FORMULACIÓN CONCEPTUAL DE UNA BEBIDA A PARTIR DE GEL ESTABILIZADO DE ALOE VERA
CAMILO ANDRÉS CASTRILLÓN BARBOSA JOHN JAIRO PULIDO PUERTO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BOGOTÁ D.C. 2004
FORMULACIÓN CONCEPTUAL DE UNA BEBIDA A PARTIR DE GEL ESTABILIZADO DE ALOE VERA
CAMILO ANDRÉS CASTRILLÓN BARBOSA JOHN JAIRO PULIDO PUERTO
Proyecto de grado para optar al título de Ingeniero Químico
Director LUIS IGNACIO RODRÍGUEZ Ingeniero Químico
Codirector MARTHA CECILIA QUICAZÁN Ingeniera Química
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BOGOTÁ D.C. 2004
NOTA DE ACEPTACIÓN _____________________ _____________________ _____________________
________________________________ Ph.D. M. Sc. Jairo E. Perilla Director Curricular
________________________________ I. Q. Alejandro Boyacá Jurado
________________________________ I. Q. Gabriel Rocha Jurado
________________________________ Director I. Q. Luis Ignacio Rodríguez
________________________________ Codirector I. Q. Martha Cecilia Quicazán
Bogotá D.C., Octubre de 2004
A mis padres Luis Carlos y Mireya y a mi hermana María Fernanda ya que son mi orgullo y mi fuerza y sin ellos no hubiese podido alcanzar esta meta.
Camilo
A Dios por ser la luz permanente en mi vida A mis padres Ligia y Julio por su amor y dedicación A mis hermanos Sandra, César y Gabriel por su apoyo incondicional a lo largo de este camino.
John Jairo
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan sus agradecimientos a:
Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá.
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA).
Programa Semilleros de la Facultad de Ingeniería, por financiar este proyecto.
Ingeniero Químico Luis Ignacio Rodríguez, director del proyecto, por su valiosa orientación.
Ingeniera Química Martha Cecilia Quicazán, codirectora del proyecto, por su colaboración y confianza.
Ingeniero Químico Paulo Cesar Narváez, por su apoyo en la formulación del proyecto.
Ingeniero Químico Hugo Galindo y Néstor Algecira, por su colaboración en la ejecución en los análisis de microscopía electrónica.
Ingeniero Químico Juan Carlos Serrato, por su orientación en la realización de las identificaciones cromatográficas.
Ingeniero Químico Gustavo Basto, por sus valiosas enseñanzas.
A los profesores Gloria y Ahmed, por su colaboración en la caracterización histológica de la planta.
Silvia, Clara Nidia, Ricardo y Salomón por su disposición para la realización del proyecto.
Al estudiante Oscar Fabián Martínez, por su colaboración.
A todos nuestros compañeros y amigos, por su apoyo en los momentos difíciles.
CONTENIDO
Página
INTRODUCCIÓN OBJETIVOS 1
MARCO TEÓRICO
23
1.1
ALOE VERA
25
1.1.1
Características y generalidades
26
1.1.2
Caracterización química de la hoja de aloe vera
27
1.1.2.1
Aloína
30
1.1.2.2
Polisacáridos
34
1.1.2.3
Minerales
35
1.2
USO DEL ALOE VERA COMO ALIMENTO
41
1.2.1
Estándares de calidad para la hoja y gel de aloe vera.
44
1.2.2
Nomenclatura para los niveles de concentración del gel
44
1.3
PROCESOS PARA LA OBTENCIÓN Y PURIFICACIÓN DEL GEL
45
1.3.1
Despencado
45
1.3.2
Selección de la materia prima
46
1.3.3
Lavado
46
1.3.4
Desinfección
47
1.3.5
Escaldado
49
1.3.5.1
Escaldado en vapor directo
49
1.3.5.2
Escaldado en agua caliente
49
1.3.6
Procesos de extracción del gel de aloe vera
50
1.3.6.1
Fileteado a mano
50
1.3.6.2
Hoja entera
51
1.3.6.3
Proceso combinado
51
1.3.6.4
Aloe vera en polvo
51
1.3.7
Homogenización
52
1.3.8
Estabilización
53
1.3.8.1
Procesos de extracción de aloína
53
1.3.8.2
Estabilización química del gel
53
1.3.9
Elaboración de la bebida
63
1.3.10
Envasado
67
1.3.11
Pasteurización
69
2
MATERIALES Y MÉTODOS EXPERIMENTALES
71
2.1
ELECCIÓN DE LA BEBIDA A DISEÑAR
71
2.2
ETAPA EXPERIMENTAL
71
2.2.1
Caracterización taxonómica de la planta
72
2.2.2
Selección de la materia prima
73
2.2.3
Despencado
74
2.2.4
Lavado
76
2.2.5
Desinfección
76
2.2.6
Escaldado
77
2.2.7
Procesos de extracción del gel de aloe vera
79
2.2.8
Homogenización
81
2.2.9
Estabilización
83
2.2.9.1
Extracción de aloína
83
2.2.9.2
Estabilización química del gel
85
2.2.10
Elaboración de la bebida
87
2.2.10.1
Obtención de pulpas edulcoradas
87
2.2.10.2
Formulación de la bebida
87
2.2.11
Envasado
89
2.2.12
Pasteurización
89
3
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
91
3.1
ELECCIÓN DE LA BEBIDA A DISEÑAR
91
3.2
ETAPA EXPERIMENTAL
91
3.2.1
Caracterización taxonómica de la planta
91
3.2.2
Selección de la materia prima
98
3.2.3
Despencado
99
3.2.4
Lavado
100
3.2.5
Desinfección
101
3.2.6
Escaldado
101
3.2.7
Procesos de extracción del gel de aloe vera
102
3.2.8
Homogenización
105
3.2.9
Estabilización
106
3.2.9.1
Procesos de extracción de aloína
106
3.2.9.2
Estabilización química del gel
109
3.2.10
Elaboración de la bebida
111
3.2.10.1
Obtención de las pulpas edulcoradas
111
3.2.10.2
Formulación de la bebida
111
3.2.11
Envasado
114
3.2.12
Pasterización
114
3.2.13
Análisis bromatológico
115
3.2.14
Determinación de aloína
116
4.
CONCLUSIONES
119
5.
RECOMENDACIONES
123
BIBLIOGRAFIA
125
ANEXOS
129
LISTA DE TABLAS
Página
Tabla 1.
Caracterización química en base seca de fracciones de Aloe vera
27
Tabla 2.
Componentes del Aloe Vera
28
Tabla 3.
Lista de los compuestos encontrados en el cromatograma
33
Tabla 4.
Estándares establecidos para la hoja de Aloe y para gel
44
Tabla 5.
Nomenclatura del gel de acuerdo a su nivel de concentración
45
Tabla 6.
Cuadro comparativo de procesos de extracción del gel
80
Tabla 7.
Condiciones de operación del equipo de rodillos
81
Tabla 8. Tabla 9. Tabla 10.
Cuadro comparativo de los procesos para retirar aloína del gel de Aloe vera Concentraciones de los ácidos para la estabilización. Porcentajes en peso en base húmeda de los principales minerales del Aloe vera
83 86 97
Tabla 11. Análisis proximal base seca del gel
98
Tabla 12. Caracterización de la hoja de Aloe vera
98
Tabla 13. Caracterización de la planta de Aloe vera
99
Tabla 14.
Volumen de savia drenada dependiendo de la forma del corte
Tabla 15. Comparación de técnicas de lavado
100 100
Tabla 16. Recuentos microbiológicos en el proceso de desinfección
101
Tabla 17. Resultados obtenidos en la etapa de escaldado
102
Tabla 18. Rendimientos del proceso de extracción
103
Tabla 19.
Sólidos precipitados por centrifugación con diferentes tamaños de partícula
105
Tabla 20. Concentración de aloínas en el gel y la savia amarilla
107
Tabla 21. Resultados de los ensayos de desaloinización
108
Tabla 22. Resultados obtenidos en la etapa de estabilización
109
Tabla 23. Recuentos microbiológicos de los ensayos de pasteurización
115
Tabla 24. Análisis proximal en base seca de la bebida de maracuyá
116
LISTA DE GRÁFICOS
Página
Gráfica 1. Rendimiento de extracción del gel
104
Gráfica 2. Velocidad de extracción del gel
104
Gráfica 3. Curva de calibración del espectrofotómetro a 360 nm
106
Gráfica 4. Curvas de pH contra tiempo para las muestras acidificadas
110
Gráfica 5. Apariencia general del producto
112
Grafica 6. Color del producto
112
Gráfica 7. Aroma del producto
113
Gráfica 8. Sabor del producto
113
LISTA DE FIGURAS
Página
Figura 1.
Isómeros de la aloína
32
Figura 2.
Cromatograma de una bebida de Aloe
32
Figura 3.
Cinética de degradación de la aloína
33
Figura 4.
Orden preliminar de las etapas del proceso
72
Figura 5.
Figura 6.
Figura 7.
Figura 8.
Figura 9.
Figura 10.
Figura 11.
Figura 12.
Figura 13.
Procedimiento para la obtención de fotos en los microscopios. Procedimiento para la caracterización preliminar de la planta Procedimiento para la caracterización preliminar de la planta Procedimiento para determinar el tipo de corte que se debe realizar en el despencado. Procedimiento para identificar la técnica de lavado que mejor se adapta al proceso Procedimiento para selección de las mejores condiciones de desinfección Procedimiento para determinar las condiciones de escaldado. Procedimiento para evaluación de los procesos de extracción del gel Procedimiento para la determinación del tamaño de partícula.
73
74
75
75
76
77
79
81
82
Figura 14.
Figura 15.
Procedimiento para patronamiento del espectrofotómetro y evaluación de muestras de gel. Procedimiento para la evaluación de la remoción de aloínas.
85
85
Figura 16.
Procedimiento para evaluar la estabilidad del gel
86
Figura 17.
Procedimiento para la evaluación de aloínas por HPLC
88
Figura 18.
Figura 19.
Figura 20. Figura 21. Figura 22.
Figura 23.
Figura 24. Figura 25. Figura 26.
Figura 27.
Figura 28.
Figura 29.
Procedimiento para determinar las condiciones de pasteurización Corte trasversal de la corteza tomado con microscopio óptico Corte transversal del extremo de la hoja tomado con microscopio óptico Corteza de la hoja tomada con microscopio óptico. Corteza de la hoja tomada con microscopio electrónico de barrido. Corte transversal de un estoma tomado con microscopio óptico. Estoma de la hoja tomado con microscopio electrónico de barrido. Corte trasversal de la hoja tomado con microscopio óptico. Corte transversal del parénquima tomado con microscopio electrónico. Corte transversal de la zona donde se ubican los haces vasculares tomado con microscopio óptico Corte transversal del xilema y floema tomado con microscopio electrónico de barrido. Corte transversal del filete coloreado con azul de toluidina y tomado con microscopio óptico.
90
92
92 93 93
93
93 94 94
95
95
96
Figura 30.
Figura 31.
Figura 32.
Corte transversal del filete coloreado con lugol y tomado con microscopio óptico. Cristales de oxalato de calcio tomados con microscopio óptico de polarización. Cristales de oxalato de calcio tomados con microscopio electrónico de barrido.
96
96
96
Figura 33.
Ensayos de control del color
110
Figura 34.
Cromatograma de la bebida de maracuyá
117
LISTA DE ANEXOS
Página
ANEXO A
Proceso de obtención de pulpas
129
ANEXO B
Resolución 7992 de 1991
131
ANEXO C
Balance de materia
148
ANEXO D
Muestra de cálculos
149
ANEXO E
Formato de la prueba hedónica
153
ANEXO F
Ilustraciones del proceso
155
ANEXO G
Análisis preliminar del mercado
158
ANEXO H
Identificación taxonómica
176
ANEXO I
Cromatograma de la bebida
177
INTRODUCCIÓN
Actualmente el aumento en la demanda de productos orgánicos y funcionales que se ha generado, está motivado por un cambio de paradigmas dentro de la mentalidad de los consumidores que han reconocido la importancia de la alimentación, mas allá de su carácter nutricional, como un mecanismo de prevención de diversas patologías.
El Aloe vera se enmarca dentro de esta nueva tendencia por lo cual se ha propiciado el desarrollo de investigaciones detalladas con el fin de documentar las diferentes ventajas que presenta, encontrándose diversas propiedades que hacen de esta planta una alternativa bastante atractiva para su consumo y por ende para su comercialización.
La composición del gel Aloe vera ha revelado la presencia de una gran cantidad de oligoelementos en especial el germanio y de polisacáridos como el acemanano de los cuales se ha podido demostrar sus grandes beneficios en el tratamiento de distintas enfermedades como el Parkinson, VIH y el cáncer, entre otros.
A pesar de la gran variedad de beneficios que puede llegar a brindar esta planta también posee sustancias con algún nivel de toxicidad que contraindican su consumo directo por tiempos prolongados además y que le confieren deficientes características organolépticas (principalmente el color y el sabor).
Por estas razones se considera importante el desarrollo de diversos productos que permitan el fácil acceso al consumidor a los beneficios ofrecidos por el gel de Aloe vera, eliminando todas las desventajas que limitan su utilización.
Este proyecto contó con el apoyo del Programa Semilleros de la Facultad de Ingeniería y del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA) de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá donde se propuso un proceso de estabilización del gel de Aloe vera y la elaboración de una bebida a partir de éste. Las etapas fueron propuestas con el fin de obtener un producto apto para el consumo, cada una de ellas fue evaluada individualmente con el fin de obtener las condiciones adecuadas para su realización, partiendo de los
requerimientos
técnicos y buenas prácticas de manufactura, buscando sentar bases para futuros estudios de escalamiento del proceso.
Este proyecto fue presentado en el X Congreso Latinoamericano de Estudiantes de Ingeniería Química obteniendo el primer lugar en la rama de Ingeniería de Alimentos, compitiendo con proyectos nacionales y de otros países como Ecuador y Perú.
21
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Establecer la formulación conceptual para una bebida con base en aloe vera.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
•
Formular a nivel teórico la bebida de aloe.
•
Proponer una línea de proceso para la obtención de una bebida basada en aloe vera.
1. MARCO TEÓRICO
Las tendencias mundiales de la alimentación en los últimos años indican un interés marcado de los consumidores hacia ciertos alimentos, que además del valor nutritivo aporten beneficios a las funciones fisiológicas del organismo humano. Estas variaciones en los patrones de alimentación generaron una nueva área de desarrollo en las ciencias de los alimentos y de la nutrición, que corresponde a la de los alimentos funcionales. [30] En la actualidad, se observa una clara preocupación en la sociedad por la posible relación entre el estado de salud personal y la alimentación que se recibe. Incluso se acepta que la salud es controlable a través de la alimentación, por lo que se detecta en el mercado alimentario una preferencia por aquellos alimentos que se anuncian como beneficiosos para la salud. [30] La oferta de nuevos alimentos que reportan algún beneficio para la salud aparece alrededor de 1960, surgiendo en el mercado un nuevo tipo de alimentos diseñados para ser incluidos en dietas muy estrictas. Entre estos productos se encuentran los alimentos funcionales, que son aquellos que en forma natural o procesada contienen ingredientes que desempeñan una tarea específica en las funciones fisiológicas del organismo (por ejemplo el crecimiento y desarrollo, la función del sistema cardiovascular y el sistema gastrointestinal, entre otros), más allá de su contenido nutritivo. También se encuentran los productos nutracéuticos que son aquellos que pueden ser considerados alimentos y son capaces de proporcionar beneficios saludables como la prevención y el tratamiento de enfermedades. El concepto actual de este producto es "aquel suplemento dietético que proporciona una forma concentrada de un agente presumiblemente bioactivo de un alimento,
presentado en una matriz no alimenticia y utilizado para incrementar la salud en dosis que exceden aquellas que pudieran ser obtenidas del alimento normal". [30][23] Además de los ya mencionados, existen también los denominados alimentos diseñados, que son aquellos productos procesados que contienen suplementos naturales ricos en sustancias capaces de prevenir enfermedades; en algunas ocasiones, este nombre es utilizado como sinónimo de alimento funcional. Finalmente, se encuentran los alimentos fitoquímicos, que son productos que tienen sustancias presentes en verduras y frutas, diariamente en pequeñas cantidades y
que pueden ser ingeridas
que muestran un potencial capaz de
modular el metabolismo humano. Debido a que los alimentos funcionales son generalmente de origen vegetal, se había llegado a utilizar los términos “fitoquímicos” y “funcionales” indistintamente, pero como actualmente en la clasificación de éstos últimos se han incluido los microorganismos probióticos, los alimentos fitoquímicos dejaron de ser iguales a ellos (funcionales) para convertirse en una división de los mismos.[23] Gracias a sus beneficios, los alimentos funcionales tuvieron un gran auge en la década de los 90's. Algunas de las causas fueron: •
Mayor preocupación por la salud y por alimentos con mayor valor agregado del nutricional.
•
Las organizaciones encargadas de legislar en materia de alimentos reconocieron los beneficios de los alimentos funcionales a la salud pública.
•
El gobierno presentó especial atención a este aspecto, ya que prevé el potencial económico de estos productos como parte de las estrategias de prevención de la salud pública. [30][23]
También influyeron otros factores como los grandes avances tecnológicos, entre
24
ellos la biotecnología, así como la investigación científica que documentaron los beneficios para la salud de estos alimentos. Es un hecho que los consumidores han comenzado a ver la dieta como un factor importante para la prevención de las enfermedades crónicas como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares, la osteoporosis, entre otras. De esta manera es que se presenta un fenómeno denominado de auto-cuidado, que se constituye en el principal motivador y elemento decisivo a la hora de comprar alimentos saludables; este factor es el que regirá el crecimiento de la industria de los alimentos funcionales. [23] El Aloe vera con su gran variedad de compuestos favorables al ser humano (por ejemplo la vitamina C y el acemanano), además de sus beneficios entre los que se encuentran los tratamientos de problemas intestinales, reducción de azúcar en la sangre, complemento alimenticio para pacientes con VIH, entre otros, los cuales han sido ampliamente estudiados, presenta una buena alternativa para desarrollar un producto alimenticio que pueda poner a disposición del público las bondades de esta planta. [10][15][26]
1.1 ALOE VERA El Aloe vera, también conocida como Sábila, es una planta semitropical de la familia de las Liliáceas, es nativa de África del sur y oriental y orillas del Mar Rojo; hoy en día es cultivado en la India Occidental, Italia, Malta, Sicilia, sur de California, en Centro y Suramérica y Australia. Aunque hay más de 300 especies de Aloe, muchas de las cuales son utilizadas con fines decorativos por sus vistosas flores, solo cuatro tienen valor nutricional para humanos, dos de ellas son cultivadas comercialmente: Aloe aborescens y Aloe barbadensis miller. [25]
25
1.1.1 Características y generalidades El Aloe barbadensis miller posee hojas gruesas y espinosas, crecen de un tallo corto cerca al suelo. Las hojas maduras pueden crecer en promedio 70-90 cm de longitud. Cada planta tiene normalmente de 12 a 16 hojas, que cuando maduran pueden pesar más de 2 lb cada una. La flor de la planta puede ser roja, amarilla o púrpura, con franjas claras, están presentes casi todo el año, en el centro de las hojas. Su fruto es una cápsula triangular que contiene numerosas semillas. [6][25] Las plantas pueden ser cosechadas cada 6 a 8 semanas removiendo 3 o 4 hojas por planta (exteriores). Para la recolección de las hojas se buscan aquellas que sean carnosas, midan unos 50 cm de largo, 10 a 20 cm de ancho y 5 cm de grueso. Si se les hace un corte exudan un líquido acuoso de sabor muy amargo, acumulado en células secretoras que rodean la región cribosa. Debido a que la pared celular que las separa es muy delgada, el jugo fluye con facilidad. [25] La hoja se pueden dividir en tres partes principalmente:
Corteza
La savia amarilla proveniente de los conductos vasculares ubicados en la superficie interna de la corteza. Este material contiene altas concentraciones de antraquinonas.
El filete, el cual posee una estructura semisólida integrada por estructuras hexagonales que almacenan el fluido. Allí se encuentran la mayoría de los nutrientes de la hoja.[24]
Esta importante planta es muy utilizada en el campo de la medicina tradicional para curar diversos males como enfermedades de la piel, daños por irritación, desórdenes intestinales, etc. [25]
26
1.1.2 Caracterización química de la hoja de Aloe vera La hoja de esta planta se caracteriza por la presencia de altos contenidos de minerales, como se observa en la tabla 1; además, componentes como polisacáridos, glicoproteínas y aminoácidos en el gel incoloro e insípido de las células parenquimales, y sustancias fenólicas que pueden clasificarse en dos grupos, cromonas como la aloesina y antraquinonas libres y en forma de glicósidos como la barbaloina, isobarbaloina y la aloemodina. La aloína es el principal componente del líquido que la planta secreta como defensa por su olor y sabor desagradables. La tabla 2 muestra una lista de los principales compuestos que pueden ser encontrados en la hoja. Tabla 1. Caracterización química en base seca de fracciones de Aloe vera Corteza
Filete
Gel
% Grasa
2,71 ± 0,32
4,21 ± 0,12
5,13 ± 0,23
% Proteína
6,33 ± 0,24
7,26 ± 0,33
8,92 ± 0,62
% Carbohidratos 11,22 ± 0,73 16,48 ± 0,18 26,81 ± 0,56 % Fibra dietaria
62,34 ± 1,10 57,64 ± 1,26 35,47 ± 0,62
% Cenizas
13,46 ± 0,44 15,37 ± 0,32 23,61 ± 0,71
% Ca
4,48 ± 0,23
5,34 ± 0,14
3,58 ± 0,42
% Mg
0,90 ± 0,12
0,76 ± 0,04
1,22 ± 0,11
% Na
1,82 ± 0,09
1,08 ± 0,15
3,66 ± 0,07
%K
1,84 ± 0,05
3,06 ± 0,18 4,006 ± 0,21
%P
0,01 ± 0,00
0,01 ± 0,00
0,02 ± 0,00
% Fe
0,04 ± 0,01
0,04 ± 0,01
0,10 ± 0,02
% Cu
0,02 ± 0,01
0,02 ± 0,00
0,06 ± 0,01
% Zn
0,02 ± 0,01
0,02 ± 0,01
0,02 ± 0,00
Fuente: [8]
27
Entre los componentes principales de la hoja de Aloe vera se encuentran: Tabla 2. Componentes del Aloe Vera
Constituyentes
Aminoácidos
Antraquinonas
Hormonas
Identificación
Propiedades
Los aminoácidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede fabricar Tradicionalmente conocidas como laxantes. Las En concentraciones antraquinonas se relativamente bajas encuentran en la junto con la fracción savia. de gel producen Los derivados de actividad antraquinonas analgésica, (antronas y antibacterial, cromonas) fungicida y antiviral. comprenden la En altas fracción fenólica. concentraciones y El componente aislados pueden ser primario de la tóxicos. savia es derivado de la antrona y es la aloína.
Provee 20 de los 22 Provee las proteínas aminoácidos básicas implicadas requeridos por el en la producción de cuerpo humano y 7 de tejido muscular. los 8 esenciales
Provee 12 antraquinonas: Aloe emodina, Ácido Aloetico, Aloina, Antracina, Antranol, Barbaloina, Ácido Crisofanico, Emodina, Ethereal Oil, Éster del Ácido Cinamonico, Isobarbaloina, Resistanol.
Auxinas Gibberellinas
Comentarios
y Curación de heridas y antiinflamatorios
Lignina
Sustancia basada en Celulosa
Minerales
Provee 10 minerales: Calcio, Cromo, Cobre, Hierro, Magnesio, Manganeso, Potasio, Sodio, Zinc y Germanio
Fuente: [25]
28
Se cree que le da el poder penetrante a las preparaciones de Aloe para la piel y puede funcionar como transporte de otros componentes Esenciales para la buena salud, se sabe que trabajan en combinaciones entre si, vitaminas y otros elementos
Tabla 2 (continuación). Componentes del Aloe Vera
Constituyentes
Ácido Salicílico
Saponinas
Esteroles
Azúcares
Vitaminas
Identificación
Propiedades
Comentarios
Componente natural Analgésico parecido a la Aspirina Sustancia jabonosa limpiadora y antiséptica. Provee cuatro Agentes Esteroles: Colesterol, antiinflamatorios. Campesterol, Lupeol, ß antisépticos y Sitosterol analgésicos Acción Polisacáridos: antiinflamatoria glucomanano polimanosa Antiviral, Actividad moduladora del sistema inmune de Acemanano
Glicósidos
El complejo B y la Colina intervienen en el metabolismo de aminoácidos, la B12 es Antioxidantes (A, C, A, C, E, B, Colina, B12, necesaria para la E): neutralizan Ácido fólico. producción de radicales libres. glóbulos rojos, el Ácido Fólico en el desarrollo de células sanguíneas
Fuente: [25]
29
1.1.2.1 Aloína Las antraquinonas como la aloína son una clase de metabolitos secundarios vegetales con una funcionalidad p-quinoide en un núcleo antracénico.
Distribución y estado natural Las antraquinonas están ampliamente distribuidas en microorganismos, plantas, equinodermos e insectos. Las familias vegetales más ricas en compuestos antracénicos son las rubiáceas, las ramnáceas y las poligonáceas; y en una menor proporción las liliáceas, leguminosas, bignoniáceas, melastomatáceas, droseráceas, vismiáceas, etc. En las plantas inferiores como los líquenes se conocen una gran variedad de antraquinonas, incluyendo antraquinonas halogenadas como por ejemplo la 7cloroemodina. Estas sustancias pueden encontrarse en diferentes partes de la planta como hojas, tallos, madera y frutos. Se las encuentra principalmente en forma de glicósidos (por ejemplo las senidinas y la barbaloína), y en menor proporción en forma libre o agliconas (por ejemplo alizarina y crisofanol). También se han reportado compuestos antracénicos sulfatados. Se las pueda encontrar también en forma dimérica.
Hechos estructurales Las antraquinonas naturales generalmente presentan las siguientes características estructurales: •
Tienen grupos hidroxilos en C-4 y C-5.
30
•
Contienen un grupo metilo, hidroximetileno o carboxilo sobre el carbono 2.
•
Los carbohidratos ligados son principalmente glucosa, ramnosa y rutinosa.
•
Los O-glicósidos tienen los carbohidratos ligados a través de C-6 o C-8.
•
Los C-glicósidos tienen los carbohidratos ligados a través de C-10.
•
Muy raras veces se encuentran antraquinonas con otros elementos como los halógenos.
La designación química usual de la aloína es 10-glucopiranosil-1,8-dihidroxi-3hidroximetil-9(10H)-antracenona. Existe en forma de dos isómeros, A y B (figura 1) que difieren por la posición del grupo glucosa en la base del grupo antraceno. Sus composiciones son susceptibles a cambios y dependen del origen de las plantas y de los métodos de extracción usados. Generalmente se prefiere aloína con un alto contenido de isómero A. [13] Por hidrólisis, la aloína se transforma en Aloe Emodina y esta a su vez en emodina, la cual constituye el principio activo de la savia. [13] La aloína tiene muchas propiedades beneficiosas cuando se usa tópicamente, esto hace que sea un excelente ingrediente para productos de la piel, no obstante, cuando se ingiere, es un fuerte laxante y algunos médicos recomiendan que no se deba consumir por largos períodos de tiempo ni durante el embarazo. [26][13]
31
Figura 1. Isómeros de la aloína
Fuente: [13] Debido a su importancia es necesario poder conocer las concentraciones en la que se encuentra presente la aloína, en la figura 2 se encuentra un cromatograma típico de una bebida de Aloe vera en el cual se identificaron los picos característicos de este compuesto tal como se muestra en la tabla 3. [3] Figura 2. Cromatograma de una bebida de Aloe
Perfiles del Aloe vera por HPLC: (a) Solución acuosa de muestra fresca. (b) Mezcla inyectada luego de tres semanas. Fuente:[3]
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Tabla 3. Lista de los compuestos encontrados en el cromatograma
Pico N° Absorbancia máxima (nm) 2 214 11 212 13 210 14 360 17 359 18 253 20 255 Fuente: [3]
Identificación Aloesina Aloeresin A Hidroxialoína Aloína B Aloína A Aloinósido B Aloinósido A
Una vez es separada la aloína de la planta, inicia un proceso de degradación, el cual dependiendo del medio en el que se encuentre puede tomar mayor o menor tiempo. En la figura 3 se observa la cinética de degradación resultante de ensayos de HPLC en los cuales se determinó el tamaño del pico a través del tiempo. Figura 3. Cinética de degradación de la aloína
Cinética de degradación de soluciones de aloína: Porcentajes del área del pico de la aloína B contra tiempo de vida (días).
= 100% etanol a 20°C; O= 30% etanol a 4°C; + = 30% etanol a
20°C (pH 3.4); ■ = 30% etanol a 20°C; ; ♦ = 30% etanol a 20°C (pH 8.1). Fuente: [3]
33
1.1.2.2 Polisacáridos Según la literatura [16], la composición química de las plantas de Aloe es depende de la especie. Un aspecto importante del filete es su alto contenido de humedad que se encuentra entre el 98.5% y 99.5% y los polisacáridos constituyen casi el 60% de la materia seca. Los polisacáridos de Aloe vera son cadenas lineales de beta 1-4- glucosa unidas a moléculas de manosa; debido a la presencia de estas dos hexosas simples, también son llamados glucomananos, y en ocasiones tomando en cuenta que existe una mayor cantidad de manosa que de glucosa, son también denominados polimananos. Las fracciones de polisacárido pueden ser clasificadas dependiendo de su tamaño, ya que cada una de ellas posee diferentes características físicas y distinta actividad biológica. Sin importar esto todos los polisacáridos son agrupados y denominados como polisacáridos del Aloe. [8][12]
Acemanano
La controversia acerca de la identidad de las sustancias activas del Aloe vera no termina, por consiguiente es importante poder distinguir claramente la composición de cada una de las partes que forman la planta. Respecto a la composición de los tejidos superficiales no existe mucha información, sin embargo, gran variedad de estudios han reportado la presencia de polisacáridos como el elemento principal del filete. El Acemanano, un polisacárido compuesto por manosa, se considera como el agente activo principal en el filete Aloe. Comercialmente conocido como Carrysin, es un polisacárido lineal compuesto de radicales 1,4 manosil, con C2 o C3 acetilados y alguna cadena lateral, principalmente galactosa unida a C6. Es
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probable que pueda haber alguna acción sinérgica entre la base del polisacárido y otros componentes en algunas de las actividades observadas. Varios investigadores han intentado separar del gel los polímeros de carbohidrato en sus componentes (polisacárido). Así, se han obtenido parcialmente el glucomanano acetilado, galactano, arabinano, entre otros. Al parecer el efecto estacional y las variaciones del cultivo pueden afectar la composición de gel y explicar los diferentes resultados obtenidos. [8][12]
Mucopolisacáridos
El término mucopolisacárido es utilizado para designar polisacáridos de cadena larga, en la cual las moléculas lineales se encuentran químicamente unidas formando un sistema coloidal. Cuando se forman estas uniones las propiedades físicas de la solución cambian de forma que su viscosidad aumenta, hasta adquirir características similares a las de un gel y en lugar de ser una solución clara se torna opaca. Una vez ha sido expuesto el filete, las características físicas del Aloe (alta viscosidad y color opaco) se pierden espontáneamente debido a que las uniones entre las cadenas se rompen. La solución resultante es clara y con una consistencia similar a la del agua, y aunque todavía contiene las moléculas de polisacáridos ya no se puede considerar como un mucopolisacárido. [8][12] 1.1.2.3 Minerales El organismo requiere siete minerales principales que son calcio, magnesio, sodio, potasio, fósforo, azufre y cloro. Estos minerales constituyen del 60 al 80%, de todo el material inorgánico del cuerpo. Además por lo menos otros ocho minerales son utilizados por el organismo en cantidades sumamente pequeñas, ellos son hierro,
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cobre, fluor, yodo, manganeso, cobalto, zinc y molibdeno. Algunos otros elementos se encuentran en los tejidos, pero sus funciones, si es que tienen alguna, no están claramente definidas. Estos incluyen al aluminio, boro, selenio, cromo, entre otros.
Potasio
El potasio constituye el principal catión del líquido intracelular, pero es también un constituyente muy importante del extracelular debido a la influencia que tiene sobre la actividad muscular, especialmente sobre el miocardio. Dentro de las células funciona como regulador del equilibrio ácido-básico y la presión osmótica, incluyendo a la retención de agua. El aporte normal de potasio en los alimentos es de aproximadamente 4g al día. Existe tan ampliamente distribuido que es muy poco probable que pueda producirse una deficiencia excepto en los estados patológicos. [19][31]
Calcio
El calcio existe en el organismo en mayor cantidad que cualquier otro elemento mineral. El cuerpo de un hombre adulto de 70 kg contiene aproximadamente 1200g de calcio. Cerca del 99% del calcio corporal está en el esqueleto, donde es mantenido como depósitos de fosfatos de calcio en una matriz blanda, fibrosa. La muy pequeña cantidad de calcio no presente en las estructuras esqueléticas está en los líquidos del cuerpo donde en parte está ionizado. En efecto esta pequeña cantidad de calcio iónico en los líquidos corporales es de gran importancia en la coagulación de la sangre, para mantener la excitabilidad normal del corazón, de los músculos y de los nervios y para los aspectos diferenciales de la permeabilidad de las membranas. [19][31]
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Fósforo
El fósforo existe en todas las células del organismo, pero la mayor parte (aproximadamente el 80% del total) se encuentra combinado con el calcio en los huesos y en los dientes. Aproximadamente el 10% se halla en combinación con proteínas, con lípidos y carbohidratos y en otros compuestos en la sangre y en el músculo. El 10% restante está ampliamente distribuido en diversos compuestos químicos. El fósforo se encuentra en casi todos los alimentos; en consecuencia, no se sabe que ocurra una deficiencia dietética en el hombre. Dado que la distribución del calcio y del fósforo en los alimentos es muy semejante, una ingestión adecuada de calcio generalmente asegura un aporte apropiado de fósforo. La ingestión diaria de fósforo es, en promedio, de aproximadamente 1.5 g en los adultos. El requerimiento recomendado para el fósforo (excepto para el lactante muy pequeño) es el mismo que para el calcio. Se puede tolerar una variación bastante amplia en la relación calcio fósforo si las cantidades de vitamina D son adecuadas. [19][31]
Magnesio
El cuerpo contiene aproximadamente 21g de magnesio. El 70% de él se encuentra combinado con el calcio y con el fósforo, formando sales complejas en los huesos. El resto se encuentra en los tejidos blandos y en los líquidos corporales. El magnesio es uno de los principales cationes de los tejidos blandos. La sangre total contiene de 2 a 4 mg/100 ml (1.7 a 3.4 mEq/ l). El suero sanguíneo contiene menos de la mitad del que existe en los eritrocitos (1.94 mEq/ l). Esto contrasta con el calcio que en su mayor parte se encuentra en el suero. El contenido de magnesio de los músculos es aproximadamente de 21 mg/ 100 g. En el músculo
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probablemente interviene en el metabolismo de los carbohidratos como activador de muchas enzimas de los sistemas glucolíticos. [19][31] La recomendación ordinaria para el magnesio en la dieta es de 350 mg/día para los hombres adultos y 300 mg/día para las mujeres adultas. Se ha sugerido que la ingestión de este elemento facilita la entrega de oxígeno a los músculos. Cumple un papel importante en la generación de energía ya que en presencia de este se da la siguiente reacción: ++
Mg ATP ←⎯ ⎯→ ADP + P + ENERGIA
Hierro
El papel del hierro en el organismo se halla casi exclusivamente confinado a los procesos de respiración celular. El hierro es un componente de la hemoglobina, de la mioglobina y del citocromo así como de las enzimas catalasa y peroxidasa. En todos estos compuestos, el hierro es un componente de una porfirina; el resto del hierro del organismo se halla casi todo unido a las proteínas. Estos compuestos constituyen la forma de almacenamiento y transporte de este elemento mineral. Los requerimientos recomendados para los hombres adultos, de 10 mg/día, se obtienen fácilmente en la dieta normal que proporciona cerca de 6 mg/1000 kcal. Sin embargo, la ración recomendada para las mujeres (18 mg/día), basada en un requerimiento de 2000 kcal/día, es difícil de obtener en las fuentes dietéticas sin enriquecer los alimentos con hierro. [19][31]
Cobre
No se conocen bien las funciones de este elemento esencial. El cobre es un constituyente de algunas enzimas o es esencial para su actividad; estas enzimas incluyen al citocromo, a la citocromooxidasa, la catalasa, la tirosinasa la
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monoaminaoxidasa y la ascórbico oxidasa así como a la uricasa, la cual contiene 550 µg de cobre por gramo de proteína enzimática. Junto con el hierro, el cobre es necesario para la síntesis de la hemoglobina. Otras funciones posibles del cobre incluyen su papel en la formación de los huesos y el mantenimiento de la mielina en el sistema nervioso. Se han estudiado los requerimientos de cobre en humanos por medio de experimentos de balance. Por ello se ha sugerido la cantidad de 25 mg diarios para los adultos. Esta cantidad es fácilmente aportada con las dietas habituales que contienen de 2.5 a 5 mg de cobre. [19][31]
Zinc
El zinc es un componente funcional y estructural de la enzima carboxipeptidasa y este elemento participa directamente en la acción catalítica de la enzima. El zinc es un elemento esencial para el hombre, así como para las plantas y los animales, aunque se sabe poco en lo concerniente a los requerimientos humanos. Cantidades relativamente grandes están depositadas en los huesos, pero estas reservas no se equilibran rápidamente con el resto del organismo. El depósito corporal de zinc biológicamente disponible parece ser pequeño y tener un rápido recambio. Velocidades aceleradas de cicatrización de heridas y agudeza gustativa mejorada fueron observadas como resultado del aumento en la ingestión de zinc. El zinc es necesario para mantener las concentraciones normales de vitamina A en el plasma. Los estudios metabólicos han demostrado que en los adultos sanos es suficiente una ingestión de 8-10 mg/día para lograr el equilibrio con respecto a este elemento. El requerimiento corrientemente aumentado es de 15 mg/día para los
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adultos con 15 mg adicionales durante el embarazo y 10 mg durante la lactación. [19][31]
Germanio
El Germanio orgánico en su forma sólida es un cristal, una de sus propiedades fundamentales es su naturaleza semiconductora, es decir, su capacidad de donar y recibir electrones fácilmente. Muchas de sus propiedades terapéuticas pueden deberse a esta cualidad intrínseca. [31] Este elemento cuenta con varias propiedades de gran importancia como las siguientes: Es un mejorador del oxígeno ya que se ha demostrado que aumenta su flujo oxígeno en todas las unidades celulares, sobre todo en los sitios donde existe una deficiencia, es un adaptógeno porque normaliza la mayoría de las funciones del cuerpo y se ajusta a las necesidades específicas de cada uno (se ha visto que en casos de algunas enfermedades graves, como el cáncer, estimula al sistema inmunológico para que produzca las substancias que a su vez, ayudarán a destruir a las células malignas), también se ha encontrado que es una especie de estimulante cerebral debido a que muchas personas reportan un aumento en la capacidad mental. [31] La acción del Germanio orgánico ha sido bien documentada, algunos ejemplos de padecimientos donde se ha utilizado son: En la artritis reumatoide, la epilepsia, el cáncer, la enfermedad de Parkinson, la osteoporosis, la diabetes, el asma, la malaria, el dolor, la gastritis, las úlceras duodenales, las enfermedades mentales, la leucemia, la enfermedad de Raynaud, algunos problemas de la piel, el glaucoma, la amiloidosis y muchas otras. [31]
40
1.2 USO DEL ALOE VERA COMO ALIMENTO Existen amplios estudios de la utilización de esta planta como un suplemento alimenticio, gracias a ellos se conoce un poco más acerca de las bondades que ofrece su gel en el tratamiento de gran variedad de problemas tanto intestinales como de otros menos conocidos como el cáncer y el VIH. A continuación se referencian algunas de estas investigaciones con el fin de
dar un soporte
científico a los beneficios antes mencionados.
Tratamiento para problemas intestinales Según un estudio publicado en Journal of Alternative Medicine, el jugo de Aloe vera resulta eficaz para tratar las inflamaciones del intestino. A diez pacientes se les dieron dos onzas de jugo de Aloe, tres veces al día, durante siete días. Al cabo de una semana, todos los pacientes curaron su diarrea, cuatro habían mejorado la regularidad
del
intestino
y
tres
habían
incrementado
su
función
intestinal. [10][15][26] Los investigadores concluyeron que el Aloe podía reequilibrar la función intestinal "regula el pH gastrointestinal a la vez que mejora la movilidad gastrointestinal, y la reducción de ciertos microorganismos fecales, incluyendo la levadura." Otros estudios han demostrado que el jugo de Aloe vera ayuda a limpiar el intestino, a neutralizar la acidez del estómago, las úlceras gástricas y evitar el estreñimiento. [10][15][26]
Tratamiento de la colitis Se conoce por colitis cierta inflamación del colon, la cual puede llegar a ulcerar el intestino. Cuando esto ocurre es conveniente recibir atención médica, puesto que
41
puede llegar a perforarse la pared del colon. [10][15][26] Los Laboratorios Carrington de América, han realizado estudios con zumo de Aloe y acemanano para combatir la colitis y la enfermedad de Crohn. Dichos estudios han demostrado que el Aloe puede ser, con gran diferencia, el mejor de los tratamientos existentes en la actualidad para estas dos enfermedades, tanto por su eficacia como por la nulidad de efectos colaterales. [10][15][26] Otros estudios han demostrado que también es eficaz en casos de hemorragia activa en las úlceras pépticas al tomar un litro diario de zumo de Aloe. [10][15][26] Hay que tener en cuenta que el Aloe normaliza el pH, reduce la acidez de estómago y favorece el equilibrio de las bacterias gastrointestinales, todo esto gracias a la aloe-emodina la cual actúa sobre la mucosa intestinal, regulando su correcto funcionamiento. [10][15][26]
Reducción de azúcar en la sangre por diabetes Hormone Research señala que el Aloe redujo los niveles de azúcar de la sangre en diabéticos. Cinco pacientes adultos con diabetes (no insulino dependientes) fueron tratados con 1/2 cucharilla de extracto del Aloe diariamente durante 14 semanas. Los niveles de azúcar en la sangre se redujeron en todos los pacientes en un 45% en promedio, sin alteraciones de peso. [26]
Complemento alimenticio para pacientes con VIH Según el diario Advancement in Medicine, el jugo de Aloe vera demostró ser una parte eficaz en un programa de ayuda alimenticia para los pacientes de VIH.
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Durante cuatro meses, dieron a 29 pacientes jugo puro 100% de Aloe vera (cinco onzas, cuatro veces al día), junto con un suplemento de ácido graso esencial y otro suplemento que contenía vitaminas y aminoácidos. Se dijo a los pacientes que continuaran con su dieta normal y no tomaran otros suplementos. [26] Después de 90 días, todos los pacientes rebajaron el grado de incidencia de las infecciones asociadas, afta, fatiga y diarrea, e incrementaron el número de glóbulos blancos en la sangre (que significaba que sus sistemas inmunes respondían positivamente). Se apreció una mejora en su calidad de salud global. En el 25% de los pacientes, el Aloe redujo la capacidad del virus para reproducirse. Los investigadores encontraron que el Aloe (el extracto de manosa y quizás otros compuestos) estimula el sistema inmune del cuerpo, particularmente las células del T4 y los glóbulos blancos de la sangre que activan la inmunorespuesta a la infección. [26]
Contraindicaciones de Aloe vera
La savia no debe darse nunca a las mujeres durante la menstruación y el embarazo, ni tampoco a cuantos padecen hemorroides sanguinolentas.
No se debe administrar a los niños. El Aloe puede irritar los riñones y causarles algunos daños, si bien solamente cuando se administran dosis excesivas. Empleado correctamente es mucho más tolerante de lo que harían suponer las sustancias que contiene.
El Aloe tampoco se emplea cuando existe tendencia a hemorragias en la región genital. [26]
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1.2.1 Estándares de calidad para la hoja y gel de Aloe vera. El gran auge generado por el Aloe Vera en los últimos años ha obligado a que se cree una normatividad acerca de los requerimientos mínimos para comerciar con sus subproductos, en el caso de alimentos el International Aloe Science Council (IASC), es el organismo encargado de certificar su pureza y fijar estándares tanto para la hoja como para el gel como se muestra en la tabla 4. Tabla 4. Estándares establecidos para la hoja de Aloe y para gel
GEL DE ALOE VERA PRUEBA pH Sólidos (%)
HOJA DE ALOE VERA
INTERVALO
PRUEBA
3.5 a 4.7 pH 0.46 a 1.31 Sólidos (%)
Calcio
98.2 a 448 mg/l Calcio
Magnesio
23.4 a 118 mg/l Magnesio
PROMEDIO 3.9 1.2 565.1 mg/l 82.5 mg/l
Fuente: [28]
1.2.2 Nomenclatura para los niveles de concentración del gel Para la designación de los productos del áloe, los miembros del IASC han creado una nomenclatura dependiendo de su grado de concentración como se muestra en la tabla 5. El IASC reconoce que el contenido de sólidos del Aloe nativo varía en función de las prácticas de cultivo, factores ambientales y genéticos; sin embargo, estos valores mínimos representan un nivel razonable para que el gel ayude a la salud y tenga todos sus beneficios medicinales. [29]
44
Tabla 5. Nomenclatura del gel de acuerdo a su nivel de concentración
Factor de concentración
Designación Alfa
1x
Concentración simple
2x
Concentración doble
4x
Cuatro veces concentrado
10x
Diez veces concentrado
20x
Veinte veces concentrado
40x
Cuarenta veces concentrado
100x
Cien veces concentrado
200x
Formula de reconstitución Concentración nativa 1 parte de Aloe a 1 parte de agua 1 parte de Aloe a 3 partes de agua 1 parte de Aloe a 9 partes de agua 1 parte de Aloe a 19 partes de agua 1 parte de Aloe a 39 partes de agua 1 parte de Aloe a 99 partes agua
Doscientas veces
1 parte de Aloe a 199
concentrado
partes de agua
Fuente: [29]
1.3 PROCESOS PARA LA OBTENCIÓN Y PURIFICACIÓN DEL GEL
1.3.1 Despencado En esta etapa del proceso se lleva a cabo la separación de las hojas de la mata. Es importante que en este corte la incisión no comprometa la parte de la hoja en la cual se encuentra el gel, ya que de ocurrir, éste se encontraría en contacto directo
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con el ambiente y se presentaría una oxidación del material en este punto, además su calidad microbiológica se vería afectada.
1.3.2 Selección de la materia prima Es la segunda etapa del proceso y una de las más importantes ya que se seleccionarán las hojas aptas para el proceso y se rechazarán aquellas que no cumplan con los estándares de tamaño y edad, características que influirán en el rendimiento del proceso. Además es necesario que su salud sea óptima, ya que de no ser así, esta condición repercutiría en la aceleración de las reacciones de deterioro del producto y por tanto disminución del tiempo de vida. El diseño para esta etapa, está constituida por un transportador que alimenta las hojas que vienen del cultivo a la mesa de clasificación, donde por medio de un separador se retiran las hojas que no cumplen los requerimientos y permite que el resto continúen hacia la siguiente fase. [27]
1.3.3 Lavado La finalidad de esta etapa es ablandar y retirar las partículas extrañas y la suciedad de la superficie de las hojas. Hay varias opciones para llevar a cabo esta operación:
Sólo inmersión: Aquí las hojas de sábila simplemente se descargan en el agua sin acción externa, la suciedad puede quitarse entonces a mano fuera del tanque o mecánicamente. [27]
Agitación forzada: Esta es una variación en la que el tanque tiene motores de inyección de agua a alta presión que crean un vórtice. La ventaja de usar este sistema es que la suciedad y otros materiales extraños se retiran
46
de una manera más eficaz. [27]
El cepillado manual: Aquí las hojas son escogidas a mano. La ventaja de este tipo de tratamiento es que es muy cuidadoso con las hojas, y quita de suciedad y el material extraño. También, esta etapa puede funcionar como un punto del inspección/rechazo. Normalmente el material para estos cepillos es un plástico suave que quita el material no deseado de la superficie de las hojas mientras que evita lesiones a la misma.
1.3.4 Desinfección En esta etapa es donde se realiza el lavado final a las hojas. La función de esta operación es hacer una última limpieza, disminuyendo su carga microbiológica antes de entrar en el proceso. La acción de los desinfectantes para diversos organismos patógenos (bacterias y hongos) depende de la composición química del desinfectante y de la naturaleza del organismo. Para elegir el producto a utilizar es necesario considerar características como costo, eficacia, actividad con la materia orgánica, toxicidad, actividad residual, solubilidad, etc. [4] De la importancia relativa de estas características dependerá la elección del más adecuado. Los desinfectantes pueden dividirse en las siguientes clases con base en su composición química:
Fenoles
Tienen un olor característico y se vuelven lechosos en agua. Los fenoles son muy
47
efectivos contra los agentes bacterianos, hongos y virus. También tienen mayor actividad en presencia de material orgánico que los desinfectantes compuestos por yodo o cloro. Uno de sus usos más comunes es el saneamiento de equipos. [22]
Sales de amonio cuaternario
Los compuestos de amonio cuaternario son generalmente inodoros, incoloros, no irritantes, y desodorantes. También tienen alguna acción detergente, y son buenos desinfectantes. Sin embargo, algunos de estos compuestos se inactivan en presencia de jabón o de residuos de este y su actividad antibacteriana se reduce con la presencia de material orgánico. Los compuestos de amonio cuaternario son efectivos contra bacterias y algo, contra hongos. [22]
Yodoformos
Los compuestos de yodo son una combinación de yodo elemental y una sustancia que lo hace soluble en agua. Son buenos desinfectantes, pero no funcionan bien en la presencia de material orgánico. Son efectivos contra bacterias, hongos, y virus. El yodo es uno de los menos tóxicos. [22]
Hipocloritos
Los compuestos de cloro son buenos desinfectantes sobre superficies limpias, pero son rápidamente inactivados por la suciedad. El cloro es efectivo contra bacterias y virus. Estos compuestos son también mucho más activos en agua caliente que en agua fría. Las soluciones de cloro pueden irritar la piel y son corrosivas para el metal. Son relativamente baratos. [22]
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Peróxidos
Son activos contra bacterias, esporas, virus y hongos, a concentraciones relativamente bajas. [22]
1.3.5 Escaldado Es un tratamiento térmico empleado para la disminución de la actividad enzimática. Se emplea en verduras y frutas como paso previo a otros procesos, no constituye un único método de conservación si no que es más un pretratamiento entre la materia prima y las operaciones posteriores. Otras funciones del escaldado son reducir el número de microorganismos en la superficie del alimento, ablandar los tejidos y eliminar el aire de los espacios intercelulares. Existen dos técnicas principales de escaldado que son: 1.3.5.1 Escaldado en vapor directo El alimento pasa a través de una atmósfera de vapor saturado. Tiene como principal característica que el producto tratado retiene mejor sus nutrientes, pero tiene el problema que el calentamiento de las distintas capas del alimento no es uniforme, así que hay que buscar una combinación de tiempo y temperatura para evitar que algunas partes lleguen a quedar recalentadas lo que supone una pérdida de las características del alimento. [2] 1.3.5.2 Escaldado en agua caliente El alimento se hace pasar por un baño de agua caliente (70-100 ºC) durante un
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tiempo determinado, después del calentamiento el producto se enfría. En este proceso se van a perder nutrientes solubles aunque a cambio los productos van a ganar peso. [2] En todos los tratamientos térmicos van a existir pérdidas de elementos (los más termolábiles) los cuales se van a desnaturalizar con el calor al igual que las vitaminas, proteínas, etc., sin embargo, el escaldado es un proceso tan suave que las pérdidas van a ser mínimas. [2] 1.3.6 Procesos de extracción del gel de Aloe vera 1.3.6.1 Fileteado a mano
Este método es el más rústico y se desarrolló con el fin de evitar la contaminación del filete con la savia. El proceso consiste en cortar la cola, la punta y los bordes de la hoja, a continuación la corteza se retira con un cuchillo dejando el filete libre y listo para su posterior procesamiento. [24] Aunque el método es muy sencillo, posee dos grandes desventajas entre las que se encuentran que no permite tener una alta productividad ya que el tiempo que lleva extraer el filete de cada hoja es extenso, debido a esto se han diseñado y empleado máquinas que intentan simular las técnicas del fileteado a mano, pero generalmente el producto contiene grandes cantidades de laxantes frente a los contenidos en el Aloe vera fileteado a mano de la forma tradicional; la segunda desventaja es que una cantidad significativa de gel que se mantiene adherido a la hoja se desecha debido a que es muy difícil retirarlo, esto representa una situación crítica, ya que la concentración más alta de elementos potencialmente benéficos del Aloe vera, se encuentra cerca a las paredes de la hoja. [24]
50
1.3.6.2 Hoja entera Este proceso tiene un inicio similar al de fileteado a mano ya que es necesario realizar previamente el corte de colas y puntas, a continuación el resto de la hoja es cortado en pequeñas secciones que serán tratadas con productos químicos, que se encargarán de romper las estructuras del filete liberando de esta forma todo el contenido de éste. A continuación el material obtenido se hace pasar a través de filtros que se encargarán de retener partículas indeseables, principalmente las cáscaras. [24] En comparación con el proceso anterior el gel obtenido es mucho más rico en componentes deseables (polisacáridos mucilaginosos) e implica un menor tiempo de procesamiento, sin embargo el producto obtenido llevará consigo sustancias propias de la corteza que pueden deteriorar sus características organolépticas. [24]
1.3.6.3 Proceso combinado Esta técnica combina los procesos de fileteado a mano y hoja completa, para llevarlo a cabo se realiza en primera instancia un fileteado a mano de las hojas y a continuación las cortezas son llevadas a un proceso de prensado, en el cual el gel remanente es retirado y el producto final será un combinación del gel obtenido por ambos métodos. [24] Finalmente el producto obtenido contiene una alta concentración de componentes deseables y estará virtualmente libre de componentes laxantes. [24]
1.3.6.4 Aloe vera en polvo El Aloe vera en polvo tiene mayor vida útil comparado con los productos líquidos,
51
eliminando además el costo de transportar agua. [24] El secado por aspersión (spray dryer) implica la remoción del agua del gel líquido usando altas temperaturas (usualmente se adicionan maltodextrinas para encapsular aromas y sabores, éstas normalmente constituyen alrededor del 50% del producto final). Sin embargo, la exposición a las altas temperaturas cambia algunos de los beneficios potenciales de los componentes. [24] El
proceso
de
liofilización
utiliza
frío
(alrededor
de
-40ºC)
y
vacío
(aproximadamente de 1 mmHg) el cual causa la sublimación solamente del agua en el jugo. Mediante este proceso se evitan las altas temperaturas que perjudican las propiedades funcionales del Aloe, pero el procedimiento es considerablemente más costoso que el spray dryer. [24] En el proceso de deshidratación, los filetes del Aloe vera se reducen a hojuelas deshidratadas al colocarlos en un equipo para vegetales a temperatura relativamente baja (ligeramente por encima de la temperatura corporal) por varias horas. Estas hojuelas deshidratadas se convierten en un polvo muy fino. [24]
1.3.7 Homogenización Debido a las fibras que contiene el gel, es necesario llevar a cabo una etapa de homogenización en la cual se busca disminuir el tamaño de las partículas de la mezcla, logrando como resultado una dispersión uniforme. En este proceso, se logra mejorar las características organolépticas del producto aumentando el rendimiento de los estabilizantes y evitando tanto el taponamiento como las incrustaciones en los equipos.
52
1.3.8 Estabilización 1.3.8.1 Procesos de extracción de aloína Para retirar la aloína existen principalmente dos métodos que consisten en la extracción con carbón activado y la extracción y purificación con solventes (etanol). El carbón activado es el método preferido para la extracción de aloína del gel ya que no lo destruye, como si ocurre al realizar la extracción con etanol. En este proceso se hace pasar una corriente de gel a través de un lecho de carbón activado en el cual es adsorbida una buena parte de la aloína, obteniéndose una corriente de gel con alta pureza que permite llegar hasta el límite de seguridad reportado de 10 ppm [33]. Luego las aloínas se eliminan del lecho haciendo pasar una corriente de etanol a través de él. [12][14] 1.3.8.2 Estabilización química del gel
Antioxidantes La oxidación es la forma de deterioro de los alimentos más importante después de las alteraciones producidas por microorganismos. Esta reacción provoca la aparición de olores y sabores desagradables, alteración del color y la textura, y disminución del valor nutritivo del alimento por pérdida de vitaminas y ácidos grasos insaturados. Además, los productos formados en la oxidación pueden llegar a ser nocivos para la salud. Para evitar la oxidación de los alimentos se recurre a técnicas como el envasado al vacío o en recipientes opacos y el empleo de antioxidantes. La mayoría de los productos grasos contienen antioxidantes naturales que suelen perderse durante el procesado de los mismos. Las grasas vegetales son en general más ricas en estas sustancias que las animales.
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Los mecanismos de acción de los antioxidantes son:
•
Detener de la reacción de oxidación.
•
Eliminar el oxígeno disuelto en el producto, o el presente en el espacio de cabeza de los envases.
•
Eliminar las trazas de ciertos metales, como el cobre o el hierro, que facilitan la oxidación.
Los antioxidantes son aquellas sustancias que realizan las dos primera acciones, los que se basan en la eliminación de metales se conocen como "sinérgicos de antioxidantes", o agentes quelantes. Los antioxidantes frenan la reacción de oxidación, pero a costa de destruirse ellos mismos, el resultado es que su utilización retrasa la alteración oxidativa del alimento, pero no la evita de una forma definitiva. [14][20]
Ácido ascórbico
El ácido ascórbico o mejor conocido como Vitamina C y sus derivados son muy utilizados ya que son muy solubles en agua, excepto el palmitato de ascorbilo, que es más soluble en grasas. El ácido ascórbico y sus derivados se utilizan en productos cárnicos y conservas vegetales y en bebidas refrescantes, zumos, productos de repostería y en la cerveza, en la que se utiliza para eliminar el oxígeno del espacio de cabeza. También contribuye a evitar el oscurecimiento de la fruta cortada en trozos y a evitar la corrosión de los envases metálicos. Es una vitamina para el hombre y algunos animales, y como tal tiene una función biológica propia. Además mejora la absorción intestinal del hierro presente en los alimentos e inhibe la formación de nitrosaminas, tanto en los alimentos como en el tubo digestivo. [20]
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Se recomienda la ingestión de grandes dosis de esta vitamina con la idea de prevenir multitud de enfermedades. No se ha comprobado que estas dosis masivas tengan alguna utilidad, pero sí que no parecen ser peligrosas, ya que su exceso es fácilmente eliminable por la orina. Por tanto, las cantidades (mucho menores) empleadas como antioxidante en los aditivos pueden considerarse inocuas. Su utilidad como vitamina tampoco es muy grande en este caso, ya que en gran parte se destruye al cumplir su papel de antioxidante. [20] La adición de ácido ascórbico como antioxidante no permite hacer un uso publicitario del potencial enriquecimiento en vitamina C del alimento. [20]
Extractos de origen natural ricos en tocoferoles
El conjunto de tocoferoles son también denominados Vitamina E. El más activo como vitamina es el alfa, pero también el gamma tiene cierto valor. El menos activo es el delta, que tiene una actividad biológica como vitamina de alrededor del 1% de la del alfa, aunque ésta depende mucho del método utilizado en su medida. Los tocoferoles sintéticos tienen una actividad vitamínica algo menor que los naturales, al ser mezclas de los dos isómeros posibles. [20] La cantidad de estas substancias ingeridas como un componente natural de los alimentos es en general mucho mayor que la que se ingiere por su uso como aditivo alimentario, ya que se utiliza a concentraciones muy bajas. Se utilizan en el aceite de oliva refinado, en aceites de semillas, en conservas vegetales y en quesos fundidos. [20] Los tocoferoles abundan de forma natural en las grasas vegetales sin refinar, y especialmente en los aceites de germen de trigo, arroz, maíz o soya. Se obtienen
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industrialmente como un subproducto del refinado de estos aceites o por síntesis química. [20] Su actividad como antioxidante parece seguir el orden inverso a su actividad biológica como vitamina, siendo el más eficaz el delta. Sólo son solubles en las grasas, por lo que se utilizan en alimentos grasos. Al igual que el ácido ascórbico, evitan la formación de nitrosaminas en los alimentos. La función biológica de la vitamina E es similar a su función como aditivo, es decir, la de proteger de la oxidación a las grasas insaturadas. Aunque es esencial para el organismo humano, no se conocen deficiencias nutricionales de esta vitamina, sin embargo dosis muy elevadas (más de 700 mg de alfa-tocoferol por día) pueden causar efectos adversos. [20] Al igual que con el ácido ascórbico, el uso de tocoferoles como antioxidantes en un alimento no autoriza a indicar en su publicidad que ha sido enriquecido con dicha vitamina. [20]
Conservantes La principal causa de deterioro de los alimentos es el ataque por diferentes tipos de microorganismos (bacterias, levaduras y mohos). Este problema tiene implicaciones económicas evidentes, tanto para los fabricantes (deterioro de materias primas y productos elaborados antes de su comercialización, pérdida de la imagen de marca, etc.) como para distribuidores y consumidores (deterioro de productos después de su adquisición y antes de su consumo), por otra parte, los alimentos alterados pueden resultar muy perjudiciales para la salud del consumidor; la toxina botulínica, producida por el Clostridium botulinum en las conservas mal esterilizadas, embutidos y en otros productos, es una de las substancias más venenosas que se conocen, las aflatoxinas, sustancias producidas por el crecimiento de ciertos mohos son potentes agentes
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cancerígenos. Por tanto, existen razones poderosas para evitar la alteración de los alimentos. [20] Las condiciones de uso de los conservantes están reglamentadas estrictamente en todos los países del mundo. Usualmente existen límites a la cantidad que se puede añadir con el fin de evitar que sean perjudiciales a la salud y que las empresas que no tienen buenas practicas de procesamiento los utilicen indiscriminadamente
para
enmascarar
este
hecho.
Las
concentraciones
autorizadas, no matan en general a los microorganismos sino que solamente evitan su proliferación, por lo tanto, solo son útiles con materias primas de buena calidad. [20]
Ácido málico
En muchos alimentos existen de forma natural sustancias con actividad antimicrobiana, muchas frutas contienen diferentes ácidos orgánicos, como el ácido benzoico, el ácido cítrico y el ácido málico lo cual les confiere una relativa estabilidad. [20]
Ácido sórbico y sus sales
El ácido sórbico es un ácido graso insaturado, presente de forma natural en algunos vegetales, pero fabricado para su uso como aditivo alimentario por síntesis química. Tiene la ventaja de ser activo en medios poco ácidos y de carecer prácticamente de sabor. Su principal inconveniente es que es comparativamente más costoso y que se pierde cuando el producto se somete a ebullición. Son especialmente eficaces contra mohos y levaduras, y menos contra las bacterias. [20]
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Los sorbatos se utilizan en bebidas refrescantes, en derivados cárnicos, quesos, en mantequilla, margarina, mermeladas y en otros productos. En la industria de fabricación de vino encuentra aplicación como inhibidor de la fermentación secundaria permitiendo reducir los niveles de sulfitos. Cada vez se usan más en los alimentos los sorbatos en lugar de otros conservantes más tóxicos como el ácido benzoico. [20] Tienen una de las menores toxicidades de entre todos los conservantes, menos incluso que la sal común o el ácido acético. Por esta razón su uso está autorizado en todo el mundo. Metabólicamente se comporta en el organismo como los demás ácidos grasos, es decir, se absorbe y se utiliza como una fuente de energía. [20]
Ácido benzoico
El ácido benzoico es uno de los conservantes más empleados en todo el mundo. Aunque el producto utilizado en la industria se obtiene por síntesis química, el ácido benzoico se encuentra presente en forma natural en algunos vegetales, como la canela o las ciruelas. [20] Es especialmente eficaz en alimentos ácidos, y es un conservante barato, útil contra levaduras, bacterias y mohos. Sus principales inconvenientes son que tiene sabor astringente poco agradable y su toxicidad, que aunque relativamente baja, es mayor que la de otros conservantes. Se utiliza como conservante en bebidas refrescantes, zumos para uso industrial, algunos productos lácteos, en algunas conservas vegetales, entre otros. [20] La OMS considera como aceptable una ingestión de hasta 5 mg por kilogramo de peso corporal al día. Las legislaciones europeas son más restrictivas, en Francia solo se autoriza su uso en derivados de pescado, mientras que en Italia y Portugal está prohibido su uso en refrescos. La tendencia actual es no obstante a utilizarlo
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cada vez menos substituyéndolo por otros conservantes de sabor neutro y menor toxicidad, como los sorbatos. El ácido benzoico no tiene efectos acumulativos, ni es mutágeno o carcinógeno. [20]
Edulcorantes Los edulcorantes no calóricos, artificiales o naturales, son en este momento una de las áreas más dinámicas dentro del campo de los aditivos alimentarios, por la gran expansión que está experimentando actualmente el mercado de las bebidas bajas en calorías. [20] Para que un edulcorante natural o artificial sea utilizable por la industria alimentaría, además de ser inocuo, tiene que cumplir otros requisitos: el sabor dulce debe percibirse y desaparecer rápidamente, y tiene que ser lo más parecido al del azúcar común, sin dejar sabores residuales. También tiene que resistir las condiciones del alimento en el que se va a utilizar, así como los tratamientos a los que se vaya a someter. [20] El uso de edulcorantes artificiales ha sido objeto de múltiples polémicas por lo que respecta a su seguridad a largo plazo. El consumidor tiene que decidir si asume el riesgo como contrapartida de las ventajas que le reporta su uso. Entre las ventajas se encuentran la reducción de las calorías ingeridas sin renunciar a determinados alimentos o sabores, los efectos beneficiosos sobre el organismo de la limitación de la ingesta calórica (especialmente en la prevención de los trastornos cardiovasculares y de ciertos procesos tumorales). Aunque el efecto preventivo se produce fundamentalmente con la reducción del contenido de la grasa de la dieta, también puede contribuir la reducción del contenido energético global, y en este caso los edulcorantes artificiales serían de cierta ayuda. Por tanto, son de gran interés para el mantenimiento de la calidad de vida de aquellas
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personas que por razones médicas tienen que controlar su ingestión de azúcares. [20]
Aspartame
Es el más importante de los nuevos edulcorantes artificiales. Descubierto en 1965, se autorizó su uso inicialmente en Estados Unidos como edulcorante de mesa, aunque desde 1983 se autorizó en ese país como aditivo en una amplia serie de productos. Químicamente está formado por la unión de dos aminoácidos (fenilalanina y ácido aspártico), uno de ellos modificado por la unión de una molécula de metanol. Aunque como tal no existe en la naturaleza, sí que existen sus componentes, en los que se transforma durante la digestión. Es varios cientos de veces más dulce que el azúcar, por esta razón, aunque a igualdad de peso aporta
aproximadamente
concentraciones
utilizadas
las
mismas
calorías
habitualmente
este
que aporte
el
azúcar, energético
en
las
resulta
despreciable. [20] El aspartame no presenta sabores residuales al contrario que los otros edulcorantes, y es relativamente estable en medio ácido, pero inestable al calentamiento fuerte. [20] Una vez ingerido, se transforma en fenilalanina, ácido aspártico y metanol. Los dos primeros son constituyentes normales de las proteínas, componentes naturales de todos los organismos y dietas posibles. La utilización de aspartame a los niveles recomendados en la dieta produce una elevación de la concentración de fenilanalina en la sangre menor que la producida por una comida normal, cantidades muy elevadas, producen elevaciones de la concentración de fenilalanina en la sangre inferiores a las consideradas nocivas, que además desaparecen rápidamente. Por otra parte, el metanol es un producto tóxico, pero
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la cantidad formada en el organismo por el uso de este edulcorante es muy inferior a la que podría representar riesgos para la salud. [20]
Gelificantes, estabilizantes y espesantes Las sustancias capaces de formar geles se han utilizado en la producción de alimentos elaborados desde hace mucho tiempo. Entre las sustancias capaces de formar geles está el almidón y la gelatina. La gelatina, obtenida de subproductos animales, gelifica únicamente a temperaturas bajas, por lo que cuando se desea que el gel se mantenga a temperatura ambiente o a una temperatura más elevada debe recurrirse a otras sustancias. El almidón actúa muy bien como espesante en condiciones normales, pero tiene tendencia a perder líquido cuando el alimento se congela y se descongela. [20] Se utilizan también otras sustancias bastante complejas obtenidas de vegetales o microorganismos indigeribles por el organismo humano, por esta razón al no aportar nutrientes se utilizan ampliamente en los alimentos bajos en calorías. Algunos de estos productos son exudados de plantas, por los que no están bien definidos químicamente, pero al tratarse de cadenas muy largas formadas por la unión de muchas moléculas de azúcares más o menos modificados, tienen propiedades comunes con la fibra, aumentando el volumen del contenido intestinal y su velocidad de tránsito. [20]
Goma guar
Se obtiene a partir de un vegetal originario de la india (Cyamopsis tetragonolobus), cultivado actualmente también en Estados Unidos. La goma se utiliza como aditivo alimentario solo desde los años cincuenta, produce soluciones muy viscosas, es capaz de hidratarse en agua fría y no se ve afectada por la presencia de sales. Se emplea como estabilizante en helados, en productos que deben someterse a
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tratamientos de esterilización a alta temperatura y en otros derivados lácteos. También como estabilizante en suspensiones y espumas. No se conocen efectos adversos en su utilización como aditivo. [20]
Goma xantan
Es un producto utilizado desde 1969. Se desarrolló en Estados Unidos como parte de un programa para buscar nuevas aplicaciones del maíz, ya que se produce por fermentación del azúcar, que puede obtenerse previamente a partir del almidón de maíz, por la bacteria Xanthomonas campestris. [20] No es capaz por sí mismo de formar geles, pero sí de conferir a los alimentos a los que se añade una gran viscosidad empleando concentraciones relativamente bajas. La goma xantan es estable en un amplio rango de acidez, es soluble en frio y en caliente y resiste muy bien los procesos de congelación y descongelación, se utiliza en emulsiones, como salsas, helados y para estabilizar la espuma de la cerveza. Mezclado con otros polisacáridos, especialmente con la goma de algarrobo es capaz de formar geles. Es muy utilizado para dar consistencia a los productos bajos en calorías ya que prácticamente no se metaboliza en el tubo digestivo. No se conoce ningún efecto adverso y tiene un comportamiento asimilable al de la fibra presente de forma natural en los alimentos. [20]
Quelantes En este grupo se sitúan aquellas sustancias denominadas sinérgicos de antioxidantes, que tienen acción antioxidante por un mecanismo específico, el secuestro de las trazas de metales presentes en el alimento. Estas trazas (cobre y hierro fundamentalmente) pueden encontrarse en el alimento de forma natural o incorporarse a él durante el procesado, y tienen una gran efectividad como aceleradores de las reacciones de oxidación. [32]
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Algunos de estos aditivos tienen también otras funciones como acidificantes o conservantes, mientras que otros aditivos cuya principal función es distinta, tienen una cierta actividad antioxidante por este mecanismo. [32]
Ácido cítrico
El ácido cítrico es un producto normal del metabolismo de prácticamente todos los organismos aerobios, teniendo un papel importante en los mecanismos de producción de energía (ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs). Es también abundante en ciertas frutas, especialmente en los cítricos, a los que confiere su característica acidez. [32] El ácido cítrico es un componente esencial de la mayoría de las bebidas refrescantes (excepto las de cola, que contienen ácido fosfórico), del mismo modo se encuentra presente en muchas frutas, produciendo la acidez de sus zumos y por tanto potenciando su sabor. Es un aditivo especialmente eficaz para evitar el pardeamiento que se produce en las superficies cortadas de algunas frutas y vegetales. [32] El ácido cítrico y sus derivados están entre los aditivos más utilizados. Se obtienen por procesos de fermentación. En el organismo humano el ácido cítrico ingerido se incorpora al metabolismo normal, degradándose totalmente y produciendo energía en una proporción comparable a los azúcares. Es inocuo a cualquier dosis concebiblemente presente en un alimento. [32]
1.3.9 Elaboración de la bebida La elaboración de la bebida está dividida en dos etapas principales, las cuales son la estabilización del gel y la formulación de la bebida. La primera comprende
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los tratamientos físicos y la incorporación de químicos que permitan aumentar tiempo de vida. La segunda fase está relacionada con mejorar las características organolépticas del producto con el fin de que sea más atractivo para el consumidor final.
Obtención de las pulpas edulcoradas
La pulpa edulcorada o también llamada azucarada, es el producto elaborado con pulpas o concentrados de frutas con un contenido mínimo en fruta del 60% y adición de azúcar. [7][21] El combinar pulpa con azúcar presenta las siguientes ventajas: Le comunica mayor grado de estabilidad que el de la pulpa cruda; el néctar preparado a partir de esta pulpa presenta mejores características de color, aroma y sabor que el preparado con pulpa cruda congelada no edulcorada; la textura de la pulpa edulcorada congelada es más blanda que la cruda congelada, permitiendo una dosificación más sencilla. Finalmente la pulpa edulcorada permite una preparación de néctares más rápida, ya que solo hay que mezclarla con agua. [7][21] Para la elaboración de una pulpa edulcorada se deben seguir los siguientes pasos. [7][21]
Selección de materias primas
Para la obtención de un producto de buena calidad lo primero a considerar es la fruta, que debe ser tan fresca como sea posible y con buenas características organolépticas. Con frecuencia se utiliza una mezcla de fruta madura con fruta que recién ha iniciado su maduración, con resultados bastante satisfactorios. [7][21]
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Pesaje
Esta etapa permite conocer la cantidad de materia prima con que se va a trabajar y de esta forma llevar a cabo los cálculos necesarios del resto de ingredientes que se requerirán a lo largo de su procesamiento. [7][21]
Lavado y desinfección
Una vez se cuenta con la materia prima que se va a utilizar en el proceso, se procede a realizar un lavado con el fin de eliminar cualquier tipo de partículas extrañas, suciedad y restos de tierra que puedan estar adheridas a la fruta. Esta operación se puede realizar por inmersión, agitación o aspersión. [7][21] A continuación se realiza una desinfección con el propósito de disminuir al máximo la carga microbiológica en la cáscara, para evitar la contaminación de la pulpa ya extraída. Es importante tener en cuenta que terminada esta etapa se deben retirar los restos de desinfectante de las frutas lo cual se logra mediante lavados con agua. [7][21]
Escaldado
Esta operación tiene como objetivo inactivar las enzimas presentes en la fruta y mejorar el tiempo de vida del producto, además, mediante este tratamiento es posible aumentar el rendimiento de la pulpa. [7][21] El escaldado se lleva a cabo generalmente en una marmita, agregando una mínima cantidad de agua y luego se coloca la fruta. La mezcla debe alcanzar entre 70 y 75º C, temperatura a la cual se suspende el calentamiento y se mantiene por aproximadamente 5 minutos. [7][21]
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Despulpado
En esta etapa se realiza la separación de la cáscara, la pulpa y la semilla de la fruta. La operación varía dependiendo del tipo de fruta y puede involucrar etapas de molienda (para frutas que facilitan operaciones como el escaldado y despulpado), corte (en frutas en las que se debe extraer su masa interior antes de separar la pulpa), pelado (cuando hay necesidad de retirarles la cáscara), etc. [7][21]
Tamizado
Esta operación consiste en hacer pasar la pulpa a través de un filtro el cual retiene las semillas que hayan podido ser arrastradas en el proceso. [7][21]
Homogeneización
Consiste en reducir el tamaño de partícula de la pulpa para dar una mejor apariencia, además de evitar una rápida separación de los sólidos insolubles en suspensión. [7][21]
Adición de azúcares y concentración
Una vez adicionado el azúcar a la pulpa, se lleva a cabo la concentración de la mezcla hasta los grados Brix requeridos. Ésta es la operación más influyente sobre la calidad del producto, ya que se debe tener muy en cuenta el tiempo de cocción (el cual varía de acuerdo con la variedad y textura de la materia prima) ya que de esto dependerá en gran medida la conservación del color y sabor de la fruta, y un excesivo calentamiento producirá un pardeamiento debido a la caramelización de los azúcares. [7][21]
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La concentración puede ser realizada a presión atmosférica y a temperaturas entre los 60 y 70°C, para de esta forma conservar mejor las características organolépticas de la fruta. [7][21]
1.3.10 Envasado
Desde el momento en que los productos vegetales son recolectados se inicia su deterioro natural, llevándolos hasta la pérdida total de las características necesarias para el consumo humano en un corto período de tiempo de no mediar alguna forma de protección. [23]
El resultado final de los procesos metabólicos de envejecimiento será la degradación de la calidad del producto y su inutilización para el consumo. Por otra parte, como consecuencia de estas reacciones el producto se debilita y puede ser objeto de ataque por microorganismos de todo tipo. Por tanto, antes que los alimentos vegetales alcancen un grado de deterioro químico que los inutilice para el consumo suele producirse su alteración microbiológica. [23]
Como consecuencia de su rápido deterioro, los productos vegetales son alimentos muy perecederos por lo que un envasado adecuado es esencial para mantener la calidad durante su transporte y comercialización. [23]
En las sucesivas fases de la manipulación, transporte y comercialización se plantean distintas necesidades y por tanto, distintos requisitos a los envases, por lo que pueden adoptarse muy variadas alternativas. Se dispone de diferentes tipos de envases en cuya fabricación se emplean diversos materiales como:
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•
Cartón corrugado o plástico
•
Sacos de fibra o plástico
•
Bolsas de plástico
•
Mallas y bolsas perforadas de fibras o plásticos
•
Bandejas y plataformas de cartón o plástico
•
Recubrimientos plásticos
El envasado individual proporciona una mejor protección del producto durante la manipulación, así como de los daños por frío en el almacenamiento y evita contaminaciones. No obstante, la selección del material es importante ya que puede interferir en los procesos de respiración del producto incidiendo en su conservación. Aunque significa en la práctica un costo adicional, da a los productos un aspecto más atractivo, aumentando la imagen de calidad al consumidor. [23]
Los envases de plástico (PE, PP, PET, entre otros) son una buena alternativa para el envasado de productos vegetales por sus buenas cualidades mecánicas y de fácil manipulación, permitiendo en cierta medida la aplicación directa de tratamientos de conservación del producto envasado. [23]
Los envases de vidrio tienen la característica de ser inertes, transparentes, resistentes y aislantes. Por ello, constituye un envase ideal para productos alimenticios que pueden ser conservados durante largos periodos sin alteración de su sabor ni su aroma. El vidrio ofrece también múltiples posibilidades de formas, colores y puede decorarse por medio de varias técnicas. La botella o el tarro pueden por lo tanto ser personalizados en función de su contenido. [23]
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1.3.11 Pasteurización
Es un tratamiento térmico que se realiza a temperaturas inferiores a los 100 ºC. Lo que se pretende conseguir al aplicarlo, es un aumento de la vida útil del producto (varios días para la leche y hasta varios meses para las frutas). [2] En esta etapa hay inactivación enzimática y destrucción de microorganismos (mohos, bacterias no esporuladas), sin embargo se experimentan pérdidas nutricionales y sensoriales. [2] Lo que determina la intensidad del tratamiento y la vida útil del alimento es su acidez (pH), en productos con pH > 4,5 será necesario destruir las bacterias patógenas y en productos con pH < 4,5 será necesario destruir la actividad enzimática y todos los microorganismos que afecten la calidad del alimento, también se emplea en productos en los que sus características fisicoquímicas no permiten tratamientos más fuertes (frutas, zumos, mermeladas, etc.). [2] En general va a ser necesario combinar la pasteurización con otras técnicas como envasado con cierre hermético, refrigeración o cualquier método que disminuya la actividad de agua (por ejemplo la adición de azúcar), etc. [2] Existen dos técnicas en función del estado en que se encuentre el alimento: envasado y sin envasar. [2] Todos los alimentos se pueden pasteurizar dentro del envase pero hay algunos que también se les puede tratar antes, son los productos líquidos (leche, zumos, cerveza, etc.) y los productos viscosos (mermelada o huevo). [2]
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Pasteurización de productos no envasados.
En la industria se suele preferir pasteurizar antes de envasar porque es más fácil aplicar el tratamiento, los alimentos conservan mejor sus características organolépticas y su tiempo de vida aumenta. También es más adecuado aplicarlo cuando los envases son grandes ya que al aplicar la otra técnica el calor tardará mucho en alcanzar el centro del envase; el realizar una desaireación de los productos suele ser bueno para disminuir el riesgo de oxidaciones. Después se les debe empacar en envases asépticos (estériles). [2] Esta pasteurización se realiza en intercambiadores de calor (de placas o tubulares); en el caso de productos viscosos se emplean intercambiadores tubulares de mayor sección transversal para disminuir el rozamiento; en el caso de productos viscosos y pegajosos se emplean intercambiadores tubulares de superficie raspante. [2]
Pasteurización de productos envasados.
Esta operación se puede trabajar en continuo o en lotes, lo que se debe tener en cuenta es que cuando los envases son de vidrio, un cambio de temperatura brusco puede hacerlos estallar, por tanto
la diferencia máxima entre la
temperatura del envase y la de calentamiento no debe superar los 20 ºC, y con la de enfriamiento, 10 ºC. [2]
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2. MATERIALES Y MÉTODOS EXPERIMENTALES
2.1 ELECCIÓN DE LA BEBIDA A FORMULAR
Tomando en cuenta la información obtenida por medio de la caracterización de la materia prima y de fuentes bibliográficas externas acerca de las propiedades y beneficios del Aloe vera, se evaluarán los distintos aspectos con el fin de ubicar el producto obtenido dentro de uno de los grupos expuestos dentro del primer capitulo.
2.2 ETAPA EXPERIMENTAL
Debido a la ausencia de reportes técnicos sobre trabajos realizados con Aloe vera en Colombia, fue necesario basar el proyecto en análisis preliminares y diagramas de operación adelantados en el proyecto “APROVECHAMIENTO INTEGRAL DEL ALOE VERA” realizado en el marco de la asignatura Planta Piloto y en artículos e informes tanto técnicos como médicos sobre el manejo del Aloe vera.
La experimentación para este proyecto se realizó en la Planta Piloto de Vegetales, el Laboratorio de Análisis Microbiológico, el Laboratorio de Control de Calidad y el de Análisis Sensorial del Instituto de Ciencia y Tecnología en Alimentos (ICTA) y en los Laboratorios de
Ingeniería Química de la Universidad Nacional de
Colombia, Sede Bogotá.
Se contó, además, con la colaboración del Herbario Nacional y el Laboratorio de Microscopía Electrónica de Barrido y el Laboratorio de Microscopía Óptica del Centro de Equipos Interfacultades (CEIF).
Se analizaron las diferentes etapas necesarias para la obtención de la bebida manejando como base la información recopilada en la revisión bibliográfica, es importante resaltar que el estudio de este proceso ha sido adelantado en otros países pero la información sobre el mismo es muy limitada y restringida debido a su valor comercial. Las diferentes etapas a realizar debieron adaptarse a la disponibilidad de equipos en la Planta Piloto de Vegetales y en los Laboratorios de Ingeniería Química para obtener una bebida de buenas características organolépticas.
El orden dado a las etapas del proceso (figura 4) corresponde a una secuencia lógica elaborada con base en procesos similares y sustentada en cada uno de los análisis realizados para cada una de ellas.
Figura 4. Orden preliminar de las etapas del proceso
2.2.1 Caracterización taxonómica de la planta
Con el fin de determinar que la materia prima es la requerida para el desarrollo del proyecto (Aloe barbadensis miller), se realizó una identificación taxonómica de la planta con la ayuda del Herbario Nacional, al cual se le presentaron muestras del material ofrecido por el proveedor principal las cuales comprendían hojas, raíces y flores.
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Como se ilustra en la figura 5, se llevaron a cabo estudios de Microscopía Electrónica de Barrido y Microscopía Óptica a la hoja con el fin de tener una mayor comprensión y conocimiento de la estructura tanto de la corteza como del cristal. Para este ensayo se utilizaron muestras de corteza y de cristal a las cuales se les realizaron cortes tanto transversales como longitudinales. A continuación se procedió a fotografiarlos utilizando los métodos propuestos.
Figura 5. Procedimiento para la obtención de fotos en los microscopios.
Una vez obtenidas las fotografías se procedió a su análisis con el fin de poder aplicar estos conocimientos al proceso de obtención del gel.
2.2.2 Selección de la materia prima
En esta etapa se determinaron las características que deben tener las plantas para que sus hojas sean aptas para el procesamiento, entre ellas se tuvieron en cuenta el largo, ancho y espesor, su estado fitosanitario y principalmente su tiempo de vida. Con base en sus dimensiones se estimo la edad de la planta y se realizaron ensayos organolépticos para uno, dos, tres y cuatro años buscando el
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momento en que el gel desarrolla sabores amargos.
También, se llevó a cabo una caracterización preliminar de la hoja (figura 6) en la cual se pretendía establecer las cantidades aproximadas de cada una de sus partes, como lo son, el gel, la corteza y la savia.
Figura 6. Procedimiento para la caracterización preliminar de la hoja
2.2.3 Despencado
Las plantas se recibieron en racimo por lo cual fue necesario realizar un proceso de despencado para retirar las hojas de la raíz. En esta etapa se determinaron los porcentajes de cada una de las partes (hojas aptas, hojas no aptas y raíces) de la mata que cumple con las especificaciones requeridas para el proceso, según el procedimiento ilustrado en la figura 7.
Así mismo se buscó una forma adecuada para retirar las hojas de la planta, permitiendo que por efecto de la gravedad se pueda retirar mediante drenado la mayor cantidad de savia posible.
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Figura 7. Procedimiento para la caracterización preliminar de la planta
Para la evaluación de esta fase se siguió el procedimiento de la figura 8, para el cual se usaron hojas similares, a las que se les realizaron distintos tipos de corte en la base, y se determinó el volumen de savia obtenido.
Figura 8. Procedimiento para determinar el tipo de corte que se debe realizar en el despencado.
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2.2.4 Lavado
En esta etapa se evaluaron cuatro técnicas
que fueron remojo, remojo con
agitación, cepillado y aspersión, para esta última se utilizó un equipo de lavado ubicado en la Planta Piloto de Vegetales. Ya que las plantas llegan con gran cantidad de tierra y polvo que es necesario retirar aplicando una fuerza de fricción moderada, en esta etapa se evaluó el volumen de agua necesaria para realizar este procedimiento, la cantidad de impurezas retiradas y el tiempo requerido para el mismo de una forma sencilla y práctica tal como se ilustra en la figura 9.
Figura 9. Procedimiento para identificar la técnica de lavado que mejor se adapta al proceso
La medición que se llevó a cabo para determinar la mejor alternativa fue una determinación de sólidos totales al agua de lavado y una medición del volumen de agua utilizado para este proceso.
2.2.5 Desinfección
En esta etapa solo se evaluó la acción de dos desinfectantes ya que son los más usados en la industria, el Timsen (sal de amonio cuaternario al 40% en peso) y el hipoclorito de sodio (comercialmente al 5.25%), el ensayo se llevó a cabo
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realizando la inmersión total de hojas en soluciones a diferente concentración de desinfectante y fijando un tiempo de residencia de 5 minutos tal como se muestra en la figura 10. Luego el agente desinfectante es retirado por medio de lavados con agua.
Figura 10. Procedimiento para selección de las mejores condiciones de desinfección
Estas muestras fueron analizadas en el Laboratorio de Microbiología del ICTA con el fin de poder cuantificar el nivel de bacterias, hongos y levaduras en cada una de ellas para determinar una concentración adecuada y finalmente poder tomar una decisión acerca de la mejor alternativa.
2.2.6 Escaldado
Para el proceso de escaldado se evaluaron tres métodos distintos los cuales fueron:
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Escaldado con vapor
Escaldado en agua de la hoja sin cortes
Escaldado en agua de las hojas con cortes transversales en la corteza.
Esta última se evaluó teniendo en cuenta observaciones realizadas en ensayos preliminares, las cuales sugerían que era posible drenar la savia de la corteza al sumergir la hoja en agua caliente.
Para el desarrollo de esta etapa se siguió el procedimiento expuesto en la figura 11. Para determinar el tiempo de residencia se llevaron a cabo pruebas en las cuales se determinó el tiempo en que el centro de la hoja alcanzaba los 75°C, seguido de un choque térmico con agua a 4°C, suficiente para inactivar las enzimas.
Se trabajaron dos medios de escaldado, el primero consistía en agua a 80°C la cual era calentada en una marmita con chaqueta a través de la cual fluía vapor a 15 psi y el segundo fue un escaldador de vapor que trabajaba a 20 psi.
Para estos ensayos se introducía la hoja en el medio de escaldado y mediante la utilización de una termocupla se realizó el seguimiento de la temperatura, simultáneamente se midió el tiempo requerido para alcanzar las condiciones seleccionadas. Es de gran importancia que no se superen los 80°C ya que por encima de esta temperatura se inicia la degradación de los polisacáridos y es a ellos a quienes se les atribuye los beneficios del gel.
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Figura 11. Procedimiento para determinar las condiciones de escaldado.
Para verificar la observación antes mencionada se midió el contenido de aloína del agua, para de esta forma poder determinar la cantidad de savia que fue drenada.
2.2.7 Procesos de extracción del gel de Aloe vera
De los métodos para la extracción del gel se elaboró una tabla de decisión (tabla 6) en la cual se tuvo en cuenta las ventajas y desventajas de cada uno, con el fin de poder seleccionar el más acorde con el objetivo propuesto.
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Tabla 6. Cuadro comparativo de procesos de extracción del gel FILETEADO A MANO
COMPRESIÓN Mayor eficiencia.
Disminuye la
VENTAJAS
Menor contenido de
manipulación del gel
aloínas en el gel.
evitando la pérdida de sus propiedades funcionales.
Implica mayor trabajo en la preparación de la DESVENTAJAS
materia prima.
Proceso técnicamente más costoso.
Mayores pérdidas Fuente [5] Las dos opciones evaluadas, tanto la realizada manualmente como por compresión en un equipo de rodillos, se evaluaron teniendo como parámetros el tiempo de extracción y la eficiencia del proceso. En el procedimiento manual se utilizaron cuchillos convencionales, para retirar en primera instancia los bordes y la punta de la hoja y luego las dos caras de la corteza exterior de la hoja para separar totalmente el filete del resto de la estructura. En la extracción con el equipo de rodillos (figura 12) se evaluaron diferentes aperturas (1.1, 1.4 y 1.7 mm) y velocidades de rotación según las opciones que presentaba el equipo (tabla 7) buscando obtener la máxima eficiencia.
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Figura 12. Procedimiento para evaluación de los procesos de extracción del gel
Tabla 7. Condiciones de operación del equipo de rodillos
Velocidad del equipo Revoluciones (rpm) Tipo de rodillos 2
3,16
Liso
4
3,75
Liso
6
5,00
Liso
8
6,00
Liso
2.2.8 Homogenización
Teniendo en cuenta que existen cuatro mecanismos básicos para la reducción de tamaño que son compresión, impacto, fricción y corte, se buscó la operación que facilitara la destrucción de este tipo de fibras, evaluándose así un equipo de cuchillas y un molino de martillos, utilizando mallas de diferente apertura teniendo como parámetros el tiempo de operación y la eficiencia de la misma.
81
La evaluación de esta etapa se realizó con base en ensayos, en los cuales se varío el tamaño de partícula usando mallas 35, 120 y 170 con el fin de cubrir un amplio intervalo, luego se determinó la cantidad de sólidos suspendidos que pueden ser precipitados por centrifugación a 600 rpm como se muestra en la figura 13.
Figura 13. Procedimiento para la determinación del tamaño de partícula.
Cuando se utiliza el equipo de cuchillas se debe realizar un tamizado, con el fin de retirar todos los residuos fibrosos que hayan quedado en el gel para evitar taponamiento de equipos en etapas posteriores y mejorar su comportamiento reológico. Las mallas utilizadas para ésta operación fueron las mismas utilizadas para el molino de martillos.
82
2.2.9 Estabilización
2.2.9.1 Extracción de aloína
En la revisión bibliográfica realizada se encontraron dos métodos para su extracción, los cuales fueron comparados conceptualmente (tabla 8) para poder seleccionar la mejor opción.
Tabla 8. Cuadro comparativo de los procesos para retirar aloína del gel de Aloe vera VENTAJAS
DESVENTAJAS
Menor pérdida de componentes funcionales en el gel. CARBÓN ACTIVADO El lecho es fácilmente
Es necesario contar con dos o más lechos empacados.
regenerable.
EXTRACCIÓN CON ETANOL
La cantidad de equipos requerido en este procedimiento es menor
En el proceso de solubilización se arrastran componentes funcionales.
Fuente: [5]
Teniendo en cuenta que el objetivo es obtener una bebida que aproveche las características propias del Aloe vera, las cuales han sido directamente relacionadas con el contenido de polisacáridos como el acemanano, se debe descartar el proceso de extracción con etanol ya que éste propicia su precipitación, por lo cual se decidió utilizar carbón activado como medio de
83
remoción por adsorción y tierras diatomáceas para el retiro de los remanentes del carbón.
Para los ensayos de esta etapa se utilizaron diferentes cantidades de carbón activado las cuales fueron seleccionadas con base en estudios previos [5] realizados en condiciones similares, controlando el tiempo de contacto y la agitación tal como se observa en la figura 15.
Para determinar la eficiencia en la remoción de la aloína, se utilizó un método de medición espectrofotométrico utilizando un equipo Genesys 5 donde se determinó la longitud de onda de detección de la aloína y se construyó una curva patrón para la medición de su concentración utilizando aloína (barbaloin: aloin A; 10-B-Dglucopiranosil - 1,8 – dihidroxi – 3 - (hidroximetil) – 9 (10H) - antracenoni) comercializada por Sigma-Aldrich con una pureza del 97 % en peso determinada por TLC (figura 14).
Siguiendo las normas internacionales del Internacional Aloe Science Council (IASC) para los niveles de aloína permitidos en este tipo de bebidas, se realizaron mediciones a través del tiempo para diferentes cantidades de carbón activado hasta alcanzar el nivel permitido para el consumo humano (máximo 10 ppm), buscando determinar una cantidad de carbón adecuada para la remoción en un tiempo moderado.
La agitación se realizó con un equipo magnético utilizando un agitador de teflón de cuerpo octagonal, para permitir un contacto adecuado entre el carbón activado y el gel.
84
Figura 14. Procedimiento para patronamiento
Figura 15. Procedimiento para la
del espectrofotómetro y evaluación de
evaluación de la remoción de
muestras de gel.
aloína.
Para el retiro del carbón activado, luego de la adsorción de la aloína se realizó una filtración al vacío a través de papel de filtro analítico y para la remoción de las partículas más finas se utilizaron tierras diatomáceas, las cuales fueron retiradas del gel por este mismo procedimiento de filtración.
2.2.9.2 Estabilización química del gel
Ya que el color del gel comenzaba a oscurecerse al ser extraído y con base en los conocimientos previos acerca de las causas que generan este tipo de pardeamientos, se dedujo que una de las razones por las cuales se produce esta degradación es la oxidación de sus compuestos, catalizada además por la presencia de metales (principalmente el cobre). Se determinó que para disminuir este efecto se trabajaría con adiciones de ácido ascórbico (antioxidante) y ácido cítrico (quelante) los cuales, además de ser comunes en los alimentos (frutas principalmente), tienen un efecto sinérgico que mejora sus cualidades.
Ya que en los estándares del IASC (Tabla 4) se regula el pH del gel, es en esta fase en donde se puede controlarlo, variando la cantidad de ácidos agregados.
85
Para poder concluir acerca de esta fase se prepararon seis muestras de gel de pH 4.42 a las cuales se les adicionaron los ácidos variando sus relaciones tal como se muestra en la tabla 9, con el fin de poder determinar la proporción en la cual se obtenía un mejor comportamiento:
Tabla 9. Concentraciones de los ácidos para la estabilización.
Muestra
Ácido cítrico (%p/v)
Ácido ascórbico
Testigo
0,000
0,000
1
0,500
0,000
2
0,375
0,125
3
0,250
0,250
4
0,125
0,375
5
0,000
0,500
Estas muestras se sometieron a calentamiento a 40°C para acelerar el cambio de color sin afectar las demás propiedades del gel y se realizó periódicamente una evaluación de esta degradación junto con mediciones de pH tal como se ilustra en la figura 16.
Figura 16. Procedimiento para evaluar la estabilidad del gel
86
Para el mantenimiento de la emulsión se utilizaron gomas del tipo Xantan y Guar a diferentes concentraciones (1000, 1250, 1500 y 2000 ppm), acelerando el proceso de sedimentación mediante centrifugación a 500 rpm durante 1 minuto. Estas gomas fueron escogidas por ser las más comunes en el mercado y las concentraciones evaluadas fueron recomendadas por el distribuidor.
2.2.10 Elaboración de la bebida
2.2.10.1 Obtención de pulpas edulcoradas
Para hacer más agradable la bebida y conservar las características naturales del producto, se decidió que la mejor alternativa era agregarle pulpa de frutas (mango, maracuyá y mora), las cuales, además de darle su sabor característico proporcionan color y olor.
La preparación de estas pulpas se realizó con base en procesos ya estandarizados, sin embargo para mantener las propiedades del gel acerca de la diabetes [26] se sustituyó la sacarosa por fructuosa.
Los procedimientos utilizados a nivel de laboratorio para la obtención de las pulpas se ilustran en el anexo A.
2.2.10.2 Formulación de la bebida
Con el fin de obtener un producto organolépticamente agradable, se requiere efectuar una formulación que permita obtener un balance entre la estabilidad del gel, sus características sensoriales y su tiempo de vida útil.
La formulación se realizó utilizando esencias naturales de mandarina y limón y pulpas edulcoradas de mora, maracuyá y mango de 50 º Brix. Se consideraron
87
diferentes porcentajes de pulpa de fruta, de forma que su concentración de sólidos solubles fuese de 12, 15 y 18 °Brix cumpliendo con los parámetros dados en la legislación para néctares de frutas (Anexo B). La evaluación de estas alternativas se realizó organolépticamente a través de una evaluación sensorial de escala hedónica, llevada a cabo por treinta y ocho jueces no entrenados.
Las esencias naturales concentradas adquiridas a IFF fueron utilizadas en un amplio rango, de 0.1% a 2 % en peso de acuerdo a
lo recomendado por el
proveedor.
Como complemento a la determinación de aloína hecha con el espectrofotómetro, se implementó una técnica cromatográfica que permitiera medirla directamente en el producto final,
para ello se utilizó una columna Nova-pack C18 Waters, un
detector UV 486 Waters configurado a 360nm, utilizando como fase móvil una mezcla metanol-agua 1:1 a un flujo de 0.7ml/min (Figura 17) y con la cual se busca confirmar los datos obtenidos previamente. [16]
Figura 17. Procedimiento para la evaluación de aloína por HPLC
88
2.2.11 Envasado
Para poder llevar la bebida al consumidor final es necesario brindarle un empaque que permita mantener las propiedades del gel a lo largo de su vida útil, y que refleje la calidad del producto.
Debido a que no se cuenta con el ambiente estéril requerido para empacar el producto luego de su pasteurización, es necesario realizar el tratamiento térmico con el producto ya empacado, por tanto el empaque debe estar elaborado con un material que resista las condiciones del proceso. El material seleccionado para el empaque fue el vidrio ya que este soporta las condiciones del tratamiento térmico y presenta ventajas en su manejo medioambiental y en su disposición como residuo.
2.2.12 Pasteurización
Una vez más es importante que la temperatura del producto no supere los 80°C y por tanto se llevaron a cabo pruebas a 75°C en donde se determinó el tiempo que tarda en llegar el punto central del producto a la temperatura final, esta medición se realizó por medio de una termocupla ubicada en el lugar de interés, además se evaluaron diferentes tiempos de pasteurización seleccionados por comparación con procesos en frutas, para encontrar la mejor alternativa, la cual fue seleccionada con base en los recuentos microbiológicos de coliformes totales, hongos y levaduras en la bebida (figura 18).
89
Figura 18. Procedimiento para determinar las condiciones de pasteurización
Estas muestras fueron analizadas en el Laboratorio de Microbiología del ICTA en donde se cuantificaron coliformes totales, hongos y levaduras.
El equipo utilizado fue una marmita con chaqueta de calentamiento para vapor y fue realizado con muestras a pH de 3.4.
90
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1 ELECCIÓN DE LA BEBIDA A FORMULAR
Tomando en cuenta la extensa bibliografía [10][15][26] que existe acerca de las propiedades y beneficios que otorga el uso del Aloe vera, se ha decido ubicar el producto obtenido dentro del grupo de los alimentos funcionales, ya que como éstos, sus ingredientes cumplen funciones específicas en el organismo.
La dificultad de encontrar información de mercado sectorizada respecto a este tipo de productos, hace que sea imposible realizar una selección de una forma diferente a la antes mencionada. Sin embargo, esta decisión no afecta el tipo de mercado hacia el cual está enfocado y por tanto las cifras que se presentan en la fase del estudio del análisis de mercado (anexo G) acerca de la realidad de la comercialización de productos de Aloe vera son pertinentes.
3.2 ETAPA EXPERIMENTAL
3.2.1 Caracterización taxonómica de la planta
Para el desarrollo del estudio se realizó una caracterización del material vegetal utilizado en el proceso, mediante una identificación taxonómica llevada a cabo por el Herbario Nacional Colombiano dando como resultado plantas de Aloe del tipo vera (L.) Burn. f. de la familia Asphodelaceae que según la literatura corresponde a la especie propuesta (Aloe barbadensis miller). [11]
Se realizó una identificación de la estructura de la planta por medio de microscopía diferencial de barrido y microscopia óptica utilizando técnicas de contraste de fase, transiluminación y polarización.
La cutícula es una sustancia grasa que se ubica sobre la superficie exterior de las células de la epidermis y limita la transpiración de la planta. En las figuraS 19 y 20 se puede observar su localización ya que presenta una coloración morada gracias a la reacción con el colorante azul de toluidina usado para poder identificarla. Figura 19. Corte trasversal de la corteza
Figura 20. Corte transversal del extremo de la hoja
tomado con microscopio óptico
tomado con microscopio óptico
La epidermis es un grupo de células que forman una capa continua sobre la superficie de la planta y junto con la cutícula son las encargadas de ofrecer la resistencia mecánica y limitar los procesos de transpiración y aireación de las hojas. En las figuras 21 y 22 se puede observar la superficie de la hoja así como su distribución celular.
92
Figura 21. Corteza de la hoja tomada con
Figura 22. Corteza de la hoja tomada con
microscopio óptico.
microscopio electrónico de barrido.
Los estomas son aberturas en la epidermis a través de las cuales se produce el intercambio gaseoso de la planta con el medio. Están rodeados por dos células oclusivas las cuales se encargan de controlar su grado de apertura dependiendo de las condiciones del medio. En la figura 23 se observa el corte transversal de una de estas estructuras y en la figura 24 se pueden identificar las células oclusivas desde una vista superior. Figura 23. Corte transversal de un estoma
Figura 24. Estoma de la hoja tomado con
tomado con microscopio óptico.
microscopio electrónico de barrido.
93
El parénquima constituye el tejido fundamental de la planta, ya que es en esta zona donde se desarrollan los procesos de fotosíntesis, almacenamiento de sustancias,
cicatrización
y
regeneración
de
las
heridas.
Las
células
parenquimáticas conforman las estructuras encargadas del flujo y distribución de los fluidos dentro de la hoja (xilema y floema). En la figura 25 se identifica todo el parénquima fotosintetizador por su coloración verde y se puede apreciar que constituye una capa intermedia entre la epidermis y la médula (filete) de la hoja, en la figura 26 se observan los cloroplastos, organelos directamente relacionados con la clorofila. Figura 25. Corte trasversal de la hoja tomado
Figura 26. Corte transversal del parénquima
con microscopio óptico.
tomado con microscopio óptico.
Los haces vasculares constituyen una parte de gran importancia del parénquima ya que estos son los encargados de distribuir los nutrientes a lo largo de la planta (xilema y floema). La forma en que estos haces se encuentran distribuidos es característica del tipo de planta al que pertenecen. En la figura 27 se observa que la región en el cual se encuentran ubicados estos conductos es la interfase entre el parénquima fotosintético y el parénquima de reserva, en la figura 28 es posible diferenciar el xilema (cavidades grandes) y el floema (cavidades pequeñas),
94
además de su distribución (el floema rodea el xilema) la cual es propia de plantas monocotiledóneas. Figura 27. Corte transversal de la zona donde se
Figura 28. Corte transversal del xilema y
ubican los haces vasculares tomado con
floema tomado con microscopio
microscopio óptico.
electrónico de barrido.
En esta región se encuentra la mayor concentración de glicósidos antraquinónicos como la aloína, aunque ésta se encuentra presente en todas las células tanto del parénquima fotosintético como de reserva.
El parénquima de reserva, mejor conocido como filete o cristal, constituye la región en la cual se ubican las reservas de nutrientes de la planta, es allí donde se encuentra en altas concentraciones polisacáridos como el acemanano y diferentes minerales. Estas células son de mayor tamaño que las del parénquima fotosintetizador, carecen de cloroplastos y no poseen una alta resistencia mecánica. En la figuras 29 y 30 se observan células con distintas coloraciones debido al tipo de colorante utilizado (azul de toluidina y Lugol respectivamente) donde se alcanzan a diferenciar los núcleos de las células.
95
Figura 29. Corte transversal del filete coloreado
Figura 30. Corte transversal del filete coloreado
con azul de toluidina y tomado con microscopio
con lugol y tomado con microscopio óptico.
óptico.
Ya que las plantas depositan en sus tejidos la mayoría del material inorgánico, es posible encontrar con frecuencia sales de calcio y anhídridos silícicos. Una de las sales de calcio más frecuentes es el oxalato de calcio, que puede presentarse tanto en forma de sales de dos o tres moléculas como en formas cristalinas (octaedros y hexaedros). Estos cristales son denominados arena cristalina y pueden aparecer unidos formando estructuras compuestas. En las figuras 31 y 32 se observa una de éstas llamadas ráfides, que se caracteriza por ser cristales alargados que se encuentran agrupados en haces. Figura 31. Cristales de oxalato de calcio tomados Figura 32. Cristales de oxalato de calcio con microscopio de óptico polarización
tomados con microscopio electrónico de barrido.
96
Este estudio es el primero que se realiza en cuanto a la caracterización estructural a nivel microscópico de la planta de sábila colombiana.
Con ayuda del microscopio electrónico de barrido se determinó la presencia de metales en las diferentes partes de la hoja obteniéndose como resultado los datos reportados en la tabla 10.
Tabla 10. Porcentajes en peso en base húmeda de los principales minerales del Aloe vera
% Mg
%K
% Ca
Corteza
0,03
0,74
0,32
Interfase
0,61
3,31
2,30
Gel
0,29
0,46
0,43
Se observa que la mayor concentración de minerales se encuentra en la interfase del parénquima de fotosíntesis y el parénquima de reserva, zona en la cual se encuentran ubicados los haces vasculares, que como se mencionó con anterioridad conducen los nutrientes de la planta, por tanto este resultado esta de acuerdo con lo esperado, dando a esta zona una importancia particular para su aprovechamiento dentro de la formulación de la bebida
Finalmente se llevó a cabo un análisis proximal al gel del cual se obtuvieron los datos reportados en la tabla 11.
97
Tabla 11. Análisis proximal del gel en base seca % Grasa
2,26
Proteína
1,50
Fibra
3,01
Carbohidratos
81,77
Cenizas
11,46
3.2.2 Selección de la materia prima
En esta etapa se determinó que las plantas deben tener aproximadamente dos años edad y haber sido cultivadas en suelos con buena humedad para que sus hojas sean aptas para el proceso y su gel no tenga un sabor amargo, entre sus características se debe tener en cuenta que tengan entre 40 y 60 cm de largo, de 2 a 4 cm de espesor, no deben tener hongos, ni presentar magulladuras o lesiones ya que en estos puntos se degrada el gel con mayor facilidad.
Para llevar a cabo esta etapa se realizó una caracterización preliminar de la hoja de sábila en la cual se pretendió establecer las cantidades aproximadas de cada una de sus partes principales como se muestra en la tabla 12 donde se reporta el porcentaje en peso de la corteza, gel y savia.
Tabla 12. Caracterización de la hoja de Aloe vera
Parte de la hoja
%p/p
Corteza
40,68
Gel
56,50
Savia
2,91
98
De mediciones adicionales se pudo determinar que la cantidad de savia que logra ser drenada de la hoja por gravedad equivale al 2.26% del total dentro de la hoja.
3.2.3 Despencado
Mediante una caracterización hecha sobre el total de la planta se determinaron los porcentajes promedios de hojas aptas, hojas no aptas y raíz, según las condiciones con que se encuentran en el comercio, los resultados se muestran en la tabla 13.
Tabla 13. Caracterización de la planta de Aloe vera
Parte de la planta
%p/p
Hojas aptas
85,21
Hojas no aptas
12,78
Raíz
2,01
En esta etapa se compararon tres formas de corte longitudinal entre las cuales se hizo variar el número de incisiones hechas en la parte blanca de la hoja, también se realizaron tres cortes transversales, entre los cuales se modificó la distancia desde el final de la coloración verde de la hoja.
Se determinó, como se muestra en la tabla 14, que la forma más adecuada para retirar las hojas de la mata es realizar un corte longitudinal en la parte blanca con el fin de poder retirar la hoja del resto de la planta, seguido de un corte transversal a 2 cm, permitiendo que gran parte de la savia amarilla sea drenada.
99
Tabla 14. Volumen de savia drenada dependiendo de la forma del corte
Corte
Longitudinal
Transversal
Característica
Resultado (ml savia/kg hoja)
1 corte
0,15
2 cortes
0,22
3 cortes
0,29
1 cm
Cristal expuesto
2 cm
0,66
3 cm
0,37
3.2.4 Lavado
En la etapa de lavado se compararon varias alternativas que fueron remojo, cepillado y aspersión. La tabla 15 muestra los resultados para cada técnica de lavado.
Tabla 15. Comparación de técnicas de lavado
Agua de
Suciedad
lavado
removida (g
Tiempo de
Efectividad (g
utilizada (l/kg
suciedad/kg
operación
suciedad
hojas)
hojas)
(min/kg hoja)
retirada/l min)
Remojo
1,15
22
40
0,48
Remojo con agitación
1,15
41
25
1,43
Cepillado
1,15
153
8
16,63
Aspersión
3,06
74
0,5
48,37
Técnica de lavado
Se puede observar que la mejor opción es la aspersión, sin embargo se decidió trabajar con el cepillado ya que el número de hojas a procesar era bajo y además existe una capa de suciedad sobre la corteza que no es posible quitarla sin someterla a fricción, esta técnica permite retirar gran
100
cantidad de impurezas
usando el mismo volumen de agua de los métodos anteriores, lo que mejora las condiciones sanitarias de la hoja y hace que en la etapa de desinfección, sea posible usar bajas concentraciones de desinfectante y finalmente obtener un recuento microbiológico más bajo.
3.2.5 Desinfección
Los resultados de las pruebas microbiológicas son reportados en la tabla 16.
Tabla 16. Recuentos microbiológicos en el proceso de desinfección Producto
Concentración
Recuento de mohos y
Recuento de
levaduras (ufc/cm2)
bacterias (ufc/cm2)
Hoja sin lavado
-
34000
25000
Hoja lavada
-
6200
400
Hojas desinfectadas
TIMSEN
Hipoclorito de sodio
150 ppm
72
23
200 ppm
8
12
300 ppm
26
2
100 ppm
0
0
200 ppm
0
17
400 ppm
0
0
Del análisis de los resultados se puede determinar que la mejor opción de desinfección es el hipoclorito de sodio a 100 ppm ya que presenta los menores recuentos microbiológicos y es el más económico.
3.2.6 Escaldado
De las pruebas realizadas en esta etapa se obtuvieron los resultados que se muestran en la tabla 17.
101
Tabla 17. Resultados obtenidos en la etapa de escaldado
Método de escaldado
Condiciones de operación
Degradación del color
-
Ambiente
2 Semanas
P = 20 psi t = 6 min
2 Semanas
En agua sin corte
Tagua = 80°C t = 5 min
6 Semanas
En agua con corte
Tagua = 80°C t = 5 min
3 Semanas
Vapor
Se determinó que la cantidad de aloínas presentes en el agua de escaldado representa el 0.1% del total presente en la hoja, por tanto no influye de manera significativa en el proceso.
A partir de estos datos es posible concluir que los mejores resultados se obtuvieron al escaldar en agua sin cortar la hoja.
3.2.7 Procesos de extracción del gel de Aloe vera
Para la extracción del gel se planteó un método de extracción por rodillos que no requiere el retiro de los bordes de la hoja buscando aprovechar el material ubicado cerca a los haces vasculares, en esta etapa solo se realizaron cortes a lo largo de la hoja buscando que el gel pudiera salir fácilmente al pasar por el equipo de rodillos, el cual permitió extraer casi la totalidad del gel como se evidencia en la tabla 18, sobrepasando la cantidad obtenida por el fileteado a mano y en un tiempo aproximadamente diez veces inferior, ya que por este método manual solo se logra extraer el 71.2 % del total de gel en la hoja en un tiempo cercano a 70 minutos. El equipo utilizado para este procedimiento fue un intercambiador de calor provisto de rodillos para deshidratación, el cual fue adaptado para que fuese aplicable al proceso.
102
Tabla 18. Rendimientos del proceso de extracción % Gel extraido
Velocidad Revoluciones (rpm)
Apertura 1,1 mm Apertura 1,4 mm Apertura 1,7 mm 2
3,16
97,03
96,62
93,56
4
8,57
96,8
96,41
93,54
6
12,00
96,2
96,51
93,45
8
17,14
97,01
96,64
93,6
Velocidad Revoluciones (rpm)
Rendimiento (kg gel extraido/min) Apertura 1,1 mm Apertura 1,4 mm Apertura 1,7 mm
2
3,16
0,077
0,110
0,108
4
8,57
0,072
0,108
0,103
6
12,00
0,070
0,105
0,080
8
17,14
0,070
0,101
0,063
Velocidad Revoluciones (rpm)
Tiempo de operación (min/kg hoja) Apertura 1,1 mm
Apertura 1,4 mm Apertura 1,7 mm
2
3,16
12,56
8,78
8,7
4
8,57
13,41
8,96
9,12
6
12,00
13,84
9,17
11,72
8
17,14
13,92
9,53
14,84
Los ensayos realizados permitieron identificar, como indican las gráficas 1 y 2, que las mejores condiciones para llevar a cabo el proceso de extracción son usando el equipo de rodillos con una apertura de 1.4 mm y una velocidad de 3.16 rpm correspondiente a la velocidad número dos de éste.
103
Gráfica 1. Rendimiento de extracción del gel Rendimiento contra velocidad
kg gel extraido/min
0.12 0.11 0.10
Apertura 1,1mm
0.09
Apertura 1,4mm Apertura 1,7mm
0.08 0.07 0.06 3
5
7
9
11
13
15
17
rpm
Gráfica 2. Velocidad de extracción del gel Velocidad contra tiempo de operación
16 15 min/kg hoja
14 13
Apertura 1,1mm Apertura 1,4mm Apertura 1,7mm
12 11 10 9 8 3
5
7
9
11
13
15
17
rpm
Se encontró que en estas condiciones se tienen los menores tiempos de operación y por tanto una mayor productividad. Los resultados evidencian que con pequeñas aperturas es muy difícil desarrollar el proceso ya que las hojas no son capaces de pasar con facilidad y requieren ser presionadas para efectuar la
104
operación, con mayor separación en los rodillos se presentan dificultades para extraer el gel y separarlo de la hoja.
Debido al diseño propio de este equipo donde solo se cuenta con superficies lisas se generan dificultades para operar con velocidades altas, ya que se presenta un deslizamiento entre la corteza y la superficie del equipo, impidiendo atrapar las hojas.
3.2.8 Homogenización
De los ensayos realizados con centrifugación se determinó según la tabla 19 que las cantidades de sólidos precipitados en cada una de las muestras es aproximadamente la misma, por lo que se estableció que el tamaño de partícula no es un factor decisivo en este caso; también se llevaron a cabo pruebas similares en las que no se aplicó ningún tipo de fuerza, como resultado no se obtuvieron precipitados por lo que se concluye que el gel mismo es capaz de mantener la suspensión.
Tabla 19. Sólidos precipitados por centrifugación con diferentes tamaños de partícula Malla Sólidos precipitados (g/kg de hoja) 35
12,36
120
11,57
170
11,06
El tamaño de partícula en el gel se controló por filtración con una malla 120 de 0.125 mm de abertura con el fin de dar las características necesarias para su uso en la formulación de la bebida y para facilitar su manejo en etapas posteriores.
105
3.2.9 Estabilización
3.2.9.1 Proceso de extracción de aloína
Debido a que el método de extracción con etanol no permite que el gel pueda ser aprovechado con los fines requeridos por generar la precipitación de los polisacáridos, se optó por la utilización de carbón activado con el fin remover la aloína presentes hasta el límite determinado por las normas internacionales. Para esto se adicionó el material poroso en diferentes proporciones y velocidades de agitación determinando su efectividad en la remoción.
Ya que en Colombia no se ha desarrollado ningún tipo técnica que permita detectar y cuantificar el contenido de aloína, se procedió a construir una curva de calibración en el espectrofotómetro usando un patrón de Aloína SIGMA de 97% de pureza, con la cual se prepararon soluciones de distinta concentración con etanol al 75% (Gráfica 3).
Gráfica 3. Curva de calibración del espectrofotómetro a 360 nm 70
Concentración (ppm)
60 50 40 30 20 10 0 0
0.5
1
1.5
Absorbancia (nm)
106
2
2.5
Para este estudio se utilizó gel extraído por el método de rodillos y de fileteado a mano, las muestras que serían usadas para la determinación fueron tratadas inicialmente con etanol al 96% en relación de 1:3 en volumen según condiciones establecidas en trabajos previos [12], a continuación se centrifugaron con el fin de obtener un sobrenadante libre de polisacáridos, esta fase fue nuevamente diluida en etanol al 75% hasta que la concentración pudiese ser leída dentro del rango de la curva previamente construida; a continuación se calculaba la relación de diluciones con el fin de poder conocer el valor real de la concentración; estos datos se reportan en la tabla 20.
Adicionalmente a esta medición se aplicó un procedimiento similar a una muestra de savia drenada, con el fin de tener certeza de la alta concentración de aloínas en ella, como se muestra en la tabla 20. De este estudio se demostró que es muy importante evitar la migración de este líquido hacia el gel ya que de lo contrario se requiere un tratamiento más agresivo para su eliminación. Aunque la diferencia de concentración por los dos métodos no es muy grande comparada con la de la savia, se logra identificar una disminución en la muestra extraída por fileteado manual gracias al descarte de diferentes partes del cristal de sábila.
Tabla 20. Concentración de aloínas en el gel y la savia amarilla
Sustancia
Aloína (ppm)
Gel (rodillos)
347,76
Gel (fileteado)
246,50
Savia amarilla
19230,00
De los ensayos de desaloinización se obtuvieron los resultados de la tabla 21
107
Tabla 21. Resultados de los ensayos de desaloinización
Carbón activado (g/kg gel)
Concentración de aloínas (ppm) a 2 min 1500 rpm
1800 rpm
2200 rpm
40
107
94
78
60
89
79
53
80
71
62
41
100
42
35
22
Carbón activado (g/kg gel)
Concentración de aloínas (ppm) a 4 min 1500 rpm
1800 rpm
2200 rpm
40
63
48
42
60
51
30
35
80
22
23
19
100
13
12
9
Carbón activado (g/kg gel)
Concentración de aloínas (ppm) a 6 min 1500 rpm
1800 rpm
2200 rpm
40
46
35
26
60
21
15
14
80
8
2
1,8
100
4
1,5
1,4
108
Se identificó que la mejor alternativa para retirar las aloínas del gel corresponde a una adición del 8% de carbón activado y agitación durante 6 minutos a 1800 rpm ya que se encuentra por debajo del nivel máximo requerido para el consumo humano, con un margen de seguridad (8.2 ppm) y en un tiempo moderado.
3.2.9.2 Estabilización química del gel
La dificultad para obtener información acerca de las técnicas de estabilización utilizadas en la industria actualmente, obligaron a la realización de una propuesta que permitiera prolongar el tiempo de vida del producto.
Para las pruebas de estabilización del gel se prepararon seis muestras con diferentes concentraciones de ácido ascórbico y cítrico, las cuales fueron sometidas a un proceso de degradación acelerada en un horno a 40°C como se muestra en la tabla 22 y en la gráfica 4; a éstas se les hizo seguimiento tanto al pH como al color a través del tiempo obteniéndose los siguientes resultados.
Tabla 22. Resultados obtenidos en la etapa de estabilización
Ácido
Ácido
cítrico
ascórbico
(%p/v)
(%p/v)
Testigo
0
1
Muestra
pH (t = 0h)
pH (t = 20h)
pH (t = 40h)
pH (t = 80h)
0
3,98
4,42
4,71
4,9
0,5
0
3,42
3,47
3,52
3,55
2
0,375
0,125
3,52
3,65
3,69
3,72
3
0,25
0,25
3,59
3,67
3,71
3,75
4
0,125
0,375
3,85
3,95
3,99
4,08
5
0
0,5
3,85
3,98
4,11
4,23
109
Gráfica 4. Curvas de pH contra tiempo para las muestras acidificadas
4,9 4,7 Testigo
4,5 pH
1
4,3
2 3
4,1
4 5
3,9 3,7 3,5 0
20
40
60
80
Tiempo (h)
Simultáneamente se llevó un control del color de cada una de las muestras de las cuales se obtuvo el resultado ilustrado en la figura 33.
Figura 33. Ensayos de control del color
110
De la evaluación de estos ensayos es posible determinar que la mejor relación de ácidos es la número 2 (Ác. cítrico 75%, Ác. ascórbico 25%), ya que con ésta se alcanzan valores más bajos de pH a un mínimo costo (el precio del ácido ascórbico es aproximadamente 10 veces el del ácido cítrico) y se logra mantener el color del gel.
3.2.10 Elaboración de la bebida
3.2.10.1 Obtención de las pulpas edulcoradas
Como se mencionó en el segundo capítulo, ésta operación se realizó con base en procesos ya estandarizados, mediante los cuales se obtuvieron las pulpas de mora, mango y maracuyá a 50°Brix; éstas posteriormente fueron mezcladas con el gel estabilizado para conferirle las características organolépticas propias de cada una de ellas.
3.2.10.2 Formulación de la bebida
Para el desarrollo de esta fase se elaboraron cinco distintos tipos de bebida teniendo en cuenta la Resolución 7992 de 1991del Ministerio de Salud (anexo B) la cual reglamenta acerca de este tipo de productos. Las cinco muestras preparadas corresponden a mora (12 y 14°Brix), mango (12.5 y 14°Brix) y maracuyá (12°Brix). La decisión de elaborar únicamente una concentración de maracuyá responde a la alta intensidad de su sabor ácido, en comparación con la mora y el mango, por tanto su capacidad para enmascarar otros menos deseables presentes en el gel, es más fuerte.
De la prueba de evaluación sensorial realizada por 38 jueces no entrenados, la cual se basó en una escala hedónica de cinco niveles, donde se obtuvieron los resultados presentados en las gráficas 5, 6, 7 y 8.
111
Gráfica 5. Apariencia general del producto
80 70 60 50
% de jueces 40
Mora 1
30
Mora 2
20
Mango 1
10
Mango 2
Me desagrada mucho
Me desagrada
Me es indiferente
Maracuyá Me agrada
Me agrada mucho
0
Gráfica 6. Color del producto
90 80 70 60 50 40
Mora 1
30
Mora 2
20
Mango 1
10
Mango 2
112
Maracuyá Me desagrada mucho
Me desagrada
Me es indiferente
Me agrada
0 Me agrada mucho
% de jueces
Gráfica 7. Aroma del producto
60 50 40
% de jueces
30
Mora 1 20
Mora 2
Maracuyá
Me desagrada mucho
Me desagrada
Me es indiferente
Mango 2 Me agrada
Mango 1
0 Me agrada mucho
10
Gráfica 8. Sabor del producto
50 45 40 35 30 25 20
Mora 1 Mora 2
15 10 5 0
Mango 1
113
Me desagrada mucho
Maracuyá Me desagrada
Me es indiferente
Me agrada
Mango 2 Me agrada mucho
% de jueces
De acuerdo con las gráficas 5, 6, 7 y 8 se determinó que en cuanto a la apariencia general y color, los productos con mora obtuvieron las mejores calificaciones aunque las demás opciones no se encuentran muy alejadas de estos valores, lo cual demuestra que se cumplió con el objetivo de suministrarle a la bebida las características organolépticas propias de la fruta; sin embargo respecto al aroma y sabor se evidencia que los mejores puntajes fueron alcanzados por el producto de maracuyá. Siendo este último el parámetro de decisión de mayor relevancia, debido a la dificultad tenida a lo largo del proyecto para poder enmascarar el sabor amargo de la sábila, se determinó que por su fuerte sabor ácido la mejor alternativa es el maracuyá.
3.2.11 Envasado
Para la etapa de envasado se decidió utilizar empaques de vidrio, ya que permite la aplicación de tratamientos térmicos sin sufrir deformaciones o algún otro cambio en sus características físicas o químicas, además, la tendencia mundial hacia el uso
de
empaques
biodegradables
o
reciclables
como
una
alternativa
ambientalmente amigable, puede representar una ventaja para el producto en el mercado.
La presentación seleccionada fue de 250ml, se optó por ésta con el fin de reducir el uso de agentes conservantes como los son los benzoatos y sorbatos ya que esta cantidad es consumible por una sola persona en corto tiempo sin necesidad de tener que almacenar el producto ya abierto.
3.2.12 Pasterización
Para llevar a cabo este proceso, se estimó la temperatura teórica necesaria para el mismo, a partir de datos reportados en la literatura en 75°C [14][21], además, se
114
determinó el tiempo necesario para que el centro del envase alcance la temperatura del tratamiento el cual fue de nueve minutos a las condiciones dadas en el ensayo. Una vez se llegó a la temperatura deseada se mantuvo durante dos y cinco minutos para evaluar la efectividad del procedimiento por análisis microbiológicos, como se muestra en la tabla 23, dando como resultado que el mantenimiento de las condiciones por dos minutos es suficiente para alcanzar los requerimientos de inocuidad de la legislación actual.
Tabla 23. Recuentos microbiológicos de los ensayos de pasteurización
t= 2 min
t= 5min
Coliformes Totales (ufc/ml)
<3
<3
Coliformes Fecales (ufc/ml)
<3
<3
Mesófilos Aerobios (ufc/ml)
<10
<10
Mohos y levaduras (ufc/ml)
<10
<10
Los balances de materia correspondientes a las diferentes etapas del proceso se ilustran en el anexo C y la muestra de cálculo para la obtención de éstos, se encuentra en el anexo D.
3.2.13 Análisis bromatológico
A la bebida que mejores resultados obtuvo en la prueba de panel sensorial (maracuyá) se le realizó un análisis proximal (tabla 24) con el fin de poder conocer la información nutricional del producto y finalmente poder obtener la etiqueta según la norma técnica.
115
Tabla 24. Análisis proximal de la bebida de maracuyá en base seca
% p/p Grasa
3,76
Proteína
25,56
Fibra
16,54
Carbohidratos
41,06
Cenizas
13,08
La determinación del tiempo de vida de las bebidas se realizó de forma teórica teniendo como parámetros el pH (3.4) y el análisis microbiológico. Según el Capitulo IV, Articulo 18 de la Resolución 7992 de 1991 del Ministerio de Salud, los productos que poseen estas características pueden durar más de 30 días.
3.2.14 Determinación de aloína
Para la determinación de la aloína en bebidas se desarrolló una técnica por cromatografía en fase líquida (HPLC), construyendo una curva de calibración del equipo para lo cual se efectuaron corridas con aloína patrón a diferentes concentraciones para permitir la medición de la concentración en las muestras.
Se inyectaron muestras de la bebida, obteniéndose el cromatograma que se presenta en la figura 33, con una concentración final de 5.114 ppm de aloína cumpliendo con los límites de seguridad para su consumo.
116
Figura 34. Cromatograma de la bebida de maracuyá
117
4. CONCLUSIONES
Mediante la caracterización microscópica de la hoja fue posible identificar algunas variables que influyen en el proceso y por tanto las técnicas utilizadas se adaptaron para trabajar con la estructura medular de células parenquimáticas de reserva que contienen el gel y que están rodeadas de los tejidos de conducción de la planta.
En el proceso de selección de la materia prima, es de vital importancia que la edad de la planta no supere los dos años, dado que en esta época el gel comienza a adquirir un sabor amargo bastante fuerte dando un carácter desagradable a la bebida que no puede ser retirado en ninguna etapa del proceso.
Durante el lavado se obtiene mayor eficiencia en la remoción de impurezas de la hoja mediante el cepillado manual pero para un proceso a nivel industrial es recomendable utilizar métodos como la aspersión donde se puede tratar gran cantidad de materia prima en corto tiempo.
Ya que la carga microbiológica sobre la corteza es bastante alta (mohos y levaduras 6200 ufc/cm2 y bacterias 400 ufc/cm2), es necesario realizar la etapa de desinfección para evitar que durante la extracción el gel sea contaminado al contacto con éstas.
La etapa de escaldado logró aumentar el tiempo de conservación del color del gel en cuatro semanas facilitando su manejo a lo largo del proceso.
La extracción del gel por el método propuesto, permite retirar el 96.64% del total, sin comprometer las características del mismo, además de disminuir la
manipulación de las hojas evitando así los riesgos de contaminación.
Mediante la utilización de un patrón de aloína comercial de alta pureza (97%) fue posible generar curvas de calibración para la detección y cuantificación de este compuesto, permitiendo su uso en técnicas de análisis instrumental tales como la espectrofotometría y cromatografía en fase líquida (HPLC).
Se logró retirar el 99.94% de la aloína presente mediante el proceso propuesto asegurando una baja concentración en el gel, confirmada mediante mediciones realizadas utilizando las técnicas de espectrofotometría y cromatografía en fase líquida (HPLC) controlando así los niveles de toxicidad de este compuesto y permitiendo el consumo del gel obtenido.
Fue posible prolongar el tiempo de vida útil del producto con la utilización de estabilizantes químicos en diferentes proporciones logrando una formulación que permite mantener un bajo pH y conservar las características organolépticas del producto gracias a su activad sinérgica como antioxidante y quelante.
Se formuló una serie de bebidas de diferentes sabores utilizando pulpa de frutas edulcoradas con fructosa como saborizante, colorante y endulzante, logrando dar al gel una apariencia más agradable para el consumidor con la utilización de una baja concentración de fruta, evitando la pérdida de los beneficios propios del Aloe vera. De las formulaciones analizadas se encontró que la de mayor aceptación entre los consumidores fue la de maracuyá a 12.5 °Brix ya que su fuerte sabor ácido logra enmascarar el del gel.
El material de envasado seleccionado fue el vidrio ya que permitió realizar el tratamiento térmico sin dejar sabores residuales en el producto.
Se determinó que el mantenimiento de una temperatura de 75 °C durante dos
120
minutos es suficiente para asegurar la inocuidad del alimento, además su bajo pH evita la proliferación de microorganismos.
Con base en los resultados obtenidos experimentalmente se propuso una línea de proceso que permite obtener un producto con buenas características manteniendo un alto rendimiento.
121
5. RECOMENDACIONES
Llevar a cabo un estudio mas profundo para la determinación del tiempo de vida del producto.
Determinar las principales reacciones de degradación y las cinéticas de las mismas con el fin de poder llevar a cabo un proceso de optimización.
Evaluar la aplicación de otros desinfectantes y profundizar en el estudios de los ya propuestas en otros rangos de concentración que permitan disminuir los costos.
Evaluar otras formas de saborización que permitan mejorar las características organolépticas del producto.
Desarrollar el diseño de un equipo que permita la extracción del gel y separación de las cortezas de una forma eficiente.
Profundizar en el fenómeno de adsorción de la aloína sobre el carbón activado y evaluar otras formas de remoción.
Evaluar la aplicación de otro tipo de aditivos para la estabilización del gel, tales como el tocoferol y el ácido rosmarínico.
Ahondar en el estudio de los factores que inciden el la formación de sabores amargos en el gel.
Realizar un estudio económico que permita evaluar la posibilidad de desarrollar esta industria en Colombia.
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126
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127
ANEXO A. PROCESOS DE OBTENCIÓN DE PULPAS
Figura A1. Proceso de obtención de pulpa de mora
Figura A1. Proceso de obtención de pulpa de mango
Figura A3. Proceso de obtención de pulpa de maracuyá
ANEXO B. RESOLUCIÓN 7992 DE 1991 $QH[R1R 0O1O67(5,2'(6$/8'
5(62/8&,21180(52 '( GHGH-XOLRGH
Por la cual se reglamenta parcialmente el Titulo V de la Ley O9 de 1979 en lo relacionado con la elaboración, conservación y comercialización de Jugos. Concentrados, Néctares, Pulpas, Pulpas Azucaradas y Refrescos de Frutas. (/0,1,67(5,2'(6$/8' en uso de sus facultades que le confiere la Ley 09 de 1979 en desarrollo del Decreto 2333 de 1982 y de la Resolución 14712 de 1984. &$3,78/2,
5(68(/9(
$57,&8/2Ámbito de aplicación. Los Jugos, Concentrados, Néctares, Pulpas, pulpas azucaradas y refrescos de frutas que se produzcan, Importen, Exporten, Transporten, envasen y comercialicen en el territorio nacional deberán cumplir con las reglamentaciones de la presente resolución y las disposiciones complementarias que en desarrollo de la misma o con fundamento en la Ley dicte el ministerio de Salud. 3$5$*5$)2 Cuando el país al cual se exporten estos productos exija requisitos adicionales a los de la presente reglamentación, estos se ajustarán a los requeridos por el importador. $57,&8/2. Definiciones. Para los efectos de la presente resolución adóptense las siguientes definiciones: - CONCENTRACION DE FRUTAS Es el producto elaborado mediante la extracción parcial del agua de constitución al jugo o a la pulpa de frutas. - JUGO DE FRUTAS Es el liquido obtenido al exprimir algunas clases de frutas frescas, maduras y limpias, sin diluir, concentrar o fermentar. También se considera Jugos los productos obtenidos a partir de Jugos concentrados, clarificados, congelados o deshidratados a los cuales se les ha agregado solamente agua. en cantidad tal que restituya la eliminada en su proceso - NECTAR DE FRUTAS Producto elaborado con Jugo, pulpa o concentrado de frutas adicionado de agua, aditivos e ingredientes permitidos en la presente resolución. - PULPA AZUCARADA DE FRUTAS:
Es el producto elaborado con pulpas o concentrados de frutas con un contenido mínimo de 60% de fruta Y adicionado de azúcar - PULPA DE FRUTAS Es el producto pastoso, no diluido, ni concentrado, ni fermentado, obtenido por la desintegración y tamizado de la fracción comestible de frutas frescas, sanas, maduras y limpias. - REFRESCO DE FRUTAS Es el producto elaborado con jugos o pulpas de frutas frescas o con concentrados de frutas reconstituidos, adicionado con agua, saborizantes y colorantes permitidos en la presente resolución. $57,&8/2. De las convenciones en materia de requisitos microbiológicos. Para efectos de Identificación de los índices microbiológicos permisibles para los diferentes productos objeto de esta reglamentación, se adoptan las siguientes convenciones. n = m= M= c =
Numero de muestras a examinar Índice máximo permisible para Identificar nivel de buena calidad Índice máximo permisible para identificar nivel aceptable de calidad Numero máximo de muestras permisibles con resultado entre m y M
< = Léase menor de > = Léase mayor de
&$3,78/2,, '(/26-8*26<38/3$6'()587$6 $57,&8/2– Condiciones para su elaboración. Los Jugos y pulpas de frutas deben elaborarse en condiciones sanitarias aprobadas, con frutas frescas sanas y limpias. Los Jugos pueden prepararse con concentrados de frutas siempre que reúnan las condiciones antes mencionadas. Para su conservación los Jugos y pulpas de frutas pueden ser sometidos a tratamiento físico. $57,&8/2. De las características de los jugos y pulpas de frutas. Los Jugos y pulpas de frutas deben presentar las siguientes características: A. ORGANOLEPTICAS. -
Los jugos y pulpas de frutas deben estar libres de materias extrañas, admitiéndose una separación en fases y la presencia mínima de trozos, partículas oscuras propias de la fruta utilizada
-
libre de sabores extraños.
Color y olor semejante al de la fruta de la cual se ha extraído. El producto puede presentar un ligero cambio de color, pero no un color extraño debido a la alteración o elaboración defectuosa. - Debe contener el elemento histológico de la fruta correspondiente. B. FISICO-QUIMICAS.
Las características físico-químicas de los jugos y pulpas de frutas son las Siguientes. 7$%/$1R
FRUTAS
&$5$&7(5,67O&$6),6,&248,0,&$6'(/26-8*26<38/3$6'()587$6 Porcentaje mínimo de sólidos Acidez titulable expresada como ácido cítrico disueltos, por lectura refractométrica a anhidro % m/m (Mínimo) 20.C (Brix)
Limón
4.5
6.0
Mandarina 0.5
9.0
Maracuyá
1.8
12.0
Naranja
0.5
9.0
Piña
0.3
10
Toronja
0.7
8
Uva
1.0
12.0
7$%/$1R &$5$&7(5,67O&$6),6,&248,0,&$6'(/$638/3$6'()587$6
3$5$*5$)2. Se pueden obtener Jugos naturales clarificados a partir de concentrados o pulpas siempre \ cuando cumplan con los Brix naturales de la fruta. 3$5$*5$)2. Cuando el producto se elabora con dos o mas Jugos o pulpas de frutas, los sólidos solubles de fruta en el producto están determinados por el promedio de la suma de los sólidos solubles aportados por las frutas constituyentes. La fruta predominante será la que más sólidos solubles aporte a la formulación
c. 0,&52%,2/2*,&$6 Las características microbiológicas de los jugos y pulpas de frutas congeladas son: Q
P
0
Recuento de microorganismos mesofilicos/g
3 20.000 50.000
NMP coliformes totales/g
3 9
29
NMP colifomes fecales/g
3 <3
-
Recuento esporas clostridium-sulfito reductor/g 3 < 10
-
Recuento de hongos y levaduras/g
3.000
3 1.000
Las características microbiológicas de los Jugos \pulpas de frutas pasteurizados son las siguientes:
Recuento de microorganismos mesofilos/g NMP coliformes totales/g NMP coliformes fecales Recuento esporas clostridium sulfito reductor/gi Recuento de hongos y levaduras/g
N 3 3 3 3 3
M 20.000 9 <3 <10 100
M 3.000 200
c 1 0 0 0 1
3$5$*$$)2. Los jugos y pulpas que sean sometidos a proceso de esterilidad comercial, deben cumplir con la prueba de esterilidad así: Incubar en sus envases originales, dos (2) muestras a 32oC y dos (2) muestras a 55'C, durante diez (10) días, al cabo de los cuales no deben presentar crecimiento microbiano. En estos productos no se permite la adición de sustancias conservantes. $57,&8/2. De los ingredientes y aditivos que pueden emplearse en los jugos: En la elaboración de jugos se pueden utilizar los siguientes ingredientes y aditivos. 1. Edulcorantes naturales tales corno sacarosa, dextrosa, Jarabe de glucosa y fructuosa en cantidad máxima del 5% 2 ADITIVOS a. Antioxidantes. -
Ácido ascórbico limitado por Buenas Prácticas de Manufactura (BPM).
Cuando se declare como vitamina C en el producto, se debe adicionar mínimo el 60% de la recomendación fijada en la Resolución No 11488 de 1984. b. Colorantes Naturales. Los colorantes naturales deberán estar de conformidad con las condiciones y requisitos previstos en la Resolución No 0593 de 1985 c. Conservantes. - Ácido benzoico y sus sales de calcio, potasio y sodio en cantidad máxima de 1.000 mg/kg expresado como ácido benzoico.
- Ácido sórbico y sus sales de calcio, potasio y sodio en cantidad máxima de 1.000 mg/kg expresado como ácido sórbico. - Cuando se empleen mezclas de ellos, su suma no deberá exceder de 1.250 mg/kg. - Anhídrido sulfuroso, en cantidad máxima de 60 mg/kg, en productos elaborados a partir de concentrados. d. Acídulantes. - Ácido cítrico - Ácido málico - Ácido tartárico - Ácido fumarico Limitados por Buenas Practicas de Manufacturas (BPM) e. Edulcorantes Artificiales. Conforme a lo establecido en la Resolución No 01618 de febrero 15 de 1991 f. Enzimas grado alimenticio. De acuerdo con las permitidas en el codex Alimentarius. $57,&8/2. En la elaboración de pulpas se pueden utilizar los siguientes aditivos. a. Antioxidantes - Ácido ascórbico limitado por Buenas Prácticas de Manufactura (BPM). Cuando se declare como vitamina C en el producto, se debe adicionar mínimo el 60% de la recomendación fijada en la resolución No 11488 de 1984. b. Conservantes Se permite la adición de conservantes solo en pulpas no congeladas. - Ácido benzoico y sus sales de calcio, potasio y sodio en cantidad máxima de 1.000 mg/kg expresado como ácido benzoico. - Ácido sórbico y sus sales de calcio, potasio y sodio en cantidad máxima de 1.000mg/kg expresado como ácido sórbico. Cuando se empleen mezclas de ellos, su suma no deberá exceder de 1250 mg/kg - Anhídrido sulfuroso, en cantidad máxima de 60 mg/kg en productos elaborados a partir de concentrados c. Enzimas Grado Alimenticio.
De acuerdo con las permitidas en el Codex Alimentarius. $57,&8/2. En los Jugos y pulpas de frutas no se permiten la adición de sustancias y aditivos diferentes de los indicados en los artículos anteriores $57,&8/2 Limite de defectos. En los jugos y pulpas de frutas se admite un máximo de diez (10) defectos visuales, no mayores de 2 mm en 10 g de muestra analizada En 100 g de producto no se admite presencia de insectos o sus fragmentos.
$57,&8/2Contenido máximo de metales pesados.
MAXIMO mg/kg
METALES
Cobre como
Cu 5
Plomo como
Pb 0.3
Arsénico como As 0.1
Estaño como
Sn 150
$57,&8/2Denominación. Los Jugos y pulpas de frutas se designaran con la palabra jugo o pulpa más el nombre de la fruta utilizada en la elaboración. 3$5$*5$)2REn el producto elaborado con dos o más jugos o pulpas de frutas se debe indicar en el rótulo de los mismos los nombres de las frutas utilizadas. 3$5$*5$)2 R El jugo y la pulpa de frutas podrán llevar en el rótulo la frase 100% natural, solamente cuando al producto no se le agreguen aditivos. con la excepción del ácido ascórbico &$3,78/2,,, '(O26&21&(175$'26'()587$6 $57,&8/2De las características de los concentrados de frutas. Los concentrados de frutas deben presentar las siguientes características: a FISICOQUIMICAS Para que se puedan considerar como concentrados, los jugos o pulpas deberán someterse a evaporación o cualquier otro procedimiento térmico que permita obtener un 50% por encima del Bríx natural' de la fruta, conforme se indica en la tabla siguiente
7$%/$1R &217(1,'2'(62/O'2662/8%/(6'(&21&(175$'26'()587$6
Concentrado Porcentaje mínimo de sólidos solubles por refractrometria a 20.C (Brix) Banano 27.0 Curaba 12.0 Durazno 17.25 Fresa 10.50 Guanábana 19.50 Guayaba 12.0 Limón 9.0 Lulo 9.0 Mamey 19.50 Mandarina 13.50 Mango 18.75 Manzana 15.0 Maracuya 18.0 Mora 9.75 Naranja 10.50 Papaya 15.0 Pera 15.0 Piña 15.0 Tamarindo 27.0 Tómate de 15.0 Árbol Toronja 12.0 Uva 18.0
3$5$*5$)2RCuando el producto se elabore con dos o más concentrados de fruta, los sólidos solubles de la fruta en el producto están determinados por el promedio de los sólidos solubles aportados por las frutas constituyentes. E0,&52%,2/2*,&$6
0
F
Q P
5HFXHQWRGHPLFURRUJDQLVPRVPHVRILORVJ
103FROLIRUPHVWRWDOHV
103FROLIRUPHVIHFDOHVJ
5HFXHQWRGHHVSRUDVFORVWULGLXPVXOILWRUHGXFWRUJ
5HFXHQWRGHKRQJRV\OHYDGXUDVJ
3$5$*5$)2 . Los concentrados de frutas que sean sometidos a proceso de esterilidad comercial, deben cumplir con la prueba de esterilidad: Incubar en sus envases originales dos (2) muestras a 3~ y dos (2) muestras a 55'C durante diez (10) días, al cabo de los cuales no deben presentar crecimiento microbiano No se permite la adición de conservantes en este tipo de productos.
$57,&8/2 De los aditivos a. CONSERVANTES Solamente se permite la adición de los siguientes conservantes en los concentrados no congelados de fruta. - Ácido benzoico y sus sales de calcio, potasio y sodio en cantidad máxima de 1.000mg/Kg expresado como ácido benzoico - Ácido sórbico y sus sales de calcio, potasio y sodio en cantidad máxima de 1.000mg/'Kg expresado como ácido sórbico. Cuando se empleen mezclas de ellos, su suma no deberá exceder de 1.250 mg/'Kg b. ANTIOXIDANTES -
Ácido ascórbico, de acuerdo con Buenas Prácticas de Manufactura (BPM)
Cuando se declare como vitamina C se debe adicionar mínimo el 60% de la recomendación fijada en la Resolución No 11488 de 1004. $57,&8/2. Sustancias no permitidas En los concentrados de fruta no se permite la adición de sustancias y aditivos diferentes de los indicados en el articulo anterior.
3$5$*5$)2 En los concentrados no se permite la adición de los esteres naturales para recuperar los aromas naturales de la fruta.
3$5$*5$)2 Sólo en los concentrados de naranja, mandarina y toronja se permite la adición de edulcorantes naturales, en niveles tales que al reconstituirlos con jugos, contengan un máximo del 5% de azúcar
$57,&8/2 Límite de defectos En los concentrados de frutas se admite un máximo de 10 defectos visuales no mayores a 2 mm en 10g de muestra analizada.
3$5$*5$)2 En los concentrados de fruta que tengan semilla blanda (fresa, banano o frutas que tengan semillas similares), se permitirá la presencia de dichas semillas. $57,&8/2Contenido máximo de metales pesados
0(7$/
0$;,02
Cobre como
Cu 10
Plomo como
Pb 2
Arsénico como As 0.1
Estaño como
Sn 150
$57,&8/2.- Denominación Los concentrados de fruta se designarán con la palabra ' Concentrado de "seguido del nombre de la fruta utilizada en su elaboración. 3$5$*5$)2 En el producto elaborado con dos o más concentrados de frutas se debe Indicar en los rótulos los nombres de las frutas utilizadas. 3$5$*5$)2.- El concentrado de fruta podrá llevar en el rótulo la frase 100% natural solamente cuando al producto no se le agreguen aditivos, con excepción del ácido ascórbico. &$3,78/2,9 '(/261(&7$5(6'()587$6 $57,&8/2De las características de los néctares de frutas. Los néctares de frutas deben presentar las siguientes características a. ORGANOLEPTICAS - Los néctares de frutas son líquidos libres de materias y sabores extraños - Deben poseer color uniforme y olor semejante al de la fruta. b. FISICO-QUIMICAS
0tQLPR
Sólidos solubles por lectura refractometrica a 10 20C (Brix) en % m/m.
Ph a 20 C
Acidez titulable expresa como ácido anhidro en %
20.5
0.2
c. MICROBIOLOGICAS Las características microbiológicas de los néctares de frutas higienizados, con duración máxima de 30 días, son las siguientes:
Recuento de microorganismos Mesofilos/cm3 NMP coniformes totales/cm3 NMP coniformes fecales/cm3 Recuento de esporas clostridium sulfito reductor/cm3 Recuento de hongos y levaduras/g/cm3
n 3 3 3 3 3
n 1.000 9 <3 <10 100
M 800 200
c 1 0 0 0 1
Las características microbiológicas de los néctares de frutas higienizadas, con duración mayor de 30 días, son las siguientes:
n Recuento de microorganismos Mesofilos/cm3 3 NMP coniformes totales/cm3 3 NMP coniformes fecales/cm3 3 Recuento de esporas clostridium sulfito reductor/cm3 3 Recuento de hongos y levaduras/g/cm3 3
n 1.000 <3 <3 <10 100
M 300 100
c 1 0 0 1 1
3$5$*5$)2Los néctares de frutas que sean sometidos a procesos de esterilidad comercial, deben cumplir con la prueba de esterilidad siguiente: Incubar en sus envases originales dos (2) muestras a 32' C y dos (2) muestras a 35' C durante diez (10) días, al cabo de los cuales no deben presentar crecimiento microbiano. A estos néctares no se permite agregarles sustancias conservantes. Sólo si han sido fabricados con jugos, pulpas o concentrados conservados previamente, se permite la presencia de sorbato o benzoato en una cantidad máxima de 250 Mg. y de anhídrido sulfuroso en cantidad máxima de 60 mg/1.
$57,&8/2 De los ingredientes El porcentaje mínimo de sólidos solubles de fruta para la preparación de los diferentes néctares, refrescos al Brix natural de la fruta, será el indicado en la siguiente tabla:
7$%/$1R 325&(17$-('()587$(1/261(&7$5(6'()587$6
)587$
Porcentaje (%) mínimo de pulpa o jugo Porcentaje (%) mínimo de sólidos solubles de fruta presente en el néctar aportados por la fruta o la formulación del néctar masa/masas Albaricoque 18 1.44 Curaba 18 1.44 Durazno 18 2.07 Fresa 25 1.75 guayaba 18 2.34 Guanábana 18 1.44 Limón 10 0.6 Lulo 18 1.08 Mandarina 40 3.6 Mango 18 2.25 Manzana 18 1.8 Maracuya 15 1.8 Mora 18 1.17 Naranja 40 3.6
Papaya Pera Piña Tamarindo Toronja Uva
25 18 30 10 30 20
1.75 1.8 3.0 1.8 2.4 2.4
3$5$*5$)2Para el producto elaborado con dos o mas frutas, el porcentaje (%) de sólidos solubles de fruta en el producto final estará determinado por el promedio de los sólidos solubles aportados por las frutas constituyentes. La fruta predominante será laque mas sólidos solubles aporte a la formulación. $57,&8/2 De los aditivos Se permite utilizar los siguientes aditivos: a. CONSERVANTES - Ácido benzoico y sus sales de calcio, potasio y sodio en cantidad máxima de 1000 mg/kg expresado como ácido benzoico. - Ácido sórbico y sus sales de calcio, potasio y sodio en cantidad máxima de 1.000 mg/kg expresado como ácido sórbico. Cuando se emplean mezclas de ellos su suma no deberá exceder de 1.250 mglkg. b. ESTABILlZANTES -
Alginatos de amonio, calcio, potasio y propilenglicol.
-
Carboximetil celulosa de sodio Carragenina - Goma xantan Pectina
Solo o en mezcla en cantidad máxima de 15 g/Kg. c. COLORANTES Se pueden utilizar los colorantes naturales de acuerdo con lo establecido en la Resolución No 10593 de 1985. Únicamente para los néctares de guayaba y fresa se permite la adición de los colorantes artificiales establecidos en la resolución No 10593185, en cantidades no superiores a 15 m¡¡/I del producto listo para el consumo. d ACIDULANTES. - Ácido cítrico - Ácido tartárico - Ácido málico - Ácido tumárico
Limitados por Buenas Prácticas de Manufactura (BPM) e ANTIOXIDANTES
- Ácido ascórbico limitado por Buenas Prácticas de Manufactura (BPM) Cuando se declare como vitamina C en el producto, se debe adicionar mínimo el 60% de la recomendación fijada en la Resolución No 11488/84.
$57,&8/2Sustancias No Permitidas En los néctares de frutas no se permite la adición de: - Aromatizantes artificiales - Almidón
3$5$*5$)2 Se permite la adición de ésteres naturales cuando se fabncan a partir de concentrados de frutas.
$57,&8/2Limite de defectos.
En los néctares de fruta se admite un máximo de GLH]defectos visuales no mayores de 2 mm en 10 Cm3de la muestra analizada. En 100 cm3 del producto no se admiten la presencia de insectos o sus fragmentos.
$57,&8/2El contenido máximo de metales pesados es
0(7$/
PJ.J
3ORPRFRPR
3E
&REUHFRPR
$UVpQLFRFRPR
(VWDxRFRPR
&X
$V
6Q
$57,&8/2Denominación Los néctares de frutas se designarán con la palabra "Néctar de..." seguido del nombre de la fruta utilizada. En el producto elaborado con dos o más frutas debe aparecer en el rótulo el nombre de las frutas utilizadas. Se permite la utilización de nombre de fantasía siempre y cuando aparezca en el rótulo la denominación anterior bien legible. Los néctares de frutas podrán llevar en el rótulo la frase 100% natural, solamente cuando al producto no se le agreguen aditivos, con la excepción del ácido ascórbico. &$3,78/2,9'(/265()5(6&26'()587$6 $57,&8/2Condiciones para su elaboración.
Los refrescos de frutas deben elaborarse en condiciones sanitarias apropiadas, con frutas frescas, sanas y limpias.
$57,&8/2De las características de los refrescos de frutas. Los refrescos de frutas deben presentar las siguientes características: a. ORGANOLEPTICAS: -
Los refrescos de frutas deben ser líquidos y deben estar libres de materias y sabores extraños
-
Deben poseer color y olor semejante al de la fruta.
A estos refrescos no se les puede agregar conservantes en su elaboración, pero si han sido fabricados con Jugos, pulpas o concentrados previamente conservados, se acepta presencia de sorbato de potasio y benzoato de sodio en cantidad no mayor de 250 mg/kg Y anhídrido sulfuroso 60 mglkg.
$57,&8/2De los ingredientes: El porcentaje mínimo de fruta agregado para la preparación de los refrescos, referido al Brix natural de la fruta, será el Indicado en la siguiente tabla:
)587$
Porcentaje (%) mínimo de fruta Porcentaje (%) mínimo de sólidos solubles aportados por la fruta o la formulación del refresco masa/masas Albaricoque 8 0.64 Curaba 8 0.64 Durazno 8 0.92 Fresa 8 0.56 Guayaba 8 0.64 Guanábana 8 1.04 Limón 8 0.18 Lulo 8 0.48 Mandarina 8 0.56 Mango 8 1.0 Manzana 8 0.8 Maracuya 8 0.96 Mora 8 0.52 Naranja 8 0.72 Pera 8 0.80 Piña 8 0.80 Toronja 8 0.64 Uva 8 0.96
TABLA No. 5 PORCENTAJE DE FRUTA EN LOS REFRESCOS DE FRUTAS
3$5$*5$)2Para el producto elaborado con dos o más frutas, el porcentaje (%) de sólidos solubles de frutas en el producto estará determina por el promedio de los sólidos solubles aportados por las frutas constituyentes. La fruta predominante será la que más sólidos solubles aporte a la formulación. b. FISICOQUIMICOS.
-
0,1,02 Sólidos solubles por lectura retractométrica a 10 2O"C (Brix) % m/m
-
PH a 2O"C
-
Acidez titulable expresada como ácido cítrico 0.1 en %
0$;,02
4.0
c MICROBIOLOGICAS Las características microbiológicas de los refrescos de frutas higienizados, con duración máxima de 30 días, son los siguientes.
n
m
M
c
3 1.000
3.000
1
NMP coliformes totales/cm3
3 9
29
1
NMP coliformes fecales/cm
3 <3
-
0
Recuento de microorganismos mesofilicos/Cm3
3
Recuento esporas clostridium Sulfito reductor/cm3
3 <10
-
0
Recuento de hongos y levaduras/cm3
3 100
200
1
Las características microbiológicas de los refrescos de frutas higienizadas, con duración mayor de 30 días, son las siguientes:
n
m
M
c
3 100
300
1
NMP coliformes totales/cm3
3 <3
-
1
NMP coliformes fecales/cm3
3 <3
-
0
Recuento esporas clostridium Sulfito reductor/cm3
3 <10
-
0
Recuento de hongos y levaduras/cm3
3 10
100
1
Recuento de microorganismos mesofilicos/Cm3
3$5$*5$)2 los refrescos de frutas que sean sometidos a proceso de esterilidad comercial deben cumplir con la prueba de esterilidad comercial deben cumplir con la prueba de esterilidad así Incubar en sus envases originales dos (2) muestras a 32"C y dos (2) muestras a 55' C, durante diez (10) días, al cabo de los cuales no deben presentar crecimiento microbiano.
$57,&8/2 De los aditivos: Se permiten los siguientes: a CONSERVANTES:
- Ácido benzoico y sus sales de calcio, potasio y sodio en cantidad máxima de 1.000 mg/kg expresada como ácido benzoico. - Ácido sórbico y sus sales de calcio, potasio y sodio en cantidad máxima de 1000 mg/kg expresada corno ácido sórbico. Cuando se empleen mezclas de ellos su suma no deberá exceder de 1250 mg/kg b ANTIOXIDANTES. - Ácido ascórbico limitado por Buenas Prácticas de Manufactura (BPM) Cuando se declare como vitamina C en el producto, Se debe adicionar mínimo el 60% de la recomendación fijada en la Resolución No 11488/84. c ESTABILlZANTES -
Alginatos de amonio, calcio, potasio y propílenglicol
-
Carboximetil celulosa de sodio
-
Carragenina
-
Goma xantan
-
Pectina
Solos en mezclas en cantidad máxima de 2 g/l d. SABORIZANTES Saborizantes natural artificiales. e. COLORANTES Se permite la adición de los colorantes artificiales establecidos en la Resolución No 10593/85en una cantidad no mayor de 30 mg/l. f. ACIDULANTES - Ácido cítrico - Ácido tartarico - Ácido málico - Ácido fumárico Limitados por Buenas Prácticas de Manufactura (BPM) $57,&8/2 .- Aditivos no permitidos En los refrescos de frutas no se permite la adición de sustancias diferentes de las indicadas en el artículo anterior.
$57,&8/2. Limite máximo de defectos.
En los, refrescos de frutas se admite un máximo de diez defectos visuales no mayores de 2 mm en 20 cm3 de muestra analizada En 100 cm3 del producto no se admite la presencia de insectos o sus fragmentos. $57,&8/2. Contenido máximo de metales pesados.
0JNJ
0(7$/
Cobre como
Cu 5
Plomo como
Pb 0.3
Arsénico como As 0.1
Estaño como
Sn 150
$57,&8/2. Denominación: Los refrescos de frutas se designarán con la palabra "Refresco de.., seguida del nombre de la fruta utilizada. En el producto elaborado con dos o más frutas se debe indicar en el rótulo el nombre de las frutas utilizadas.
3$5$*5$)2En el rótulo y la publicidad de los refrescos de frutas no pueden incluirse los términos natural o 100% natural. &$3,78/29 '(/$638/3$6$=8&$5$'$6'()587$6
$57,&8/2. Condiciones para su elaboración. Las pulpas azucaradas de frutas deben elaborarse en cordicKJneS sanitarias apropiadas, a partir de pulpas o concentrados de frutas
$57,&8/2. De las características de las pulpas azucaradas de frutas: a. ORGANOLEPTICAS -
Las pulpas azucaradas de frutas deben estar libres de materias y sabores extraños
-
Deben poseer color uniforme y olor semejante al de la fruta
b. FISICO-QUIMICAS
MINIMO MAXIMO
sólidos solubles por lectura refracfométnca a 20 C (Bríx) en % m/m. 40
Contenido de fruta a su Bnx natural
60
Limite máximo de azúcar adicionado
40
pH a 2O"C
4.0
ANEXO C. BALANCE DE MATERIA
ANEXO D. MUESTRA DE CÁLCULOS
Para el procesamiento de 10kg de matas se tiene que:
Hojas aptas = 10000 g Planta × 0.8521 = 8521g Hojas no aptas = 10000 g Planta × 0.1278 = 1278 g
Raíz = 10000 g Planta × 0.0201 = 201g
Una vez separadas las hojas aptas de planta se procede a permitir el drenado de la savia amarilla.
Aloína drenada = 0.66 ml
kgHojasaptas
= 5.6ml
Estas hojas son pasadas a continuación la etapa de lavado en donde se retiran las impurezas propias del cultivo y almacenaje.
Agua de lavado = 8.521kgHoja × 1.15 lt agua
Im purezas retiradas = 8.521kgHojas × 153
kghoja
= 9.79lt
g Im purezas = 1.30 g kgHoja
Hojas lavadas = 8521gHojas aptas − 1.304 g Im puerzas = 8519.69 g
A continuación se lleva a cabo el proceso de desinfección con el fin de poder eliminar los microorganismos que aun se encuentran en la corteza.
Solución de sin fec tan te = 8.521kgHoja × 1.15 lt solución
kghoja
= 9.79lt
Ya que el hipoclorito de sodio comercial tiene una concentración de 5.25% se debe llevar a cabo la dilución respectiva hasta 100ppm.
Hipoclorito de sodio =
9.797lt solución × 0.0001lt hipoclorito 0.0525 lt hipoclorito
lt solución
= 0.018lt
lt solución
Agua = 9.79lt − 0.018lt = 9.77lt
Una vez se ha cumplido el tiempo en la etapa de desinfección se procede a someterlas a una etapa de escaldado con el fin de poder inactivar las enzimas que aceleran la degradación del gel.
Aguaescaldado = 8.521kgHoja × 6.071lt agua
kgHoja
= 51.72lt
A continuación se lleva a cabo el proceso de extracción del gel mediante la utilización de un deshidratador de rodillos a las condiciones seleccionadas
Gelextraido + Aloína = 8521gHoja × 0.56
gGel gGelextraido + Aloína × 0.96 = 4650.92 g gHoja gGel
Corteza + gel = 8521gHoja − 4650.925 gGelextraido + Aloína = 3868.76 g
Para asegurar que el tamaño de partícula sea uniforme y evitar taponamientos posteriores en el proceso se homogeiniza la muestra y luego es pasada a través de un tamiz que retiene parte del material que no cumple con las condiciones.
Gelextraido + aloína = 4650.92 gGelextraido + aloína − 697.63gTorta = 3953.28 g
Luego se procede a la adición de carbón activado con el fin de eliminar la aloína del gel
Carbón activado = 3953.28 gGelextraido + aloínas × 0.08
gCarbón activado = 316.26 g gGel
Luego se procede a separar el carbón del gel mediante filtración
´Gel filtrado + carbón = (3953.28 gGel + 316.26 gCarbón) − 517.88 gCarbón retirado = 3751.66 g Para retirar los finos de carbón que no es posible retirar por filtración se agregan tierras diatomáceas y se vuelve a filtrar.
Tierras diatomáceas = 3751.66 gGel filtrado + carbón × 0.01
gTierras = 37.51g gGel
Geldesaloinizado = (3751.66 gGel filtrado + 37.51gTierras) − 43.84 gTierrascon carbón = 3745.34 g
Con base en los ensayos realizados se adicionan los ácidos en las proporciones seleccionadas con el fin de estabilizar químicamente el gel y bajar el pH.
Acido Ascórbico = 3745.34 gGel × 0.0125 Acido Citrico = 3745.34 gGel × 0.0375
gAcido = 4.71g gGel
gAcido = 14.12 g gGel
Gelestabilizado = 3745.34 gGel + 4.71gAc. Ascórbico + 14.12 gAc.Citrico = 3764.16 g Gelestabilizado =
3.76kg = 3835.27lt 0.98146kg / lt
Para la preparación de una bebida de maracuyá que contenga 18% de pulpa y 14°Brix se debe tener en cuenta:
Bebida =
3764.164 gGel = 4590.442 g (1 − 0.18) gGel gBebida
Pulpa edulcorada = 4590.442 gBebida − 3764.164 gGel ) = 1195.006 g
La pulpa edulcorada requerida se prepara con base en pulpa de 8°Brix con adición de fructosa.
ANEXO E. FORMATO DE LA PRUEBA HEDONICA PRUEBA DE PANEL SENSORIAL BEBIDAS A PARTIR DE GEL ESTABILIZADO DE ALOE VERA SEPTIEMBRE 7 DE 2004 Nombre: __________________________________________________________ 1. Apariencia general de la bebida 259 347 Me agrada mucho Me agrada Me es indiferente Me desagrada Me desagrada mucho 2. Color 259 347 Me agrada mucho Me agrada Me es indiferente Me desagrada Me desagrada mucho 3. Aroma 259 347 Me agrada mucho Me agrada Me es indiferente Me desagrada Me desagrada mucho Considera que el aroma del producto corresponde a: 259 347 Sábila Fruta Ns/ Nr
3. Sabor 259 347 Me agrada mucho Me agrada Me es indiferente Me desagrada Me desagrada mucho Considera que el sabor de la bebida es: 259 347 Dulce Acido Característico de la fruta Amargo Observaciones: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________
Muchas Gracias por su colaboración
ANEXO F. ILUSTRACIONES DE PROCESO
Despencado Figura F1. Despencado planta de Aloe vera
Lavado y desinfección
Figura F2. Lavado manual
Figura F3. Lavado por aspersión
Escaldado
Figura F4. Escaldado de las hojas
Extracción
Figura F5. Abertura de la hoja
Figura F6. Extracción por compresión
Homogenización
Figura F7. Molino de martillos
Figura F8. Homogenizador
Estabilización y Formulación Figura F9. Degradación del color del gel, Arriba gel sin estabilizar, abajo gel estabilizado Figura F10. Espectrofotómetro
ANEXO G . ANALISIS PRELIMINAR DEL MERCADO
ANTECEDENTES DEL PROYECTO
Actualmente, las bebidas con base en Aloe vera se comercializan en tiendas naturistas y en forma personalizada, como una bebida medicinal y nutritiva. A estas bebidas se le atribuyen otras propiedades como la de regular el funcionamiento de sistema digestivo e inmunológico, además de ofrecer las vitaminas, minerales y aminoácidos, necesarios para la realización de una actividad física. Por esta razón este mercado potencial es en el cual se enfocan las labores de mercadeo y publicidad.
La empresa pensada para la realización de este proyecto en Bogotá, se encargará de producir bebidas con base en gel estabilizado de Aloe Vera (barbadensis miller), las cuales serán distribuidas en presentaciones de 250 ml a un costo inferior a las que se encuentran actualmente en el mercado. Se busca que el producto sea adquirido por personas con buen nivel de ingresos, motivados por la importancia de ingerir alimentos que ayuden
a la regulación del organismo.
Además es posible suministrar el gel a las grandes empresas que actualmente lo importan.
Los beneficios del Aloe vera son conocidos desde hace mucho tiempo y solo en los últimos años se ha venido explotando a gran escala y han adquirido reconocimiento por parte del público en general.
No se tienen conocimientos de plantas que contengan aminoácidos, vitaminas y minerales en la misma proporción de la sábila, lo que implica que se deben tomar cada uno individualmente para poder alcanzar todas sus propiedades.
DESCRIPCIÓN DEL NEGOCIO
Definición del negocio
La empresa se encargará de la producción y comercialización de bebidas de diferentes sabores fabricadas a partir de gel estabilizado de Aloe vera (barbadensis miller), brindándole al cliente la posibilidad de tener acceso a todas sus propiedades medicinales y terapéuticas de una forma rápida y económica, aprovechando la actual y muy marcada tendencia de los consumidores a preferir los productos naturales que mejoren su calidad de vida.
Ventajas Competitivas
Menor precio: El producto puede ser elaborado con materias primas procedentes de regiones aledañas a la capital, lo cual permitirá que tenga un costo inferior en comparación con productos similares que actualmente están siendo importados.
Apoyo gubernamental: Al utilizar plantaciones de Aloe vera ubicadas en municipios de Cundinamarca, Antioquia o la cuenca del río Magdalena como fuente de materia prima, donde la gobernación está interesada en promover este tipo de proyectos de desarrollo de alto valor agregado.
El mercado actual en el país está prefiriendo los productos naturales, por esto el auge de los alimentos orgánicos, cultivados sin utilizar ningún tipo de agroquímico, en esta misma tendencia se enmarca nuestro producto y sus características.
Know how: La estabilización del gel de Aloe vera no tiene un desarrollo en Colombia y quienes han estudiado sus fundamentos a nivel mundial, no los dan a conocer completamente, por lo que no es fácil realizarlo sin un conocimiento profundo del tema, lo que requiere un largo tiempo e inversión.
Cadena de Valor
Ya que en Colombia no existe un proceso organizado para la fabricación de este tipo de productos se debe implementar la cadena de valor, partiendo por la adquisición de las plantas de sábila a productores que se encuentren cerca de la empresa, la cual se encargará de la obtención del gel, su estabilización y tratamiento requerido para dar las características finales; a continuación se tendrá que llevar a cabo la comercialización del producto mediante distribuidores tales como tiendas naturistas, supermercados, almacenes de cadena, etc.
ASPECTOS DE MERCADO
Resumen de la investigación
Para la determinación de mercado que es posible abordar se procedió inicialmente a realizar una extensa investigación en los grandes centros de información tales como el DANE, Proexport e Internet, a continuación se visitaron los puntos de venta de empresas que comercializan productos similares con el fin de conocer la forma en que se comercializan, los volúmenes de ventas y el perfil de los clientes que adquieren este tipo de productos.
Grupo objetivo del estudio
Se visitó Forever Living Products Colombia ya que es la más grande en la actualidad y a través de ella es posible conocer más a fondo el giro del negocio y las condiciones del mercado nacional.
Resultados de la investigación
Exportaciones desde Colombia hacia el mundo.
De la investigación preliminar se obtuvo que hasta el año 2000 la fabricación nacional de productos con base en aloe es nula según información del banco de datos del DANE. A nivel nacional solo existe una pequeña compañía productora de gel de aloe vera,
pero puede asumirse que el consumo total proviene
únicamente de las importaciones de empresas multinacionales.
Según datos de la biblioteca de Proexport, la clasificación del Aloe vera y sus productos se encuentra entre los demás jugos y extractos vegetales (ejemplo: aloe, ginseng).
Las exportaciones de Aloe vera y sus derivados no parece ser significativa para la economía nacional, ya que, para el año 2002, se registra un total de exportaciones de los demás (partida arancelaria No.1302199000) por un valor de USD$28.992 (aproximadamente $82`000.000 colombianos) (figura G1) entre los que se encuentra los productos del Aloe. Sin embargo, esta información no permite determinar la cantidad real de productos de Aloe que son exportados.
Los reportes encontrados en la Comunidad Andina indican que en el año 2001 Colombia exportó USD$18.000 (aproximadamente $51`000.000 colombianos) (tabla G1). Aunque la importancia de estos productos no es significativa, existen pequeños productores que están comercializando el producto; de ahí la necesidad de tecnificar los procesos de producción, ya que estos productos tienen gran demanda mundial y Colombia puede incursionar en este mercado.
Gráfica G1. Exportaciones de jugos y extractos vegetales de Colombia hacia el mundo
Valor en $USD
30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 1997
1999
2001
Año
Tabla G1. Exportaciones mundiales de extractos vegetales desde Colombia hacia el mundo. Valores en $USD
Mundo
1997
1998
1999
2000
2001
2002
7000
1000
9000
2000
18000
28922 *
* Valor reportado por Proexport
En el mercado nacional se encuentran empresas distribuidoras de productos de grandes
multinacionales,
como
Forever
Living
Products
(Colombia
www.forevercolombia.com) y Omnilife de Colombia, quienes comercializan el gel de Aloe vera, entre otros.
Importaciones Colombianas desde el mundo.
La demanda de Colombia en el ámbito internacional tiende a la alza. De 1998 a 2001, se paso de importar 51 toneladas a 90 toneladas (figura G2), es decir en cuatro años se aumentó la demanda en casi un 80%, esto es un dato importante, porque se puede genera un proyecto de inversión de sustitución de importaciones.
Estados Unidos
es el principal proveedor de este tipo de productos para
Colombia, el volumen tiende a ser constante (20 toneladas), pero en porcentaje de las importaciones totales, se observa una disminución de 40% a 22% de 1998 a 2001 (Figura G2). Empresas como PROCAPS S.A. y COLGATE PALMOLIVE importan gel de aloe desde Estados Unidos para la elaboración de sus productos.
El segundo proveedor para Colombia es Alemania, ha experimentado un descenso bastante notable en sus exportaciones hacia Colombia, ya que en 1997 era el primer proveedor con 21 toneladas (23% de las importaciones totales) y en el 2001 aparece con 11 toneladas (12%), MERCK COLOMBIA S.A. y JOHNSON & JOHNSON DE COLOMBIA S A son empresas importadoras de este tipo de productos desde Alemania.
Gráfica G2. Importaciones de extractos vegetales
100000 kg
Alemania
50000
Estados Unidos Mundo
0 1997 1998 1999 2000 2001 Año
Tabla G2. Importaciones de extractos vegetales
1997
1998
1999
2000
2001
Mundo
89000
51000
60000
62000
90000
Estados Unidos
20000
20000
27000
20000
20000
Alemania
21000
16000
15000
11000
11000
La disminución de la participación en el mercado de Estados Unidos y Alemania se debe al aumento en la participación de países Europeos como España, Italia y Francia (figura G3) y de países suramericanos como Argentina, Chile y Brasil (figura G4), quienes han aumentado su intervención en el mercado, dejando ver que la tecnología para estos productos está a nuestro alcance.
Tabla G3. Importaciones de extractos vegetales de algunos países europeos (valores en kg)
1997
1998
1999
2000
2001
España
3000
2000
2000
4000
9000
Francia
1000
2000
1000
3000
6000
Italia
24000
1000
2000
8000
8000
Total
28000
5000
5000
15000
23000
Gráfica G3. Importaciones de extractos vegetales de algunos países Europeos
20000 kg
15000 10000 5000 0 1997
1998
G4.
Importaciones
2000
Año Francia
España Gráfica
1999
de
extractos
2001
Italia
vegetales
de
algunos
países
suramericanos 18000 16000 14000 12000 10000 kg 8000 6000 4000 2000 0 1997
1998
1999
2000
Año Argentina
2001
Brasil
Tabla G4. Importaciones de extractos vegetales de algunos países suramericanos (valores en kg) 1997
1998
1999
2000
2001
Argentina
4000
5000
7000
4000
9000
Brasil
12000
0
3000
6000
18000
Países como México y Suiza, tienen una pequeña participación; sin embargo no es significativa.
DEFINICIÓN DEL MERCADO
Los clientes inicialmente pueden ser personas, que vivan en las grandes ciudades, de nivel socio-económico alto ya que en estos sectores existe la tendencia a invertir en la prevención de enfermedades y mejora de la calidad de vida. También se puede desarrollar la distribución con empresas que comercialicen productos naturales y en almacenes de cadena.
Los productos serán distribuidos también como insumos para empresas que involucren el Aloe vera en sus procesos.
Mercado Total
Se estima que las personas que encajan en el perfil definido para los compradores es aproximadamente el 7% de la población nacional estimada en el 2002 en 41’008.000 personas lo cual abre las posibilidades de abarcar un mercado bastante grande.
Algunas empresas fueron identificadas como posibles clientes ya que incorporan en sus líneas de producción insumos relacionados con el Aloe vera, a continuación se relacionan algunas de estas:
Gillete de Palmolive.
Helena rubenstein.
Unilever Andino SA.
Laboratorio Inalin.
Laboratorio Recamier Ltda.
Laboratorio Basic Farm.
Fiamme SA.
Laboratorio Inali
Tendencias del mercado
El mercado muestra un fuerte aumento en el consumo de este tipo de productos, evidenciándose un crecimiento cercano al 80% en las importaciones, en los últimos años.
Definición de los segmentos
La segmentación del mercado será por regiones de esta forma se deberá trabajar con líneas de producción para que se adapten a los distintos hábitos de consumo. También se podrá producir para empresas según las especificaciones técnicas requeridas por las mismas.
Nicho de Mercado
Actualmente existe un marcado interés en adquirir productos de esta naturaleza pero los altos precios que se encuentran en el mercado han reducido en gran medida el número de compradores. El bajo costo de este producto pretende recuperar este sector del mercado y abrir la puerta a nuevos clientes.
Análisis del Consumidor o Cliente
Algunos elementos que inciden en la compra
El aumento en el consumo de productos orgánicos debido a la creciente preocupación en la sociedad por la salud y el bienestar en cuanto a la alimentación diaria.
La facilidad de adquisición del producto por precio y por puntos de distribución.
Análisis consumidor o cliente primario
Como se mencionó con anterioridad se espera que los clientes sean personas que vivan en las grandes ciudades y de nivel socio-económico alto por su marcada tendencia a invertir en la prevención de enfermedades y mejora de la calidad de vida.
Análisis DOFA del proyecto Debilidades
Tecnología en desarrollo.
No se poseen Certificaciones Internacionales de Calidad.
No se posee una gran variedad de productos.
Materia prima costosa.
Fortalezas
Productos de bajo costo comparados con otros encontrados en el mercado.
Las bebidas contienen el 100% del gel de Aloe vera.
Bajos costos de transporte.
Producto orgánico.
No se requiere una alta tecnología para obtener un producto de calidad.
Amplia experiencia en el manejo del proceso, a través de investigaciones realizadas en los últimos años.
Amenazas
No existe un gran mercado establecido.
Sur América es un mercado que por el deterioro social y económico es muy difícil penetrar o mantenerse en movimiento con precios por encina de los que ofrecen otras compañías.
Cultivos poco tecnificados.
No existe conciencia de obtención de productos libres de agroquímicos entre los cultivadores.
Oportunidades
Los otros productos en el mercado tienen un alto costo para el consumidor final.
La posición geográfica de los competidores aumenta el valor del producto por el transporte, con relación a una empresa que se encuentre en Colombia.
Una marcada tendencia por parte del consumidor de adquirir productos con características ecológicas y orgánicas.
Otros productos en el mercado diluyen el gel disminuyendo sus propiedades y beneficios.
Suelos ricos en nutrientes y variedad de climas.
Facilidad para cubrir nuevos mercados por medio del Acuerdo de Libre Comercio para las Américas.
Estrategias
Producir a bajo costo para que el producto terminado sea más accesible para el consumidor.
Capacitar a los cultivadores para que las pencas de sábila sean óptimas para el proceso.
Desarrollar los productos a partir de cultivos orgánicos.
Ampliar
el
mercado
establecido
incentivando
a
los
consumidores
(publicidad).
Aumentar la línea de productos para ofrecer al cliente una mayor variedad.
Trabajar con estándares de calidad óptimos con el fin de poder competir en el mercado internacional
Análisis de la Competencia
Principales competidores
Entre los principales competidores se encuentran Biosabila y Forever Living Products ya que son los que operan con mayor fuerza en el territorio nacional, sin embargo hay que tener en cuenta las otras empresas ya que la mayoría se encuentran en América, lo cual las hace potenciales competidores.
Bio sabila
Empresa: Bio Sábila EAT. Ubicación: Vereda Canoas, Guarne, Colombia
En la actualidad cuenta con 5 empleos directos y 80 indirectos, además tiene proyectos en cuanto a la siembra de penca sábila con el Municipio de Guarne.
Bio Sábila en asocio con el Municipio de Guarne, viene ejecutando un proyecto con comunidades campesinas que consiste en cultivar en el Oriente Antioqueño, especialmente Guarne, parcelas de 100 a 1000 plantas por cada familia.
La
empresa tiene en el mercado nacional 11 productos, entre ellos el Jugo de la Penca Sábila. Sus ventas mensuales son de 10’000.000 de pesos en el mercado nacional, los productos están ubicados en: Montería, Barranquilla, Tulúa, Cartagena, Medellín, Bogota y Pereira.
Forever Living Products
Productos: Aloe Vera Gel, Aloe Berry Nectar (jugo de arandano y manzana dulce), Aloe Bits n’ Peaches (bebida de sábila con sabor a durazno, contiene trocitos de sábila). Presentación (¼ y 1 litro).
Posee plantaciones de Aloe en Harlingen-Texas, Filipinas y en algunas islas del Caribe.
Tiene camiones especiales para el transporte de la hoja desde los
campos de Harlingen hasta la empresa ubicada en Misión, TX. La planta posee capacidad para procesar 24000 litros de Aloe a la vez, el producto es envasado en una planta ubicada en Dallas; cuya capacidad y producción asciende a 65000 frascos y 40000 botellas por turno. Posee una gran red de distribuidores en los 5 continentes.
La compañía fue clasificada por la revista INC como la sexta
compañía del país en cuanto al ritmo de crecimiento y por la Revista Venture en el lugar 28 entre las 100 compañías del mundo con mayor crecimiento durante los últimos diez años.
Sus ventas totales durante el año 1995 ascendieron a
1.115.000.000.000 dólares. (1.115 billones de dólares) “, según el Neil Stevens en el libro ALOE VERA, 1997.
Aloe Vera Jaumave
Ubicada en Jaumave, Tamaulipas, México y se encuentra en el mercado desde 1989, Miembro del Internacional Aloe Science Council, Inc., Aloe Vera de Jaumave, cuenta con la certificación internacional que esta organización confiere como garantía de calidad en sus productos.
Venaole
Ubicada en Venezuela. Es una empresa que elabora materias primas naturales para la industria farmacéutica, cosméticos,
alimento é insumos agrícolas. La
producción se destina al mercado industrial tanto al nivel nacional como la exportación, no realiza ventas directas al consumidor, solo comercializa sus productos en grandes cantidades para otras empresas.
Aloe Vera Canarias Fundada en 1997, posee plantaciones en Fuerte ventura, Tenerife y Las Palmas de Gran Canaria, Posee una de las más modernas y seguras fábricas de producto Aloe vera, situada muy próxima a las plantaciones, para garantizar la seguridad y frescura en los procesos de fabricación. Surte de producto a granel y envasado para las empresas Aloelixir (Islas Canarias) y Area Task Force (España península y Portugal
Aloe vera del Mayab
Ubicada en Mérida, Yucatán, Municipio Mérida-México, Empresa comercializadora y productora de hoja de penca sábila en sus diferentes presentaciones con cero agroquímicos. Además, posee una agroindustria de transformación de la hoja de penca sábila con algunos productos en el mercado llamada Aloe Sol.
TÁCTICAS DE GESTIÓN
Distribución
Se realizó una investigación con el fin de determinar las características de los distribuidores de este tipo de productos, de la cual se determinó que el 90% de estos establecimientos compran mercancía al detal o en unidades de empaque con plazos hasta de 60 días con descuentos de 20% a 30%; existe un 10% de tiendas naturistas.
Ventas
Existen principalmente dos estrategias de comercialización de estos productos:
Venta directa: Se lleva a cabo por medio de vendedores que reciben una capacitación acerca de las bondades del producto con el fin de brindarle al cliente el mejor servicio posible al cliente.
Venta en tiendas y almacenes: Los productos son distribuidos en almacenes de cadena y tiendas naturistas para facilitar al cliente el acceso al producto.
PERFIL ECONÓMICO – FINANCIERO
Plan Estimado de inversiones iniciales y futuras
Tabla G5. Plan de inversiones iniciales
INVERSION INICIAL CAPACIDAD EQUIPO COSTO REQUERIDA TANQUE LAVADOR 1,5 TON/DIA $ 2.145.000 CEPILLADORA 1.5TON/DIA $ 34.320.000 MESA DE INSPECCION 1,5TON/DIA $ 4.290.000 FILETEADORA 1,5TON/DIA $ 24.310.000 FILTRO DE PULPA 1,5TON/DIA $ 35.750.000 HOMOGENIZADOR 1,5TON/DIA $ 4.290.000 FILTRO DE CARBON 1,5TON/DIA $ 24.310.000 ACTIVADO ENVASADORA DE GEL 1,5TON/DIA $ 5.000.000 COSTO TOTAL EQUIPOS $ 134.415.000 INSTALACIONES $ 400.000.000 TOTAL INV INICIAL $ 534.415.000
La inversión de equipamiento tecnológico e instalaciones deberá hacerse al comienzo del proyecto, ya que es fundamental para el desarrollo de la operación. La capacidad de producción será de 1.5 toneladas diarias de gel.
Flujo de Caja
Para la proyección de los flujos de caja se asume que en el año cero se realizará la inversión inicial y en los años siguientes se aumentará la producción gradualmente en un cinco por ciento anual hasta llegar a un 30% de la capacidad instalada en el año cinco.
Grafica G5. Flujo de caja
FLUJO (MILLONES DE PESOS)
3900
2900
2690
1762
1900 834
900
-100 0
-94
1
2
3
4
-534
-1100 AÑO
Como se observa en la gráfica anterior, en las condiciones establecidas para el incremento de la producción la inversión se recupera en el año 2.
Tasa Interna de Retorno (TIR) y Valor Presente Neto (VPN).
Tabla G6. Valor presente neto y tasa interna de retorno del proyecto
VPN (30%) VPN (50%) TIR %
2604,8770 1303,2481 64
La tasa interna de retorno obtenida muestra que en primera instancia se puede configurar una buena oportunidad de negocio, aunque un estudio más profundo arrojaría una disminución de la misma, teniendo en cuenta que en este análisis solo se han abordado costos en cuanto al proceso de producción.
ANEXO H. IDENTIFICACIÓN TAXONÓMICA
ANEXO I. CROMATOGRÁMA DE LA BEBIDA
