efecto de la concentracion de solidos totales de la leche y tipo de cultivo en las caracteristicas...
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE
INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
“EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE SÓLIDOS TOTALES DE LA LECHE ENTERA Y TIPO DE
CULTIVO COMERCIAL EN LAS CARACTERÍSTICAS REOLÓGICAS DEL YOGURT NATURAL
TIPO BATIDO”
TESIS
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO
AGROINDUSTRIAL
PRESENTADO POR:
DIANA FIORELLA ENRIQUEZ CASTILLO
ASESOR:
ING. JESÚS SÁNCHEZ GONZÁLEZ
TRUJILLO – PERÚ
2012
DEDICATORIA
A Dios, que ilumina mi vida en todo
momento, por ser mi fortaleza e inteligencia
para seguir adelante y nunca decaer, por
darme una maravillosa familia y cruzar en mi
camino a personas que jamás olvidare.
Con mucho cariño a mis padres, gracias por
todo papá y mamá, por su sacrificio, por
darme una carrera para mi futuro y por creer
en mí, aunque hemos pasado momentos
difíciles siempre han estado apoyándome y
brindándome todo su amor.
A mis hermanos Leo, Claudia y Diego por
su, apoyo, cariño y por compartir momentos
inolvidables.
A mi abuelita Flor y a mis tías Empera,
Bertha y July por todo el apoyo y cariño que
me brindan.
A mi esposo Publio por ser el compañero
ideal, por el gran amor que me brinda y por
todo su apoyo en la realización del presente
trabajo y a mi bebe a la que espero con
mucha alegría y amor, por darme las fuerzas
necesarias para seguir adelante.
A todos mis buenos amigos en Trujillo y el
Perú en especial por su apoyo en toda mi
vida universitaria.
AGRADECIMIENTOS
Para la realización de la presente investigación, he contado con la colaboración de varias
personas, quienes con sus consejos, incentivos, consentimientos y esfuerzos han
contribuido de manera especial al desarrollo y culminación de este trabajo.
En primer lugar, doy gracias a Dios por ser mi guía y apoyo incondicional en todo
momento.
Mi especial gratitud va dirigido a mi asesor el Ing. Jesús Alexander Sánchez González,
quien me ha guiado en todo momento, quien ha estado pendiente de mí, a quien le doy
gracias por ser mi guía y por confiar en mí a lo largo de estos meses.
A la M.Sc. Leslie Lescano Bocanegra, directora de la escuela profesional de ingeniería
agroindustrial facultad de ciencias agropecuarias, por su colaboración.
A mis padres por su cariño, amor por apoyarme y por la paciencia en la realización de este
trabajo.
A mi esposo Publio por su apoyo incondicional, por su aliento cada día, que no dejó que
perdiera fuerzas para la culminación de este trabajo.
Finalmente quiero agradecer a todas aquellas personas que de una manera u otra
colaboración en la culminación de este trabajo, a mis tías y todos los amigos que
estuvieron siempre apoyándome.
RESUMEN
Los objetivos de esta investigación fueron evaluar el efecto que tiene la utilización de
diferentes cultivos iniciadores de yogurt a diferentes concentraciones de sólidos totales
sobre la viscosidad del yogurt natural tipo batido. Para esto se utilizaron dos tipos de
cultivos Sacco y Vivolac a concentraciones de sólidos totales de 12 y 15 %. Para el análisis
de los datos se utilizo un análisis de varianza y posteriormente la prueba de intervalos
múltiples de Duncan para determinar si existía diferencia significativa entre los
tratamientos.
Para evaluar la viscosidad se utilizó el viscosímetro rotacional Selecta ST-DIGIT-R con
husillo lcp para bajas viscosidades a una temperatura de 4°C, se determino todas las
muestras se comportaban como un fluido plástico general por lo que siguieron el modelo
matemático de Hershel- Bulkley y así se halló el índice de consistencia (K) y el índice
reológico de comportamiento de flujo (n), se consideraron solo datos con escala de fondo
mayor a 20%. El tratamiento que obtuvo un índice de consistencia (K) mayor fue el
tratamiento 2 con Sacco a 15 % de sólidos totales (10.78 Pa.s), seguido del tratamiento 1
con Vivolac a 15% de sólidos totales (9.45 Pa.s), luego el tratamiento 3 con Sacco a 12%
de sólidos totales (3.38 Pa.s) y finalmente el tratamiento 4 con Vivolac a 12 % de sólidos
totales (1.55 Pa.s). Para el caso del índice reológico de comportamiento de flujo (n) el
mayor lo obtuvo el tratamiento 4 con Vivolac a 12 % de sólidos totales (0.845), seguido del
tratamiento 3 con Sacco a 12% de sólidos totales (0.777), luego el tratamiento 2 con Sacco
a 15 % de sólidos totales (0.693) y finalmente el tratamiento 1 con Vivolac a 15% de
sólidos totales (0.676). El análisis de varianza mostró que había diferencia significativa
tanto para el esfuerzo cortante inicial (σo), índice de consistencia (K) y el índice reológico
de comportamiento de flujo (n), así mismo la prueba de intervalos múltiples de Duncan dio
como resultado que a altas concentraciones de sólidos totales no hay diferencia significativa
entre el uso del cultivo Vivolac o Sacco sobre el índice de consistencia (K) tampoco sobre
el índice reológico de comportamiento de flujo (n).
ABSTRACT
The objectives of this research were to assess the impact of the use of different starter of
yogurt at different concentrations of total solids on the viscosity of natural yogurt beaten
type. Two types of starter Sacco and Vivolac at concentrations of solid totals of 12 and 15
were used for this. For the analysis is the data using analysis of variance and subsequently
the test of multiple intervals of Duncan to determine if there was difference significant
between treatments.
To evaluate the viscosity viscometer was used Selecta ST-DIGIT-R spindle for low
viscosities lcp at a temperature of 4 ° C, all samples was determined behaved like a liquid
plastic which generally followed the mathematical model of Hershel - Bulkley and thus
found the consistency index (K) ratio and rheological flow behavior (n), we considered
only full scale data with more than 20%. The treatment was a consistency index (K) than
was treatment 2 with Sacco to 15% total solids (10.78 Pa.s), followed by treatment with
Vivolac 1 to 15% total solids (9.45 Pa.s) 3 after treatment with Sacco to 12% total solids
(3.38 Pa.s) and finally with Vivolac treatment 4 to 12% total solids (1.55 Pa.s). In the case
of index rheological flow behavior (n) the higher he got Vivolac treatment 4 with 12% total
solids (0845), followed by treatment with Sacco 3 to 12% total solids (0777), then Sacco
treatment 2 with a 15% total solids (0693) and finally Vivolac treatment 1 to 15% total
solids (0676). Analysis of variance showed that there was significant difference for both the
consistency index (K) ratio and rheological flow behavior (n) Also, the multiple range test
of Duncan resulted in a high solids concentrations no significant difference between the use
of culture or Sacco Vivolac on the consistency index (K), and on the index rheological flow
behavior (n) .
ÍNDICE GENERAL
I. INTRODUCCIÓN……………………………………………………………… 1
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA……………………………………………….. 3
2.1. LECHE…………………………………………………………………………... 3
2.1.1. GENERALIDADES……………………………………………………... 3
2.1.2. COMPONENTES………………………………………………………... 4
2.1.2.1. GRASAS…………………………………………………………….. 5
2.1.2.2. PROTEÍNAS………………………………………………………… 6
2.1.2.3. ENZIMAS…………………………………………………………… 8
2.1.2.4. HIDRATOS DE CARBONO………………………………………... 8
2.1.2.5. MINERALES, CENIZAS Y SALES………………………………... 9
2.1.2.6. VITAMINAS……………………………………………………….. 10
2.2. YOGURT……………………………………………………………………….. 11
2.2.1. GENERALIDADES ……………………………………………………. 11
2.2.2. COMPOSICIÓN………………………………………………………… 13
2.2.3. CALIDAD DE LA LECHE PARA LA ELABORACIÓN DE
YOGURT………………………………………………………………... 13
2.2.4. PROCESAMIENTO……………………………………………………. 15
2.2.5. CUALIDADES…………………………………………………………. 24
2.2.6. CLASIFICACIÓN………………………………………………………. 24
2.3. CULTIVOS INICIADORES DEL YOGURT………………………………….. 25
2.4. REOLOGIA Y VISCOSIDAD………………………………………………….. 26
2.4.1. CLASIFICACIÓN REOLÓGICA DE LOS FLUIDOS………………………….. 29
2.4.2. TIPOS DE VISCOSÍMETROS………………………………………………….. 37
2.5. DISEÑO ESTADISTICO…………………………………………………………. 40
2.5.1. ANALISIS DE VARIANZA…………………………………………………….. 40
2.5.2. PRUEBA DE INTERVALOS MÚLTIPLES DE DUNCAN…………………… 43
III. MATERIALES Y MÉTODOS……………………………………………….... 44
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN……………………………………………….. 56
V. CONCLUSIONES………………………………………………………………. 62
VI. RESOMENDACIONES………………………………………………………... 63
VII. BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………….. 64
ANEXOS………………………………………………………………………… 67
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro 1. Principales características organolépticas de la leche.……………………….…4
Cuadro 2. Principales características organolépticas de la leche.…………………………4
Cuadro 3. Composición de yogurt por 100g de producto.………………………………..13
Cuadro 4. Cuadro de análisis de varianza.………………………………………………...42
Cuadro 5. Especificaciones fisicoquímicas de la leche fresca de vaca.………...………...48
Cuadro 6. Datos a determinar para la evaluación reológica.………………………………50
Cuadro 7. Combinación de las variables independientes usadas para la determinación del
análisis de varianza.………………………………………………………………………..53
Cuadro 8. Cuadro de análisis de la varianza.……………………………………………...54
Cuadro 9. Valores índice de consistencia (k), el índice de comportamiento (n) y el esfuerzo
cortante inicial (σ0) para los cuatro tratamientos.… ……………………………………...57
Cuadro 10. Análisis de varianza para el esfuerzo cortante inicial (σ0).……………………59
Cuadro 11. Resultados de la prueba de intervalos múltiples de Duncan para el esfuerzo
cortante inicial (σ0).………………………………………………………………………..59
Cuadro 12. Análisis de varianza para el índice de consistencia (K).………………………60
Cuadro 13. Resultados de la prueba de intervalos múltiples de Duncan para el índice de
consistencia (K).…………………………………………………………………………...60
Cuadro 14. Análisis de varianza para el índice de comportamiento (n).…………………..61
Cuadro 15. Resultados de la prueba de intervalos múltiples de Duncan para el índice de
comportamiento (n).……………...………………………………………………………. 61
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Esquema del perfil de velocidades en un líquido utilizado para definir la
viscosidad.…………………………………………………………………………………29
Figura 2. Esquema de un fluido Newtoniano.……………………………………….…… 30
Figura 3. Relación de la viscosidad con la gradiente de velocidad.……….………………30
Figura 4. Relación de la viscosidad con la gradiente de velocidad.…………………… …32
Figura 5. Relación de la viscosidad con la gradiente de velocidad.……………………….32
Figura 6. Comportamiento de los fluidos.…………………………………………………33
Figura 7. Relación d la viscosidad aparente con la velocidad cortante.………...…………34
Figura 8. Comportamiento de fluidos plástico general.…………………………………...34
Figura 9. Relación de la viscosidad con la gradiente de velocidad.……………………… 35
Figura 10. Relación de la viscosidad aparente con el tiempo.………………………….…36
Figura 11. Viscosímetro de tubo capilar..………………………………………………....38
Figura 12. Diseño experimental del trabajo de investigación.…………………………….46
Figura 13. Diagrama del proceso de elaboración del yogurt natural tipo batido (Hernández,
2003).…………47
Figura 14. Determinación del gráficamente..…………………………………………52
Figura 15. Determinación del índice de consistencia (K) y el índice de comportamiento.. 53
Figura 16. Reograma para los 4 tratamientos..…………………………………………… 57
ÍNDICE DE ANEXOS
ANEXO 1 DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS TOTALES EN LA LECHE…………..…67
ANEXO 2.DETERMINACIÓN DEL % ACIDEZ……………………………………...…67
ANEXO 3. DETERMINACIÓN DE DENSIDAD……………………………………...…68
ANEXO 4. DETERMINACIÓN DE pH………………………………………………..…68
ANEXO 5. PROCESO DE ELABORACIÓN DEL YOGURT NATURAL TIPO BATIDO
CON DOS CULTIVOS Y A DOS CONCENTRACIONES DE SÓLIDOS TOTALES.…69
ANEXO 6. RESULTADOS DEL ESFUERZO CORTANTE INICIAL (σ0) PARA LOS
CUATRO TRATAMIENTOS Y SUS REPETICIONES.…………………………………71
ANEXO 7. RESULTADOS DEL INDICE DE CONSISTENCIA (K) PARA LOS
CUATRO TRATAMIENTOS Y SUS REPETICIONES.………………………………....71
ANEXO 8. RESULTADOS DEL INDICE DE COMPORTAMIENTO (n) PARA LOS
CUATRO TRATAMIENTOS Y SUS REPETICIONES.…………………………………72
ANEXO 9. NORMA DEL CODEX PARA LECHES FERMENTADAS……..………….73
ANEXO 10. FICHA TÉCNICA DEL CULTIVO SACCO……………………….……….74
ANEXO 11. FICHA TÉCNICA DEL CULTIVO VIVOLAC………………………….…75
1
I. INTRODUCCIÓN
El consumo de yogurt a nivel mundial aumenta cada día más, debido a sus
propiedades nutricionales como proteínas, calcio y bacterias benéficas. De acuerdo
al Codex alimnetarius, el yogurt es leche (usualmente de vaca) que ha sido
fermentada con Sterptoccoccus thermophillus y Lactobacillus bulgaricus bajo
condiciones de tiempo y temperatura. Cada especie de bacterias estimula el
crecimiento de la otra, y los productos de su metabolismo combinado dan como
resultado la textura cremosa característica, así como el ligero sabor ácido (Molina,
2009).
Las propiedades reológicas de yogurt son muy importantes en el diseño de procesos
de flujo, control de calidad, procesamiento y almacenamiento, y la predicción de la
textura del yogurt. De allí que las propiedades reológicas del yogurt durante la
gelación han recibido mucha atención (Wu et al, 2009).
El yogurt presenta un comportamiento de flujo complejo, dependiendo del esfuerzo
cortante y del tiempo, por lo que es de importancia estudiar la reología de este
producto lácteo con respecto al proceso, manejo, desarrollo de productos y aspectos
de control de calidad. (Hernández, 2003).
En los últimos años se ha visto un crecimiento en la producción lechera así como en
la producción de derivados tal como el yogurt, que del 2009 al 2010 mostró
crecimiento del 13.4% (INEI, n.d.), este crecimiento refleja la necesidad de mejorar
las tecnologías existentes en producción de yogurt y así poder optimizar los costos
de producción y mejorar la calidad del producto final, para esto es de suma
importancia conocer las características finales del producto tal como lo es la
reología y sobre todo la influencia de los cultivos iniciadores comerciales utilizados
en su producción. Los parámetros reológicos son necesarios para establecer la
consistencia o textura del yogurt de manera objetiva. Textura es un parámetro
organoléptico, determinante en la aceptación por parte del consumidor, mientras que
las propiedades de flujo son importantes para realizar la evaluación de diseño de
equipo y de proceso, tal como sería el caso de la caída de presión y los
2
requerimientos de bombeo tanto para agitación como para el transporte del fluido.
(Hernández, 2003).
Así el presente trabajo de investigación tiene su origen en la necesidad de conocer el
efecto de los cultivos iniciadores comerciales que manejan los consumidores y
productores de yogurt así como el porcentaje de sólidos totales presentes en la leche
sobre las propiedades reológicas del yogurt natural tipo batido, por lo cual se
planteo el siguiente problema ¿Cuál será el efecto de la concentración de sólidos
totales de la leche entera en las características reológicas del yogurt natural tipo
batido elaborado a partir de dos diferentes cultivos comerciales?
Los objetivos del presente trabajo de investigación son:
- Determinar el comportamiento reológico del yogurt natural tipo batido en
función de las velocidades de corte.
- Caracterizar el comportamiento reológico del yogurt natural tipo batido para cada
cultivo iniciador comercial.
- Comparar el comportamiento reológico de las muestras de yogurt natural tipo
batido entre los dos cultivos iniciadores a dos diferentes concentraciones de
sólidos totales.
3
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1. LECHE
2.1.1. GENERALIDADES
La leche es el producto obtenido del ordeño completo de las hembras mamíferas de
distintas especies sanas y bien alimentadas. Se puede considerar como uno de los
alimentos más completos que existen, ya que contiene proteínas, hidratos de
carbono, grasas, vitaminas y sales minerales de alto valor biológico, hasta el punto
de constituir el único alimento que consumimos durante una etapa muy importante
de nuestra vida. Su composición química le confiere un extremado valor en la dieta
del hombre, al identificar la importancia de este alimento y también que posee
nutrientes de alto nivel, los cuatro principales son: grasa, proteína, lactosa,
vitaminas y minerales, a partir de los tres primeros es que se obtienen los sabores,
aromas y principales características de los derivados lácteos, en el caso del yogurt,
la lactosa que es el azúcar natural de la leche, se fermenta con ayuda de los cultivos
lácticos para lograr ese gel y sabor ácido característicos. Se descubrió que podía
obtenerlo de otros mamíferos y en particular de la vaca; la leche de vaca es la más
utilizada alrededor del mundo para consumo humano, por lo que al paso del tiempo
se ha desarrollado y depurado tecnología para la explotación de la leche y la
producción de sus derivados (Spreer, 1975).
Actualmente la explotación de la leche es una industria formal y comienza desde la
crianza, genética y métodos de explotación de las vacas productoras hasta la
distribución de los productos, pasando por diferentes y en algunos casos sofisticados
procesos, entre los que sobresale la pasteurización como un proceso esencial para la
conservación y la calidad higiénica de los productos (Spreer, 1975).
Una de las consideraciones más importantes en la producción de leche y sus
derivados es la calidad higiénica, pues debido a su alto contenido en nutrientes es un
medio muy viable para la reproducción de microorganismos, entre los que se
encuentran los que son patógenos, por eso, hoy día, las industrias deben implantar
rigurosas prácticas y metodologías que eviten contaminaciones microbiológicas y de
4
materiales extraños, que afecten la salud del consumidor y/o la calidad del producto;
asimismo, es conveniente que el consumidor final desarrolle conocimiento acerca de
cómo identificar productos no recomendables para ser ingeridos (Crawford,2004).
Cuadro 1. Principales características organolépticas de la leche.
PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LA LECHE
Color Liquido blanco y opaco, en verano puede ofrecer una
tonalidad ligeramente amarillenta
Sabor dulce característico
Aroma Característico
Consistencia uniforme sin grumos
Fuente. Wastra, 2001.
2.1.2. COMPONENTES
Cuadro 2. Principales características organolépticas de la leche.
Composición general de la leche de vaca (por cada 100 gramos)
Nutriente Gramos
Agua 88
Energía 61 (Kcal)
Proteína 2.8 - 3.1
Grasa 2.9 - 3.3
Lactosa 3.6 -5.5
Minerales 0.72
Fuente. Wastra, 2001.
Es muy importante que los componentes de la leche no sufran degradación por
procesos de fermentación, proteólisis, lipólisis u oxidación, pues estas alteraciones
afectan los rendimientos tecnológicos y la calidad de los derivados lácteos. La
fermentación de la lactosa afecta principalmente el nivel de acidez, y si es muy
extrema la viscosidad, mientras que la proteólisis, lipólisis y oxidación afectan
5
principalmente el aspecto, sabor y olor; para evaluarlos objetivamente son
necesarios métodos químicos específicos. Para prevenir estos daños es importante
conocer los factores que promueven estas reacciones (Veisseyre, 1998)
2.1.2.1. GRASAS
La Grasa, en la leche se encuentra en estado de suspensión, formando miles de
glóbulos de tres a cuatro micras de diámetro por término medio, variando de 1 a
25 micras. Cuando se deja la leche en reposo, estos glóbulos ascienden
formando una capa de nata. Estos glóbulos están protegidos por membranas,
evitando así ataques enzimáticos. Por centrifugación se separa también la grasa
de la leche, con lo que obtenemos dos productos: la leche descremada y la
crema. Un centímetro cúbico de leche puede contener cerca de 3,000 a 4,000
millones de glóbulos de grasa. Cuando no se quiere que asciendan a la
superficie, se recurre a la homogenización de la leche, la que consiste en dividir
a un décimo del normal estos glóbulos de forma que queden más tiempo en
suspensión. (Agudelo y Gómez, 2005).
Ácidos grasos. La grasa de leche contiene triglicéridos derivados de una amplia
variedad de ácidos grasos saturados e insaturados, se diferencia de otras grasas
alimenticias por su alto contenido de ácidos grasos saturados de cadenas cortas.
Los ácidos grasos presentes en la leche más importantes son: oleico, palmítico,
esteárico, mirístico láurico y butírico. El oleico y linoleico son insaturados y
líquidos a temperatura ambiente, al igual que el butírico, caproico y caprílico. El
resto de los ácidos grasos tienen puntos de fusión altos (31 a 70 ºC), por lo que
son sólidos a temperatura ambiente.
CH3 – (CH2)7 – CH = CH – (CH2)7 - COOH
El ácido oleico tiene un doble enlace y un punto de fusión de 14º C, por lo que
tiene un índice de yodo bajo, lo que nos da una idea de su consistencia. Cuando
las vacas comen mucho pasto, aumenta el contenido de ácido oleico, siendo más
liquida la grasa. Adicionalmente a los triglicéridos, la grasa de la leche contiene
pequeñas cantidades de fosfolípidos como la lecitina y la cefalína, esteroides
6
como el colesterol y vitaminas liposolubles como A, D, E y K. (Agudelo y
Gómez, 2005)
2.1.2.2. PROTEÍNAS
Se considera que existen dos tipos fundamentales de proteínas lácteas. Una
cantidad relativamente pequeña se haya adsorbida en la película que rodea a los
glóbulos grasos, se le denomina proteínas de la membrana del glóbulo de grasa,
no se conocen muy bien la naturaleza de estas proteínas pero parece ser que
algunas actividades enzimáticas de la leche se hayan localizadas allí. La
eliminación de esta película suele dar lugar a la aparición de “grasa libre” capaz
de alterar las características de solubilidad de la leche en polvo (Veisseyre,
1998).
La mayor parte de las proteínas lácteas son retenidas en la leche descremada tras
la separación de los glóbulos grasos. Las proteínas de la leche descremada se
pueden separar en cuatro fracciones:
Caseína. La caseína constituye cerca del 80% del nitrógeno total de la leche de
vaca. Por acción del cuajo o ácidos precipita, produciendo una masa coagulada
llamada cuajada, que además de caseína, arrastra grasa, agua y algunas sales.
Esta masa coagulada es la que después de prensada, salada y madurada se
convertirá en el queso que todos conocemos, de ahí que la palabra caseína
derive de la palabra latina caesus, que quiere decir queso.
La caseína es una fosfo-proteína, conteniendo, en su molécula, ácido fosfórico.
Al PH de la leche, alrededor de 6.6, la caseína está presente como caseinato de
calcio. Cuando la acidez de la leche se incrementa, por acción de la adición de
ácido o por acidificación natural, el ácido remueve el calcio y el fosfato del
caseinato de calcio, transformándolo en caseína. La caseína se coagula cuando
el PH desciende a 5.2 y es menos soluble en su punto izoeléctrico (PH 4.6). La
coagulación se reconoce por la formación de la cuajada.
7
La caseína precipitada puede tornarse nuevamente soluble por la adición de
calcio o una base, por el cambio del PH más allá del punto izoeléctrico. De
hecho la caseína se purifica por su precipitación con ácido y disolución con
bases por varias veces. A pesar que la caseína no se coagula comúnmente en el
hervido, podrá haber coagulación, si la leche estuviera ligeramente ácida o si se
emplean temperaturas elevadas. Así la leche fresca ligeramente ácida tiene
tendencia a coagular. La coagulación por el calor constituye un problema en la
fabricación de leche evaporada. A pesar que se considera comúnmente la
caseína como una proteína simple, en realidad es una mezcla de proteínas como
se demuestra por electroforesis. Por este método se estudia el movimiento de las
proteínas en un campo eléctrico. Así se demuestra que la caseína está en
realidad conformada por tres componentes: caseínas α, β y δ, cada una se mueve
a una velocidad diferente en el campo eléctrico. De las tres, la caseína α es la
más importante, comprendiendo cerca de tres cuartos de la caseína total, la δ-
caseína está presente en cantidad menor. Las leches de los camélidos
sudamericanos son pobres en caseína, por lo que de ellas no se puede obtener
quesos. (Veisseyre, 1998)
Albúmina y globulina. Los métodos tradicionales de separación indican que el
suero de leche que drena de la cuajada en la manufactura del queso, contienen
albúmina y globulina. Las albúminas son solubles en agua y soluciones diluidas
de sales neutras, en cuanto las globulinas son insolubles en agua pero si en las
soluciones diluidas de sales neutras. Estas proteínas pueden ser precipitadas por
la adición de ciertas sales y coaguladas por el calor, sin embargo ninguna es
coagulada por la renina. Las albúminas tienen un peso molecular de 17,000 y las
globulinas de 69,000. Cuando se calienta la leche, las albúminas forman un
precipitado floculento que se asienta en el fondo y paredes del recipiente
(Veisseyre, 1998).
8
2.1.2.3. ENZIMAS
Son catalizadores biológicos de naturaleza proteica (provista o no de una parte
no proteica llamada coenzima o grupo prostético). Las enzimas se encuentran
presentes como proteínas simples o como apoproteínas en los complejos
lipoprotéicos. Las enzimas de la leche se encuentran repartidas en todo el
sistema, sobre la superficie del glóbulo graso, asociado a las micelas de la
caseína y en forma simple en suspensión coloidal. A pesar del gran número de
enzimas presentes en la leche unos pocos revisten especial interés para el
bromatólogo. Las más importantes son: Fosfataza alcalina que sirve como
indicador de la deficiente pasteurización, Lipasa, Proteasa y Xantinaoxidasa
(Wastra, 2001).
2.1.2.4. HIDRATOS DE CARBONO
En la práctica, la lactosa es el único azúcar de la leche, aunque en ella existen
también en pequeña proporción poliósidos libres y glúcidos combinados.
Lactosa. El hidrato de carbono de la leche es la lactosa (azúcar de leche), un
disacárido constituido por glucosa y galactosa. Está formada por la acción
conjunta de la N - galactosiltransferasa y la α-lactalbúmina (lactosasintetasa)
para formar la unión glucosa-galactosa; la glucosa llega a la ubre por la sangre.
La lactosa es el principal agente osmótico de la leche, con lo que permite el
transporte de agua desde la sangre. Reduce el licor de Fehling y es hidrolizada
por la emulsina y por la enzima lactasa que es una β-glucosidadsa. La fórmula
estructural de la lactosa es la siguiente: Lactosa: 4-D-glucosa-β-D-
galactopiranósido (Wastra, 2001).
La leche es la única fuente conocida de lactosa, la leche de vaca tiene 4.9 % de
lactosa, una cantidad que no llega a endulzar debidamente a la leche. El poder
edulcolorante de la lactosa es cinco veces menor que el de la sacarosa y junto a
las sales de la leche es la responsable de su sabor característico. Existen
individuos intolerantes a la lactosa, que no producen lactaza en su trato
digestivo, lo que les causa disturbios gástricos, la tolerancia a la lactosa se ha
9
desarrollado por selección de poblaciones adaptadas a una dieta rica en leche de
vaca durante miles de años como es el caso de los pueblos ancestralmente
ganaderos de Europa y Asia menor. Cuando cristaliza, a partir del suero
concentrado, a temperaturas inferiores a 93.5 ºC, la lactosa adopta la forma de α-
hidrato, con un mol de agua. Los cristales, en forma de “hacha” afilada, son muy
poco solubles y comunican una sensación desagradable, de arenilla, a la boca.
Esta propiedad es la responsable del defecto, de esta sensación de arena, que
acompaña frecuentemente a los helados muy compactos. Cuando la
cristalización ocurre a temperaturas superiores a los 93.5 ºC, se forman cristales
β- anhidros, parecidos a agujas, que son más dulces y más solubles que los
cristales de α- hidrato. Si se seca rápidamente una solución de lactosa, se forma
un vidrio no cristalizado, muy inestable e higroscópico (Wastra, 2001).
2.1.2.5. MINERALES, CENIZAS Y SALES
Prácticamente todos los minerales del suelo, de donde se ha alimentado la vaca,
están presentes en la leche. De los minerales presentes en la leche, el calcio es el
más significativo desde el punto de vista nutricional. Está presente en forma
abundante y fácilmente asimilable por el organismo. Estudios dietéticos han
mostrado que las deficiencias de calcio en nuestras dietas son debidas al bajo
consumo de leche. Se torna difícil planear una dieta adecuada sin el concurso de
productos lácteos. El tenor de fósforo también es considerable en la leche pero
de menor importancia nutritiva que el calcio ya que puede ser proveído por otras
fuentes alimentarías comunes. La leche es relativamente pobre en fierro y cobre
(Veisseyre, 1998).
Cenizas y sales de la leche no son términos sinónimos. Las primeras son el
residuo blanco que permanece después de la incineración de la leche a 600 ºC y
están compuestas por óxidos de sodio, potasio, calcio, hierro, fósforo y azufre,
más algo de cloruro. El azufre y fracciones de fósforo y hierro, proceden de las
proteínas. Las sales de la leche son fosfatos, cloruros y citratos de potasio,
sodio, calcio y magnesio. Los cloruros de sodio y los de potasio están totalmente
ionizados, mientras que los fosfatos de calcio, magnesio y citrato están, una
10
parte en forma soluble y otra en forma de complejos coloidales en equilibrio,
muy débil, con el complejo caseína (Wastra, 2001).
Aproximadamente dos tercios del contenido total de calcio de la leche adoptan
una configuración coloidal dispersa y solo un décimo de él se haya ionizado. El
estado de equilibrio entre el calcio iónico y las formas ligadas o en complejos
desempeña un papel importante en la estabilidad física de los productos lácteos
elaborados. Por acidificación, se ioniza más calcio y ello contribuye a la
desestabilización de la caseína. Por diálisis, se disocia el complejo calcio-fosfato
y libera las unidades micelares. Las elevadas temperaturas desplazan el
equilibrio hacia la formación de complejos, con lo que se disminuye la
concentración de las especies iónicas y aumenta la estabilidad del sistema
caseína. Además de las sales mayoritarias, la leche contiene trazas de otros
muchos elementos, que reflejan en cierto grado, las características del alimento
consumido. Algunos de estos elementos, como molibdeno y hierro, forman parte
de las enzimas. (Veisseyre, 1998).
2.1.2.6. VITAMINAS
La leche contiene todas las vitaminas conocidas necesarias al hombre. Es
preponderantemente rica en riboflavina. Es una buena fuente de Vit. A y
tiamina, sin embargo es pobre en niacina y ácido ascórbico. En la leche, los
niveles de Vit. A y el de su precursor, el caroteno, están propensos a ser más
elevados en el verano, cuando la vaca lo consume abundantemente debido a su
alimentación más verde que en el invierno. Las diferentes razas varían en su
capacidad para transformar el caroteno en Vit. A. Como la Vit. A es liposoluble,
se presenta en los productos lácteos en razón a su tenor de grasa. La leche
contiene más Vit. D en verano que en invierno, debido a la mayor alimentación
verde y al incremento de luz solar. Estas variaciones estacionales son corregidas
en algunos países por la adición de vitamina D. Las vitaminas hidrosolubles
están presentes en todas las formas de crema y leches. En la leche descremada la
riboflavina se presenta como lactoflavina y le confiere un color verdoso. En la
preparación del queso, gran parte de las vitaminas hidrosoluble pasan al suero,
11
de modo que los quesos tienen pocas cantidades de estas vitaminas. Durante el
hervido se pierde algo de ácido ascórbico y tiamina, por lo que la dieta debe de
ser completada con alimentos ricos en estos nutrientes (Agudelo y Gómez,
2005).
2.2. YOGURT
2.2.1. GENERALIDADES
Desde la antigüedad, el hombre encontró que de forma natural, ciertos productos
presentaban una “alteración” en sus características iniciales y que sin embargo
generaban un producto agradable a la vista y al paladar por su apariencia física,
aroma y sabor. De esta forma, el hombre comienza a reproducir las condiciones de
esa “alteración” a fin de obtener el mismo producto de forma controlada y
constante, resultando así manjares exquisitos como el yogurt (De Hombre, 1997).
El proceso de elaboración del yogurt es un arte que tuvo su origen hace cientos de
años en los países del Medio Oriente, posteriormente desde la época de
domesticación de la vaca, oveja y cabras. La permanencia de este proceso a través
del tiempo puede atribuirse a las habilidades culinarias de los habitantes de esta
zona así como también al hecho de que la escala de producción era relativamente
pequeña y que esta práctica podía ser heredada de padres a hijos, sin embargo a
través de los años el proceso se fue optimizando gracias a descubrimientos en
disciplinas como: microbiología, enzimología, física, ingeniería, química y
bioquímica (Tamime y Robinson, 1991).
La palabra “yogurt” se deriva de la palabra “jugurt” de origen turco, pero este
producto de sabor ácido y aroma suave también es conocido con las denominaciones
como Jugurt (Turco), Kissel (Balcanes), Zabady (Egipto), Roba (Irak), Cieddu
(Italia), Iogurte (Brasil y Portugal), Yogurt/Yaort/Yourt/Yaourti/Yahourth (Resto
del mundo), a pesar de que no existen documentos disponibles que prueben el
origen del yogurt, la creencia de su beneficio en la salud y nutrición humana existió
desde las antiguas civilizaciones. De acuerdo con la tradición persa era sabido que el
yogurt proporcionaba longevidad, así mismo el emperador Francisco I de Francia
12
reconoció haber sido aliviado de una enfermedad que lo debilitaba, gracias al
consumo de yogurt elaborado a partir de leche de oveja (Tamime y Robinson,
1985).
El yogurt es un alimento y bebida tradicional de los Balcanes y Medio Oriente, pero
su consumo se ha ido ampliando a toda Europa y resto del mundo, datos publicados
por Tamime y Robinson en 1985, reflejan el importante rol del yogurt en la dieta de
algunas comunidades europeas, y cómo este alimento se ha ido convirtiendo en
parte importante de la dieta de muchos países.
La elaboración de yogurt es una de las técnicas más antiguas para preservar la leche,
se obtiene de la fermentación de la leche por Streptoccocus thermophillus y
Lactobacillus bulgaricus (INNSZ, 2001), en la cual se libera ácido láctico que
confiere sabor especial y modifica las características físicas de la leche.
El yogurt se define como un alimento suave, viscoso y de sabor delicado, obtenido
de la fermentación de la leche por bacterias ácido-lácticas en leche tibia, formando
ácido láctico, el cual impide el desarrollo de bacterias nocivas (De Hombre, 1997).
13
2.2.2. COMPOSICIÓN
En el Cuadro 3 se presentan la composición de este tipo de producto.
Cuadro 3. Composición de yogurt por 100g de producto.
Componentes Contenido
Kilocalorías 50
Lípidos 1.7 g
Proteínas 3.4 g
Azúcares 5.2 g
Agua 89 g
Calcio 120 mg
Sodio 51 mg
Fósforo 94 mg
Hierro Trazas
Potasio 143 mg
Fuente: De Hombre, 1997.
2.2.3. CALIDAD DE LA LECHE PARA LA ELABORACIÓN DE YOGURT
Los centros que acopian leche de los ganaderos generalmente realizan el análisis de
antibióticos y compuestos de sulfas en cada cisterna. El método mejor y más fácil de
aplicar es el de respuesta colorimétrica al crecimiento de Bacillus
stearothermophilus var. Calidolactisina, en medio agar sólido después de
incubación.
En cada envío, el punto de congelación de la leche es medido para detección de
agua agregada (crioscopía). Está disponible el instrumental comercial para este
análisis y su costo generalmente se paga por la rebaja en el monto pagado por leche
adulterada. Los instrumentos arrojan valores en °H (Grados Hortvet) o en °C
(Grados Centígrados). Las fórmulas de conversión pueden sustituir un sistema por
otro.
14
Los valores sobre -0,520 °C (por ejemplo, cercanos a 0 °C) son sospechosos pero el
intervalo normal del punto de congelamiento en la región tiene que ser conocido.
Las fórmulas pueden convertir la variación de puntos de congelamiento, como
consecuencia de la variación del contenido de electrolitos, en la cantidad de agua
agregada Usualmente se obtiene similar información midiendo la densidad con un
lactómetro (también denominado lactodensímetro) a 15 o 20 °C, la cual
generalmente se ubica entre 1028 y 1034 g/L a 15 °C. Los valores por debajo de
1028 g/L generalmente indican la presencia de agua agregada, como consecuencia
de la variación en el contenido de grasa y proteína por dilución. Las fórmulas
pueden permitir calcular un estimado del total de sólidos desde el valor de densidad.
El pH es la medida de la cantidad total de H+ disociado y, por lo tanto, un estimado
grueso de la acidez de la leche. El pH es una medición muy sencilla, si el
instrumento está bien calibrado, ofreciendo una indicación inmediata de la
condición de la leche.
Los valores normales de la leche son 6,6-6,8. Los valores más bajos generalmente
significan que hay un proceso de acidificación por el desarrollo de bacterias; los
valores más altos generalmente evidencian la presencia de mastitis. Una medición
más precisa del grado de acidificación se consigue por el análisis volumétrico de la
leche. El análisis volumétrico se realiza agregando con una probeta una solución de
NaOH. Dependiendo del tipo de sistema en uso la normalidad (N) de hidróxido de
sodio cambia: 0.25 N por Soxlet Henkel (°SH), N/9 en Dornic (°D). Los valores
actuales son 7-7.8 °SH. Valores superiores evidencian generalmente un proceso de
acidificación debido al desarrollo de ácidos lácticos por bacterias (Palencia, 2004).
Dos métodos simples y rápidos pueden proveer un estimado de la calidad de la leche
para ser consumida o procesada: la estabilidad de la leche al etanol 68% y el análisis
de alizarin-alcohol. El primer método se basa en el comportamiento de la leche al
mezclarse con un volumen igual de etanol 68%: si la leche no produce floculación
es normal; si la produce, significa que no es apropiada para su procesamiento. El
segundo método es más preciso y está basado en el cambio de color de la mezcla
equivolumétrica de leche con alizarin-alcohol. De acuerdo con una escala
colorimétrica y la eventual presencia de floculación, es posible definir la
15
normalidad, el grado de acidificación, o la presencia de leche anormal (calostro,
leche mastítica). Los análisis arriba mencionados son realizados a cada envío y no
requieren personal especialmente entrenado. La determinación de contenido de
proteína y grasa requiere instrumental más sofisticado y personal entrenado. Existen
métodos oficiales, emitidos por el Codex y la FIL. Para la determinación de esos
constituyentes de la leche en gran escala, están disponibles instrumentos
automáticos: el uso de radiación infrarroja media, filtrada por filtros seleccionados
que permiten el paso de aquellos largos de onda correspondientes a la absorción de
los enlaces químicos característicos de la proteína, grasa y lactosa. Una curva de
calibración con muestras conocidas permite la determinación cuantitativa de los tres
constituyentes en forma simultánea. Si se dispone de tal instrumento, la
composición de la leche se evalúa en cada envío lo que hace posible un sistema de
pago basado en la calidad. Si se utiliza la química húmeda tradicional para estas
determinaciones, los análisis se realizan usualmente cada dos semanas. La
determinación del conteo bacteriano total, también se realiza cada dos semanas (De
Hombre, 1997).
2.2.4. PROCESAMIENTO
El yogurt industrial se hace con leche de vaca, en general descremada y a veces
enriquecida en extracto seco por adición del 2 al 5 % de un fermento láctico, que
contenga en igual proporción L. bulgaricus o L. helveticus y S. thermophillus y la
mezcla se distribuye en los recipientes, que se llevan a 35 ºC; tras 2 a 5 horas la
leche se cuaja y los recipientes se enfrían rápidamente. Según la temperatura de
incubación puede obtenerse el predominio de una especie u otra; de esta forma es
posible conseguir un producto más o menos ácido (0.85 – 0.90 %) y aromático, o
hasta que el producto haya alcanzado un pH de 4.5. La duración de la incubación
tiene también influencia; los estreptococos se desarrollan más rápidamente que los
lactobacilos y este desarrollo está favorecido por una temperatura no muy elevada.
Después de la incubación, se debe enfriar el yogurt rápidamente por debajo de 10 ºC
para detener una excesiva acidificación. Esta provoca la retracción de las proteínas
coaguladas, que resulta en la separación del suero. El yogurt puede ser
16
comercializado después de 10 hrs. De refrigeración a 5 ºC. El buen yogurt se puede
almacenar durante una semana a una temperatura de 17 ºC (Tamime y Robinson,
1985).
2.2.4.1. Estandarización o normalización del contenido en grasa de la
leche
El contenido de grasa de los distintos tipos de yogurt elaborados en distintas
partes del mundo varía de 0.1 a un 10 %, siendo necesario estandarizar la
composición de la leche para cumplir las especificaciones fijadas por las
normas legales o recomendadas de composición de yogurt. En el actual
reglamento sanitario de los alimentos no se registran niveles mínimos de grasa,
siendo éste determinado por el discernimiento del productor. Por otra parte en
el Reino Unido, el contenido medio en grasa de la leche oscila de un 3.8 a un
4.2 % y el contenido en grasa del yogurt comercial es de un 1.5 %
aproximadamente en yogurt entero y un 0.5% en yogurt descremado (Keating y
Gaona, 1999). Los métodos empleados para la estandarización de la leche
incluyen:
a) Eliminación de parte de la grasa de la leche.
b) Mezcla de leche entera y descremada.
c) Adición de grasa a la leche entera o descremada.
d) Combinación de los métodos a y c, utilización de centrífugas para la
estandarización.
La cantidad de cada uno de los componentes necesarios para la estandarización
de la leche mediante alguno de los métodos anteriores puede ser fácilmente
calculada por el método de Pearson (Keating y Gaona, 1999).
2.2.4.2. Estandarización del extracto seco magro de la leche
La concentración de los sólidos no grasos de la leche tiene gran importancia en
la obtención de un yogurt de consistencia y viscosidad agradable. También se
17
ha comprobado que un aumento en el extracto magro de la leche disminuye
considerablemente por el tiempo de obtención del coágulo. La correlación entre
extracto seco de la leche y la consistencia del yogurt ha sido estudiada por
Tamime y Robinson (1991) quienes comprobaron que esta propiedad mejoraba
notablemente al aumentar el extracto seco. De acuerdo a sus estudios y el de
otros investigadores, la leche destinada a la elaboración de yogurt descremado
debe contener aproximadamente un 9 % de extracto seco total (incluida la
grasa) y hasta un 30 % para otros tipos de yogurt. El yogurt de mejor calidad se
logra con un extracto seco total de entre un 14 a 15 %. Aunque para yogurt del
tipo enriquecido se aconsejan concentraciones de 30 %. El aumento del extracto
seco de la mezcla destinada a la elaboración de yogurt se puede lograr por
diversos métodos que muestran Keating y Gaona, (1999) como:
a) Concentración vía evaporación.
b) Adición de leche en polvo descremada.
c) Adición de mazada en polvo.
d) Adición de suero de leche en polvo.
e) Adición de caseína en polvo
2.2.4.3. Tratamiento Térmico
Este proceso es una de las operaciones más importantes de elaboración de
yogurt, debido a que las altas temperaturas destruyen a los microorganismos
patógenos de la leche y esto hace que la leche mantenga una buena calidad en el
producto final (Muller, 1991).
Por principio, el yogurt se ha de calentar por un procedimiento de
pasteurización autorizado. Para que el yogurt adquiera su típica consistencia no
sólo es importante que tenga lugar la coagulación ácida, sino que también se ha
de producir la desnaturalización de las proteínas del suero, en especial de la β –
lactoglobulina. Este proceso se produce a temperaturas > 75 ºC, consiguiéndose
18
los mejores resultados de consistencia (en leches fermentadas) a una
temperatura entre 85 y 95 ºC.
El tratamiento térmico óptimo consiste en calentar a 90 ºC y mantener esta
temperatura durante 15 a 30 minutos. Esta combinación de tiempo -
temperatura también se emplea en la preparación del cultivo y es muy habitual
en los procedimientos discontinuos de fabricación de yogurt.
En los procedimientos de fabricación continua se suele mantener esta
temperatura de 90 ºC sólo durante un tiempo de 5 minutos con el fin de
conseguir un mejor aprovechamiento tecnológico de la instalación (De Hombre,
1997).
El tratamiento térmico no sólo destruye bacterias indeseables tales como las
patógenas, sino que también elimina oxígeno creando condiciones adecuadas
para el desarrollo de L. bulgaricus (Muller, 1991).
2.2.4.4. Homogeneización de la leche
La homogeneización consiste en reducir de tamaño y dispersar muy finamente
las partículas emulsionadas en una mezcla líquida. Esta mezcla adquiere así
estabilidad por un tiempo más prolongado, de esta forma los glóbulos grasos
disminuyen de tamaño mediante el proceso de referencia. El diámetro uniforme
que adquiere entonces oscila entre 1 y 3 micras. La superficie de cada uno de
estos glóbulos se reduce hasta el punto de neutralizarse recíprocamente la
fuerza ascensional y la masa de los mismos.
En la reducción de tamaño de glóbulos grasos tiene que romperse forzosamente
la película de grasa y consecuentemente se modifica también la sustancia de
ésta. No obstante, la rapidez del proceso de homogeneización y la tensión
superficial hacen que se forme inmediatamente una nueva película en torno a
los glóbulos grasos achicados, de tal modo que la grasa no escapa del plasma.
Dado el número de glóbulos grasos se multiplica aproximadamente por 1000,
su superficie es de 8 a 10 veces mayor después de la homogeneización. Estas
19
transformaciones de la estructura química de la leche tienen consecuencias
tecnológicas que se traducen en ventajas y también en inconvenientes (Spreer,
1995).
Ventajas
a) No se forma nata, distribución regular de la grasa.
b) Reducción del tiempo de coagulación de las proteínas por el cuajo en un
tercio aproximadamente.
c) Acción antioxidante. De ahí que la leche no ofrezca el sabor causado por la
oxidación.
d) Sabor agradable por aumentar la superficie de los glóbulos grasos.
e) Distribución uniforme de las vitaminas solubles en la materia grasa.
f) Mejora la viscosidad del producto final (Keating y Gaona, 1999).
Inconvenientes
a) La leche no puede desnatarse ya eficazmente.
b) Sensibilidad a la luz solar, originándose rápidamente un mal sabor.
c) Escasa estabilidad de las proteínas al calor (Spreer, 1995).
El proceso de la homogeneización, en términos generales se realiza entre 60 a
70 ºC, y con una presión que va de 150 a 200 atm. La homogeneización puede
efectuarse tanto antes como después del tratamiento térmico (Tamine y
Robinson, 1991).
2.2.4.5. Preenfriamiento e Inoculación
Una vez finalizado el tratamiento térmico, la leche debe enfriarse hasta la
temperatura de incubación que varía entre 40 – 45 °C, posteriormente se inicia
20
el proceso de incubación con el inóculo de los fermentos, este proceso se
caracteriza por la coagulación de la caseína de la leche.
Este proceso tiene por objeto proporcionar las condiciones de temperatura y
tiempo para que se desarrolle óptimamente el cultivo inoculado responsable de
la fermentación láctica y formación de compuestos responsables del sabor y
aroma del yogurt. La incubación se efectúa óptimamente a una temperatura de
40 a 45 °C durante 2.5 a 3 horas hasta que coagule (Tamine y Robinson, 1991).
Según la Ley General de Salud en México (1996) la acidez final del yogurt
debe ser de 0.85 a 1.8% expresada como porcentaje de ácido láctico (en un
producto de mediana acidez); el pH debe tener un valor entre 4.2 a 4.5, siendo
el pH óptimo de 4.6 para obtener el aroma y características deseables.
2.2.4.6. Características del cultivo.
Los cultivos de yogurt deben contener, como microorganismos, exclusivamente
las siguientes especies bacterianas termófilas: Streptococcus thermophilus y
Lactobacillus bulgaricus.
Las temperaturas óptimas de crecimiento para estos microorganismos son de 37
– 42 ºC y de 42 – 45 ºC, respectivamente. Streptococcus thermophilus y
Lactobacillus bulgaricus han de estar, en el cultivo preparado (y por tanto
también en el yogurt), en una relación cuantitativa de 1:1 a 2:3,
aproximadamente.
Esta relación se establece esencialmente en base a tres factores:
a) Cantidad inoculada
b) Temperatura de incubación
c) Tiempo de incubación.
Después de realizada la siembra, la relación entre microorganismos se modifica
varias veces durante el transcurso de la incubación para volver a adquirir al
21
final del proceso el valor inicial. El origen de esto se halla en las relaciones de
verdadera simbiosis que se establece entre las dos especies bacterianas.
En esta simbiosis es S. thermophilus la especie que inicia la fermentación
láctica y el que se desarrolla muy intensamente hasta un pH de 5.5 la acidez, el
consumo de oxígeno y la liberación de sustancias volátiles que produce, crea las
condiciones ideales para que se desarrolle el L. bulgaricus.
La actividad proteolítica, de los lactobacilos estimula, a su vez, el crecimiento y
la actividad acidificante de los estreptococos. Los lactobacilos desarrollan
aparte una actividad lipolítica, por la que se liberan ácidos grasos y producen
además acetaldehído (etanal), constituyéndose así en los principales
productores de aroma del yogurt.
La calidad de un cultivo se analiza, aparte de la relación cocos-bacilos, por el
número absoluto de gérmenes. Un buen cultivo de uso ha de presentar de 2 a 4
millones de gérmenes por centímetro cúbico (Tamime y Robinson, 1991).
2.2.4.7. Enfriamiento
El enfriamiento se ha de realizar con la mayor brusquedad posible para evitar
que el yogurt siga acidificándose (De Hombre, 1997).
El enfriamiento del yogurt por medio de la refrigeración es uno de los métodos
más utilizados para controlar la actividad metabólica de los cultivos iniciadores
y sus enzimas. El enfriamiento del coágulo comienza inmediatamente después
de alcanzar una acidez óptima del producto, es decir, un pH aproximado de 4.6
o una concentración de ácido láctico del 0.9%, dependiendo del tipo de yogurt
producido (Tamime y Robinson, 1991).
22
2.2.4.8. Envasado
Los materiales de envasado para yogurt se dividen básicamente en 2 grupos:
- El envase propiamente dicho, es decir, el recipiente que contiene el yogurt y
está en contacto directo con él, al que son aplicables las especificaciones
para el “envase ideal”.
- El embalaje, que no está en contacto directo con el yogurt y cuya finalidad es
facilitar el manejo y distribución de los envases en las cadenas de
comercialización.
En el mercado existen distintos tipos de envases que pueden clasificarse en tres
grupos en función de la resistencia física de los mismos (Tamime y Robinson,
1991):
Envases rígidos
- Botellas de vidrio: En algunos países como Francia, algunos países de
Europa del Este y Oriente Medio, se siguen utilizando envases de vidrio
para el envasado del yogurt.
- Envases de barro: Este tipo de recipientes se fabrica a partir de arcilla,
estando vitrificada la parte de los mismos que entra en contacto con el
yogurt.
- Otros: Para el envasado de algunos productos derivados del yogurt, por
ejemplo yogurt deshidratado, es recomendable la utilización de recipientes
metálicos.
Envases semirígidos
Estos envases se fabrican normalmente con plásticos. Entre los distintos
materiales que pueden ser utilizados para la fabricación de envases para yogurt
se incluyen: polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), cloruro de
polivinilo (PVC) y cloruro de polivinilideno (PVDC).
23
Envases flexibles
Los envases flexibles se pueden presentar como bolsas de plástico o como
envases de papel (Tamime y Robinson, 1991).
2.2.4.9. Almacenamiento Frigorífico, Transporte y Distribución
La refrigeración del yogurt a temperaturas inferiores a 10 ºC y su
mantenimiento a ésta temperatura hasta el momento de su venta, retardan las
reacciones bioquímicas y biológicas que tienen lugar en el producto. Las
reacciones biológicas son el resultado de la actividad metabólica de los cultivos
del yogurt y posiblemente de los microorganismos contaminantes que resisten
el tratamiento térmico y los procesos de fermentación, o bien contaminan el
producto tras su elaboración, por ejemplo levaduras y mohos. Las reacciones
bioquímicas incluyen (Tamime y Robinson, 1991):
- Oxidación de las grasas en presencia de oxígeno.
- Hidratación de las proteínas.
- Modificación del color de las frutas adicionadas, que se vuelven más
pálidas debido a la acidez del producto.
- Ligera deshidratación con el consiguiente cambio de aspecto del yogurt.
- Mejora de la viscosidad y consistencia del producto durante el
almacenamiento, gracias a la hidratación de los estabilizantes añadidos
y/o las pectinas de las frutas.
La refrigeración del yogurt resulta esencial para reducir al mínimo estas
reacciones, permitiendo conservar la calidad del producto hasta varias semanas
después de su fabricación. Durante las primeras 24-48 horas de almacenamiento
en refrigeración se observa una mejora de las características físicas del coágulo,
principalmente como consecuencia de la hidratación y/o estabilización de las
micelas de caseína, por lo que resulta aconsejable retrasar el reparto y
distribución del producto durante este tiempo (Tamime y Robinson, 1991).
24
2.2.5. CUALIDADES
Se puede decir que el yogurt debe caracterizarse por un sabor y aroma típicos y
agradables atribuibles a la presencia de una mínima cantidad de acetaldehído,
como principal componente aromático, el cual se complementa con la presencia de
ácidos grasos volátiles y diacetilo. El sabor acido y refrescante se debe a la
presencia de acido láctico.
Las propiedades físicas tales como la consistencia y la viscosidad determinan la
apreciación sensorial del producto en la boca. El yogurt cuajado debe poseer una
consistencia firme parecida a la de un flan ligero, sin la presencia de burbujas de gas
o aberturas. El gel debe ser suave sin granos ni terrones. Cuando el yogurt es
cortado con una cuchara, el coagulo debe romperse limpiamente. La presencia de
suero en la superficie o la existencia de bolsas de suero dentro del gel son
indeseables.
El yogurt batido debe poseer una viscosidad moderada, una viscosidad muy alta o
muy baja son indicadores de mala calidad.
2.2.6. CLASIFICACIÓN
El yogurt se encuentra en el mercado, generalmente en dos presentaciones, como
yogurt asentado y como yogurt batido. Aunque Benezech y Maingonnat (1994)
incluyen el yogurt bebible como un tercer tipo, este último será incluido dentro del
tipo batido. En el primero, la estructura del gel es desarrollada durante la
fermentación llevada a cabo dentro del envase, lo que determina un gel continuo
semisólido; mientras que en el yogurt batido la estructura es formada durante la
incubación a granel y desintegrada en los procesos posteriores para producir yogurt
semiviscoso. El yogurt batido-bebible, es un yogurt de baja viscosidad, consumido
normalmente como bebida refrescante (Tamime y Robinson, 1991).
Otra variante es el yogurt congelado el cuál puede ser suave, duro o “mouse”
(Tamime y Robinson, 1991). Es un producto cuyas características físicas son muy
similares a las del helado, pero es similar al yogurt en cuanto a su composición. En
25
este tipo de producto se requieren altas cantidades de azúcar y estabilizantes para
mantener la estructura durante el proceso de congelación y almacenamiento
(Tamime y Robinson, 1985).
En nuestros días, el yogurt congelado es un producto de baja acidez, si bien no
existen estándares para este producto la industria maneja en general un mínimo de
0.30 % de acidez titulable con un mínimo del 0.15 % de acidez proveniente de la
fermentación de las bacterias Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus
thermophilus (De Hombre, 1997). Finalmente, otro tipo de yogurt es el deshidratado
el cuál se puede obtener mediante procesos de secado. El principal objetivo de la
elaboración de yogurt en polvo es poder mantener a la leche en forma de un
producto estable y fácilmente utilizable (Tamime y Robinson, 1985).
2.3. CULTIVOS INICIADORES DEL YOGURT
Los cultivos de yogurt deben contener, como microorganismos, exclusivamente las
siguientes especies bacterianas termófilas: Streptococcus thermophilus y Lactobacillus
bulgaricus.
Las temperaturas óptimas de crecimiento para estos microorganismos son de 37 – 42 ºC
y de 42 – 45 ºC, respectivamente. Streptococcus thermophilus y Lactobacillus
bulgaricus han de estar, en el cultivo preparado (y por tanto también en el yogurt), en
una relación cuantitativa de 1:1 a 2:3, aproximadamente.
Esta relación se establece esencialmente en base a tres factores:
a) Cantidad inoculada
b) Temperatura de incubación
c) Tiempo de incubación.
Después de realizada la siembra, la relación entre microorganismos se modifica varias
veces durante el transcurso de la incubación para volver a adquirir al final del proceso el
26
valor inicial. El origen de esto se halla en las relaciones de verdadera simbiosis que se
establece entre las dos especies bacterianas.
En esta simbiosis es S. thermophilus la especie que inicia la fermentación láctica y el
que se desarrolla muy intensamente hasta un pH de 5.5 la acidez, el consumo de oxígeno
y la liberación de sustancias volátiles que produce, crea las condiciones ideales para que
se desarrolle el L. bulgaricus.
La actividad proteolítica, de los lactobacilos estimula, a su vez, el crecimiento y la
actividad acidificante de los estreptococos. Los lactobacilos desarrollan aparte una
actividad lipolítica, por la que se liberan ácidos grasos y producen además acetaldehído
(etanal), constituyéndose así en los principales productores de aroma del yogurt.
La calidad de un cultivo se analiza, aparte de la relación cocos-bacilos, por el número
absoluto de gérmenes.
Un buen cultivo de uso ha de presentar de 2 a 4 millones de gérmenes por centímetro
cúbico (Tamime y Robinson, 1991).
2.4. REOLOGIA Y VISCOSIDAD
La reología es el estudio físico del comportamiento de los materiales, es una rama de la
física que puede definirse como la ciencia de la deformación y de las propiedades de
flujo. Se ocupa preferentemente de la deformación de los cuerpos aparentemente
continuos y coherentes, pero con frecuencia, trata también de la fricción entre sólidos,
del flujo de polvos, e incluso de la reducción a partículas, o molturación (González,
2009).
La industria de alimentos utiliza con frecuencia medidas reológicas, pero las obtiene por
procedimientos susceptibles de ser considerablemente mejorados. Los alimentos,
además de ofrecer un olor, un color y un sabor característicos, exhiben determinado
comportamiento mecánico: reaccionan de un cierto modo, cuando se intenta deformarlos
(González, 2009).
27
Las propiedades reológicas de los alimentos son importantes para diseñar el proceso del
fluido, control de calidad, almacenamiento, procesamiento y predecir la textura del
alimento. La textura que se da durante la coagulación del yogurt es una característica
importante que determina la aceptabilidad del producto (Rojas et al, 2007).
De acuerdo a González (2009), existen 4 razones fundamentales para justificar el
estudio del comportamiento reológico de los cuerpos:
- Contribuye al conocimiento de su estructura; por ejemplo, existe cierta relación
entre el tamaño y forma molecular de las sustancias en disolución y su
viscosidad.
- En la industria se efectúan medidas reológicas en las materias primas y los
productos en elaboración, para el control de los procesos.
- La reología presta una valiosa ayuda al diseño de las máquinas.
- Las características reológicas influyen en la aceptación de un producto.
La reología ha sido muy importante y lo seguirá siendo para el desarrollo de múltiples
industrias, es relevante enunciar sus aplicaciones más características:
o Industria alimentaria
- Control de calidad de los alimentos: Se realiza en la propia línea de
producción. Es determinante para la aceptación de productos como patatas
fritas, cereales, quesos, aperitivos, yogures, dulces, chocolates, cremas, etc.
- Estudio de la textura y consistencia de productos alimenticios: dichas
propiedades son muy importantes a la hora de que un producto sea del
agrado del consumidor.
o Producción de pegamentos: el estudio de su plasticidad, de la forma de fluir
dentro del recipiente que lo contiene, etc.
o Producción de pinturas: una pintura debe ser esparcida de forma fácil pero sin
que escurra.
28
o Producción de productos cosméticos y de higiene corporal: la duración de una
laca sobre el pelo, la distribución de la pasta de dientes por toda la boca, la
forma de cómo se esparce una crema, etc. Todas estas características se estudian
con la reología para obtener la mayor eficacia del producto.
o Producción de medicamentos: se estudia su estabilidad química, su tiempo de
caducidad y su facilidad de extrusión, entre otras.
o Caracterización de elastómeros y de polímeros tipo PVC.
o Estabilidad de emulsiones y suspensiones.
o Caracterización de gasolinas y otros tipos de hidrocarburos.
o Caracterización de metales (en situaciones de elevada temperatura), y de
cristales líquidos.
o Control de sustancias que sean transportadas a lo largo de un recipiente
cilíndrico (para evitar la repelía).
La viscosidad dinámica o molecular, μ, se puede definir como una medida de la
resistencia a fluir de un fluido. Dicho concepto se introdujo anteriormente en la Ley de
Newton, que relaciona el esfuerzo cortante con la velocidad de deformación (gradiente
de velocidad).
τ = μ·ϒ (1)
siendo, μ, es la viscosidad dinámica (Pa·s), τ, es el esfuerzo cortante o de cizalla (Pa) ϒ
velocidad de deformación (s-1)(También se denomina D).
En el caso de líquidos, la mayor parte de las medidas reológicas son hechas en base de
aplicaciones de fuerzas de cizallamientos. La figura 1 muestra que ocurre cuando una
fuerza de cizallamiento simple τ es aplicada a un líquido. Como la figura muestra, un
liquido es mantenido entre dos placas paralelas infinitas la placa superior se mueve a una
velocidad mayor a la placa inferior. La fuerza por unidad de área es necesaria para
mantener este movimiento resultando una fuerza de cizallamiento sobre la placa superior
(González, 2009).
29
Τ yx =F/A (Pa) (2)
Figura 1. Esquema del perfil de velocidades en un líquido utilizado para definir la
viscosidad.
2.4.1. CLASIFICACIÓN REOLÓGICA DE LOS FLUIDOS
2.4.1.1.FLUIDOS NEWTONIANOS
Los fluidos en que los esfuerzos de corte son directamente proporcionales a la
tasa de deformación son fluidos newtonianos. Los fluidos más comunes tales
como el agua, el aire y la gasolina son newtonianos en condiciones normales. Si
el fluido de la figura anterior es newtoniano entonces (González, 2009):
τyx αdv/dy (3)
Si consideramos la deformación de dos fluidos newtonianos diferentes,
digamos glicerina y agua podemos darnos cuenta de que se deformarán a
diferentes proporciones ante la acción del mismo esfuerzo de corte aplicado. La
glicerina presenta una resistencia mucho mayor a la deformación que el agua y
por ello podemos decir que es mucho más viscosa. La constante de
proporcionalidad de la ecuación (3) es la viscosidad absoluta (dinámica), μ.
Así, en términos de las coordenadas de la figura, la ley de viscosidad de
Newton está dada para un flujo unidimensional por:
30
(4)
En las gráficas se aprecia la proporcionalidad de la viscosidad y así mismo esta
permanece constante al incrementarse el gradiente de viscosidad (González,
2009).
Figura 2. Esquema de un fluido Newtoniano.
Figura 3. Relación de la viscosidad con la gradiente de velocidad.
2.4.1.2. FLUIDOS NO NEWTONIANOS (FNN)
Los fluidos en los cuales el esfuerzo de corte no es directamente proporcional a
la relación de deformación son no newtonianos. Por lo común, los fluidos no
newtonianos se clasifican con respecto a su comportamiento en el tiempo, es
decir, pueden ser dependientes del tiempo o independientes del mismo
(González, 2009).
31
2.4.1.2.1. FLUIDOS NO NEWTONIANOS (FNN)
INDEPENDIENTES DELTIEMPO
Un gran número de ecuaciones empíricas se han propuesto para modelar las
relaciones observadas entre τyx y dv/dy para fluidos independientes del
tiempo (González, 2009).
Pueden representarse de manera adecuada para muchas aplicaciones de la
ingeniería mediante un modelo de la ley de potencia, el cual se convierte
para un flujo unidimensional en:
(5)
donde:
El exponente n se llama índice de comportamiento del flujo y K es el índice
de consistencia. Ambos se determinan experimentalmente.
Esta ecuación se reduce a la ley de viscosidad de newton para n = 1 y k = μ.
Si la ecuación (5) se rescribe de la forma:
(6)
y haciendo η = K (dv/dy) n - 1
nos queda:
(7)
η se denomina viscosidad aparente.
La mayor parte de los fluidos no newtonianos tienen viscosidades aparentes
que son relativamente altas comparadas con la viscosidad del agua
(González, 2009).
32
2.4.1.2.1.1.FLUIDOS PSEUDOPLÁSTICOS
Los fluidos en los cuales la viscosidad aparente disminuye con el aumento
de la relación de deformación (n < 1) se llaman seudoplásticos. Casi todos
los fluidos no newtonianos entran en este grupo; los ejemplos incluyen
soluciones poliméricas, suspensiones coloidales y pulpa de papel en agua
(González, 2009).
Figura 4. Relación de la viscosidad con la gradiente de velocidad.
2.4.1.2.1.2.FLUIDOS DILATANTES
Si la viscosidad aparente aumenta con el incremento de la relación de
deformación (n > 1) el fluido se nombra dilatante (González, 2009).
Ejemplo: Suspensiones de almidón, suspensiones de arena.
Figura 5. Relación de la viscosidad con la gradiente de velocidad.
33
2.4.1.2.1.3. FLUIDOS PLÁSTICO DE BINGHAM O IDEAL
El fluido que se comporta como un sólido hasta que se excede un esfuerzo
de deformación mínimo ty y exhibe subsecuentemente una relación lineal
entre el esfuerzo y la relación de deformación se conoce como plástico de
Bingham o ideal (González, 2009).
Ejemplo: Las suspensiones de arcilla, lodos de perforación, pasta de
dientes.
A continuación se muestran los diagramas reológicos de los fluido no
newtonianos independientes del tiempo.
Figura 6. Comportamiento de los fluidos.
34
Figura 7. Relación d la viscosidad aparente con la velocidad
cortante.
2.4.1.2.1.4. FLUIDOS PLÁSTICO GENERAL
Estos fluidos presentan comportamiento de tipo ley de potencia con
esfuerzo cortante inicial, obedecen a la ecuación de Herschel –Bulkley
(González, 2009).
Figura 8. Comportamiento de fluidos plástico general.
35
2.4.1.2.2. FLUIDOS NO NEWTONIANOS (FNN) DEPENDIENTES
DEL TIEMPO
El estudio de fluidos no newtonianos dependientes del tiempo es aún más
complicado por el hecho de que la variación en el tiempo de la viscosidad
aparente es posible (González, 2009).
2.4.1.2.2.1. FLUIDOS THIXOTRÓPICOS
Los fluidos tixotrópicos muestran una reducción de η con el tiempo ante
la aplicación de un esfuerzo de corte constante (González, 2009).
Ejemplo: Pinturas, Shampoo, resinas de poliéster, tintas, pasta de tomate.
Figura 9. Relación de la viscosidad con la gradiente de velocidad.
2.4.1.2.2.2.FLUIDOS REOPÉCTICOS
Los fluidos reopécticos muestran un aumento de η con el tiempo.
Ejemplo: Algunas sustancias bituminosas como betunes y ceras
(González, 2009).
36
Figura 10. Relación de la viscosidad aparente con el tiempo.
2.4.1.2.2.3.FLUIDOS VISCOELÁSTICOS
Después de la deformación, algunos regresan parcialmente a su forma
original cuando se libera el esfuerzo aplicado. A tales fluidos se les llama
viscoelásticos (González, 2009).
Ejemplo: Soluciones acuosas y celulosas de methyl y algunos
pegamentos industriales.
2.4.1.3. MODELOS PARA FLUIDOS NO NEWTONIANOS
Las ecuaciones más comunes que se usan al caracterizar el comportamiento de
los FNN son las siguientes:
- La ecuación de la ley de potencia
(8)
Haciendo,
- La ecuación de Herschel – Bulkley
(9)
37
Donde :
γ = velocidad cortante
n = índice de comportamiento de flujo
K = índice de consistencia.
2.4.2. TIPOS DE VISCOSÍMETROS
Viscosímetros de tubo: Pueden ser divididos en tres categorías:
Capilar de vidrio: también llamado viscosímetro de tubo en U.
funcionan por gravedad y son los mejores instrumentos para medir la
viscosidad de fluidos newtonianos. Normalmente son de vidrio y
pueden ser encontrados en diferentes formatos, siendo los más
populares Cannon-Fenske,Ostwald e Ubbelohde. No pueden ser
usados para medir características de fluidos no newtonianos porque
la fuerza motriz y la presión hidrostática varían durante la descarga,
y a su vez puede variar la velocidad de deformación (González,
2009).
La figura 10 muestra esquemáticamente un viscosímetro de tubo
capilar de tipo Cannon Fenske.
38
Figura 11. Viscosímetro de tubo capilar.
Capilar de alta presión: pueden ser construidos de vidrio, mas no
tienen formato en “U” y por lo general son a gas o pistón.
Viscosímetro de tubo: un sistema a gas o una bomba pueden ser
usados para dar una fuerza motriz en estos viscosímetros. Pueden
usar altas presiones como aquellas encontradas en procesamientos
asépticos de alimentos, ideales y sirven para medidas de fluidos
newtonianos y no newtonianos a fuerzas de cizallamientos muy altas
(103 Pa). Este tipo de equipamiento puede ser fácilmente construido.
Viscosímetros rotacionales: estos instrumentos pueden determinar la
viscosidad de fluidos newtonianos y no newtonianos contenidos entre
dos cilindros coaxiales, dos placas paralelas (González, 2009).
- Cilindros concéntricos:
- Principio de operación: consisten básicamente de un par de cilindros
coaxiales, del cual uno gira mientras que el otro permanece estático.
El torque necesario para mantener el rotor a una determinada
velocidad es una medida de la velocidad de deformación.
39
- Aplicaciones y limitaciones: pueden ser medidas viscosidades de
fluidos newtonianos y no newtonianos y algunos equipos muestran
efectos de borda.
La medida incluye el conocimiento del par de torsión Ω, necesario para girar
el cilindro interior a un determinado número de revoluciones por unidad de
tiempo. Para calcular la viscosidad debe conocerse la relación entre el par de
torsión Ω, y el esfuerzo cortante σ, así como las revoluciones por segundo N,
y la velocidad de cizallamiento (Singh, 1998).
La relación entre el par de torsión Ω, y el esfuerzo cortante σ, será:
(10)
Donde se tiene en cuenta la longitud L del cilindro y la distancia r existente
entre los dos cilindros. La velocidad de cizallamiento para un sistema
rotatorio es función de la velocidad angular w.
(11)
Sustituyendo estas relaciones en la ecuación 4.
(12)
Para conocer la relación con la viscosidad, debe realizarse una integración
entre el cilindro exterior y el interior.
(13)
Donde el cilindro exterior (Ro) es estacionario (w = 0) y el interior (Ri) tiene
una velocidad angular w=w1. La integración conduce a
(14)
40
Y teniendo en cuenta que
(15)
entonces
(16)
La ecuación 16 muestra como la viscosidad de un líquido puede
determinarse usando un viscosímetro rotatorio con un cilindro interior de
radio Ri, longitud L, y un cilindro exterior de radio Ro, mediante medidas
del par de torsión Ω, originado al girar a un determinado número de
revoluciones por segundo N (Singh, 1998).
2.5. DISEÑO ESTADISTICO
2.5.1. ANALISIS DE VARIANZA
El análisis de la varianza (o Anova: Analysis of variance) es un método para
comparar dos o más medias. Cuando se quiere comparar más de dos medias es
incorrecto utilizar repetidamente el contraste basado en la t de Student por dos
motivos:
En primer lugar, y como se realizarían simultánea e independientemente varios
contrastes de hipótesis, la probabilidad de encontrar alguno significativo por azar
aumentaría. En cada contraste se rechaza la H0 si la t supera el nivel crítico, para lo
que, en la hipótesis nula, hay una probabilidad α. Si se realizan m contrastes
independientes, la probabilidad de que, en la hipótesis nula, ningún estadístico
supere el valor crítico es (1 - α)m, por lo tanto, la probabilidad de que alguno lo
supere es 1 - (1 - α)m, que para valores de α próximos a 0 es aproximadamente
igual a α*m. Una primera solución, denominada método de Bonferroni, consiste en
bajar el valor de α, usando en su lugar α /m, aunque resulta un método muy
conservador (Terrádez, 2008).
41
Por otro lado, en cada comparación la hipótesis nula es que las dos muestras
provienen de la misma población, por lo tanto, cuando se hayan realizado todas las
comparaciones, la hipótesis nula es que todas las muestras provienen de la misma
población y, sin embargo, para cada comparación, la estimación de la varianza
necesaria para el contraste es distinta, pues se ha hecho en base a muestras
distintas.
El método que resuelve ambos problemas es el anova, aunque es algo más que esto:
es un método que permite comparar varias medias en diversas situaciones; muy
ligado, por tanto, al diseño de experimentos y, de alguna manera, es la base del
análisis multivariante. 351. Bases del análisis de la varianza (Terrádez, 2008).
Supónganse k muestras aleatorias independientes, de tamaño n, extraídas de una
única población normal. A partir de ellas existen dos maneras independientes de
estimar la varianza de la población σ2:
1) Una llamada varianza dentro de los grupos (ya que sólo contribuye a ella la
varianza dentro de las muestras), o varianza de error, o cuadrados medios del error,
y habitualmente representada por MSE (Mean Square Error) o MSW (Mean
Square Within) que se calcula como la media de las k varianzas muestrales (cada
varianza muestral es un estimador centrado de σ2 y la media de k estimadores
centrados es también un estimador centrado y más eficiente que todos ellos). MSE
es un cociente: al numerador se le llama suma de cuadrados del error y se
representa por SSE y al denominador grados de libertad por ser los términos
independientes de la suma de cuadrados.
2) Otra llamada varianza entre grupos (sólo contribuye a ella la varianza entre las
distintas muestras), o varianza de los tratamientos, o cuadrados medios de los
tratamientos y representada por MSA o MSB (Mean Square Between). Se calcula a
partir de la varianza de las medias muestrales y es también un cociente; al
numerador se le llama suma de cuadrados de los tratamientos (se le representa por
SSA) y al denominador (k-1) grados de libertad. MSA y MSE, estiman la varianza
poblacional en la hipótesis de que las k muestras provengan de la misma población.
42
La distribución muestral del cociente de dos estimaciones independientes de la
varianza de una población normal es una F con los grados de libertad
correspondientes al numerador y denominador respectivamente, por lo tanto se
puede contrastar dicha hipótesis usando esa distribución. Si en base a este contraste
se rechaza la hipótesis de que MSE y MSA estimen la misma varianza, se puede
rechazar la hipótesis de que las k medias provengan de una misma población.
Aceptando que las muestras provengan de poblaciones con la misma varianza, este
rechazo implica que las medias poblacionales son distintas, de modo que con un
único contraste se contrasta la igualdad de k medias.
Existe una tercera manera de estimar la varianza de la población, aunque no es
independiente de las anteriores. Si se consideran las kn observaciones como una
única muestra, su varianza muestral también es un estimador centrado de σ2
(Terrádez, 2008).
Se suele representar por MST, se le denomina varianza total o cuadrados medios
totales, es también un cociente y al numerador se le llama suma de cuadrados total
y se representa por SST, y el denominador (kn -1) grados de libertad.
Los resultados de un anova se suelen representar en una tabla como la siguiente:
Cuadro 4. Cuadro de análisis de varianza.
Fuente de variación G.L. SS MS F
Entre grupos
Tratamientos k-1 SSA SSA/(k-1) MSA/MSE
Dentro
Error (n-1)k SSE SSE/k(n-1)
Total Kn-1 SST
Fuente: Terrádez, 2008.
F se usa para realizar el contraste de la hipótesis de medias iguales. La región
crítica para dicho contraste es F > Fα (k-1,(n-1)k
43
2.5.2. PRUEBA DE INTERVALOS MÚLTIPLES DE DUNCAN
Con este método se prueban las verdaderas diferencias que existen entre los pares
demedias. Este método es muy eficiente para detectar diferencias entre medias
cuando estas diferencias en realidad existen; es por esta razón que es muy utilizado
(Terrádez, 2008).
Primero se colocan los “a” promedios de tratamiento en orden ascendente y se
determina el error estándar de cada promedio.
para el caso balanceado y en caso desbalanceados se debe
reemplazar "n"
Por la media armónica nh de los (ni), en donde ; es decir, que
Luego se calculan los intervalos significantes rα (p,f), para p=2,3,…,a, para ello
existen; en donde Α es el nivel de significancia y f es el número de grados de
libertad del error. Estos intervalos se convierten en un conjunto de (a-1) mínimos
intervalos significativos (Rp) para p= 2,3,…,a, y se calculan de la forma siguiente:
Rp= rα( p, f )Sy1.
Las diferencias observadas entre las medias se prueban, comenzando por el valor
más alto contra el más pequeño, esta diferencia deberá ser comparada con el
intervalo mínimo significativo Ra. Después se calcula la diferencia entre el valor
más alto y el segundo más pequeño y se compara con el intervalo mínimo
significativo Ra-1. Este proceso se continúa hasta que han sido consideradas las
diferencias entre todas las posibles a(a-1)/2 pares de medias. Se concluye que el par
de medias en estudio es significativamente diferente si la diferencia observada es
mayor que el intervalo mínimo significativo correspondiente (Terrádez, 2008).
44
Procedimiento
• Se colocan las medias en orden ascendente.
• Se calcula el error estándar.
• Se obtienen los intervalos significativos.
• Se obtienen los mínimos intervalos significativos.
• Calcular la diferencia de las medias y realizar las comparaciones con los
mínimos intervalos significativos correspondientes.
• Hacer las conclusiones
45
III. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. Material
3.1.1. Material de vidrio
- Termómetro BOECO Mercurio dividido desde -10 hasta 150°C
- Termómetro-Termocupla Digi-sense Vasos de precipitación de 25,
50 y 100 ml
- Probetas de 100 ml
- Matraces de 50 ml
- Tubos de ensayo de 10 ml
- Pipetas de 10 ml
- Lactodensímetro Quevenne, dividido de 15 a 40º, con divisiones de 1
grado a 20ºC.
3.1.2. Materiales Químicos
- Agua destilada
- Solución de fenolftaleína al 1%
- NaOH (0.1 N).
3.1.3. Materiales Biológicos
- Cultivos iniciadores comerciales: VIVOLAC y SACCO
- Leche fresca entera de vaca
- Leche en polvo.
3.1.4. Otros materiales
- Recipientes de plásticos
- Cocina a gas
- Ollas
- Coladores.
3.1.5. Equipos
- Balanzas electrónicas
Sartorius CPA2245
46
Precisión: 0.0001 g
Capacidad máxima: 220 g
Hxb Series HXB-600
Precisión: 0.1 g
Capacidad máxima: 600 g
- Refrigeradora Electrolux
- Viscosímetro Rotacional SELECTA ST-DIGIT-R
- pH metro
- Incubadora.
3.2. Metodología
A. Diseño Experimental
Figura 12. Diseño experimental del trabajo de investigación.
Leyenda:
C1: Cultivo iniciador comercial SACCO (2 % v/v de la cantidad de leche inicial).
C2: Cultivo iniciador comercial VIVOLAC (2 % v/v de la cantidad de leche inicial).
S1: Concentración mínima de sólidos totales (12 % p/v).
S2: Concentración máxima de sólidos totales (15 % p/v).
Evaluación Reológica YOGURT NATURAL BATIDO
Análisis Fisicoquímicos
- % Acidez - pH - Densidad - % Sólidos totales
Incubación
- Temperatura - Volumen - pH - % Acidez
LECHE FRESCA ENTERA
C1
S1 S2
C2
S1 S2
47
Para el presente trabajo de investigación se utilizará como materia prima leche fresca entera
la cual se estandarizara a un contenido mínimo y máximo de sólidos totales de 12 y 15 %
p/v respectivamente, para luego adicionar 2 tipos de cultivos iniciadores comerciales en
cantidades iguales por separado (2% v/v), después se incubará, obteniéndose 4 muestras de
yogurt natural tipo batido.
B. Descripción del proceso
Elaboración del yogurt natural tipo batido
Figura 13. Diagrama del proceso de elaboración del yogurt natural tipo batido
(Hernández, 2003).
LECHE FRESCA
ESTANDARIZACIÓN
PASTEURIZACIÓN
ENFRIAMIENTO
INOCULACIÓN
FERMENTACIÓN
ENFRIAMIENTO
BATIDO
ENVASADO
ALMACENADO
YOGURT NATURAL BATIDO
45 º C
15 º C
85 º C x 15 min
Cultivo Iniciador
4 º C
Concentración
de sólidos
43 º C hasta 70ºD
Unidades de 250 ml
Por 5 minutos
48
- Recepción de Leche Fresca
Se realizaron análisis fisicoquímicos tales como determinación de % acidez, %
sólidos totales, pH y densidad, encontrándose los valores dentro de los rangos
permitidos para poder elaborar el yogurt.
Cuadro 5. Especificaciones fisicoquímicas de la leche fresca de vaca.
Parámetro Valor NTP
% Acidez Min. 0.14 / Máx.0.18
% Sólidos totales Min. 11.4
pH 6.5 – 6.7
Densidad a 15°C 1.0296 – 1.034 g/ml
Fuente: Norma técnica Peruana, 2003.
- Estandarización
Para aumentar la cantidad de sólidos totales en la leche, primero fue necesario
estandarizar la cantidad de grasa. Para elevar la cantidad de sólidos totales se agregó
leche descremada en polvo hasta alcanzar la concentración mínima 12% y máxima
15% de sólidos totales. La determinación de sólidos totales se realizó por el método
directo de desecación en estufa.
- Pasteurización
Se calentó la leche hasta llegar a 85ºC por 15 minutos, para eliminar la mayor parte
de la flora contenida en la leche. La disminución de la flora asociada a la leche
permite el crecimiento de los microorganismos (productores de yogurt) libres de
competencia, con todos los nutrimentos de la leche a su disposición. Se dejó tapada
la olla para evitar cualquier contaminación posterior.
49
- Enfriamiento
Después de la pasteurización, la leche fue enfriada hasta una temperatura de 45 °C
necesaria para el crecimiento óptimo de los microorganismos. Se colocó la olla
dentro de un depósito con agua fría, hasta que se alcanzó la temperatura deseada.
- Inoculación
Se adicionó el cultivo iniciador comercial en una proporción del 2 % v/v de la
cantidad de leche inicial que se utilizó. Se mezcló muy bien con la leche para
asegurar una adecuada distribución de los microorganismos.
- Fermentación
La fermentación se realizó durante un promedio de cinco horas, a una temperatura
de 43°C ± 2 °C en una incubadora hasta que se alcanzó una concentración de ácido
láctico de 70 °Dornic.
- Enfriamiento
Cuando se alcanzó la acidez deseada, se detuvo el proceso de fermentación, para
esto se disminuyó rápidamente la temperatura hasta 15 ± 2 °C; los microorganismos
involucrados no son capaces de crecer a esta temperatura.
- Batido
Una vez que el yogurt se encontró frío, se procedió a agitar cuidadosamente para
romper el coágulo o gel. El batido se realizó con un cucharón y el tiempo de batido
fue de 5 minutos para todos los tratamientos.
- Envasado
Se realizó en depósitos de plástico de 250 ml siguiendo los principios de higiene y
sanidad para que el deterioro no afecte las características del yogurt.
50
- Almacenado
Se almacenó en refrigeración a una temperatura de 4ºC en condiciones adecuadas de
higiene con el fin de aumentar su vida útil.
C. Métodos de análisis físico-químicos
Determinación de sólidos totales: Según método A.O.A.C.
Determinación del % acidez: Según método 947.05 de la AOAC (1997).
Determinación de densidad: Según método 925.22 de la AOAC (1990).
Determinación de pH: Medición con el pH-metro.
(Rodríguez, 2010).
Análisis Reológico
Se realizó empleando un viscosímetro rotacional SELECTA ST-DIGIT-R. Los
datos tomados se realizaron a una temperatura ambiente, manteniéndose constante
con la ayuda de un termostato (Rodríguez, 2010).
Cuadro 6. Datos a determinar para la evaluación reológica.
Modelo del husillo
Radio “R”
Ancho entre los cilindros
Altura del cilindro
1. Determinación de la Viscosidad Aparente
La determinación de la viscosidad aparente se realizará en forma directa, tomando
las lecturas de viscosidad expresadas en mPa.s, a las velocidades de 5, 10, 20, 30,
50, 60, 100 y 200 rpm. Se considerarán solo los valores mayores al 30% de fondo
de escala.
51
2. Determinación del comportamiento reológico
Para calcular la viscosidad se debe conocer la relación entre el par de torsión, Ω, y
el esfuerzo cortante, , así como las revoluciones por segundo, N, y la velocidad de
cizallamiento, (Rodríguez, 2010).
El esfuerzo de corte es igual a:
(17)
Donde:
F= fuerza
A=área
Como:
(18)
(19)
De esta fórmula se despeja el par de torsión y se remplaza en la ecuación 2 de la
cual se obtiene el esfuerzo cortante.
El esfuerzo cortante se remplaza en la ecuación de Newton de la viscosidad.
(20)
De esta ecuación se halla la velocidad de cizalla. Luego se calcula la tensión de
fluencia .
(21)
Obtenido según la tendencia de la curva observada en las gráficas. Con la ecuación
de Casson se halla .
52
(22)
Se linealiza esta ecuación
Figura 14. Determinación del gráficamente.
De donde se obtiene al elevar al cuadrado el intercepto de la reta ajustada por
regresión lineal.
Los valores del índice de consistencia “K” e índice reológico, se determina
aplicando la ecuación linealizada de:
(23)
Luego se logaritma la ecuación 7, se grafica y se halla “K” y “n”.
53
Figura 15. Determinación del índice de consistencia (K) y el índice de
comportamiento.
D. Diseño Estadístico
Se empleará un diseño factorial 2x2 con 2 factores (variables independientes:
tipo de cultivo iniciador comercial y concentración de sólidos) obteniéndose 4
tratamientos y 2 repeticiones para eliminar el error experimental.
- Variable Independiente: Tipo de cultivo iniciador comercial y concentración
de sólidos.
- Variable Dependiente : Comportamiento reológico.
Cuadro 7. Combinación de las variables independientes usadas para la
determinación del análisis de varianza.
Concentración de sólidos
S1 S2
Cultivo
iniciador
comercial
C1 S1C1 S2C1
C2 S1C2 S2C2
54
Se realizará un análisis de varianza tal como se muestra en el cuadro 8, para
ver diferencias si existe diferencia entre los tratamientos
Cuadro 8. Cuadro de análisis de la varianza.
F.V. S.C. G.L. C.M. F
Tratamiento SCA a-1 MCA= SCA/(a-1) Fo=MCA/MCE
Bloques SCB b-1 MCB= SCB/(b-1)
Error SCE (a-1)(b-1) MCE= SCE/(a-1)(b-1)
Total SCT ab-1
Si análisis de varianza nos arroja que existe diferencia entre los tratamientos,
entonces se realizara una prueba de Duncan (Montgomery, 1991).
Prueba de intervalos múltiples de Duncan
Este procedimiento compara todas las parejas de medias. Esta prueba
determina el error estándar de cada promedio, a continuación, se prueban las
diferencias observadas, entre las medias, comenzando por el valor más alto
contra el más pequeño, comparando esta diferencia con el intervalo mínimo
significativo. Después se calcula la diferencia entre el valor más alto y el
segundo más pequeño y se compara con el intervalo significativo mínimo.
Este procedimiento continúa hasta que todas las medias han sido comparadas
con la media más grande. A continuación, la diferencia entre la segunda
media más grande y la más pequeña se calcula y compara contra el intervalo
mínimo significativo. Este proceso continúa hasta que ha sido consideradas
las diferencias entre todos los posibles pares. Sí una diferencia observada es
mayor que el intervalo mínimo significativo correspondiente, se concluye
que la pareja de medias en cuestión es significativamente diferente. En los
55
resultados de la prueba de Duncan podemos confirmar si existen diferencias
estadísticas entre los tratamientos en estudio. Se utilizará un nivel de
confianza de 95% (Montgomery, 1991).
56
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Análisis Reológico
Uno de los atributos de calidad más preciados del yogurt es la viscosidad, a través
de su consistencia y comportamiento al ser agitado. En el presente trabajo se
estudio la caracterización reológica del flujo del yogurt por medio de los modelos
matemáticos, para determinar el valor de los parámetros de flujo que lo definen.
Las características reológicas fueron determinadas a 4°C. En la Figura 15 se muestra
el reograma que representa el comportamiento reológico de los 4 tratamientos de
yogurt natural tipo batido.
En la mayoría de trabajos sobre reologia de yogurt se ha usado el modelo de
Herschel-Bulkley principalmente para cuantificar los parámetros reológicos. Skriver
et al. (1993), estudiaron las características reológicas de yogurt batido, variando los
contenidos de materia y temperatura de fermentación (32 a 43°C), las curvas de
flujo se analizaron a un rango de velocidad de giro de 29-920s-1
y un
comportamiento plástico del yogurt, el cual fue descrito usando el modelo de
Herschel-Bulkley y el modelo de Casson. Así mismo en este trabajo se observa que
el comportamiento de los 4 tratamientos (Figura 15) obedece al de un fluido no
newtoniano tipo plástico general, el reograma representa la relación entre la fuerza
tangencial que hace fluir un material y la razón de corte. En los valores de la figura
son considerando solo los valores mayores a 20% de fondo de escala.
Según Shaker et al. (2000), en la caracterización reológica de yogurt han
demostrado que el yogurt es un fluido que exhibe un comportamiento no
Newtoniano de tipo plástico general con un esfuerzo de cedencia y que los modelos
que mejor describen este comportamiento son el de Casson y el de Herschel-
Bulkley.
57
Figura 16. Reograma para los 4 tratamientos.
En el modelo aplicado Herschel-Bulkley el factor más importante resultó ser σ0
(esfuerzo cortante), indicándonos que es la energía necesaria para iniciar la
deformación en el sistema en la Figura 15 se puede observar que los tratamientos
con mayor contenido de sólidos totales (15%) requieren mayor esfuerzo cortante
que los que tienen menor contenido de sólidos (12%). Así mismo los que fueron
elaborados con el cultivo iniciador SACCO presentan mayor esfuerzo cortante que
los elaborados con el cultivo iniciador VIVOLAC.
Cuadro 9. Valores índice de consistencia (k), el índice de comportamiento
(n) y el esfuerzo cortante inicial (σ0) para los cuatro tratamientos.
TRATAMIENTO K (Pa.s) n σ0 (Pa)
15 % VIVOLAC 9.44789208 0.67637333 53.10788
15 % SACCO 10.7813084 0.69326667 56.14147
12 % SACCO 3.37998497 0.77706667 13.57162
12 % VIVOLAC 1.55672073 0.84523333 8.033744
0
100
200
300
400
500
600
700
0 100 200 300 400 500 600 700
Esf
uer
zo c
ort
an
te (
Pa
)
Velocidad de corte (1/s)
15 % SACCO
15 % VIVOLAC
12 % SACCO
12 % VIVOLAC
58
Al realizar la regresión de vs dv/dy en su forma logarítmica se obtiene la
pendiente “n” y el intercepto log K. El valor de “n” denota el comportamiento
newtoniano ya que si n=1 es un fluido newtoniano, si n<1 es un plástico general
(González, 2009). Con respecto a las propiedades reológicas, el cuadro 9 muestra
que todos los tratamientos analizados presentan un índice de comportamiento, en
donde n<1 por lo tanto son fluidos con un comportamiento no newtoniano de tipo
plástico general.
Ramaswamy y Basak (1992) trabajaron en los efectos reológicos de pectina y
frambuesa en la reologia de yogurt batido y observaron que tanto el esfuerzo de
corte como la velocidad de fluencia siguen el modelo de Herschel-Bulkley, notando
que tanto el coeficiente de consistencia (K) como viscosidad aparente se
incrementan cuando se incrementa la cantidad de concentrado, esto se relaciona con
los resultados encontrados en la presente investigación donde se puede apreciar, que
a mayor cantidad de sólidos totales mayor es el índice de consistencia (K).
En el Cuadro 9 se puede apreciar que los 4 tratamientos tienen un índice de
comportamiento comparable (n), es decir que todos son menores a 1 comportándose
como fluidos del tipo plástico general y obedeciendo todos a la ecuación de
Herschel-Bulkley, mientras que su índice de consistencia (K) es muy diferente, esto
se debe a la integridad del gel y a la composición de cada uno de los productos; los
yogures que contiene más cantidad de sólidos totales y que han sido elaborados con
el cultivo iniciador SACCO generan un yogurt mas viscoso y con un coeficiente de
consistencia mayor.
Shaker et al. (2000), observaron que la viscosidad depende contenido de sólidos
totales en la leche empleada para elaborar yogurt esto se pudo verificar también en
el presente trabajo.
59
Análisis Estadístico
En el Cuadro 10 se aprecia el análisis de varianza para el esfuerzo cortante (σ0)
donde se observa que el F>F0, por lo que existe diferencia entre los tratamientos,
por lo tanto se realiza la prueba de Duncan para ver si existen diferencias
estadísticas entre los tratamientos en estudio.
Cuadro 10. Análisis de varianza para el esfuerzo cortante inicial (σ0).
F.V, S.C. G.L. C.M. F Probabilidad F0
Entre Grupos 5820.907 3 1940.302382 44.7916 2.39738E-05 4.0661806
Dentro de los Grupos 346.548 8 43.31848128
Total 6167.45 11
Cuadro 11. Resultados de la prueba de intervalos múltiples de Duncan para el
esfuerzo cortante inicial (σ0).
15% SACCO 56.141469 12% VIVOLAC 8.03374374
15% SACCO 56.141469 12 % SACCO 13.5716174
15% SACCO 56.141469 15% VIVOLAC 53.1078767
15% VIVOLAC 53.107877 12% VIVOLAC 8.03374374
15% VIVOLAC 53.107877 12 % SACCO 13.5716174
12 % SACCO 13.571617 12% VIVOLAC 8.03374374
Observamos que existe una diferencia significativa entre los tratamientos a
diferentes porcentajes de sólidos totales. A la misma cantidad de sólidos totales no
existe diferencia significativa entre el uso del cultivo Vivolac o Sacco sobre el
esfuerzo cortante.
En el Cuadro 11 se aprecia el análisis de varianza para en índice de consistencia (K)
donde se observa que el F>F0, por lo que existe diferencia significativa entre los
tratamientos, por lo que se realizó una prueba de Duncan.
60
Cuadro 12. Análisis de varianza para el índice de consistencia (K).
F.V. S.C. G.L. C.M. F Probabilidad F0
Columnas 183.048735 3 61.01624492 61.353627 7.28355E-06 4.0661806
Dentro del grupo 7.956008 8 0.994501017
Total 191.00474 11
Al realizar la prueba de intervalos múltiples de Duncan también resulta que hay
diferencia entre los promedios de los tratamientos como se muestra en el cuadro 14,
donde y1, y2, y3 y y4 son los promedios de los índices de consistencia (K) para los
tratamientos de 15 % de sólidos totales con el cultivo VIVOLAC, 15 % de sólidos
totales con el cultivo SACCO, 12 % de sólidos totales con el cultivo SACCO Y 12
% de sólidos totales con el cultivo VIVOLAC respectivamente.
Cuadro 13. Resultados de la prueba de intervalos múltiples de Duncan para el
índice de consistencia (K).
15% SACCO 10.781308 12% VIVOLAC 1.5567207
15% SACCO 10.781308 12 % SACCO 3.379985
15% SACCO 10.781308 15% VIVOLAC 9.4478921
15% VIVOLAC 9.4478921 12% VIVOLAC 1.5567207
15% VIVOLAC 9.4478921 12 % SACCO 3.379985
12 % SACCO 3.379985 12% VIVOLAC 1.5567207
En el Cuadro 13 podemos ver que en los tratamientos 15% SACCO y 12%
VIVOLAC existe diferencia significativa, al igual que 15% SACOO y 12%
SACCO, 15% VIVOLAC y 12% VIVOLAC, 15% VIVOLAC y 12% SACCO y,
12% SACCO y 12% VIVOLAC. En los tratamientos 15 % SACCO Y 15 %
VIVOLAC no existe una diferencia significativa teniendo iguales efectos sobre el
índice de consistencia (K), por lo que se aprecia que a concentraciones altas de
sólidos totales no hay diferencia significativa entre el uso del cultivo Vivolac o
61
Sacco sobre “K” a diferencia de 12% de sólidos totales donde si se aprecia la
diferencia en el uso de uno u otro cultivo iniciador.
Cuadro 14. Análisis de varianza para el índice de comportamiento (n).
F.V, S.C. G.L. C.M. F Probabilidad F0
Entre Grupos 0.055276 3 0.0184253 31.681794 8.65791E-05 4.0661806
Dentro de los Grupos 0.004653 8 0.0005815
Total 0.059928 11
En el Cuadro 14 se aprecia el análisis de varianza para en índice de comportamiento
(n) donde se observa que el F>F0, por lo que existe diferencia entre los
tratamientos, por lo tanto se realiza la prueba de Duncan para ver si existen
diferencias estadísticas entre los tratamientos en estudio.
Cuadro 15. Resultados de la prueba de intervalos múltiples de Duncan para el
índice de comportamiento (n).
12% VIVOLAC 0.693266667 15% VIVOLAC 0.676373333
12% VIVOLAC 0.693266667 15 % SACCO 0.693266667
12% VIVOLAC 0.693266667 12 % SACCO 0.777066667
12 % SACCO 0.676373333 15% VIVOLAC 0.676373333
12 % SACCO 0.676373333 15% SACCO 0.693266667
15% SACCO 0.777066667 15% VIVOLAC 0.676373333
En el Cuadro 15 podemos ver que en los tratamientos 12% VIVOLAC y 15%
VIVOLAC existe diferencia significativa, al igual que 12% VIVOLAC y 15%
SACCO, 12 % VIVOLAC Y 12 % SACCO, 12% SACCO y 15% VIVOLAC, 12%
SACCO y 15% SACCO. En los tratamientos 15% SACCO y 15% VIVOLAC no
existe una diferencia significativa teniendo iguales efectos sobre el índice de
comportamiento (n). Observamos que a altas concentraciones de sólidos totales no
existe diferencia significativa al usar el cultivo Vivolac o Sacco sobre “n”, lo que si
se ve a bajas concentraciones de sólidos como es 12%.
62
V. CONCLUSIONES
- Se determinó que el yogurt natural tipo batido obtenido de los cuatro
tratamientos presentó un comportamiento tipo plástico general presentando un
valor de esfuerzo cortante inicial de σ0 =56.141 para el tratamiento 15 % de
sólidos totales con el cultivo Sacco, σ0 = 53.108 para 15 % de sólidos totales con
el cultivo Vivolac, σ0 =13.572 para 12 % de sólidos totales con el cultivo Sacco y
σ0 = 8.033744 para 12 % de sólidos con el cultivo Vivolac.
- Se caracterizó el comportamiento reológico del yogurt natural tipo batido para
cada cultivo iniciador comercial, no teniendo diferencias significativas entre el
uso del cultivo Vivolac o Sacco a altas concentraciones de sólidos totales (15%)
en el índice de consistencia (K) y el índice de comportamiento (n).
- Se caracterizó el comportamiento reológico del yogurt natural tipo batido para
cada concentración de sólidos (12 y 15%), siendo la viscosidad del yogurt
dependiente de la cantidad de sólidos presentes en la leche.
63
VI. RECOMENDACIONES
- Buscar otros cultivos iniciadores para analizar mejor la diferencia entre ellos si
la hubiera.
- Realizar análisis microbiológicos para conocer la flora microbiana presente,
pues a pesar de contar con un tratamiento térmico. La adición de los
componentes tal vez incremente o se desarrollen microorganismos.
64
VII. BIBLIOGRAFIA
Agudelo, D. y Gómez, O. 2005. Composición nutricional de la leche de ganado
vacuno. Revista lasallista de investigación, enero-junio año/volumen 02, numero
001. Antioquía.
Crawford, F. 2004. Leche: alimento poderoso (en línea). Consultado 16 oct. 2011.
Cuernavaca, México. Disponible en: www.williams-cuernavaca.edu.mx.
De Hombre, R. 1997. Reología y textura del yogur. Instituto de Investigaciones para
la Industria Alimenticia. Boletín técnico N° 5 .La Habana.
Determinación de grasa y sólidos totales en leche y derivados. 2004. Disponible
http://www.unzu.com/guia en (Accesado 08/06/11).
Gastelo, G. 2005. Aceptación por un panel no entrenado de yogurt de leche de soya
(Glycine max) variedad pelícano elaborado con jugo de uva concentrado (Vitis
vinífera) variedad quebranta. Tesis para obtener el título de Ingeniero
Agroindustrial. Trujillo. Universidad Nacional de Trujillo. Facultad de ciencias
Agropecuarias. Escuela de Ingeniera Agroindustrial.
González, S. 2009. Diseño mecánico de un equipo para medida de la viscosidad en
fluidos no newtonianos. Tesis para obtener el título de Ingeniero Industrial.
Cartagena. Universidad Politécnica de Cartagena. Escuela Técnica Superior de
Ingeniería Industrial.
Guía de trabajos prácticos – Laboratorio. 2007. Disponible en:
http://www.uba.com/guia (Accesado 08/06/11)
Hernández, A. 2003. Microbiología Industrial. 1era Edición. Editorial de la
Universidad Estatal a Distancia EUNED. Costa Rica.
INEI (Instituto Nacional de Estadística e Informática). n.d. Producción de yogurt.
Disponible en: http://www.inei.gob.pe/. (Accesado 08/06/11).
65
Keating, P. y Gaona, H. 1999. Introducción a la Lactología. Editorial Limusa 2°
Edición, México, D.F.
Molina, I. 2009. Comparación de tres estabilizantes comerciales utilizados en la
elaboración de yogurt de leceh descremada de vaca. Tesis para obtener el grado
académico de Licenciada Zootecnista. Universidad de San Carlos de Guatemala.
Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia. Escuela de Zootecnia.
Montgomery, C. 1991. Diseño y Análisis de experimentos. Grupo Editorial
Iberoamericana. México.
Muller, H. 1991. Introducción a la reología de los alimentos. Editorial Acribia,
Zaragoza. España.
Palencia, Y. 2004. Los alimentos lácteos y sus limitaciones Disponible
http://www.unizar.es/med_naturista/Lacteos.pdf en (Accesado 15/06/11).
Rodríguez, M. 2010. Efecto de la proporción de sólidos lácteos en la consistencia y
aceptabilidad general del yogurt. Tesis para obtener el título de Ingeniero
Agroindustrial. Trujillo. Universidad Nacional de Trujillo. Facultad de ciencias
Agropecuarias. Escuela de Ingeniera Agroindustrial.
Rojas, W., Chacón, A. y Pineda, M. 2007. Características del yogurt batido de
fresa derivadas de diferentes proporciones de leche de vaca y cabra. Revista
agronomía mesoamericana. 18° Edición.
Shaker et al. 2000, Lactología Industrial, leche, preparación y elaboración,
máquinas, instalaciones y aparatos, productos lácteos. Editorial Acribia S.A. 3°
Edición. Zaragoza.
Singh, P. 1998. Introducción a la Ingeniería de Alimentos. Editorial Acribia S.A. 2°
Edición. Zaragoza.
Tamime, A. y Robinson, R. 1991. Yogurt Ciencia y Tecnología. Editorial Acribia
S.A. Zaragoza, España.
66
Terrádez, M. 2008. Diseños experimentales. Disponible en: http://
http://www.repositorio.bib.upct.es/dspace (Accesado 10/10/11).
Veisseyre, R.1998. Lactología Técnica. Editorial Acribia S.A. 2° Edición. Zaragoza
Wastra. 2001. Ciencia de la leche y tecnología de los productos lácteos. Editorial
Acribia. Zaragoza.
Wu S., Li D., Li S, Bhandari B., Yang B., Chen X. y Mao Z. 2009. Effects of
Incubation Temperature, Starter Culture Level and Total Solids Content on the
Rheological Properties of Yogurt. International Journal of Food Engineering.
67
ANEXOS
ANEXO 1 DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS TOTALES EN LA LECHE
Pesar 5 g de muestra preparada (20ºC) en cápsulas de porcelana previamente
taradas. Evaporar sobre un baño de vapor por 30 minutos, exponiendo la mayor
parte de la superficie externa del crisol al vapor. Llevar los crisoles a la estufa de
desecación calentada a 100ºC ± 2ºC y después de 3 horas de desecación, enfriar los
crisoles en un desecador. Finalmente pesar los crisoles rápidamente, repetir hasta
que la diferencia no sea mayor de 0,5 mg (Periodos de 30 min) y calcular el
porcentaje de sólidos totales de cada muestra y tomar el promedio. Expresar los
resultados en peso/volumen.
(Hernández, 2003).
ANEXO 2.DETERMINACIÓN DEL % ACIDEZ
Colocar 9ml de muestra en un vaso de precipitación. Adicionar 2 ó 3 gotas de
fenolftaleína al 1%. Titular con NAOH 0.1N haciendo caer gota a gota la solución
mientras se agita la muestra, hasta obtener una coloración rosada persistente por 30
segundos.
Efectuar la lectura, según el gasto de NAOH, teniendo en cuenta que cada décima
parte de mililitros equivale a 0.01% de ácido láctico o igual a 1°Dornic.
(Rodríguez, 2010).
68
ANEXO 3. DETERMINACIÓN DE DENSIDAD
Método del Lactodensímetro Quevenne
Llevar la muestra a 15 °C o lo más próximo posible entre 10 y 20 °C. Agitar la
leche, tratando de homogenizar la leche sin formar espuma.
En una probeta de 250ml se coloca la muestra de leche, se toma la temperatura
interna de la leche con el uso de un termómetro, luego se introducirá el
lactodensímetro Quevenne sumergiéndolo y dándole un ligero movimiento de
rotación, hacer la lectura en la escala correspondiente cuando el lactodensímetro
este inmóvil, y considerando correcta la lectura por encima del menisco formado
por la leche.
Esta determinación de efectúa a 15 °C, pero si se realiza a una temperatura superior
inferior se harán las correcciones respetivas agregando o disminuyendo el factor
0.0002 a la densidad leída por cada grado que este sobre o debajo de 15 °C
respectivamente. Usando la siguiente fórmula:
Donde:
= Densidad real de la leche
− − = Grados lactodensímetros registrados en el lactodensímetro Quevenne
∆°T = Variación de temperatura teniendo como referencia 15 °C, ya sea mayor o
menor a esta.
(Rodríguez, 2010).
ANEXO 4. DETERMINACIÓN DE pH
Se medirá el pH con el pH-metro. Se realiza la calibración del equipo por medio de
buffers adecuados (pH 4.00 y pH 7.00), y luego se procede directamente a la
medición del valor pH correspondiente a la muestra en estudio.
(Hernández, 2003).
69
ANEXO 5. PROCESO DE ELABORACIÓN DEL YOGURT NATURAL TIPO
BATIDO CON DOS CULTIVOS Y A DOS CONCENTRACIONES DE SÓLIDOS
TOTALES
70
71
ANEXO 6. RESULTADOS DEL ESFUERZO CORTANTE INICIAL (σ0) PARA
LOS CUATRO TRATAMIENTOS Y SUS REPETICIONES.
ANEXO 7. RESULTADOS DEL INDICE DE CONSISTENCIA (K) PARA LOS
CUATRO TRATAMIENTOS Y SUS REPETICIONES.
15% Sacco 15 % Vivolac 12% Sacco 12 % Vivolac
k1 11.09430242 10.44479691 4.101096609 1.48798996
k2 9.66718434 10.29911719 2.86417797 1.64437172
k3 11.58243842 7.599762144 3.174680322 1.53780051
Suma 32.34392518 28.34367625 10.1399549 4.67016219
Promedio 10.78130839 9.447892083 3.379984967 1.55672073
Varianza 0.990523495 2.56699385 0.414104428 0.0063823
Suma de cuadrados 350.690879 272.9219821 35.10110398 7.28290288
15 % Vivolac 15% Sacco 12% Sacco 12 % Vivolac
σ01 (Pa) 58.83350209 57.20804496 15.319396 3.58837249
σ02 (Pa) 43.99536241 46.20600625 11.329956 11.4358949
σ03 (Pa) 56.49476569 65.01035641 14.06550016 9.07696384
Suma 159.3236302 168.4244076 40.71485216 24.1012312
Promedio 53.10787673 56.14146921 13.57161739 8.03374374
Varianza 63.64585991 89.25408411 4.161848024 16.2121331
Suma de cuadrados 8588.631432 9634.101862 560.8900915 226.047382
72
ANEXO 8. RESULTADOS DEL INDICE DE COMPORTAMIENTO (n) PARA LOS
CUATRO TRATAMIENTOS Y SUS REPETICIONES.
15% Sacco 15 % Vivolac 12% Sacco 12 % Vivolac
n1 0.685 0.66552 0.7382 0.8544
n2 0.7175 0.6601 0.8054 0.8346
n3 0.6773 0.7035 0.7876 0.8467
Suma 2.0798 2.02912 2.3312 2.5357
Promedio 0.693266667 0.676373333 0.777066667 0.84523333
Varianza 0.000455263 0.000559236 0.001212173 9.9623E-05
Suma de cuadrados 1.44276654 1.37356113 1.81392216 2.14345741
73
ANEXO 9. NORMA DEL CODEX PARA LECHES FERMENTADAS
74
ANEXO 10. FICHA TÉCNICA DEL CULTIVO SACCO
75
ANEXO 11. FICHA TÉCNICA DEL CULTIVO VIVOLAC