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“Año del Diálogo y Reconciliación Nacional”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

Facultad: Ingeniería agroindustrial

Ciclo: 8vo Filial: PROEDUNP-Sullana

Escuela: Profesional de Ingeniera Agroindustrial e Industrias Alimentarias

Docente: Ing. Guido Panta Fiestas

Alumno:

Tema : Características Reológicas de alimentos

2018

YOGURT De acuerdo al Codex alimentarius, el yogurt es leche (usualmente de vaca) que ha sido fermentada con Streptoccoccus thermophillus y Lactobacillus bulgaricus bajo condiciones de tiempo y temperatura. Cada especie de bacterias estimula el crecimiento de la otra, y los productos de su metabolismo combinado dan como resultado la textura cremosa característica, así como el ligero sabor ácido (Molina, 2009). Las propiedades reológicas de yogurt son muy importantes en el diseño de procesos de flujo, control de calidad, procesamiento y almacenamiento, y la predicción de la textura del yogurt. De allí que las propiedades reológicas del yogurt durante la gelación han recibido mucha atención (Wu et al., 2009).

Reología del yogurt Con el fin de estudiar el comportamiento del yogur batido al aplicar una fuerza determinada, se recurrió al análisis reológico utilizando un reómetro rotacional (HAAKE RheoStress 1, Thermo Electron Corporation, Alemania). El ensayo se llevó a cabo con un sistema cono-plato (C60/2 ° Ti) a una temperatura del baño (HAAKE Phoenix C25P, Thermo Electron Corporation, Alemania) de 5ºC siguiendo las siguientes etapas basándose en diferentes estudios (RAMIREZ et al., 2010; PURWANDARI et al., 2007; CRUZ et al., 2012a) para obtener la curva de flujo, esfuerzo cortante (τ) vs. Velocidad de corte (γ): 11 - Etapa 1: Reposo durante 120s para garantizar la uniformidad de las muestras - Etapa 2: Rampa de subida desde 0 hasta 300 s-1 durante 180s - Etapa 3: Velocidad constante de 300 s -1 durante 600s - Etapa 4: Rampa de bajada desde 300 hasta 0 s-1 durante 180s Cada prueba se realizó por triplicado sobre la misma muestra, y siendo el yogur un fluido no newtoniano los valores obtenidos se ajustaron al modelo de Ostwald-Waele obteniendo de este modo los parámetros reológicos correspondientes: el índice de consistencia, K (Pa·sn), y el índice de comportamiento al flujo, n (adimensional) (ACOSTA et al., 2010).

LECHE Es la secreción mamaria normal de animales lecheros obtenida mediante uno o más ordeños sin ningún tipo de adición o extracción, destinada al consumo en forma de leche líquida o a elaboración ulterior. (NORMA GENERAL DEL CODEX PARA EL USO DE TÉRMINOS LECHEROS “CODEX STAN 206-19991”)

REOLOGÍA DE LA LECHE: Existen cuatro razones que justifican el estudio reológico de la leche y sus derivados: 1) Contribuye al conocimiento de su estructura. 2) Sirven para efectuar el control de los procesos fabriles. 3) Presta ayuda para el diseño de las máquinas. 4) Contribuyen en modo considerable en la caracterización y mejoramiento de sus atributos organolépticos.

La leche es básicamente una emulsión acuosa de glóbulos grasos de 0.00015-0,01 mm de diámetro. Además de su composición centesimal incluye, células y gases disueltos. Las investigaciones reológicas han implicado principalmente a las relaciones entre la viscosidad, la composición, el tratamiento térmico, la homogenización y el tiempo de almacenaje. Las medidas viscosimétricas son, a veces difíciles de determinar porque durante su ejecución puede separarse la parte grasa. La leche se aproxima mucho a un comportamiento newtoniano, pero muestra un ligero descenso en la viscosidad a medida que se eleva la tensión de cizalladura. La figura ilustra este hecho.

Cuando los sólidos totales de la leche aumentan, tanto en la leche evaporada como en la leche descremada, el comportamiento suele desviarse acusadamente del de un líquido newtoniano. La leche condensada almacenada durante cierto tiempo muestra unas propiedades viscoelásticas muy complejas, que ha sido denominado efecto Weissenberg:

El comportamiento viscoso de la crema (nata) de leche es también diverso y complicado. Cuando se reduce su contenido en grasa, mediante la adición de agua, desaparecen las anomalías reológicas y tiende a reasumir un comportamiento newtoniano. Viscosidad y Composición La leche descremada es menos viscosa que la leche entera, porque la viscosidad aumenta con el contenido de grasa. La viscosidad aumenta también con el contenido de sólidos totales, pero ninguna de las dos relaciones es simple. Por ello han fracasado todos los intentos de detectar la adulteración de la leche mediante el aguado, a través de las determinaciones de viscosidad. Pero la adición de incluso 5% de lactosa carece prácticamente de efecto. Sucede así porque las moléculas relativamente pequeñas apenas afectan a la viscosidad, lo contrario a lo causado por las macromoléculas. Viscosidad y Temperatura Al igual con lo que ocurre con todos los líquidos, la viscosidad de la leche desciende a medida que aumenta la temperatura. El gráfico a continuación muestran las relaciones que se dan entre la temperatura y la viscosidad de la leche.

Relación entre la temperatura y la viscosidad de la leche entera

QUESOS Se entiende por queso el producto blando, semiduro, duro y extra duro, madurado o no madurado, y que puede estar recubierto, en el que la proporción entre las proteínas de suero y la caseína no sea superior a la de la leche (NORMA GENERAL DEL CODEX PARA EL QUESO “CODEX STAN 283-1978”)

REOLOGÍA DE LOS QUESOS La reología del queso puede ser definida como el estudio de su deformación y flujo cuando es sometido a un esfuerzo (aplicado durante el procesamiento o consumo). Las propiedades reológicas incluyen características intrínsecas tales como elasticidad, viscosidad y viscoelasticidad que se relaciona principalmente con la composición, estructura y la fuerza de atracción entre los elementos estructurales del queso. -

El esfuerzo es definido como la distribución de fuerza sobre el área del queso, soportada por los filamentos de caseína y los glóbulos grasos. La deformación (ε), es definida como el desplazamiento en respuesta a la fuerza aplicada.

El esfuerzo puede ser de corte o normal. El esfuerzo de corte (τ) es aquel que es aplicado de manera tangencial a la superficie de la muestra, mientras que el esfuerzo normal (σ) es creado por una fuerza perpendicular aplicada a la superficie del producto. El esfuerzo puede ser de corte o normal. El esfuerzo de corte (τ) es aquel que es aplicado de manera tangencial a la superficie de la muestra, mientras que el esfuerzo normal (σ) es creado por una fuerza perpendicular aplicada a la superficie del producto. Las pruebas fundamentales, son más sofisticadas y tienen en cuenta la geometría de la muestra y condiciones de experimentación (Tabla 1). Estas pruebas son realizadas con instrumentación especial y arrojan una explicación matemática, que puede ser interpretada y reproducida por los investigadores. Estos incluyen pruebas de compresión, de baja oscilación y transitorias

MIEL Se entiende por miel la sustancia dulce natural producida por abejas Apis mellifera a partir del néctar de las plantas o de secreciones de partes vivas de éstas o de excreciones de insectos succionadores de plantas que quedan sobre partes vivas de las mismas y que las abejas recogen, transforman y combinan con sustancias específicas propias, y depositan, deshidratan, almacenan y dejan en el panal para que madure y añeje. (CODEX NORMA PARA LA MIEL “CODEX STAN 12-1981”)

Son considerados como fluidos no newtonianos. Las propiedades reológicas de los distintos alimentos, es una propiedad que normalmente tiene un peso específico elevado en el procesado, transporte y almacenamiento (Steffe, 1996). Es por esta razón que es considerado de interés aportar un poco más de luz sobre el comportamiento reológico de las mieles y clasificarlas de alguna manera con el fin de poder caracterizarlas respecto a otras propiedades de interés. Las propiedades reológicas de la miel así como otras propiedades físicas, dependen de distintos aspectos dentro de los cuales están la composición y la temperatura. Uno de los aspectos que influyen en mayor grado es el contenido de agua en miel (Abu-Jdayil et al., 2002). En general cuando el contenido de agua se aumenta la viscosidad de la miel disminuye su magnitud (Zaitoun et al., 2000). Además y relacionado con este aspecto cabe señalar que el contenido en agua es uno de los factores que más afectan sobre la operación de almacenamiento y para el mantenimiento de la calidad. (White, 1975). Con el fin de determinar el comportamiento viscosimétrico de estas mieles se debe llevar a cabo un procedimiento previo de acondicionamiento de las mieles objeto de estudio. Dicho acondicionamiento consiste en el calentamiento de las muestras de miel hasta los 55 ºC, con el fin de eliminar los cristales que pudiesen contener las mieles y manteniéndolo posteriormente a una temperatura de 30 ºC durante varias horas para eliminar las burbujas de aire que pudiesen contener en el recipiente y que podrían interferir en los análisis.

MAYONESA La mayonesa es una emulsión aceite en agua, constituida básicamente por aceites vegetales comestibles, huevo o yema de huevo, vinagre y jumo de limón; (Gallegos et al., 1988) puede contener ingredientes facultativos, como clara de huevo de gallina, productos de huevo de gallina, azúcares, sal de calidad alimentaria, condimentos, especias, hierbas aromáticas, frutas y hortalizas, con inclusión de jugos de frutas y hortalizas, mostaza, productos lácteos y agua. (CODEX STAN 168-1989). La emulsión es formada mezclando lentamente el aceite con una pre-mezcla consistente de huevo, vinagre y mostaza, porque el mezclar el aceite de una sola vez con la fase acuosa resultaría la formación de una emulsión agua-en-aceite (Liu et al., 2006). La mayonesa tiende a ser más inestable que muchas otras emulsiones alimentarias debido a la gran cantidad de aceite emulsificado en relación a una cantidad de agua relativamente pequeña (García et al., 1988). El elevado contenido de aceite hace que el número de gotas emulsionadas sea muy elevado y que estén relativamente cerca una de otras. La distancia de separación entre las gotas depende de las fuerzas de atracción de Van der Waals y fuerzas de repulsión tanto electrostáticas como estéricas. El compacto empaquetamiento de las gotas de aceite justifica su consistencia (Gallegos et al., 1988).

REOLOGÍA DE MAYONESAS La reología de la mayonesa ha sido estudiada intensamente en su influencia en la actitud del consumidor, no solo en la textura y sabor, sino también en las propiedades funcionales, como la aplicación en ensaladas, papas fritas u otras comidas (Peressini et al., 1998; Scarontern et al., 2001; Izidoro et al., 2007; Liu et al., 2007). La reología de mayonesas ha sido investigada por varios autores debido a su importancia en la elección de la formulación, condiciones de proceso, y control de calidad. La mayonesa presenta un umbral de fluencia, un comportamiento pseudoplástico y características tiempo dependientes (Liu et al., 2007). El comportamiento reológico de la mayonesa es muy complejo. Es un material que no cumple la ley de Newton de la viscosidad, pudiendo exhibir una variedad de efectos tales como umbral de fluencia y dependencia del tiempo y de la velocidad de cizalla. Además, sus propiedades pueden depender de la historia previa tanto térmica como de cizalla a la que ha sido sometida. Para caracterizarla no es suficiente con definir su comportamiento frente a la velocidad de cizalla, sino que es necesario determinar su dependencia con el tiempo de cizalla y el grado de componente elástica, responsable de la memoria que posee de deformaciones pasadas (García et al., 1988). Los métodos experimentales usados para el estudio reológico de las mayonesas son los de cizalla estacionaria y dinámica. En el primero se puede distinguir entre estacionario respecto al esfuerzo cortante y respecto a la velocidad, el cual, a su vez, puede ser realizado a velocidad constante o no (García et al., 1988).

CHOCOLATE Chocolate es el nombre genérico de los productos homogéneos. Se obtiene por un proceso adecuado de fabricación a partir de materias de cacao que pueden combinarse con productos lácteos, azúcares y/o edulcorantes, y otros aditivos. Para constituir distintos productos de chocolate pueden añadirse otros productos alimenticios comestibles, excluidos la harina y el almidón añadidos (salvo para los productos que se indican en las secciones 2.1.1.1 y 2.1.2.1 de la presente Norma) y grasas animales distintas de la materia grasa de la leche. (NORMA PARA EL CHOCOLATE Y LOS PRODUCTOS DEL CHOCOLATE “CODEX STAN 87-1981”)

La importancia del análisis reológico del chocolate radica en la capacidad de brindar información sobre el desempeño de cualquier fórmula de chocolate durante etapas como moldeado y recubrimiento. Tradicionalmente se han utilizado análisis de viscosidad sencillos que no proporcionan información suficiente para determinar el desempeño de una fórmula en las etapas mencionadas, tal como la medición de viscosidad a una única velocidad de cizallamiento (single-speed). La medición de la curva de flujo; que es fuerza requerida para hacer fluir el chocolate en función de un rango de velocidades de cizallamiento, brinda información relevante a la hora de distinguir entre varios tipos de formulación sobre cuál sería el más adecuado para moldeado o para recubrimiento. El umbral de fluencia de Casson y la viscosidad plástica de Casson son dos parámetros que se obtienen de la curva de flujo. El umbral de fluencia es la fuerza requerida para que el chocolate empiece a fluir y la viscosidad plástica es la fuerza requerida para mantener un flujo constante en el chocolate. Ejemplo de evaluación de propiedades reológicas del chocolate: En este trabajo se estudió el efecto que produce el porcentaje de cacao en las propiedades reológicas y en la cinética de cristalización de un chocolate artesanal. De igual forma, se estudió el efecto de la temperatura en el proceso de cristalización y la viscosidad. Las muestras empleadas fueron de chocolate artesanal Mis Poemas con distintos porcentajes de cacao (60%, 70% y 75%). El estudio térmico se realizó por medio de calorimetría diferencial de barrido (DSC). Se encontró que a diferentes temperaturas y tiempos de cristalización, el chocolate presenta un proceso de cristalización en donde los cristales formados van reacomodándose con el tiempo, cambiando entre seis morfologías posibles. De igual forma, se encontró un comportamiento viscoelástico en el chocolate, en donde la incorporación de partículas sólidas en el sistema, causa un aumento de viscosidad de la muestra.

VINO DE NARANJA El vino es por definición el producto obtenido de la fermentación alcohólica de la uva. Cuando se emplea otro tipo de fruta, el producto siempre se denomina vino, pero seguido del nombre de la fruta, por ejemplo: vino de naranja, vino de marañón, etc. La vinificación se produce por la fermentación (oxidación) de los azúcares contenidos en las frutas, acción que es realizada por levaduras del género Saccharomyces. El proceso se realiza en ausencia de oxígeno (proceso anaerobio), luego el vino se envejece en toneles de madera por varios meses para mejorar sus propiedades organolépticas. Según la concentración de alcohol en el producto final el vino de frutas se puede clasificar como seco o dulce. (OBTENIDO DE: HTTP://WWW.FAO.ORG/3/A-AU168S.PDF)

COMPORTAMIENTO REOLÓGICO DE LOS VINOS DE NARANJA Se midieron las viscosidades de los vinos de naranja a temperaturas que incluyen valores mínimo y máximo a que pueden ser sometidos durante el proceso de elaboración, maduración y almacenado (10 a 40ºC)

Las curvas de flujo obtenidas (Figura 1) muestran que los vinos de naranja responden a la aplicación de esfuerzos actuando como fluidos Newtoniano, y su comportamiento ajusta a la ecuación 1.

Dónde: σ = esfuerzo de cizalla (Pa); γ = velocidad de cizallamiento (1/s) y η = viscosidad dinámica (Pa s).

Las propiedades reológicas de los fluidos Newtonianos son independientes del esfuerzo de cizalla y la historia previa, y dependen únicamente de la temperatura y de la composición [Rao, 1977].

Estos resultados demuestran que los vinos de naranja tienen un comportamiento reológico análogo al de los vinos blancos que han sido objeto de estudio de varios investigadores [Yanniotis et al., 2007; Košmerl et al., 2000]. Los datos de viscosidad experimental para los vinos de naranja analizados varían en un rango entre 1,47x10-3 Pa s y 1,81x10-3 Pa s, a 20ºC, comparables a los de vinos blancos reportados por Košmerl et al. [2000] que publican valores entre 1,456x10-3 a 1,678x10-3 Pa s a 20ºC (medidas con viscosímetro capillar Ubbelodhe) y Yanniotis et al. [2007], que reportan entre 1,66 y 1,93 mPa s a 16ºC (medidas realizadas con viscosímetro Hoppler, HAAKE).

ACEITE DE MAÍZ El aceite de maíz se obtiene del germen de maíz (embriones de Zea mays L.). ( NORMA DEL CODEX PARA ACEITES VEGETALES ESPECIFICADOS “CODEX STAN 210-1999”)

El aceite de maíz es un valioso subproducto de la industrialización de este cereal. Dadas las características del proceso de obtención, las empresas del sector no elaboran aceite en forma exclusiva, sino una gran variedad de productos que se obtienen de la molienda. Del germen del maíz se extrae un aceite crudo que luego se somete al proceso de refinación en el cual se generan corrientes aceitosas provenientes de cada etapa, tales como el aceite crudo filtrado, aceite crudo clarificado, aceite desgomado, aceite descerado, aceite decolorado y aceite invernizazo, para obtener finalmente el aceite de maíz. Medición de las Propiedades Reológicas Mediante un viscosímetro Brookfield modelo RVT (Brookfi eld Engineering Laboratorios, Inc. Stoughton, Massachuset, U. S. A.) con una aguja Nº 1, se determinó la viscosidad aparente de cada muestra a diferentes velocidades de rotación (5, 10, 20,50 y 100 RPM) y diferentes temperaturas. Las temperaturas utilizadas correspondieron al rango del tratamiento térmico al cual cada corriente aceitosa se somete durante el proceso de elaboración del aceite de maíz, a saber, 35-40-45 ºC para el aceite crudo, 35-45-55-65-75 ºC para el aceite crudo filtrado, 55-6065-70-75 ºC para el aceite crudo filtrado, 55- 60-65-70-75 ºC para el aceite clarificado, 9-15-2025-35-45- 55-65-70 ºC para el aceite desgomado, 30-50-70-90-110 ºC para el aceite descerado, 15-20-25-30-35 ºC para el aceite decolorado y 100-140 C-180 ºC para el aceite invernizado. Cada determinación se realizó por triplicado. A los datos obtenidos se les aplicó la prueba de normalidad de Kolmogorov y un análisis de varianza para determinar si la viscosidad de la corriente aceitosa variaba con la velocidad de rotación de la aguja a cada una de las temperaturas utilizadas. En caso afi rmativo se utilizó la relación dada por Heldman y Singh (1993) para determinar los parámetros reológicos de la corriente aceitosa. Log m=n log (1/n) + log k + (n-1) log (4 p RPM) = a + b log (RPM) (1) Donde m es la viscosidad aparente, RPM es el número de revoluciones por minuto, n es el índice de comportamiento de flujo y m es el coeficiente de consistencia. Características Reológicas La prueba de Kolmogorov indicó que existía una distribución normal de los datos. El análisis de varianza encontró diferencias significativas (p