Determinación de la Temperatura Vítreo de Transición en Caramelos Duros Cedeño M,. Cornejo F Escuela Superior Politécnica del Litoral Campus Prosperita Km 30.5 !a Perimetral, "ua#a$uil E cuador dcedeno%espol.edu.ec, &cornejo%espol.edu.ec Resumen La elaboración de caramelos duros constituye un proceso de producción sencillo pero delicado, en el cual se deben considerar distintos aspectos como: una correcta formulación, el tiempo de cocción aplicado, el empaque apropiado para evitar que el caramelo sufra cambios en su textura, etc. Las industrias de la confitería en caso de tener problemas problemas con el producto producto final analizan posibles causas pero normalmente normalmente no consideran consideran un importante importante aspecto aspecto como es el de la Temperatu Temperatura ra Vítreo de Transició Transición n (T!. La determinac determinación ión de la Temperatu Temperatura ra Vítreo Vítreo de Transición sirve para mantener la vida "til de los productos y evitar problemas durante el almacenamiento# estos posibles problemas se ven refle$ados refle$ados en los caramelos duros con la presencia presencia excesiva de pea$osidad. %n el traba$o se elaboraron distintas pruebas de caramelos duros variando la concertación de sacarosa, lucosa, aua aua y some someti tien endo do las las prue prueba bass a dife difere rent ntes es temp temper erat atur uras as de cocc cocció ión. n. &na &na vez vez real realiz izad adas as las las prue prueba bass experimentales de caramelos se efectuaron an'lisis físicoquímico donde de analizo p), porcenta$e de *umedad y porcenta$e de azucares reductores. reductores. +dicionalmente los caramelos elaborados fueron sometidas a evaluaciones sensoriales por parte de panelistas no entrenado con el ob$etivo de establecer comparaciones entre como las variables tiempo y concentración afectan directamente a las características sensoriales del producto. inalmente mediante la ecuación de -ordonTaylor -ordonTaylor se expreso el T teórico de la prueba de caramelo seleccionada como la m's aceptable en donde se confirmo que los alimentos son m's estables durante su almacenamiento si se encuentran deba$o de su Temperatura Vítreo de Transición (T!.
)a#lor. Palabras Claves: caramelos duros, temperatura '!treo de transici(n, pejaosidad, Ecuaci(n de "ordon )a#lor. Abstract )ard candy elaboration constitutes a simple but delicate process in *ic* different aspects are to considered li/e: correct formulation, time of processin, appropriate pac/ain, all t*ese to avoid c*anes in t*e texture of t*e candies. T*e confectionery industry, in case of *avin problems it* t*e final product, normally analyzes possible causes but usually t*ey do not consider an important aspect suc* as t*e lass transition temperature (T!. T*e correct determination of t*e lass transition temperature *elps to maintain t*e s*elf life of food and to avoid problems durin storae# t*ese possible problems problems mi*t be reflected in *ard *ard candies it* presence presence of stic/yness. or t*is researc* paper, *ard candy experiments ere conducted c*anin t*e amount of sucrose, lucose and ater, and also varyin times of processin. 0nce t*e experiments ere made, some tests too/ place li/e t*e determination of t*e p), t*e *umidity and of t*e presence of reducin suars. 1n addition, t*e candies ere evaluated by untrained panelists it* t*e ob$ective of establis*in t*e difference caused by variables li/e time and concentration and *o t*ese variables directly affect t*e c*aracteristics of t*e product. inally usin t*e -ordonTaylor -ordonTaylor equation t*e t*eoretical lass transition temperature of selected candy as t*e one it* a better texture as determinate. +t t*e end e conclude t*at food is more stable durin t*eir storae if t*ey are underneat* its lass transition temperature T!.
1. Introducción Los productos de con&iter!a son a$uellos ela*orados principalmente a partir de a+car, # se clasi&ican en no cristalinos si el a+car no es un cristal # cristalinos si el a+car se encuentra cristali+ada. Los caramelos duros tienen estructuras amor&as o no cristalinas. Los productos con estructura amor&a se pueden &ormar por distintas maneras- la primera por una disminuci(n de temperatura por de*ajo del punto de &usi(n # la seunda &orma sometiendo al producto a una e'aporaci(n del aua $ue contiene. Los &actores $ue se de*e controlar para o*tener un producto &inal con *uenas caracter!sticas sensoriales son /1- temperatura durante el proceso, dure+a del aua utili+ada, composici(n de la &(rmula del caramelo, porcentaje inicial de s(lidos. Los caramelos duros son en eneral productos esta*les por tener un *ajo contenido de aua. Es importante no o*tener un producto demasiado 2irosc(pico $ue producir!a un caramelo mu# poco esta*le # peajoso. Los productos de con&iter!a estn ela*orados a partir de a+car, la cual puede presentarse en di&erentes estados- cauc2oso, '!treo o cristalino. Los caramelos duros se encuentran en el estado '!treo. Si alunas de las condiciones del proceso 'ar!an como la temperatura o el contenido de 2umedad en el producto esto pro'ocar!a un cam*io del estado '!treo al estado cauc2oso /314 es decir 2a*r!a una transici(n de &ases pro'ocando cam*ios &!sico$u!micos importantes. La temperatura a la cual se da la transici(n en la rei(n amor&a entre los estados '!treo # cauc2oso se denomina temperatura '!treo de transici(n 6)7. Esta transici(n es una propiedad nica de la porci(n amor&a de un s(lido, la porci(n cristalina permanece cristalina durante la transici(n '!trea /81. Las estructuras amor&as poseen una temperatura '!treo de transici(n 6)7 *aja, por lo $ue se encuentran en un estado esta*le. Por encima de la temperatura '!treo de transici(n el estado es cauc2oso o en caso de los con&ites es &luido o li$uido. Si el producto se encuentra por encima del ) ciertas propiedades se 'ern a&ectadas4 la ms importante ser $ue la mo'ilidad del aua se incrementara, su 'iscosidad *ajara # por lo tanto el producto empe+ara a desarrollar una peajosidad no caracter!stica del mismo /91.
2. ateriales ! "todos 2.1 ateria Prima A#$car
Se utili+o para todos los e:perimentos a+car *lanca ranulada, pro'eniente de Milaro, "ua#as. El a+car empleada cumpl!a las siuientes caracter!sticas-
Tabla 1. Características Del A#$car %mpleado A&A'I(I(
Tabla 2. Características de la +lucosa %mpleada
BBLAS SJ Ie:trosa
R%()'TAD
Polari+aci(n ;;.<5 =S >umedad 0.03? Col
[email protected] uma S(lidos 53.5< ppm B+ucar 0.09? es )amaño de "rano 6?retenido acumulado7 )ami+ 0 85.<9 )ami+ 5 3D. )ami+ 30 5D.8D )ami+ 35
+lucosa
La lucosa empleada para la ela*oraci(n de caramelos duros es importada de Colom*ia # cumple las siuientes especi&icaciones-
Tabla -.Composición 1 de los Caramelos %laborados
GESHL)BI 8;0 98.<0
S(lidos ri: Color 6densida Sustancia Seca
@3.3 = ri: 0.@ @8?
2.2 etodolo,ía
Para poder determinar las causas de los pro*lemas en los caramelos se determino la necesidad de reali+ar ; e:perimentos di&erentes 'ariando la temperatura # el porcentaje de 2umedad. Se de&inieron 3 temperaturas de tra*ajo 6835=C, 895=C, 850=C7 la temperatura ideal de tra*ajo es a 895C. Se esta*leci( adems distintas concentraciones distintas de a+car, lucosa # aua. Los porcentajes utili+ados se los detalla en la )a*la 3. Tabla .Composición - de los Caramelos %laborados
C*P*(ICI*& I&+R%DI%&T %(
1-/
10/
B"HB
<
BHCB
59
"LHCJ
8;
)J)BL
800
1/
C*P*(ICI*& I&+R%DI%&T %(
1-/
10/
B"HB
83
BHCB
D9
"LHCJ
3
)J)BL
800
1/
Fuente- Ma. de los Bneles Cedeño Fuente- Ma. de los Bneles Cedeño Tabla 0.Composición 2 de los Caramelos %laborados
C*P*(ICI*& I&+R%DI%&T %(
1-/
10/
B"HB
90
BHCB
99
"LHCJ
8D
)J)BL
800
1/
Fuente- Ma. de los Bneles Cedeño
2.2.1 Anlisis (ensorial de Pruebas %3perimentales
El o*jeti'o del anlisis sensorial es el de esta*lecer si la 'ariaci(n en temperatura # porcentaje de 2umedad es o no percepti*le por consumidores # comparar estos resultados con la temperatura '!treo de transici(n de cada e:perimento o*tenida por medio de la ecuaci(n de "ordon)a#lor. Para reali+ar esta e'aluaci(n sensorial se seleccion( la prue*a de pre&erencia en donde se esta*leci( como atri*uto a cali&icar la peajosidad en la te:tura de los caramelos duros. Se dieron a comparar 3 caramelos en cada prue*a. Las prue*as de pre&erencia ordenan sen las opiniones de un rupo de consumidores, un nmero determinado de muestras de acuerdo a la e'aluaci(n personal de cada indi'iduo. o es necesario $ue la po*laci(n eleida como panelistas cono+can la pro*lemtica del estudio pero si de*en entender el procedimiento de la prue*a # responder a ella. 6807. Se selecciono la prue*a de pre&erencia como tipo de prue*a a reali+ar. Las prue*as &ueron reali+adas a 30 panelistas no entrenados por cada e'aluaci(n. 2.2.2
Anlisis 4ísico56uímico Pruebas %3perimentales
de
2.2.- %laboración de Isotermas de Adsorción
La ela*oraci(n de isotermas se la reali+a para esta*lecer comparaciones entre la acti'idad de aua
del producto 's. La temperatura '!treo de transici(n. La isoterma se ela*oro en *ase al resultado o*tenido lueo del anlisis de la e'aluaci(n sensorial4 en donde se determino $ue el caramelo con ma#or acepta*ilidad por parte de los deustadores &ue el de la prue*a C. El desarrollo de esta isoterma se da mediante el método isopiéstico usando en'ases de plstico con tapa, se utili+a papel de aluminio # papel &iltro para armar el sistema a 30 C. 2.2.0 Clculo de Temperatura Vítreo de 91 =P%(* 92 Transición 4RACCI* =P%(* C*P*(ICI 4RACCI La*& determinacion de&la )emperatura !treo de (ACAR* *&
)ransici(n 6)7 &ue el ltimo paso necesario pre'io a 8 0.@D88 0.8;@ la emisi(n de conclusiones en esta in'estiaci(n. EL o*tenido se *asa0.@;5 clculo en la muestra de0.0;0; caramelo 3
0 @909
0 8998
Se esta*lecieron 3 parmetros a e'aluar dentro del anlisis &!sico$u!mico, entre los $ue estn- 2umedad, p> # a+ucares reductores. Determinación de 7umedad
La determinaci(n de 2umedad se *asa en la e'aporaci(n del aua contenida en la muestra anali+ada mediante el calentamiento en una estu&a reulada a 805 C durante 9 2oras. La pérdida de peso de la muestra determinara la 2umedad del producto. Los anlisis para determinar la 2umedad se los reali+aron de acuerdo al Método BJBC 8< t2 ;5.95 Determinación de p7
Para la determinaci(n del potencial de 2idroeno se utili+a un p2metro4 el cual es un e$uipo con electrodos, con una escala potenciométrica $ue nos indica el p>. La determinaci(n del p> de los caramelos duros se la reali+( de acuerdo al Método BJBC ;95.< Determinación de A#$cares Reductores
La determinaci(n de los a+ucares reductores nos a#uda a de&inir el ? de lucosa presente en la muestra &inal del caramelo para lueo poder mediante un *alance de componentes esta*lecer el ? de sacarosa presente en el producto. Se determinan los a+ucares reductores de acuerdo al Método BJBC 8< t2 ;30.3< duro seleccionada por los deustadores como el ms acepta*le respecto a su te:tura. La temperatura !treo de transici(n se la puede determinar te(ricamente por medio de la ecuaci(n de "ordon)a#lor, la cual se detalla a continuaci(n-
Ionde4 T, 8 )emperatura '!treo de transici(n de la me+cla 91 92 8 peso en &racci(n del componente 8 # 6sacarosa # lucosa7 T,1 T,2 8 )emperatura '!treo del componente 8 # 6sacarosa # lucosa7. ; 8 Constante Los pesos en &racci(n de cada uno de los caramelos terminados se los detalla en la ta*la 88. Tabla <. Pesos %n 4racción de cada Componente
Tabla >. Datos Constantes
Fuente- Ma. de los Bneles Cedeño Los datos constantes $ue se reempla+an en la &ormula son los siuientes-
T,
D
T,
38
;
0.
Fuente- Bppl#in State Iiarams )o Food Processin /51
-. Resultados -.1 Resultados Anlisis (ensorial
El anlisis de resultados de la e'aluaci(n sensorial reali+ada se *aso en un ordenamiento por ranos. El &undamento del ordenamiento por ranos es el esta*lecer una comparaci(n de todas las muestras 6tratamientos7 entre s!. El o*jeti'o es discernir o di&erenciar a$uellas muestras $ue sean consideradas por los panelistas como in&erioresN o superioresN. B continuaci(n se detallan los pasos para anali+ar e interpretar los resultados con este tipo de prue*a reali+ada. Tabla ?. Resultados de %valuaciones (ensoriales D%+)(TACI*&%(
PGAMEGB IE"HS)BCA SE"HIB IE"HS)BCA )EGCEGB IE"HS)BCA CHBG)B IE"HS)BCA OHA)B IE"HS)BCA SE)B
&IV%' D% PR%4%R%&CIA
@; D0 09 53 D<8 <0 905 53 <88 50 @; D0
<8 30 58 < 3< 8< 8; 33 3< 90 D< 0
90 80 8; 0 ; 83 ; 83 58 80 0 0
Fuente- Ma. de los Bneles Cedeño Iurante las 3 primeras deustaciones se 'ariaron las temperaturas de cocci(n # se mantu'o constantes las concentraciones de s(lidos. En estas deustaciones se re&lejo una tendencia en encontrar di&erencia sini&icati'a en la te:tura de los caramelos al 'ariar la temperatura de cocci(n de 835 C a 850 C. Los resultados de la e'aluaci(n sensorial re&lejan una pre&erencia por las muestras ela*oradas a una temperatura de cocci(n de 850 =C # compuestas de acuerdo a la siuiente &ormulaci(n
< ? aua
Determinación de A#ucares Reductores
59 ? sacarosa
La determinaci(n de a+ucares reductores a#uda para conocer la composici(n de lucosa en el producto &inal. Hna 'e+ o*tenido el porcentaje de lucosa, ms el porcentaje de 2umedad pre'iamente anali+ado se podr o*tener el porcentaje de sacarosa. )odos estos datos sern utili+ados para la determinaci(n te(rica de la temperatura '!treo de transici(n.
8; ? lucosa
-.2 Resultados del Anlisis 4ísico5 6uímico Determinación de 7umedad
Ie acuerdo al anlisis de 2umedad descrito en el capitulo , se o*tu'ieron los siuientes resultados de 2umedades de los ; e:perimentos reali+ados
Tabla 11. Resultados De A#ucares Reductores %n Pruebas %3perimentales
C*P*(ICI
Tabla @. Resultado 7umedades en Pruebas %3perimentales
)%(T
8
8.58 ?
>11
0.@5 ?
?2@
0.;8 ?
1-
8.< ?
20
8.98 ?
-><
8. ?
1@-
8.93 ?
<>1
8.55 ?
@2-
8.<; ?
8.;@ ;.0;
3 89.98 Fuente- Ma. de los Bneles Cedeño
B
0
B +')C*
-.- Resultados de Isotermas de Adsorción
Lueo de reali+ar la e:perimentaci(n para o*tener las isotermas de la muestra de caramelo mas aceptadas por los deustadores, se procedi( a ra&icar la isoterma de dic2o e:perimento, la cual se 'e re&lejada en el siuiente ra&ico.
Fuente- Ma. de los Bneles Cedeño Determinación de p7
Lueo de anali+ar el p> de los ; e:perimentos de caramelos, los resultados &ueron los $ue se detalla a continuaci(nTabla 1. Resultados de P en Pruebas %3perimentales
)%(T p 4i,ura 1. Isoterma de Adsorción en Caramelos Duros a -/C D. 0 -.0 0 Resultados D. de Temperatura Vítreo de Transición >11 de Clculos ?2@
5.
1-
D. D.
20
->< Para la determinaci(n deD.la temperatura 'itreo de transici(n se1@seleccionaron D.3 muestras, cada una de ellas con las <>1 distintas composiciones tratadas en este D. @2-
D.
La &(rmula empleada para el clculo de la )emperatura !treo de )ransici(n 6)7 &ue la ecuaci(n de "ordon)a#lor detallada anteriormente. tra*ajo. Los resultados &ueron los descritos en la siuiente ta*la.
Tabla 12. Resultados De Temperatura Vítreo De Transición %n Caramelos Duros
C*P*(ICI *&
T%P%RAT) RA VITR%* D% TRA&(ICI*&
1
D0.88
2
D0.<0
-
5;.@< Fuente- Ma. de los Bneles Cedeño
La temperatura '!treo de transici(n limita dos estados de la materia $ue es el cauc2oso # el '!treo. Para $ue un caramelo tena las caracter!sticas de te:tura aceptadas por los consumidores el producto al &inal de proceso de*er encontrarse en el estado '!treo. En caso de estar en el estado cauc2oso la te:tura de producto se 'ol'er peajosa lo cual produce un rec2a+o por parte del consumidor &inal. Para la composici(n 8, en donde la concentraci(n inicial de s(lidos es de <3 ? se llea a 850 C 2asta una concentraci(n de ;;.0; ? para lueo dejar en&riar el producto 2asta 5 C apro:imadamente.
Estado Cauchoso Estado Vítreo
4i,ura 2. Temperatura Vítreo de Transición de Caramelos Duros %laborado a 1 /c Composición 1 E1F
condiciones iniciales de &a*ricaci(n no tendr pro*lemas en su te:tura durante el tiempo de 'ida en perc2a. Bl comparar los resultados emitidos por la e'aluaci(n sensorial pre'iamente reali+ada, encontramos una concordancia entre la aceptaci(n dada por los panelistas junto con el resultado de la temperatura '!treo de transici(n del mismo caramelo.
0. Conclusiones ! Recomendaciones 0.1 Conclusiones
El estudio # la determinaci(n de la )emperatura !treo de )ransici(n son una 2erramienta importante para esta*lecer la esta*ilidad $ue tendrn los caramelos duros durante su 'ida en perc2a. La temperatura de cocci(n de los caramelos duros # lo porcentajes de s(lidos utili+ados durante su &ormulaci(n son dos parmetros $ue estn directamente relacionados con la te:tura del producto al &inali+ar su ela*oraci(n. Se de*e someter un estricto control en las temperaturas de cocci(n de los caramelos. Hna 'ariaci(n de 85 C puede cam*iar drsticamente la te:tura en el producto &inal # adems puede ser &cilmente detecta*le, es decir es un cam*io sini&icati'o para los consumidores. Los resultados de la e'aluaci(n sensorial re&lejaron como muestra pre&erida por los panelistas la prue*a ela*orada a 850 C # con la siuiente composici(n< ? de aua, 59? de sacarosa # 8;? de lucosa. Bl reali+ar el anlisis # determinaci(n de la )emperatura !treo de )ransici(n a la misma prue*a pre&erida por los panelitas, se encontr( $ue dic2o e:perimento esta*a dentro del estado '!treo, es decir e:iste relaci(n entre lo perci*ido por los panelistas junto con el anlisis del ). 0.2 Recomendaciones
Como se puede apreciar en el ra&ico anterior con la prue*a ela*orada *ajo la composici(n 8 # lleando a una cocci(n de 850 C, el caramelo se encuentra justo en su temperatura '!treo de transici(n. Con este preliminar podemos decir $ue este producto *ajo las
Las empresas procesadoras de con&ites de*en incorporar el anlisis del ) dentro de los parmetros de monitoreo # control de la producci(n. Considerar esta 'aria*le puede e'itar pro*lemas en la calidad del producto una 'e+ ela*orado. El anlisis de la )emperatura !treo de )ransici(n de*e darse junto con An'estiaci(n # Iesarrollo pre'io a la ela*oraci(n del caramelo, una 'e+
apro*ada la &ormulaci(n del producto # esta*lecidas las condiciones adecuadas del proceso.
. Giblio,raHía
8.
IHHGQ IEB, P2ase )ransition in &ood- asic Science &or Modern Scientist, Bosto 009.
.
"GJSJ B)JAJ LHAS, )écnica de Ela*oraci(n Moderna de Con&ites, uenos Bires Brentina, 8;D9, Ps. 9@5;, <@@0.
3.
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9.
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