“Año del Buen Servicio al Ciudadano”
“Facultad de Ingeniería Agraria, Industrias Alimentarias y Ambiental” Escuela Académico Profesional de Ingeniería en Industrias Alimentarias
RESPONSABLES
BELLO SÁNCHEZ Gabriel. CABALLERO MAGUIÑA Brigitte. DULANTO GAMARRA Enrique. RODRIGUEZ VILLARREAL Saida
VII
Huacho, 2017 PERÚ
INDICE INTRODUCCIÓN I.
PLANTEAMIENTO PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
pág. 4
1.1.
Descripción de la realidad problemática
pág. 4
1.2.
Formulación del Problema
pág. 5
1.2.1. Problema General
pág. 5
1.2.2. Problema Específico
pág. 5
Objetivos de la Investigación
pág. 5
1.3.1. Objetivos Generales
pág. 5
1.3.2. Objetivos Específicos
pág. 5
1.4.
Justificación de la Investigación
pág. 6
1.5.
Delimitaciones del Estudio
pág. 6
1.5.1. Tematico
pág. 6
1.5.2. Geográfico
pág. 6
1.3.
II.
pág. 3
MARCO TEÓRICO
pág. 7
2.1.
Antecedentes de la Investigación
pág. 7
2.1.1. Investigación relacionada con el estudio
pág. 7
Bases Teóricas
pág. 8
2.2.1. Colágeno
pág. 8
2.2.2. Conversión de Colágeno Colágeno en gelatina
pág. 8
Proceso de Obtención de Colágeno
pág. 9
2.3.1. Materia Prima
pág. 9
2.3.2. Procesamiento de Gelatina
pág. 9
2.3.3. Tratamiento Preliminar
pág. 9
2.3.4. Proceso de recuperación
pág. 11
2.3.5. Propiedades fisicas
pág. 11
Evaporadores
pág. 12
2.4.1. Definición
pág. 12
2.4.2. Factores de Proceso
pág. 12
2.4.3. Tipos Generales de Evaporadores
pág. 14
2.2.
2.3.
2.4
1
pág. 19
2.5. Método de Cálculo 2.5.1. Evaporador de simple efecto 2.6. Formulación De La Hipótesis
III.
pág. 19 pág. 20
2.6.1. Hipótesis general
pág. 20
2.6.2. Hipótesis Específica
pág. 20
METODOLOGIA
pág. 21
3.1. Tipo de estudio
pág. 21
3.2. Materiales y metodos
pág. 21
3.3. Flujograma de proceso proceso de extracción de colágeno colágeno
pág. 22
3.4. Proceso de Extracción de Colágeno
pág. 23
IV.
RESULTADOS
pág. 24
V.
CONCLUSIONES
pág. 25
VI.
DISCUSIONES
pág. 25
VII.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
pág. 26
VIII.
ANEXOS
pág. 27
2
INTRODUCCIÓN La gelatina es una proteína coloidal soluble en agua caliente, obtenida por hidrolisis controlada del colágeno (tejido conectivo fibroso) que se insoluble en agua. La conversión del colágeno insoluble a la gelatina soluble constituye la transformación esencial de su elaboración industrial. El proceso puede llevar a diferentes gelatinas dependiendo de las rupturas en las uniones intermoleculares, es un proceso de extracción solido/liquido en etapas. Químicamente el proceso consiste en transformar cada molécula de colágeno en dos gelatinas. La gelatina es uno de los ingredientes alimentarios más ampliamente utilizados. Sus aplicaciones en las industrias de la alimentación son muy amplias incluyendo la mejora de la elasticidad, la consistencia y la estabilidad de los productos alimentación. La gelatina es también utilizada como un estabilizador, especialmente en los productos lácteos y como un sustituto de la grasa que se puede utilizar para reducir el contenido de energía de alimentos sin efectos negativos en el sabor. Además de la industria alimentaria, la gelatina es también utilizada en medicina, la industria farmacéutica y la industria fotográfica. La gelatina es una proteína valiosa derivada de los subproductos animales obtenidos a través de hidrolisis parcial de colágeno de origen de cartílagos, huesos, tendones y pieles de los animales. Es un sólido transparente y frágil; sustancia incoloro o ligeramente amarillo, casi sin sabor y sin olor.
3
I.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1. DESCRIPCION DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA: Es apreciada en la alimentación por sus propiedades organolépticas (textura, sabor, color, olor) y por su valor nutritivo, especialmente por su alto contenido de proteína fibrosa. La fuente industrial de colágeno es generalmente las pieles y, a veces,los huesos de los diferentes animales. Estos productos se someten acocción prolongada en agua hasta que el colágeno se va solubilizandoy convirtiéndose en gelatina. A veces hay que acelerar el proceso acidificando o alcalinizando el agua. El colágeno, proteína constituyente de los tejidos conjuntivos, como la piel, los tendones y el hueso, es la proteína más abundante del organismo. Se caracteriza principalmente por su notable resistencia:una fibra de 1 mm de diámetro puede soportar una carga de 10 a 40kg. El colágeno está constituido por un conjunto de tres cadenas polipeptídicas (1.000 aminoácidos por cadena), agrupadas en una estructura helicoidal. La glicina constituye la tercera parte de los aminoácidos de cada cadena, hecho único entre todas las proteínas del organismo. Existen como mínimo cuatro tipos de colágeno genéticamentedistintos, en función de la estructura de las cadenas polipeptídicas ocadenas alfa. La estructura helicoidal, responsable de larigidez y la resistencia de las fibras, es específica de la molécula decolágeno. Los colágenos son las proteínas más abundantes en los mamíferos, y llegan a constituir hasta una tercera parte del contenido proteico de un animal. En el cuerpo humano son el principal constituyente de muchos tejidos, como la piel (74 %), los tendones y ligamentos (90 %), la córnea (64 %), el cartílago (50 %), el hueso cortical (23 %), la aorta (12-14 %), el pulmón(10 %) y el hígado (4 %). Son los principales elementos estructurales de la matriz extracelular.
4
1.2.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 1.2.1. Problema General ¿Cuál será el procedimiento tecnológico para elaborar una extráccion de colágeno (patas de pollo) con las características sensoriales aceptables para su consumo, mediante la utilización de un proceso de evaporación.
1.2.2. Problema Especifico ¿Cuáles son los parámetros óptimos para la extráccion de colágeno? ¿Qué tan aceptable será nuestro producto final? ¿ A través de una buena tecnología se podrá evaluar los parámetros físicos ( PH, temperatura y grados brix)?
1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 1.3.1. OBJETIVO GENERAL Conocer el proceso de extracción de la gelatina a partir de r esiduos de origen animal Familiarizarse con los parámetros que rigen el proceso de obtención de gelatinas mediante el procesamiento acido. Identificar los factores que afectan los rendimientos de obtención de gelatina. Analisar el producto en diferentes temperaturas y conocer los microorganismos que afectan en su deterioro.
1.3.2.
OBJETIVO ESPECIFICO
Evaluar los parámetros óptimos para la Extracción de Colágeno.(Patas de Pollo), tomando en cuenta que se realiza con adulteración.
¿Determinar la aceptabilidad de nuestro producto extracción de colágeno?
Cumplir
con
las
condiciones
reconocimiento organoléptico. 5
sensoriales,
ofreciendo
un
1.4.
JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN Debido a grandes niveles proteicos que posee el colágeno , se decidió optar por realizar la extracción de colágeno ( patas de pollo ), ya que no solo resulta útil y beneficioso , sino también económico . Es así que el colágeno (patas de pollo ) nos proporciona beneficios a nivel de salud y también para conseguirlo a nivel económico .
1.5.
DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA * 2 semanas (4Ene – 21 Ene )
1.5.1. TEMATICO:
Extracción de colageno (patas de pollo) por evaporacion.
Uso de las diferentes temperaturas en su conservacion del producto.
Conocer las caracteristes del producto.
1.5.2. GEOGRÁFICO: En los laboratorios de la Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión de la provincia de Huaura - Huacho, Lima Perú. 2017.
6
II.
MARCO TEORICO 2.1. Antecedentes de la Investigación 2.1.1. Investigación relacionada con el estudio
Elsa Fischer de Tovar (1998) “ HISTORIA DE LA EXTRACCIÓN DE COLÁGENO” La creadora del producto, descubrió la forma de extraer el colágeno nativo de animales, cuando hace algunos años, buscaba sustancias naturales para aliviar el impacto de medicamentos tópicos para la piel. Necesitaba una sustancia que redujera el daño de medicamentos agresivos, que fomentara la hidratación y la regeneración de los tejidos porosos. En su búsqueda, se encontró con el Colágeno Natural. Solo un colágeno estructuralmente no dañado puede ser utilizado para la piel. Las pruebas de laboratorio han demostrado que el Colageno Natural no es tóxico, ni produce irritabilidad en ninguna membrana (ni siquiera la ocular), por lo que su empleo es posible en cualquier parte del cuerpo.
Gómez Guillén, (2009) “Características de la Gelatina (Pata de Pollo) Este trabajo se realizó para caracterizar la gelatina de patas de pollo obtenida mediante un proceso de extracción y conocer su potencialidad para la industria alimentaria. Se realizaron los siguientes análisis: proximales, pH, recuento total de aerobios (RTA), Coliformes Totales (CT), Mohos, Salmonella, viscosidad, firmeza del gel, y evaluación sensorial de la turbidez, color y olor. Los resultados fueron comparados con los obtenidos en gelatinas comerciales naturales comestibles y con gelatinas de patas de pollo provenientes de un proceso neutro control. Los resultados: proteína (84,68%), humedad (11,42%), cenizas (2,08%), grasa (1,71%), hidroxiprolina (11%), pH (4,6), calcio (752 ppm), arsénico (ND), cobre (23,5 ppm), hierro (25,77 ppm), zinc (7,74 ppm), CT ( < 3 NMP/g), Salmonella (ausente), cumplen con las especificaciones de las normas oficiales para gelatina comestible y los de RTA (5 x 103 UFC/g) y Mohos (2 x 102 UFC/g) fueron más altos que los permitidos. Las viscosidades de las gelatinas del proceso ácido y comerciales fueron similares. La lectura de la firmeza del gel está en el rango 78 –82 y es aceptable para la industria alimentaria; las comerciales dieron superiores a 84 y las del proceso neutro se salieron de la escala. En la turbidez se encontró diferencias significativas con una de las muestras comerciales. El color fue evaluado como amarillo claro y el olor como poco a colágeno. Evitando la contaminación microbiológica, es posible utilizar la gelatina de patas de pollo obtenida mediante un proceso ácido en la industria alimentaria. 7
2.2.
Bases Teóricas. 2.2.1. Colágeno El colágeno es una proteína fibrosa que contribuye muy significativamente a las singulares funciones desempeñadas por los tejidos conectivos de la piel, los tendones, los cartílagos, los huesos, etc. La unidad estructural del colágeno es el tropo colágeno, una proteína en forma de varilla, formada por tres cadenas poli peptídicas (llamadas cadenas α) súper enrolladas en una triple hélice y estabilizadas por uniones intermusculares. Estos enlaces influyen en las propiedades moleculares de la gelatina resultante. El colágeno es una de las proteína más largas que alcanza la estabilización de su estructura medida que transcurre el tiempo de vida del animal, mediante la formación de enlaces covalentes transversales cruzados.
2.2.2. Conversión de Colágeno en Gelatina El colágeno nativo insoluble deber ser pre tratado antes de ser convertido en una forma favorable para la extracción, que normalmente es realizado por calentamiento en agua a temperaturas mayores de 45°C. El pre tratamiento quiebra los enlaces no covalentes, lo que desorganiza la estructura de la proteína y produce el hinchamiento del colágeno. El subsecuente calentamiento quiebra los enlaces de hidrogeno y covalentes desestabilizando la triple hélice llevando a la formación de la proteína soluble. EL grado de conversión del colágeno a la gelatina está relacionado con la severidad del pre tratamiento y del proceso de extracción (pH, temperatura y tiempo). Según esto, una muestra de gelatina tiene varios pesos moleculares, La distribución de pesos moleculares de la gelatina determinada características como su solubilidad en agua, la viscosidad, la adherencia y la resistencia de los geles. Las propiedades físicas de la gelatina varían de acuerdo a la composición molecular, dependiendo de los tipos de material crudo usado y del método de producción. Cuando la concentración relativa de moléculas de bajo peso molecular aumenta, se reduce la viscosidad y la resistencia de los geles. Este efecto usualmente se debe a la exposición del colágeno y la gelatina a temperaturas elevadas o a una elevada acidez o alcalinidad, aunque también puede influir la calidad e la materia prima y el tiempo de maceración en álcali o acido.La fabricación de la gelatina ha evolucionado desde la simple digestión de carne y huesos en una olla a presión calentada con vapor, hasta convertirse en un proceso químico altamente especializado. 8
2.3.
Proceso de obtención de gelatina 2.3.1. Materias primas El colágeno constituye el 30% de toda materia orgánica del cuerpo de un animal, o el 60% de las proteínas totales del cuerpo, por lo cual es obvio que se pueden utilizar muchos tejidos como materia prima para la fabricación de gelatina. Los tejidos con las mayores cantidades de colágeno, que se pueden encontrar entre los subgrupos son usualmente las pieles y los huesos.
2.3.2. Procesamiento de gelatina El objetivo en la elaboraciones gelatina es controlar la hidrolisis del colágeno (de diversas procedencias) y convertir el producto resultante en un material soluble con las propiedades físicas y químicas deseables entre las que están la resistencia de los geles, adherencia, color consistencia y trasparencia. Especialmente, el proceso consiste en tres etapas fundamentales:
1. Separación del colágeno del resto de los componentes de la materia prima con la mínima alteración posible. 2. Hidrolisis controlada del colágeno para su conversión en gelatina. 3. Recogida y desecación del producto final Todos estos pasos y a materia prima inicial influyen en la calidad y rendimiento. Es necesaria una hidrolisis para convertir el colágeno (cuyo peso molecular oscila entre 345.000 y 360.000) en gelatina (con un margen de pesos moleculares de 10.000 a 65.000 y solo en algunos casos llegando a 250.000). Sin embargo, una hidrolisis prolongada provoca pérdidas en los rendimientos y en las propiedades deseables.
2.3.3. Tratamiento preliminar
Procedimiento acido (gelatina tipo A) El proceso acido del colágeno se aplica usualmente a las pieles de cerdo y a los huesos, aunque sea posible preparar la gelatina a partir de cualquier producto conteniendo colágeno con este procedimiento. La técnica es particularmente útil si la materia prima contiene hueso o cartílago. 9
Las cortezas se lacan primero para eliminar la sal o cualquier materia extraña que puedan contener (por ejemplo sangre).Como las cortezas suelen tener del 8-15% de grasa es preferible quitársela antes de proceder al proceso del ácido. Para ellos se calientan las cortezas en agua caliente dos o tres veces, agitándolas durante 4-6 horas para que se funda las grasas y quede en la superficie. Finalmente se lavan las cortezas en agua caliente. También es posible extraer la grasa con solventes, siendo los más empleados el hexano o el dicloruro de etileno, ambos de calidad alimentaria. Las cortezas buen cortadas (si hay un exceso de grasa, el producto final es turbio= se descongelan se lavan en agua fría y se recojan en una solución diluida de un ácido inorgánico como el clorhídrico sulfuroso, fosfórico o sulfúrico, de forma que el valor del pH sea alrededor de 4.A este pH acido el colágeno se hincha y se produce una considerable solubilizacion. El remojo en acido se mantiene de 10-72 horas, renovando el ácido a las 24-36 horas. Si el periodo de remojo en acido se prolongan aumenta el rendimiento de colágeno extraído, pero se reduce a la resistencia de los geles y la viscosidad. Finalmente se quita el ácido se procede a un lavado apara elevar el pH de la materia prima de 4,5.El lavado se continua para eliminar las sales formadas. La mayoría de las proteínas que acompañan al colágeno de la materia prima tienen un punto isoeléctrico de 4 a 5 y en consecuencia son menos solubles y se coagulan rápidamente durante la extracción. A este valor de pH el colágeno nativo se encuentra hinchado.
Procedimiento alcalino (gelatina tipo B) El sistema más ampliamente empelado a nivel comercial es el alcalino. Cualquier material con colágeno (pieles, nervios, oseína de los huesos) pude procesarse con esta técnica. La materia prima conteniendo colágeno se lava bien, se consigue que la materia prima se remoje perfectamente con agua fría .A continuación, se sustituye el agua por una solución de hidróxido cálcico. También las grasas se convierten en productos polares. De esta forma todos estos productos se eliminan fácilmente con el subsiguiente lavado. A duración del encalado depende de la materia prima y de la temperatura así como el producto final deseado pero usualmente se requiere de siete días a tres meses, correspondiendo el periodo más prolongado al procesado de la oseína.
10
2.3.4. Proceso de recuperación La materia prima tratada se carga en recipiente de extracción y se precede a una serie de cocciones cada vez a mayor temperatura. Los extractos líquidos se filtran para aumentar la transparencia y estimar las partículas en suspensión. La evaporación del exceso de agua es muy crítica, ya que el aumento de temperatura y presencia de humedad (que produce una hidrolisis de los péptidos) reduce la calidad de la gelatina y un periodo excesivamente prolongado de evaporación permite el desarrollo microbiano que también reduce la resistencia de los geles. La solución concentrada de una gelatina se hecha en una plancha es donde se enfría y solidifica. Los geles se llevan a los túneles de desecación hasta que se llega a obtener una lámina trasparente y quebradiza, con % de humedad. La gelatina solida se comercializa en láminas o se tritura en gránulos, en algunos casos se convierte en polvo. Parece que la gelatina obtenida en acido permanece muchos de los enlaces cruzados del colágeno. Con el pre tratamiento acido se consigue una gelatina con un punto isoeléctrico de 8,9 ya que se considera el proceso acido solo consigue provocar reorganización física de la estructura del colágeno con mínimo de cambios hidrolíticos y en consecuencia solo hay un pequeño incremento de grupos amino primarios y escasos grupos carboxílicos libres.
2.3.5. Propiedades fisicas Las propiedades fisicas dde la gelatina varian de acuerdo a la composicion molecular, dependiendo de los tipos de material crudo usado y del metodo de produccion. Ademas de la evaluacion sensorial que compone el color, el sabor, la solubilidad y la transparencia de la gelatina, existe un criterio para determinar su calidad llamado valor Bloom.Con este valor se determina la estabilidad y el poder de gelificacion de la gelatina. Cuanto mas alto sea el valor Bloom tanto mas alta es la intensidad de gelificacion. Por otro lado el contenido de hidroxiprolina y prolina tambien son importanres porque estabilizan la estructura.
11
2.4.
EVAPORADORES 2.4.1. Definición El evaporador es el aparato destinado a la producción de frío en el interior del recinto mediante la absorción de calor del mismo, utilizando para ello la evaporación de un líquido. Se trata por tanto de un intercambio de calor, que en función de la capacidad requerida, necesita una determinada superficie de intercambio. El evaporador es el elemento que proporciona finalmente la temperatura necesaria para la conservación de los productos, mediante el cambio de estado de un determinado fluido refrigerante, a una presión y temperatura dadas. (Geankoplis, 1998)
2.4.2. Factores de proceso Las propiedades físicas y químicas de la solución que se está concentrando y del vapor que se separa tienen un efecto considerable sobre el tipo de evaporador que debe usarse y sobre la presión y la temperatura del proceso. (Singh, 2009) Según Geankoplis (1998): A continuación se analizan algunas propiedades que afectan a los métodos de procesamiento.
a) Concentración en el líquido: Por lo general, la alimentación líquida a un evaporador es bastante diluida, por lo que su viscosidad, bastante baja, es similar a la del agua y se opera con coeficientes de transferencia de calor bastante altos. A medida que se verifica la evaporación, la solución se concentra y su viscosidad puede elevarse notablemente, causando una marcada disminución del coeficiente de transferencia de calor. Se requiere entonces una circulación o turbulencia adecuada para evitar que el coeficiente se reduzca demasiado.
b) Solubilidad: A medida que se calienta la solución y aumenta la concentración del soluto o sal, puede excederse el límite de solubilidad del material en solución y se formaran cristales. 12
Esto limita la concentración máxima que puede obtenerse por evaporación de la solución. En la mayoría de los casos, la solubilidad de la sal aumenta con la temperatura. Esto significa que, al enfriar a temperatura ambiente una solución concentrada caliente que proviene de un evaporador puede presentarse una cristalización.
c) Sensibilidad térmica de los materiales.: Muchos productos, en especial los alimentos y otros materiales biológicos, son sensibles a la temperatura y se degradan cuando ésta sube o el calentamiento es muy prolongado. Entre ellos están los materiales farmacéuticos; productos alimenticios como leche, jugo de naranja y extractos vegetales; y materiales químicos orgánicos delicados. La cantidad de degradación está en función de la temperatura y del tiempo.
d) Formación de espumas: En algunos casos, los materiales constituidos por soluciones cáusticas, soluciones de alimentos como leche desnatada y algunas soluciones de ácidos grasos, forman espuma durante la ebullición. Esta espuma es arrastrada por el vapor que sale del evaporador y puede producir pérdidas de material.
e) Presión y temperatura: El punto de ebullición de la solución está relacionado con la presión del sistema. Cuanto más elevada sea la presión de operación del evaporador, mayor será la temperatura de ebullición. Además, la temperatura de ebullición también se eleva a medida que aumenta la concentración del material disuelto por la acción de la evaporación. Para mantener a un nivel bajo la temperatura de los materiales termo sensibles suele ser necesario operar a presiones inferiores a 1 atm, esto es, al vacío.
f) Formación de incrustaciones y materiales de construcción: Algunas soluciones depositan materiales solidos llamados incrustaciones sobre las superficies de calentamiento. Estas incrustaciones se forman a causa de los productos de descomposición o por disminución de la solubilidad. El r esultado es una reducción del coeficiente de transferencia de calor, lo que obliga a limpiar el evaporador. 13
2.4.3. Tipos Generales de Evaporadores 2.4.3.1. Evaporador de tubos horizontales con circulación natural: El banco horizontal de tubos de calentamiento. El vapor de agua entra a los tubos y se condensa; el condensado sale por el otro extremo de los tubos. La solución a ebullición está por fuera de ellos. El vapor se desprende de la superficie líquida; después, casi siempre se hace pasar por dispositivos de tipo deflector para impedir el arrastre de gotas de líquido y sale por la parte superior (Geankoplis, 1998).
2.4.3.2. Evaporador vertical con circulación natural: Se usan tubos verticales en lugar de horizontales y el líquido está dentro de los tubos, por lo que el vapor se condensa en el exterior. Debido a la ebullición y a la disminución de densidad, el líquido se eleva en los tubos por circulación natural, tal como se muestra en la figura 2.4, y fluye hacia abajo a través de un espacio central abierto grande, o bajada. Esta circulación natural incrementa el coeficiente de transferencia de calor. No es útil con líquidos viscosos. Este tipo se usa con frecuencia en las industrias del azúcar, la sal y la sosa cáustica. (Geankoplis, 1998)
FIGURA 2.4.3: Evaporadores de circulación natural: a) Tubos Horizontal, b) Tubos verticales FUENTE: Geankoplis (1998)
14
2.4.3.3. Evaporador de película ascendente: Pueden utilizarse alimentos líquidos de baja viscosidad, los cuales hierven en el interior de tubos verticales de 10-15 m de longitud. Los tubos se calientan con el vapor existente en el exterior, de tal manera que el líquido asciende por el interior de los tubos arrastrado por los vapores formados en la parte inferior. Para alcanzar una película bien desarrollada es necesaria una diferencia de temperaturas entre el producto y el medio de calefacción de al menos 14°C. En este tipo de evaporadores se alcanzan elevados coeficientes de transmisión de calor, pudiendo recircularse el alimento líquido hasta alcanzar la concentración deseada si ésta no se consigue en el primer paso. (Singh, 2009)
FIGURA 2.4.3.3. Evaporador de película Ascendente FUENTE: Singh (2009)
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2.4.3.4. Evaporador de película descendente: Desarrollan una fina película de líquido dentro de los tubos verticales que desciende por gravedad. El diseño de estos evaporadores es complicado ya que la distribución del líquido en una película uniforme fluyendo hacia abajo en un tubo es más difícil de lograr que el flujo ascendente de los evaporadores de película ascendente. (Singh, 2009). Permite instalar un mayor número de efectos que el evaporador de película ascendente. Puede procesar líquidos más viscosos que el de película ascendente, siendo el sistema más apropiado para el procesado de productos altamente sensibles al calor, como por ejemplo el zumo de naranja. El tiempo de residencia en un evaporador de película descendente es de 20-30 segundos en comparación con los 3-4 minutos necesarios en un evaporador de película ascendente. (Geankoplis, 1998)
FIGURA 2.4.3.4. Evaporador de película descendente FUENTE: Singh (2009)
16
2.4.3.5. Evaporador de circulación forzada. El coeficiente de transferencia de calor de la película líquida puede aumentarse por bombeo provocando una circulación forzada del líquido en el interior de los tubos. Se emplea el modelo de tubos verticales largos de la figura 2.4.3 teniendo una tubería conectada a una bomba entre las líneas de salida del concentrado y la de alimentación. Sin embargo, los tubos de un evaporador de circulación forzada suelen ser más cortos que los tubos largos, tal como se ilustra en la figura (Geankoplis, 1998).
FIGURA 2.4.3.5. Evaporador de circulación forzada FUENTE: Geankoplis (1998)
17
2.4.3.6. Evaporador de película agitada. La principal resistencia a la transferencia de calor en un evaporador corresponde al líquido. Por tanto, un método para aumentar la turbulencia de la película líquida y el coeficiente de transferencia de calor, consiste en la agitación mecánica de dicha película. Esto se lleva a cabo en un evaporador de caída de película modificado, usando un solo tubo grande enchaquetado que contiene un agitador interno. El líquido penetra por la parte superior del tubo y a medida que fluye hacia abajo se dispersa en forma de película turbulenta por la acción de aspas de agitación vertical. La solución concentrada sale por el fondo y el vapor pasa por un separador para salir por la parte superior. Este tipo de evaporador es práctico para materiales muy viscosos, pues el coeficiente de transferencia de calor es mayor que en los modelos de circulación forzada. Se usa para materiales viscosos sensibles al calor como látex de caucho, gelatina, antibióticos y jugos de frutas. Sin embargo, tiene costo alto y capacidad baja. (Singh,
2009)
FIGURA 2.4.3.6: Evaporador de película agitada FUENTE: Singh (2009)
18
2.5.
Método de Cálculo
2.5.1. Evaporador de simple efecto En un evaporador de simple efecto, como el mostrado en la Figura 2.5.1, la alimentación de líquido diluido se bombea dentro de la cámara de calentamiento, donde se calienta indirectamente con vapor. El vapor se introduce dentro del cambiador de calor donde se condensa para ceder su calor de vaporización a la alimentación, saliendo del sistema en forma de condensado. (Singh,2009) La temperatura de evaporación T 1 se controla mediante el vacío creado dentro de la cámara de calentamiento. Los vapores que se desprenden del producto se recogen en un condensador y se transportan a un sistema de vacío, generalmente un eyector de vapor o una bomba de vacío. En un sistema discontinuo, la alimentación se calienta hasta alcanzar la concentración deseada, bombeándose posteriormente fuera del sistema de evaporación. (Geankoplis, 1998)
FIGURA 2.5.1: Evaporador de simple efecto FUENTE: Singh (2009)
19
2.6.
FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS 2.6.1. HIPOTESIS GENERAL
La aplicación de Evaporación en la elaboración de Extracción de Gelatina (Patas de Pollo), se logrará conseguir
las
características sensoriales aceptables para su consumo.
Determinar la vida util del producto llevandolo a termperatura ambiente
de (25 – 27°C) y así poder determinar
el
microorganismo que afecta su deterioro.
2.6.2.
HIPOTESIS ESPECIFICOS Los parámetros físicos influyen mucho en la extracción del producto, por lo tanto, cumpliendo con estos, se asegurará un producto de buena calidad.
20
III.
METODOLOGIA La metodología experimental será explicada en clases y el f lujo de procesamiento será colocado a continuación.
3.1. TIPO DE ESTUDIO El Tipo de estudio será Experimental
3.2. MATERIALES Y METODOS:
3.2.1.
MATERIA PRIMA Para obtener la gelatina a partir de la pata de pollo, se adquirieron del mercado de Huacho, 250 gr para un proceso neutro.
3.2.2.
MATERIALES Y EQUIPOS: Se utilizaron estos materiales para la extracción de gelatina casera (sin hidrolisis). Materiales: Cuchillos Tablas de picar Termómetro
Equipos: Cocinador Refrigeradora Estufa
21
3.3. FLUJOGRAMA DE PROCESAMIENTO DE EXTRACCIÓN DE COLAGENO. RECEPCION
LAVADO
CORTADO
PESADO
DESGRASADO
0.5:1.5 EXTRACCION 75°C, 2HRS
FILTRADO
CONCENTRADO
REFRIGERACION -7°C
22
PULPA: AGUA
3.4.
Proceso de Extracción de Colágeno
Recepción de la Materia prima :
Limpieza :
Remojo:
Lavado :
La materia prima a utilizar se recepcionó las patas de pollo fresco, en buenas condiciones sin ningún mal.
Se utilizó agua potable con el objetivo de eliminar restos de sangre y materias extrañas para que no interfiera en el producto final.
Este proceso diferencia de la vía ácida de la alcalina. En la vía ácida se efectúa utilizando un ácido inorgánico por un tiempo de 10 a 30 horas, con el objeto dehinchar y debilitar las uniones de las partí-culas fibrosas del colágeno, facilitando de esta manera la ruptura final cuando se utiliza agua caliente a vapor. El pH del agua de remojo debe ser de 4 – 5 donde las proteínas del colágeno tienen su punto isoeléctrico.
Se realiza con agua corriente para eliminar residuos ácidos o alcalinos, así como otras impurezas
Extracción :
Filtrado:
Secado:
Envasado:
En ambos métodos se realiza una extracción en caliente, siendo muy importante la influencia de la temperatura y tiempo de extracción en la calidad de la ge-latina.
Los licores extraídos Se realiza en un secador de túnel por de la gelatina se filtran aire caliente hasta obtener un en caliente para producto con 10 a 15 % de humedad. eliminar impurezas sólidas concentración: la concentración se realiza al vació, llegándose a una concentración de sólidos de refrigeración
23
La gelatina se puede envasar en bolsas herméticas.
IV.
RESULTADOS En el siguiente cuadro, se muestra el balance de materia de la extracción de gelatina a partir de patas de pollo. TABLA N 1
MATERIA EN MOVIMIENTO (g) ETAPAS
ENTRA
GANANCIA PERDIDA
SALE
RENDIMIENTO (%) % OPERACION % PROCESO
RECEPCION DE M.P SELECCIÓN LAVADO CORTADO /PELADO DESGRASADO EXTRACCION CONCENTRACI ON REFRIGERACIO N SECADO Se obtuvo un rendimiento del proceso al % del total; hasta la etapa de refrigeración
TABLA N 2 Costo de Producción Cantidad (Kg)
Descripción
Costo (S/)
1.000
Patas de pollo
3.00
TABLA N 3 Con Respecto a la Materia Prima: Materia
Peso
Patas de pollo Patas limpias Gelatina extraída congelada Grasa extraída
500 gr. 450 gr. 280 gr. 280 gr. 24
V.
CONCLUSIONES Conocimos el proceso de extracción de colágeno mediante una investigación de forma teórica. Conocimos los parámetros que se necesitan en el proceso de extracción de colageno. Identificamos que la influencia de la temperatura y tiempo de extracción en el rendimiento y fuerza de gel de gelatina obtenida a partir de piel de pollo, donde a mayores tiempos de extracción mayor rendimiento de gelatina y a menor temperatura de extracción, mayor fue la fuerza de gel.
VI.
DISCUSIONES Según Arenal Yagüe (2009) práctica realizada en la UNASAM la a gelatina es una proteína compleja, es decir, un polímero compuesto por aminoácidos. Como sucede con los polisacáridos, el grado de polimerización, la naturaleza de los monómeros y la secuencia en la cadena proteica determinan sus propiedades generales. Una notable propiedad delas disoluciones de esta molécula es su comportamiento frente a temperaturas diferentes: son líquidas en agua caliente y se solidifican en agua fría. Con respecto a la extracción, según Christian Andrew Aguilar Mamani, (2008) la característica principal de la gelatina es su capacidad de formar un gel en medio acuoso a tempera-turas inferiores a 35 – 40ºC y disolverse en agua caliente (40 – 50ºC) sin dejar residuos ni grumos. Con respecto al rendimiento, según Christian Andrew Aguilar Mamani (2008) menciona que le rendimiento de extracción de gelatina es de 2.53%, en la práctica salió .
25
VII.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
https://es.scribd.com/doc/136715824/Extraccion-de-Gelatina
https://es.scribd.com/doc/109813227/Elaboracion-de-Colageno
https://es.scribd.com/doc/64642318/Fuentes-del-colageno-y-susmetodos-de-extraccion
http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S071807642012000400006
http://produccioncientificaluz.org/index.php/cientifica/article/view/14 783
26
VIII.
ANEXOS Diagrama de flujo industrias indicando equipos y parametros para la obtencion de gelatina
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Aplicaciones de gelatina en la industria alimentaria como insumo y la funcion que cumple.
28
La gelatina es un ingrediente de alta calidad y, como alimento, combina muchas propiedades positivas en deliciosas preparaciones. La gelatina es indispensable para la cocina moderna gracias a su capacidad de gelificación única.
La gelatina comestible es indispensable para las gominolas, ositos de azúcar, caramelos masticables, toffees, nubes, regalices y muchas otras chucherías. Les aporta elasticidad, la consistencia adecuada para masticar y una larga conservación. Para conseguir dulces tan ligeros como aire, la gelatina permite que se forme espuma y la estabiliza para el transporte y almacenamiento de los productos.
Porque la gelatina estabiliza la crema de mantequilla y el relleno de nata, facilita el corte sin que se derrumbe la tarta y aumenta su tiempo de conservación. Las tartas de fabricación industrial pueden congelarse y descongelarse sin problemas gracias a la gelatina en polvo, en hojas o instantánea.
La gelatina confiere su delicioso aspecto a patés y áspics. Para evitar que se sequen, muchas variedades de salami y salchichas con pimienta llevan una capa protectora de gelatina. o El pescado se cubre con gelatina en preparaciones especiales. La gelatina lo protege de la luz y el oxígeno además de mejorar su apariencia. Para aumentar la cantidad de proteínas en patés, platos preparados y o otras viandas, las gelatinas especiales cobran cada día mayor importancia.
Los productos lácteos son muy populares. La gelatina desempeña un papel fundamental en su preparación y en el desarrollo de nuevas variedades. La dosis exacta y el tipo adecuado de gelatina garantizan yogures ligeros y cremosos o productos lácteos más sólidos como el requesón, el kefir o incluso los helados. Ya sea firme, o suelta y ligera, la gelatina aporta a las cremas y espumas la consistencia deseada y una placentera sensación en la boca. Las refrescantes gelatinas de frutas deben su transparencia y su característico "temblor" a la gelatina.
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TITULO Extracción de Colágeno.(Patas de Pollo) mediante Evaporación.
PROBLEMA
OBJETIVOS
PROBLEMA GENERAL:
HIPOTESIS
OBJETIVO GENERAL:
¿Cuál será el procedimiento
Establecer
tecnológico para elaborar una
para la Extracción de Colágeno
extráccion de colágeno (patas de
Pollo), con las características sensoriales
pollo) con las características
aceptables para su consumo, mediante la
sensoriales aceptables para su
utilización de un proceso de evaporación.
consumo,
mediante
la
utilización de un proceso de
los
parámetros
óptimos
(Patas de
OBJETIVOS ESPECÍFICOS: a)
evaporación.
¿Demostrar los parámetros óptimos para la Extracción de Colágeno.(Patas de Pollo)?
PROBLEMAS ESPECÍFICOS: a)
¿Cuáles son los parámetros óptimos para la extráccion de colágeno?
b)
¿Qué tan aceptable será nuestro producto final – extracción de colágeno?
b)
¿Determinar la aceptabilidad de nuestro producto extracción de colágeno?
La aplicación para la extracción de colágeno (Patas de pollo) logrará conseguir las características sensoriales aceptables para su consumo.
VARIABLES
METODOLOGIA
INDEPENDIENTE
La metodología será de tipo
Temperatura del medio osmótico. Tiempo del proceso de evaporación.
DEPENDIENTE:
Contenido humedad en producto final.
de el
Atributos sensoriales de nuestro producto.
experimental.
INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS: Mediante ensayos y evaluaciones experimentales.
