proceso. Cada operario se ha identificado con un número diferente; cuando el mismo número se encuentra en diferentes actividades, debe interpretarse como la misma persona que puede realizar varias actividades.

128

Tabla 32 . Requerimientos de mano de obra por actividad

Actividad Corte del PNC Lavado y desinfección Prensado Secado Molienda y almacenamiento Mezclado y moldeo Freído Saborizado Empacado Reempacado Transporte interno

4.11.4

Papa 1y2 1y2 1y3 2y4 5y6 7y8 9 y 10 11 12 y 13 14 y 15 16 y 17

Plátano verde 1y2 1y3 2y4 5y6 7y8 9 y 10 11 12 y 13 14 y 15 16 y 17

Plátano maduro 1y2 1y3 2y4 5y6 7y8 9 y 10 11 12 y 13 14 y 15 16 y 17

FLUIDOS DE SERVICIO

El servicio de agua se requiere para la desinfección de la materia prima, donde se asumió una cantidad de agua de cuatro veces el peso de la materia prima, y para la operación de mezclado y moldeo, donde se requiere agua para la hidratación de las harinas. El servicio de gas se requiere únicamente para el funcionamiento del freidor, que opera a razón de 12 m3/h de gas. Básicamente, los requerimientos energéticos están determinados por los tiempos de operación y por la potencia requerida para cada equipo. Tabla 33. Requerimientos energéticos de los equipos

Equipo Máquina cortadora Prensa electrohidráulica Secador directo Molino micropulverizador Máquina selladora Molino de carnes Freidor Saborizador Empacadora Reempacadora Transporte interno

129

Potencia (Kw./h) 1,5 1,5 100 10 2 2 3,8 0,76 5 1,5 1,5

4.11.5

ANÁLISIS ECONÓMICO

4.11.5.1 ESTIMACIÓN DE COSTOS Costos de inversión Los costos de inversión de planta fueron calculados de acuerdo a las cotizaciones hechas para los equipos requeridos, ya especificados, y se tomaron los costos netos de cada uno. Estos costos se presentan a continuación: Tabla 34. Costos de inversión

Equipos Tanques de recepción Máquina cortadora del PNC Tanques de desinfección Prensa electrohidráulica Secador directo Molino micropulverizador Máquina selladora de bultos Molino de carnes Acometidas hidráulicas y electroneumáticas 5% de imprevistos Total

Costo ($) 7656000 5000000 100000 16000000 22000000 5700000 2000000 8000000 15000000 4072800 85528800

Costos de manufactura y margen de contribución Los costos de manufactura para cada línea de proceso pueden determinarse conociendo el balance de materia, las condiciones de proceso y los costos individuales de las materias primas: papa, plátano verde, plátano maduro, desinfectante, aglomerante, antioxidantes, aceite, sabores, empaque, reempaque, cajas y lonas.

130

También se deben tener en cuenta los costos de los fluidos de servicio (energía, agua y gas) y el salario mínimo legal para los operarios de la planta. Además de los criterios mencionados para la realización del balance de materia, para efectos del costeo, se han tenido en cuenta los siguientes criterios: -

El costo de los desperdicios corresponde a una fracción del precio de las materias primas; 25,5% para la papa, 27,5% para el plátano verde y 25,5% para el plátano maduro.

-

El empaque utilizado es el polipropileno biorientado popular laminado metalizado.

-

Se utilizó reempaque de polipropileno sin imprimir para papa popular para docenas.

-

Se utilizó la caja genérica para pasabocas para un contenido de 10 docenas.

-

En el salario de los operarios ya se han tenido en cuenta prestaciones y corresponde al salario mínimo vigente para el año 2004.

-

El costo de los fluidos de servicio son los correspondientes para el año 2004.

-

Para los imprevistos se ha tomado un 10% del costo total de operación.

Además, si se conoce el precio de venta de cada paquete, puede presentarse una tabla donde se muestren las cantidades de materia prima por cada paquete producido con sus respectivos costos, el costo de los requerimientos de mano de obra y de los fluidos de servicio y el margen de contribución por paquete.

131

A continuación se muestran estos resultados: Tabla 35. Costos de manufactura y margen de contribución por paquete individual de papa reconstituida Materias Primas Cantidad (g) Costo ($) Desperdicio de papa 108,34 11,88 Desinfectante 0,38 0,57 Aglomerante 0,33 2,32 Antioxidante 0,01 0,20 Aceite 7,09 17,33 Sabor 0,21 0,09 Lona 0,0004 0,12 Empaque 1,70 54,06 Reempaque 0,08 5,75 Caja 0,01 12,51 Total materias primas ($) 104,84 Fluidos de servicio ($) 5,83 Mano de obra ($) 32,47 Total gastos de proceso ($) 42,12 Precio de venta ($) 350 Margen de contribución ($) 203,04 Margen de contribución (%) 58,01

Tabla 36. Costos de manufactura y margen de contribución por paquete individual de plátano verde reconstituido Materias Primas Cantidad (g) Costo ($) Desperdicio de plátano verde 69,22 11,99 Desinfectante 0,25 0,37 Aglomerante 0,32 2,21 Antioxidante 0,10 1,56 Aceite 8,24 20,15 Sabor 0,21 0,09 Lona 0,0004 0,11 Empaque 1,70 54,06 Reempaque 0,08 5,75 Caja 0,01 12,51 Total materias primas ($) 108,8 Fluidos de servicio ($) 15,48 Mano de obra ($) 32,4 Total gastos de proceso ($) 52,67 Precio de venta ($) 350 Margen de contribución ($) 188,53 Margen de contribución (%) 53,87

132

Tabla 37. Costos de manufactura y margen de contribución por paquete individual de plátano maduro reconstituido Materias Primas Cantidad (g) Costo ($) Desperdicio de plátano maduro 80,48 12,72 Desinfectante 0,31 0,46 Aglomerante 0,31 2,15 Antioxidante 0,09 1,29 Aceite 7,17 17,55 Sabor 0,14 0,17 Lona 0,0004 0,12 Empaque 1,70 54,06 Reempaque 0,08 5,75 Caja 0,01 12,51 Total materias primas ($) 106,78 Fluidos de servicio ($) 32,43 Mano de obra ($) 67,26 Total gastos de proceso ($) 109,66 Precio de venta ($) 350 Margen de contribución ($) 133,55 Margen de contribución (%) 38,16

Ventas y retorno de inversión Si cada paquete producido se vende a un precio de $350, la venta mensual de producto en cada línea de proceso sería: Tabla 38. Ingresos por ventas

Producto

Ventas ($/mes) 36074123,14 21320342,06 2420225,12 59814690,33

Papa Plátano verde Plátano maduro Total

Luego de tener los ingresos por ventas, los costos de inversión y los costos de materia prima y de proceso (mano de obra y fluidos de servicio) por mes, se tiene que el retorno de inversión está dado en 3 meses.

133

4.11.5.2 ESTUDIO FINANCIERO Proyección económica y productiva a cinco años en la fabricación de snacks reconstituidos en la empresa Comestibles Ricos Ltda. La Cámara de Comercio de Bogota señala que el índice de innovación promedio en la categoría de snacks es de 4%, en la totalidad de todos los productos alimenticios comerciales. Un elemento que influye fuertemente en el lanzamiento de nuevos productos es la estacionalidad, ya que no todos los meses tienen un comportamiento parecido en ese sentido. Según los estudios de la Cámara de Comercio, los meses más intensivos en la comercialización de productos alimenticios en Colombia, son agosto, septiembre y octubre, como sucede por ejemplo en la categoría de productos tipo snacks. Aunque también existen otros meses claves, dependiendo obviamente de las características propias de las categorías o productos comercializados. Para los snacks reconstituidos, se realizó un perfil económico y productivo a cinco años, cuyo soporte es el estudio de mercado de los snacks existentes en esta compañía con un índice mayor de similitud. En el caso de la papa reconstituida, se tomó como referencia el mercado de la Papa Natural popular, para el plátano verde reconstituido, se hizo con respecto a las Tajaditas populares, y para el plátano maduro reconstituido, se hizo con el Tajamiel popular. Para el primer año, los días de operación y el porcentaje de ventas por mes para cada uno de los productos está basado en el mercado de los snacks existentes en Comestibles Ricos Ltda.

134

Figura 38. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el primer año

PRESUPUESTO DE PRODUCCIÓN EN PORCENTAJE DE VENTAS 120 100

  s   a    t   n 80   e   v   e    d 60   e    j   a 40    t   n   e   c 20   r   o    P

0

Ene Feb Mar A br May Jun

Jul A go Sep Oct Nov Dic

Meses

Papa

Plátano ve verde

Plátano m ad aduro

Para el segundo se tiene un incremento del 1% respecto al primer año. Figura 39. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el segundo año

PRESUPUESTO DE PRODUCCIÓN EN PORCENTAJE DE VENTAS 120   s 100   a    t   n   e   v 80   e    d 60   e    j   a    t   n 40   e   c   r   o 20    P

0 Ene Feb Mar A br May Jun Jul A go Sep Oc t Nov Dic

Meses

Papa

Plátano ve verde

135

Plátano m ad aduro

Para el tercer año se tiene un incremento del 1,5% respecto al segundo año. Figura 40. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el tercer año

PRESUPUESTO DE PRODUCCIÓN EN PORCENTAJES DE VENTAS 120   s 100   a    t   n   e 80   v   e    d 60   e    j   a    t   n 40   e   c   r   o 20    P

0 Ene Feb Mar A br May Jun Jul A go Sep Oc t Nov Dic

Meses

Papa

Plátano ve verde

Plátano m ad aduro

Para el cuarto año se tiene un incremento del 2% respecto al tercer año. Figura 41. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el cuarto año

PRESUPUESTO DE PRODUCCIÓN EN PORCENTAJES DE VENTAS 120   s 100   a    t   n   e   v 80   e    d   e 60    j   a    t   n 40   e   c   r   o 20    P

0 Ene Feb Mar A br May Jun

Jul A go Sep Oct Nov Dic

Meses

Papa

Plátano ve verde

136

Plátano m ad aduro

Para el quinto año se tiene un incremento del 2,5% respecto al cuarto año. Figura 42. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el quinto año

PRESUPUESTO DE PRODUCCIÓN EN PORCENTAJE DE VENTAS 120   s 100   a    t   n   e   v 80   e    d 60   e    j   a    t   n 40   e   c   r   o 20    P

0 Ene Feb Mar A br May Jun Jul A go Sep Oct Nov Dic

Meses

Papa

Plátano ve verde

Plátano m ad aduro

De acuerdo a los reportes estadísticos estadísticos de la Cámara de Comercio en cuanto a los meses de mayor rentabilidad comercial, estos coinciden con los estudios de mercado que se han realizado en Comestibles Ricos Ltda. Así, para los snacks reconstituidos se espera que en los meses de agosto, septiembre y octubre se alcancen los mayores porcentajes de ventas y la disponibilidad de materia prima actual no alcanzará a suplir las necesidades de producto requerido por el consumidor, por tal razón la empresa tendrá que en algún momento aumentar la cantidad de materia prima disponible. Así mismo, en los meses de junio y diciembre se presentarán los menores niveles de ventas, en los que la cantidad de materia prima disponible sobrepasará la cantidad cantidad requerida de producto exigida por el mercado.

137

En el caso en el que los residuos no abastezcan las necesidades de materia prima a partir del segundo año, la producción deberá completarse haciendo uso de papa y de plátano de óptima calidad. Para el producto de papa reconstituida, al cabo de cinco años, en el periodo de máxima producción, la empresa habrá incrementado sus ventas por  concepto de unidades de venta de 103069 unidades en el primer año a 110468 en el quinto año. De la misma manera, se tendrá que aumentar la cantidad de materia prima disponible en 802 Kg. de papa de óptima calidad. Para el producto de plátano verde reconstituido, en cinco años, en el periodo de máxima producción, la empresa habrá incrementado sus ventas por  concepto de unidades de venta de 60915 unidades en el primer año a 65288 en el quinto año. De la misma manera, se tendrá que aumentar la cantidad de materia prima disponible en 303 Kg. de plátano de óptima calidad. Para el producto de plátano maduro reconstituido, en cinco años, aunque la cantidad es menor respecto a los demás productos, en el periodo de máxima producción, la empresa habrá incrementado sus ventas por concepto de unidades de venta de 6915 en el primer año a 7411 en el quinto año. Igualmente, se tendrá que aumentar la cantidad de materia prima disponible disponible en 40 Kg. de plátano de óptima calidad.

138

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La opción tecnológica para el aprovechamiento de los desperdicios de papa y de plátano, que mejor resultados tuvo tanto a nivel productivo como en términos de inversión, fue la fabricación de snacks reconstituidos. Presentan buenos resultados de aceptación y por lo tanto, se convierten en una alternativa novedosa dentro del mercado de los productos tipo pasabocas. Los productos intermedios, como lo son las harinas, también tienen aplicaciones industriales y comerciales ventajosas. Se definieron las formulaciones de cada uno de los productos obtenidos y se establecieron las mejores condiciones de proceso para garantizar su calidad. Las etapas de proceso en la producción de snacks reconstituidos son: -

Desinfección: Hipoclorito de sodio (50 ppm), 15 min.

-

Prensado: 300 psi.

-

Secado: 65º C y 35% (humedad relativa del aire).

-

Molienda: Malla 60.

-

Mezclado y moldeo.

-

Freído: 180º C, 2 min.

-

Saborizado: Cloruro de sodio (1,2 - 1,5%) y sacarosa (0,8 - 1%).

-

Envasado: Polipropileno biorientado metalizado.

La formulación de la masa a preformar en la etapa de mezclado y moldeo es la siguiente: -

Snacks reconstituidos de papa: Baka-Snak®: 1%, humedad: 45%, bisulfito de sodio: 400 ppm.

139

-

Snacks reconstituidos de plátano verde: Baka-Snak®: 1%, humedad: 45%, ácido cítrico: 0,33%.

-

Snacks reconstituidos de plátano maduro: Baka-Snak®: 1%, humedad: 40%, ácido cítrico: 0,28%.

Se obtuvo prototipos de producto a nivel de laboratorio y se evaluaron sus propiedades fisicoquímicas y sensoriales, con aceptación del consumidor. Se plantearon las líneas de proceso, teniendo en cuenta la disponibilidad de maquinaria con la que cuenta la planta de producción de la empresa Comestibles Ricos Ltda. Uno de los puntos críticos en la obtención de preformas de harina, es el pardeamiento que se tiene en el momento de la hidratación. Se recomienda la realización de un estudio más profundo, en lo referente a los mecanismos de oxidación enzimáticos, que suceden en las harinas de plátano y especialmente en la harina de papa. El molino de carnes, aunque permitió obtener resultados satisfactorios en la operación de moldeo, no es el único equipo que pueda utilizarse para este fin. De acuerdo a las preformas que quieran obtenerse, pueden utilizarse otros equipos que igualmente pueden cumplir este objetivo. Se recomienda el diseño de un equipo más sofisticado que cumpla con esta función. En el implementación del proceso a nivel industrial, se tiene que la inversión se retorna en tres meses, esto atendiendo a los valores de los costos totales de proceso, los costos de inversión y las ventas.

140

BIBLIOGRAFÍA

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143

30. Principales avances en investigación y desarrollo tecnológico por  sistemas de producción agrícola. CORPOICA. 1998. 31. QUICAZÁN, Martha Cecilia. Impreso: Deshidratación de alimentos. Universidad Nacional de Colombia. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos. 32. QUICAZÁN,

Martha

Cecilia.

Impreso:

Operaciones

previas

al

procesamiento de alimentos. Universidad Nacional de Colombia. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos. 33. RODRÍGUEZ MILLÁN, Martha E. Estudio del comportamiento de la proteína de papa variedad R-12 negra, durante el almacenamiento antes y después de ser procesada como papa frita. Bogotá. 2000. Trabajo de grado (Química). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ciencias. Departamento de Química. 34. SÁNCHEZ SÁNCHEZ, Gladys S. Estudio preliminar de los cambios fisicoquímicos de la oleína de palma durante el proceso de freído de papa y de la oleína extraída de papa frita almacenada. Bogotá. 2001. Trabajo de grado (Química). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ciencias. Departamento de Química. 35. Sector agroindustria. Perfil sectorial - Ecuador. Sector: Alimentos procesados. Subsector: Snacks, confites y chocolates. MINCOMEX – PROEXPORT (COLOMBIA). 36. Vademécum del cultivo de papa. FEDEPAPA. 1996 – 1997.

144

ANEXO A GENERALIDADES DE LA EMPRESA

145

MARCO HISTÓRICO Todas las empresas grandes o pequeñas, poseen una serie de valores históricos y culturales, que al compartirse con las personas que forman y sienten la entidad, hacen de esa historia el punto de apoyo que transforma los grandes ideales en grandes realizaciones. Tal es el caso de esta empresa que en sus inicios en 1961 se conoció como "Productos Ricos Ltda." El diseño inicial del empaque plasmó la imagen de una rubia quien atractivamente vestida se convirtió, no sólo por la acogida que el público le otorgó, sino también por el impacto publicitario que produjo, en el símbolo de las ventas que promovió con inusitada y arrolladora fuerza mercantil. Comestibles Ricos Ltda., ha logrado consolidar su filosofía a través del que hacer diario de todo su personal, constituyéndose en el rector de todos los miembros de la organización. Lo que ahora llamamos Comestibles Ricos Ltda., debe su origen a la fe inquebrantable de dos capitanes de la Industria Colombiana, el primero estudiante de Administración de Empresas con Postgrado en Economía Industrial y Desarrollo, y el otro Contador Público, lograron suscribir con aportes iguales el capital social que selló y transformó su entusiasmo en una palpable realidad. Fue para el día 20 de mayo de 1961, cuando por escritura publica, se consolidó la constitución de la empresa que por su magnitud, espíritu de servicio al cliente y especialmente por la alta calidad de sus productos, ocupa un lugar privilegiado en su especialidad. Después de muchos esfuerzos se consolidó la creación de la organización con cinco trabajadores. Esta empresa se ha preocupado siempre por ir a la vanguardia y responder a las necesidades de los consumidores con estrategias comerciales que responden a los retos del mercado cambiante.

147

Los requerimientos de los clientes los han conducido a la implementación de estrategias comerciales, dispositivos mecánicos y automáticos (Tecnología de punta) que han aumentado la productividad, así mismo se han creado nuevas líneas de productos y sabores, con el fin de ofrecer a los consumidores variedad inigualable. Hacia finales de 1965 y principios de 1966, la empresa debido a la gran recepción otorgada por los clientes, tuvo que realizar la primera ampliación de sus instalaciones y de esta manera satisfacer la creciente demanda del mercado Bogotano. Fue entonces cuando Comestibles Ricos Ltda., se convirtió en la única empresa del país especializada en Papa Frita y la primera en implementarle nuevos sabores. En 1976 se introdujo a la empresa la racionalización de la producción mediante la utilización de dispositivos mecánicos y automáticos que aumentaron sensiblemente la producción para lograr así atender los crecientes requerimientos del mercado. Los hoy conocidos Comestibles Ricos Ltda., permanecen activamente y con un alto nivel de competitividad debido a la extraordinaria acogida e imagen que ellos crearon durante los diez primeros años en el mercado de los comestibles y pasabocas. De cinco empleados en sus inicios la empresa cuenta actualmente con más de setecientos empleados directos distribuidos en las dependencias generales de Producción, Investigación y Desarrollo, Ventas, Mercadeo, Logística, Personal y Administración. Al inicio del año de 1987, se culminó la construcción de la planta completamente automatizada y en la década del 90 se ampliaron las instalaciones en Fontibón para almacenar materias primas y producto terminado, mejorando así el servicio a los clientes y la administración de los

148

inventarios. Parte de estas instalaciones se destinaron para Laboratorio, Personal de Ventas y Administrativo. Es allí donde se procesa la Papa Frita en hojuelas con todos sus sabores y los Fosforitos, la Tajadita, el Tajamiel, el Todo Rico, el Chicharrón, la Tocineta, los Trocitos, el Chirrico, las Riquillas, Riquillas, el Querico y el Chiss Pum. En 1993 se realizó un cambio de imagen imagen pasando del cocinerito obeso al cocinerito con su gesto de aprobación. En el año 2000 la empresa se certificó con la norma de calidad ISO 9001, por  su diseño, producción y comercialización. En septiembre de 2001 se hizo un nuevo cambio de imagen a los productos de Comestibles Ricos Ltda. El empaque ahora es polipropileno metalizado y la imagen cambió a una mucho más moderna y llamativa que proyecta seguridad y alta tecnología a sus consumidores. Finalmente en el año 2003 la empresa pasó su sistema de calidad a un sistema de gestión con la obtención del certificado ISO 9001 en gestión de calidad.

FILOSOFÍA Su política de calidad es: "Trabajar integrados con ahínco, efectividad e innovación para ser los primeros en calidad, presentación y servicio".

MISIÓN Empresa orientada al liderazgo en la producción y comercialización de alimentos, pasabocas, similares y derivados a nivel local y nacional, con proyecciones a la exportación.

149

Evolucionar tecnológicamente y desarrollar el recurso humano porque la preocupación es brindar un servicio de calidad total en todas las relaciones con clientes, proveedores y empleados.

VISIÓN Ser un grupo empresarial de vanguardia, dedicado a la fabricación, comercialización y distribución de alimentos con cobertura a nivel nacional y posicionamiento a nivel internacional, con productos que satisfagan las necesidades y tendencias de estos mercados. Ser altamente reconocidos por la calidad insuperable de productos y servicios, por la innovación de los sistemas de trabajo, la actualización tecnológica permanente y los altos índices de productividad y rentabilidad.

150

ANEXO B FUNDAMENTOS DE PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO (Tomado de Cheftel, 1992)

151

INTRODUCCIÓN Se denomina “pardeamiento enzimático” la transformación, enzimática en sus primeras etapas, de compuestos fenólicos en polímeros coloreados, frecuentemente pardos o negros. Las fases de su transformación son las siguientes: OH hidroxilación

R

OH

OH

enzimática

fenoles (incoloros)

oxidación

O

enzimática

R

O

Polímeros coloreados

no enzimático

R

orto-fenoles (incoloros)

orto-quinonas (coloreadas)

El pardeamiento enzimático se observa en los vegetales ricos en compuestos fenólicos y también durante la formación de melaninas en los insectos (oscurecimiento de la cutícula) así como en los mamíferos (melanomas responsables de la pigmentación de la piel). El pardeamiento enzimático no ocurre en los alimentos de origen animal. Por  el contrario, plantea importantes problemas de coloraciones con algunas frutas y legumbres, en particular cuando se alteran los tejidos de estos vegetales o se dañan por golpes durante los procesos: pelado, corte, triturado para la preparación de jugos, congelación, deshidratación. Como sucede en las manzanas, peras, albaricoque, melocotón, plátanos, aguacate, patatas y champiñones. Sin embargo, la formación de este color oscuro no es siempre un inconveniente; así se busca un ligero pardeamiento en la maduración de los dátiles, en la preparación de la sidra, fermentación del té, secado de los granos fermentados de cacao, así como en el secado del tabaco.

153

SUSTRATOS FENÓLICOS Y PIGMENTOS Existen numerosos sustratos naturales del pardeamiento enzimático: mono, di o polifenoles. Su reactividad es más o menos elevada según su estructura (por ejemplo, los metadifenoles son malos sustratos) y también según el origen de las enzimas que catalizan su oxidación. Además, una gran parte de estos sustratos se clasifican entre los principales constituyentes fenólicos de los vegetales: -

El pirocatecol y sus derivados. Conviene recordar que el guayacol u ometoxifenol, no es sustrato de estos pardeamientos.

-

La 3,4-dihidroxifenilalanina (DOPA) formada a partir de la tirosina (caso de la patata) y susceptible de oxidarse a dopaquinona.

-

La 3,4-dihidrofeniletilamina o dopamina, que es el sustrato principal del pardeamiento de los plátanos.

-

Los ácidos de anillo aromático, tales como el ácido gálico forman taninos hidrolizables, al igual que el ácido clorogénico y otros derivados del ácido cinámico y cumárico. El ácido clorogénico está presente en las manzanas, peras, patatas, etc. También participa en la formación de los pigmentos negro - azulados que pueden aparecer en las patatas, durante la cocción, por reacción con trazas de hierro. Esta coloración puede evitarse por descenso del pH (debajo de 4, lo que no es siempre aconsejable, pues a esta acidez la cocción origina la transformación del almidón en dextrinas) y sobre todo por adición de agentes complejantes del hierro, tales como los fosfatos y, si está permitido su empleo, ácido etilen-diamino-tetra-acético (EDTA).

154

-

Los flavonoides, entre los cuales se encuentran principalmente: a. Los antocianidoles, rojos, violetas o azules. Estos pigmentos vegetales son muy sensibles a las variaciones de pH: así pasan de azul a rojo, según baje el pH e inversamente. Su coloración se puede modificar cuando el grupo glucídico se separa por hidrólisis, o por  reacción con diferentes metales (por ejemplo el color parduzco con el estaño, en los envases de conservas). b. Los leucoantocianidoles, incoloros. Por calentamiento en medio ácido, sufren una oxidación con pérdida de agua y se transforman en el correspondiente antocianidol; su coloración vira a rosa o rojo (habichuelas, ciertas variedades de manzanas, peras, coles). A veces, los compuestos incoloros de este tipo se presentan al estado de polímeros y entonces constituyen una de las dos categorías de taninos. c. Los flavonoles, flavonoles, como por ejemplo el quercetol. d. Las flavanonas, como por ejemplo ejemplo el naringenol, del cual el diolósido (con glucosa y ramnosa) naringina es el responsable del sabor  amargo en ciertas toronjas, sobre todo antes de la maduración. En las naranjas se encuentra un compuesto de estructura similar, la hesperidina.

-

Los taninos no son solamente sustratos de pardeamientos enzimáticos, sino que también contribuyen a la textura (incrustación de las paredes celulares) y al sabor (astringencia) de los tejidos vegetales. Se distinguen dos grupos de taninos: los taninos hidrosolubles (o pirogálicos), que resultan de la esterificación de cinco funciones alcohólicas de glucosa por diversos ácidos polifenólicos (gálico, digálico, elágico y luteico) y los taninos condensados (o catéquicos), cuya composición química está muy próxima a la de los antocianidoles. Los taninos poseen la propiedad de

155

reaccionar con las proteínas y de esta forma pueden inactivar enzimas. La turbidez de las cervezas se debe a una reacción entre polifenoles oxidados (procedentes de taninos) y proteínas. El ennegrecimiento que se observa a veces en los purés de castañas, procede de la formación de compuestos pigmentados entre los taninos pirogálicos y trazas de hierro. -

Las ligninas son polímeros de fenoles que contribuyen a la rigidez de algunos tejidos vegetales.

Los pigmentos que se forman por pardeamiento enzimático se designan bajo el término general de melaninas. Su color final es pardo o negro, pero existen una variedad de colores intermedios: rosa, rojo, azulado. Su formación, sin la intervención de enzimas, es a partir de las quinonas que resultaron de la reacción enzimática. Las quinonas reaccionan con el agua y dan trihidroxibencenos; estos reaccionan , posteriormente, con otras quinonas para formar hidroxiquinonas, que en realidad son la base de una condensación oxidativa (donde todavía se consume oxígeno), que conduce a polímeros. Las quinonas también pueden reaccionar con los grupos SH y NH 2 de las proteínas, aminoácidos y aminas, e igualmente con diversos polifenoles que no son susceptibles de oxidarse directamente por las enzimas de pardeamiento enzimático.

156

ENZIMAS Y MECANISMOS DE LAS REACCIONES La hidroxilación de monofenoles y la oxidación de difenoles son dos acciones enzimáticas distintas y separables; sin embargo, parece que una misma enzima puede catalizar, frecuentemente ambas reacciones. Enzimas de origen diferente también presentan relaciones de actividad hidroxilante / actividad oxidante diferentes, lo que se atribuye a la existencia de isoenzimas y al hecho de que su contenido en Cu+ y Cu++ varía de una a otra. La nomenclatura relativa a estas enzimas no es muy precisa: se habla de monofenolasa o de cresolasa, refiriéndose a la primera etapa enzimática y de polifenol oxidasa, de polifenolasa o de catecolasa, con relación a la segunda etapa. El nombre sistemático para las enzimas responsables de la acción oxidante es o-difenol oxígeno oxidoreductasa. Es el oxígeno molecular el que actúa como aceptor de hidrógeno. En los tejidos de algunos mamíferos, se encuentra una tirosinasa de especialidad limitada, que motivaría la formación de DOPA y de dopaquinona, a partir de la tirosina. Las polifenol oxidasas del plátano, melocotón, té, tabaco, catalizan específicamente la oxidación de difenoles; las de la manzana, pera, patata y champiñones también poseen una actividad hidroxilante. Las polifenol oxidasas son metaloenzimas conteniendo un 0,2% de cobre, elemento que se puede separar por diálisis mediante el EDTA. La polifenol oxidasa del té, con un peso molecular de 144000, posee 7 moles de cobre por mol; su pH óptimo es 5,5. No se conoce perfectamente el mecanismo de la oxidación de difenoles. Se propuso la siguiente ecuación estequiométrica:

157

OH Cu2++.PPO

+

O Cu2+.PPO +

OH

Cu2+.PPO +

Cu2++.PPO

½O2

+

+

O

2H+

O=

Cuyo resultado final es: O

OH +

½O2

O

OH

+

H2O

La cinética de la reacción se estudió midiendo la absorbancia de las quinonas. La reacción se inhibe por un exceso de producto final (quinona). Se puede incluir la hidroxilación de un monofenol, para un balance más completo:

OH

OH +

+ Cu2 .PPO + O2 +

2H

+

+

Cu2++.PPO

+ H2 O

OH

Por su parte, el difenol cataliza la hidroxilación del monofenol, porque su transformación en quinona origina la formación de polifenol oxidasa con ion cuproso. Aunque las polifenol oxidasas sólo están presentes en los tejidos vegetales en bajas concentraciones (por ejemplo 40 ppm en los champiñones) frecuentemente es el contenido en sustrato y no la enzima el que limita la velocidad de pardeamiento.

158

Generalmente, el pH óptimo para la actividad de la polifenol oxidasa, así como el pH óptimo para el pardeamiento enzimático se sitúan entre 5 y 7, más concretamente, entre 6 y 6,5. A pH más bajos su actividad decrece rápidamente y puede medirse por la absorbancia de las quinonas, por  consumo de oxígeno, por oxidación indirecta de ciertos compuestos e incluso por la absorbancia, por ejemplo, a 470 nm, de los pigmentos finales polimerizados. Así mismo, la acción de la polifenol oxidasa puede conducir, debido a la formación de quinonas, a la oxidación no enzimática de compuestos cuyo potencial redox es inferior al de las quinonas (oxidaciones acopladas):

O O

OH +

RH2

OH

+

R

Así pueden oxidarse (con absorción de oxígeno) el ácido ascórbico, la nicotinamida adenina di-nucleótido reducida, el glutation reducido, la cisteína, los antocianidoles y reducir las quinonas a difenoles.

FUNCIÓN FISIOLÓGICA DE LAS POLIFENOL OXIDASAS Y DE LAS REACCIONES DE PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO Aparentemente ciertas frutas (agrios, piña) no contienen polifenol oxidasa y relativamente poco sustratos fenólicos. Otras contienen las enzimas, pero no los sustratos (melocotón, variedad “Sunbeam”). Aun en las frutas y legumbres susceptibles de pardeamiento, esta reacción prácticamente no aparece mientras los tejidos estén sanos e intactos. Parece que las enzimas y los sustratos están localizados en comportamientos celulares distintos, separados por varias membranas. La localización de estos constituyentes no

159

es todavía bien conocida. En la manzana se puso en evidencia una enzima soluble y otra ligada a cloroplastos; en el plátano parece que el sustrato de pardeamiento de la piel está repartido de forma difusa en las sucesivas capas del tejido. Se considera que las polifenol oxidasas tienen como función originar la oxidación de diversos sustratos. Esta acción puede ocurrir como final de la cadena metabólica respiratoria, de modo análogo al de la citocromo oxidasa (que también contiene cobre). Por ejemplo, parece que en la patata, alrededor de un tercio de los fenómenos de oxidación respiratoria se deben a la actividad de la polifenol oxidasa. Además, las reacciones de pardeamiento enzimático representarían un papel de protección contra microorganismos, en efecto, se considera que los polímeros coloreados, que se forman rápidamente cuando un tejido vegetal se lesiona, lacera o infecta, pueden constituir una defensa contra la penetración de microorganismos o, incluso, retardar su proliferación.

PREVENCIÓN DEL PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO Existen numerosos medios de impedir el pardeamiento enzimático, pero por  razones de costo, toxicidad, reglamentación o efectos secundarios desfavorables sobre la calidad, en la práctica, sólo se utilizan algunos, que se mencionarán a continuación. No obstante, se prosigue la investigación o aplicación de procedimientos nuevos y más concretamente con estudios de modificación (metilación) de los sustratos fenólicos y destrucción de las quinonas (por reacción con sustancias provistas de grupos SH o NH2).

160

-

Algunas veces es factible la selección de variedades pobres en sustratos fenólicos. Para otros vegetales se precisa, fundamentalmente, evitar  contusiones que dañen los tejidos, poniendo así en contacto enzimas y sustratos de pardeamiento.

-

Resulta muy eficaz la inactivación de enzimas por el calor (precalentado, pasteurizado, esterilización), pero modifican los caracteres organolépticos del producto y por lo tanto no siempre se pueden utilizar. Esto ocurre, especialmente, en las frutas y legumbres que se almacenan o mantienen en estado crudo y más concretamente por refrigeración, congelación o deshidratación. Con referencia a éstos hay que recordar, que la congelación y deshidratación afectan a la integridad del tejido vegetal y por tanto favorecen el pardeamiento enzimático.

-

La adición de compuestos reductores, que transforman las quinonas en fenoles, permite retardar o impedir el pardeamiento enzimático. El compuesto más frecuente es el ácido ascórbico; se utiliza sobre todo para los jugos de frutas y para las frutas cortadas en trozos, segmentos o pedazos, ya que en las frutas enteras, aunque estén peladas, sólo penetra lentamente. Para evitar completamente el pardeamiento se necesitan cantidades elevadas de ácido ascórbico (0,5 a 1 % del peso del producto); en esas condiciones, las polifenol oxidasas aún serían inactivadas durante su acción, antes de que el ácido ascórbico desapareciese del medio.

-

La inmersión de frutas, después del pelado y corte, en agua ligeramente salada o en una solución de sacarosa o glucosa, limita la entrada de oxígeno hasta el tejido vegetal y su absorción por éste último. A los almíbares se añade frecuentemente ácido ascórbico. La penetración de

161

azúcar en los tejidos los fortalece, debido al aumento de la presión osmótica. Por lo general, las frutas destinadas a la congelación se recubren de jarabe; se emplea una parte de jarabe al 30 - 50 % de sacarosa, para 3 a 7 partes de frutas; el azúcar actúa como crioprotector  y mejora la retención del aroma. -

El descenso del pH retarda el pardeamiento enzimático. Por lo general se emplean baños en ácido cítrico.

-

Contra la acción de las polifenol oxidasas puede resultar muy eficaz la eliminación de oxígeno de los tejidos. La desoxigenación se obtiene por  vacío o por borboteo de nitrógeno, también puede conseguirse consumiendo el oxígeno: a este efecto, se apela al ácido ascórbico o a la acción de glucosa oxidasa y de la catalasa: glucosa

Ácido glucónico + H2O2

Glucosa + O2 oxidasa catalasa

H2O + ½ O2

H2O2

Sin embargo, es preciso evitar los tejidos vegetales en anaerobiosis mientras tengan actividad fisiológica; por lo tanto, la desoxigenación debe seguirse inmediatamente del tratamiento de conservación, en especial congelación y deshidratación. Los embajales deben ser impermeables al oxígeno. -

También son eficaces contra el pardeamiento enzimático y no enzimático, el anhídrido sulfuroso y los bisulfitos; además poseen una acción antiséptica, aunque no en las dosis empleadas contra el pardeamiento.

162

En el caso del pardeamiento enzimático su modo de acción no está totalmente aclarado: el anhídrido sulfuroso, del que una gran parte se fija sobre los enlaces carbonilo de los azúcares presentes, reacciona con las quinonas, que así quedan bloqueadas, pero se piensa que también actúa directamente sobre las polifenol oxidasas. Se observó que el ácido ascórbico y la tiamina permiten reducir las dosis de bisulfito. A veces, para las frutas destinadas a la congelación, se practica una primera inmersión de 45 segundos en una solución a 0,25% de NaHSO 3, seguida de una inmersión de 5 minutos en una solución de 0,2% de K2HPO4; este último agente desciende la reactividad de los polifenoles.

163

ANEXO C ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DE LAS HARINAS

165

ANEXO D ANÁLISIS DSC (DIFFERENTIAL SCANNING CALORIMETRY) DE LAS HARINAS

171

ANEXO E ANÁLISIS PROXIMAL DE LOS SNACKS RECONSTITUIDOS

179

ANEXO F FORMATO DE EVALUACIÓN SENSORIAL

183

EVALUACIÓN SENSORIAL DE PASABOCAS DE PAPA Y DE PLÁTANO Puntaje de los factores de calidad de pasabocas de papa y de plátano

Color  3

Homogéneo.

2

No uniforme, decolorado, artificial.

0 – 1 Manchado, muy oscuro, grisoso.

Forma y simetría 3

Superficie lisa, simétrica.

2

Superficie áspera, asimétrica.

0 – 1 Con grietas o rajaduras en la la superficie. Unidades rotas, parcialmente desmoronadas. Piezas irregulares.

Aroma y sabor  8

Característico a papa ó plátano, balanceado.

6

Insípido e inoloro.

4

Quemado, no fresco, dulce, ácido, salado.

0 – 1 Artificial, a masa cruda, amargo, rancio.

Textura al masticar  6 Moderadamente crocante, grano fino, uniforme; firme y compacto. Hidratación rápida al mezclar con la saliva para formar una masa no abrasiva, sin partículas fibrosas, sin ser excesivamente pegajosa. 4

Gruesa, seca, harinosa, con cavidades.

2

Dura, húmeda, blanda, grasosa.

0 – 1 Pegajosa, pastosa.

185

ANÁLISIS SENSORIAL Desarrollo de nuevos productos (Snacks reconstituidos de papa, plátano verde y plátano maduro) Nombre: ____________________________ Fecha: ___________________  Instrucciones: Coloque para cada muestra en las casillas a la derecha el puntaje de los factores de calidad, dados a la izquierda. Se da el puntaje máximo al producto óptimo. Factores de calidad Color 

Puntaje máximo

Pasabocas de papa

Pasabocas de Pasabocas de plátano verde plátano maduro

3 Forma y simetría Aroma y sabor Textura al masticar Total

3 8 6 20

Observaciones:  _____________________________________________________________   _____________________________________________________________   _____________________________________________________________   _____________________________________________________________   _____________________________________________________________ 

186

ANEXO G BAKA-SNAK ® 

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TECHNICAL SERVICE BULLETIN

Food Products Division 10 Finderne Avenue P.O. Box 6500 Bridgewater, New Jersey 08807-0500 908-685-5000

BAKA-SNAK ®  BAKA-SNAK is a pregelatinized, modified food starch based on waxy maize and was developed specially for baked or fried puffed snacks. Physical Properties: Color Form Moisture pH

White to off-white Fine Powder Approximately 8% Approximately 6

Features and Benefits: BAKA-SNAK allows the processing of puffed snack items in a few simple stages: 1) blending, 2) forming, and 3) baking or frying. A wide range of textures and finished products can be realized. Using BAKA-SNAK yields a number of advantages because it does not need to be cooked during the forming process; therefore, high compression extrusion is eliminated. Cutting can be performed directly after forming since no drying period is required. Furthermore, the shelf life of final products is excellent since they do not readily absorb moisture.

Applications: BAKA-SNAK is incorporated into snack formulations by blending with other dry ingredients prior to forming. It can contribute to better volume control, crispness, and uniform cell structure, and reduce breakage in a final product. It can also be used in cookies, crackers, breading mixes and other baked goods. The starch has also been utilized in pet foods, confectionery intermediates and instant puddings. The possibilities are limited only to the imagination of the developer. Label Declaration: "Food Starch-Modified"

MFB003 The information given and the recommen dations made herein are based on out research and are beli eved to be accurate but no guaranty of their accuracy is made. In every case we urge and recommend that purchasers before using any product in full scale production make the ir own tests to determi ne to their own satisfac tion whether the prod uct is of acceptabl e quality and is suita ble for their particular purposes under their own operating conditions. conditions. No representative of ours has any authority to waive or change the foregoing provisions provisions but, subject to such provisions, our engineers are available to assist purchasers in adapting our products to their needs and to the circumstances prevailing in their business. Nothing contained herein shall be construed to imply the nonexistenc e of any relevant patents or to const itute a permis sion, inducement or recommendation to pract ice any invention covere d by any patent, without auth ority form the owner of this patent. We also expect purchasers to use our products in accordance with the  ®  guiding principles of the Chemical Manufacturers Association’s Responsible Responsible Care program.

 ® 

BAKA-SNAK Food Application Conv Co nven enti tion onal al cak cake e mix mixes es

Fine pastries/patisserie Extra-moi st cakes

Muffins, brownies and snack cakes Coo ooki kies es:: sof softt ch chew ewy y typ types es

Usage Features and Functions Level of the Starch 2-3% 23% of dry dry •Build batter viscosity mix •Moist •M oisture ure ma manag nagem ement ent dur during ing baking 1-1.5% of  •Moisture retention batter  •Improved softness 4-5% of dry •Build batter viscosity mix •Moist •M oisture ure mana managem gement ent during during baking 2-3% of dry •Build batter viscosity mix •Moist •M oisture ure mana managem gement ent during during baki ng 1-3 13% of  of  •R •Redu educe ce spr spread ead and incr increas ease e dough height •Tenderizer/softener 

Semi-moist pet foods Extruded fish pellets

1-3% 5-15%

Sheeted fried & baked snacks, formed snacks Crackers

5-20%

Puffed co coatin ing gs fo for nu nuts

•Improves machi nabi lity •Contro •Cont rols ls text textur ure, e, expa expans nsion ion,, density den sity,, pellet pellet stre strengt ngth, h, wate waterr abso ab sorp rptio tion n and and oi oill ret reten entio tion n

•In Inc creased expansio ion n, texturizer 3-10% of   •Pregelatinized starch dough (2nd hydrates even wit ith h li lim mit ite ed stage) water present •Eas •E asy y ble blend ndin ing g wit with h ot othe herr ingredients 25-30 30% % in •Increase expansion potential dry mix •Improve crunchiness

Other Applications Applications • Adhesion batters and pre-dusts • Adhesion of seasonings and fl avors • Baked goods • Bake-stable fruit fillings: turnovers & pastries - instant • Binding and coating • Breadings

User and/or consumer benefi efits •Good moi sture retenti on •Fine •Fin e cell cell struc structur ture e •Extended shelf-life •Fi ne ne, uni fo form cel l structure •Good •Go od moistu moisture re retent retention ion

•Fi ne ne, uni fo form cel l structure •Good •Go od moistu moisture re retent retention ion •Moisture retention •Good •Go od ma machin chinabili ability ty

•Retai ns moisture •Reduc •Red uces es bre break akag age e •Contr •Co ntrols ols sinkin sinking g rate rate •High •H igh oil oil-lo -load ading ing po poss ssibl ible e •Expanded, li lig ght textur ure e giv ive es id ide eal eati ng quali ty •Reduces 'doughy' mouthfeel sensatio ion n •Use pri or to last mi xi ng step •Pro •P rovi vide des s ex expa pans nsio ion n and and un unif ifor orm mit ity y

•Enable texture design