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“AÑO DEL DIÁLOGO Y LA RECONCILIACIÓN NACIONAL”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS E.A.P. INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

“ELABORACION DE LA MANTEQUILLA” CURSO: TECNOLOGIA DE LAS LECHES

DOCENTE: MS. MAYER ASCON DIONISIO GREGORIO CARRERA: INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

CICLO: IX

ALUMNAS: 

ARCE MACHUCA, ROSÁNGELA



PÉREZ CORONADO, RHUCLIANA

07 DE JUNIO DEL 2018 GUADALUPE-PERÚ

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ

ELABORACION DE MANTEQUILLA

I.

INTRODUCCION La mantequilla es un derivado lácteo, que tiene importancia como alimento por la grasa que contiene, nutricionalmente esta grasa es importante porque transmite las vitaminas liposolubles de la leche como la vitamina A, D y E principalmente y posee una densidad de 911 (kg/m3), en cuanto a su valor energético es equivalente al de otras grasas y aceites. Las mantequillas con grasas cristalizadas suelen ser más duras (más difíciles de untar) que las que poseen grasas libres. La mantequilla comercial posee un contenido graso de cerca de un 80% de grasas de mantequilla y un resto de 15% agua; la mantequilla artesanal posee una proporción diferente, llegando a un 65% de grasas y 30% de agua. Las grasas consisten en muchas grasas coaguladas en glóbulos de tamaño moderado. Se componen de triglicéridos, un éster derivado del glicerol y tres grupos de ácidos grasos. La mantequilla se comienza a poner rancia cuando las cadenas se rompen en pequeños componentes, como el ácido butírico y los diacetil. La producción de mantequilla se remota a los inicios del proceso de transformación de la leche. La nata se separaba en forma natural y la mantequilla se elaboraba en forma manual en mantequeras de madera.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ Gradualmente se fueron mejorando los métodos de elaboración de mantequilla, con lo cual aumento la calidad del producto y su rendimiento económico. En las últimas décadas se ha producido un rápido desarrollo tecnológico en todas las áreas. La producción actual de la mantequilla se basa en procesos tecnológicos modernos y en rigurosos controles de calidad.

II.

OBJETIVOS 2.1.

General. -

Conocer y aplicar el procedimiento y operaciones de la elaboración de mantequilla a nivel de laboratorio.

2.2.

Específicos. -

Elaboración de mantequilla a partir de crema de leche.

-

Conocer los puntos críticos de la elaboración de la mantequilla.

-

Determinar el rendimiento de la mantequilla.

-

Evaluar

las

características

organolépticas

de

la

mantequilla. III.

MARCO TEORICO La definición de mantequilla aceptada por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos indica que es un producto alimenticio que se obtiene exclusivamente de la leche o nata o de ambas con o sin sal común y con o sin materia colorante adicional. Debe contener no menos del 80% de grasa de leche (BAILEY, 1984).

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ Características de la mantequilla: -

Contener un mínimo de 80% de materia grasa y hasta un máximo de 16% de agua, de 3% de sal y 2% de sólidos no grasos de leche.

-

La acidez de la materia grasa no será mayor de 36 mL de NaOH N/10 por 100 gramos.

-

Bacteriológicamente no podrá tener un recuento total en placa superior a 200.000 colonias por gramo. No deberá contener Echerichia coli, Salmonella sp, Arizona sp, Staphiylococcus aureus ni formación de micelios de hongos.

3.1.

Características de la mantequilla La mantequilla es una mezcla pastosa obtenida por procedimientos mecánicos, se elabora a partir de crema (nata) ácida o dulce (fresca) y según la clase se pueden añadir cultivos bacterianos, agua y sal (SPREER, 1975). La nata de leche es obtenida mediante desnatadoras centrífugas,

y

su

proceso

de

fabricación

se

basa

precisamente en invertir la emulsión original de la leche y la nata a través del proceso de batido (AMIOT, 1991). En este proceso la emulsión de aceite en agua, constituida de un 3540% de grasa y 60-65% de agua, es convertida en una emulsión de agua en aceite con un 85% de grasa y un 15% de agua (ALAIS, 1985), todo efectuado por agitación

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ mecánica

a

una

temperatura

aproximada

de

10ºC

(AINSWORTH, 1996). El hecho de que la grasa de la mantequilla sea un sólido plástico y no un líquido, da al producto unas características físicas típicas. La plasticidad de la grasa de la mantequilla es suficiente para evitar la separación de las dos fases (BAILEY, 1984). Este estado de plasticidad tiene la propiedad de comportarse como cuerpo rígido cuando es sometido a una ligera fuerza externa. En general permite ser transportado sin ser deformado, pero cuando la fuerza externa aplicada aumenta, a partir de un cierto umbral, la deformación se hace permanente; es decir, se puede untar (GRACIANI, 2006). La consistencia debe ser suave, de tal manera que se pueda extender fácilmente y fundir rápidamente en la boca (BYLUN y LOPEZ, 2003). Los principales responsables del aroma de los productos lácteos, en especial mantequilla, quesos y yogures, son el acetaldehído,

etanol,

acetona,

diacetílo

y

acetoína

(LINDSAY et al., 1965). Respecto del sabor y aroma típicos de la mantequilla, estos derivan principalmente del compuesto diacetílo, que se forma por la fermentación bacteriana de los citratos de la leche (BAILEY, 1984). Por tal motivo, es muy común suplementar la leche con citrato de sodio para asegurar una

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ adecuada producción de diacetílo, el cual según LOPEZ et al., (2004) oscila entre 1,5 y 4 ppm. Por el contrario, LINDSAY et al. (1965) hacen referencia a que concentraciones mayores a 2,5 ppm de diacetílo, este producto ocasionaría aromas no deseados al producto. El aroma de la mantequilla es atribuible a un equilibrio entre los ácidos orgánicos y productos volátiles que se producen como metabolitos durante la fermentación. La fermentación y el desarrollo de este aroma se deben a la acción que realizan dos tipos de bacterias: las bacterias productoras de ácido las que corresponden a cepas de Lactococcus Lactis ssp.cremoris que fermentan la lactosa produciendo ácido láctico, ácido acético, ácido propiónico, ácido fórmico, ácido pirúvico y acetaldehído, etanol y dióxido de carbono (VEDAMUTHU et al., 1979), y las bacterias productoras de aroma las que corresponden a cepas de Lactococcus Lactis ssp.biovas diacetilactis. Estas bacterias fermentan el ácido cítrico y producen diacetilo (2,3 – butanodiona) que es el componente característico del aroma de la mantequilla (VEDAMUTHU et al., 1979). Desde el reconocimiento de que el diacetílo es el principal componente del aroma de la mantequilla, la mayor parte de los estudios se han dirigido a investigar el origen y evolución de este. En la composición del aroma de las mantequillas hay que destacar que, a pesar de no encontrar concentraciones

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ elevadas de diacetílo, este constituye sin duda el mayor responsable del aroma característico de este producto. FIGURA N°1: Vías metabólicas para la formación del diacetílo.

FUENTE: (FERNANDEZ y RAFECAS, 2004)

No sólo el diacetílo juega un rol importante en el desarrollo de aroma, también es conocida la importancia del acetaldehído, así como la relación diacetílo/acetaldehído. Según MARSILI (1981), la relación diacetílo/acetaldehído en el punto cero de la fermentación muestra concentraciones elevadas de acetaldehído. Para un periodo intermedio se obtiene diacetílo, disminuyendo los valores de acetaldehído y en un punto final, establecido después de 18 horas, la concentración de este último es casi despreciable respecto al diacetílo, pudiendo justificarse este fenómeno a la condensación de dos moléculas de acetaldehído para obtener el diacetílo según se observa en la FIGURA 2.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ FIGURA N° 2. Condensación de 2 moléculas de acetaldehído para obtener diacetilo.

FUENTE: (FERNANDEZ y RAFECAS, 2004) 3.2.

Tipo de mantequillas y sus diferencias La variación de composición en la mantequilla se debe a diferencias en las condiciones de producción. La mantequilla se divide en dos categorías principales: mantequilla de nata dulce o fresca y mantequilla de nata ácida o fermentada, la cual se obtiene a partir de una nueva nata que ha sido acidificada por crecimiento bacteriano. Adicionalmente, la mantequilla también puede ser clasificada de acuerdo con su contenido en sal: sin salar, salada y extra salada (BYLUN y LOPEZ, 2003).

3.3.

Factores que afectan a la calidad de la mantequilla La mantequilla puede ser contaminada en el proceso de elaboración debido al uso de agua contaminada, aire o equipos mal sanitizado. Factores tales como la mala calidad del agua, la dispersión de sal o altas temperaturas favorecen el crecimiento microbiano. Una desigual distribución de gotas de agua puede resultar en una distribución no homogénea

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ de microorganismos, por lo que es importante una adecuada toma de muestras. El principal deterioro por putridez o rancidez hidrolítica, puede generarse a partir de las proteasas y lipasas producidas por los organismos microbianos. Las bacterias psicrótrofas son prominentes en este tipo de deterioro, también el crecimiento de moho puede causar cambios de color,

y

la

contaminación

con

Salmonella

spp.

y

Streptococcus aureus pueden ocurrir sólo en malas condiciones sanitarias de producción (WHER y FRANCK, 2004). 3.3.1. Factores microbiológicos. Los métodos para medir la calidad microbiológica de mantequilla

y

alimentos

similares

deben

ser

diseñados según su composición y estructura física. Un gran porcentaje de los malos sabores de la crema se debe a la presencia de bacterias, levaduras y mohos que se encontraban en la leche de donde proviene la crema, y en menor escala de los microorganismos presentes en la

descremadora y

otros utensilios (REVILLA, 1982). Si bien el contenido de agua es relativamente bajo (16% a 17%) en mantequillas bien trabajadas, esta agua

se

distribuye

en

numerosas

gotitas

microscópicas en todo el producto. La adición de sal

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ en concentraciones relativamente altas de cloruro de sodio dispersa uniformemente sobre la fase acuosa, puede inhibir el crecimiento microbiano (WEHR y FRANCK, 2004). La adición de 2 a 3 partes de sal por 15 partes de agua en el producto, es suficiente para inhibir el crecimiento de microorganismos en la fase acuosa o en la interfase agua-grasa (BAILEY, 1984). La buena dispersión de agua reduce la disponibilidad de nutrientes, los microorganismos que sobreviven al tratamiento térmico se limitan en la pequeña gota de agua. Un tamaño de gota menor a 20um no alberga bacterias. Cierto crecimiento se espera cuando el tamaño de la gota llega a un promedio de 20 a 30um de diámetro, y en mantequillas mal elaboradas puede tener gotitas con diámetros de hasta 50 a 100um (WEHR y FRANCK, 2004). 3.3.2. Factores de oxidación: La oxidación de lípidos se debe fundamentalmente a la acción del oxígeno sobre los ácidos grasos insaturados, a través de diversas reacciones en las que están implicados radicales libres, peróxidos y compuestos carbonilo (RODRIGUEZ y MAGRO, 2008). Como resultado de estos procesos de oxidación, se generan compuestos volátiles de olores desagradables,

compuestos

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tóxicos

y

como

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ compuestos

carbonilo,

se

destruyen

vitaminas

liposolubles y se puede afectar incluso la textura del alimento. Cuando la aw 1 es menor a 0,2%, la oxidación es muy elevada. La sucesión de reacciones comienza con la generación de radicales libres y continua con la fijación del oxígeno sobre ellas dando lugar a peróxidos, los cuales se degradan formando compuestos carbonilo (RODRIGUEZ y MAGRO, 2008). Con valores de actividad de agua muy bajos, al aumentar el contenido en agua se incrementa su efecto antioxidante, ya que las moléculas de agua se unen mediante puentes de hidrógeno a los peróxidos y además 1aw : La actividad de agua se define como el cociente entre la presión de vapor de agua contenida en el alimento y la presión parcial de vapor del agua pura a una temperatura determinada (BELLO, 2000). 15 compiten con el oxígeno por los lugares de absorción en los lípidos. Sin embargo a partir de valores de aw de aproximadamente 0,2%, que es cuando la interfase lipídica está saturada de agua, el efecto antioxidante del agua ya no aumenta (RODRIGUEZ, 2008). La auto oxidación de los lípidos puede ser inhibida o retardada por la adición de bajas concentraciones de antioxidantes, los antioxidantes más comúnmente

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ utilizados son de origen sintético, tales como; t-butil4-hidroxianisol (BHA) o el 2,6-di-t-butil-phidroxitolueno (BHT) y dentro de los antioxidantes de origen natural existen los denominados tocoferoles, utilizados por su estabilidad química, disponibilidad y bajo costo (CHOE y DAVIS, 2006). Según OZTURK y CAKMAKCI (2006), la adición en bajas concentraciones de antioxidantes y bajas temperaturas

de

almacenamiento

reduce

significativamente la oxidación durante periodos prolongados de almacenamiento en mantequillas, siendo la temperatura un factor importante en la eficiencia del poder reductivo de los antioxidantes, incrementando más su actividad a temperaturas promedio

de

-20º

C

que

a

temperatura

de

refrigeración. CHOE y DAVID (2006), señalan que la oxidación se ve influenciada por exposición a la luz y calor, así como a la composición de ácidos grasos, tipo de oxígeno y componentes menores tales como metales, pigmentos, fosfolípidos, ácidos grasos libres, mono y diglicéridos.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ IV.

MATERIALES Y METODOS 4.1.

MATERIALES

o Crema de leche como materia prima. o Batidora manual. o Materiales diversos de vidrio y plástico. o Ollas. o Cucharas. o Cocina. o Balanza. o Sal. 4.2.

PROCEDIMIENTO En la práctica veremos las etapas más relevantes del batido convencional, según el flujograma que se a conocer a continuación:

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Leche fresca

Descremado

Leche descremada

Crema

Adición de antioxidantes

Normalización Crema Pasteurización

Adición de cultivo lácteo

Enfriado

45 °C

Maduración

4 °C

Batido

Lavado

Adición de sal de mesa y de sorbato de potasio

75 °C x 30 min

4–5 °C Agua helada

Amasado

Empaquetado

Comercializacion

FIGURA N° 1. Diagrama de flujo para la elaboración de mantequilla

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V.

RESULTADOS Y DISCUCIONES 5.1.

Producto Obtenido

FIGURA N°3. Mantequilla de crema de leche

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5.2.

Balance de materia

A

B BATIDO

Crema de leche = 950 g.

Mantequilla = 435 g.

C Suero = 515 g.

5.3.

Porcentaje de rendimiento de la mantequilla

Cuadro N°1: Porcentaje de rendimiento de la mantequilla Peso Inicial (g)

Peso Final (g)

Rendimiento (%)

950

435

45. 78

Según Jaramillo (2002), el color natural de la mantequilla va de blanco crema a amarillo. Según la cantidad y tipo de carotenos de la leche de la cual hemos partido. Lo dicho por el autor lo podemos comprobar al observar la figura N°3 donde podemos percibir que la mantequilla es de color blanco cremoso. Según Bailey (1991), en la elaboración industrial de la mantequilla existen dos procedimientos usuales para la neutralización: mecánico y químico. El primero consiste en arrastrar por lavados

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ repetidos con agua las materias no grasas de la crema con las cuales se eliminan los cuerpos ácidos. Esto se comprueba en nuestro laboratorio el cual usamos el método mecánico para la obtención de la mantequilla a partir de la crema de leche en el cual el procedimiento efectuado consistió en batir la crema de leche con una batidora manual, luego esta es lavada por varias veces con agua helada para eliminar los sólidos ácidos presentes, sin estos solidos presentes la calidad de la mantequilla es mucho mejor. Según Amiot (1991), el batido en la obtención de mantequilla se trata de ejercer una agitación mecánica, produciéndose un cambio en las fases lo cual desestabiliza la emulsión; lo cual se realiza a 10°C durante 40 minutos. Lo dicho por el autor lo podemos comprobar ya que la mantequilla es una emulsión agua-grasa por lo que el tiempo de batido en nuestra práctica duro de 25 a 35 minutos. Según Gösta (2003), la mantequilla técnicamente es el resultado del desuero (separación del suero de la leche), el lavado y amasado de los glóbulos grasos obtenidos mediante el batido de la crema de leche. Esto lo podemos comprobar en la práctica ya que para poder obtener la mantequilla esta paso por un proceso de batido, lavado y amasado, de esta manera logramos separar el suero y de leche para obtener como producto final la mantequilla. Según Moreno (1998), la mantequilla está hecha de la crema que contiene entre 35% y 42% de grasa. Esto se comprobó en nuestro laboratorio al obtener un rendimiento de 45.78 %, en la cual

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ podemos decir que la crema de leche obtuvo las cantidades de grasa dicha por el autor ya que los rendimiento mayores del 40 % nos indican que la mantequilla es de buena calidad del producto y buena concentración de grasas en la materia prima. Según Spreer (1991), una mantequilla típica de buena calidad contiene un promedio de 81% de grasa, 15,5% de agua, 0,60% de proteína, 0,40% de lactosa y aproximadamente 2,5% de sales minerales incluyendo la sal común que se adiciona. Lo dicho por el autor no lo pudimos comprobar ya que no se realizó el análisis correspondiente por falta de materiales en el laboratorio. Según Jaramillo (2002), la mantequilla se obtiene a partir de la crema de leche, luego esta pasa a la batidora y se lava con agua potable a temperatura de 8-10 ºC, hasta cubrir la grasa, repitiendo esta operación 3-4 veces, amasando lentamente hasta obtener una pasta uniforme y sele adiciona salde 2.55%, luego se refriera el producto terminado a 6-8°C. Esto se comprobó en la práctica usando crema de leche ya elaborada y pasando por varios procesos como el lavado, amasado en este proceso se adiciona la sal y por último el moldeado, para ser conservada se puso en refrigeración.

VI.

CONCLUSIONES 

Se logró familiarizar con el procedimiento de la elaboración de la mantequilla.



Se logró identificar los puntos críticos los cuales fueron la maduración, batido y amasado.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ 

El rendimiento de la mantequilla fue de 45.54 %, esto incida una buena calidad de la mantequilla.

VII.

CUESTIONARIO

1. ¿Cuáles son las sustancias químicas que confieren a la mantequilla su aroma y sabor característico, como es la formación de estos y en qué etapa del proceso adquieren estas características? El sabor, aroma y la calidad de una mantequilla dependen de una serie de factores como la clase de alimentación del animal del cual procede la nata, su período de lactación, su estado de salud pero, además, influye el proceso de maduración, en el cual los microorganismos desarrollan el aroma característico del producto. El sabor de la mantequilla proviene de dos compuestos, el diacetilo (CH3-C0-C0-CH3) o bitanodiona y la 3-hidroxi-2-butanodiona (CH3 CO- CH (OH) CH3), producidos por bacterias en la maduración de la crema. El diacetilo, es la sustancia producida por una bacteria, el cual es el responsable del olor de la mantequilla. El conocimiento del aroma de en la mantequilla tiene cada día mayor importancia en la apreciación de la calidad de estos alimentos, ya que este factor es responsable en definitiva de la aceptación del producto. El aroma de la mantequilla, cuya calidad desde un cierto punto de vista está en función del mismo, se atribuye a un equilibrio entre los ácidos orgánicos y productos volátiles que se producen como metabolitos

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ durante la fermentación. La fermentación y el desarrollo de este aroma son debidos a la acción que realizan dos tipos de bacterias. bacterias

productoras

de

ácido

son

normalmente

cepas

Las de

Streptococuscremoris que fermenta la lactosa produciendo ácidos láctico, acético, propiónico, fórmico, pirúvico y trazas de acetaldehído, etanol y dióxido de carbono. Las bacterias productoras de aroma son principalmente cepas de Leuconostoccitrovorum. Estas bacterias fermentan el ácido cítrico y producendiacetilo

(2,3-butanodiona)

que

es

el

componente

característico del aroma de las mantequillas. El crecimiento de las cepas de Leuconostoccitrovorum es estimulado por el acetaldehído aunque este compuesto sirve de sustrato, asimismo, para cepas de Streptococuslactis, Streptococuscremoris, Streptococusdiacetylactis y Leuconostoccitrovorum Se obtiene desde el ácido cítrico. El ácido cítrico se transforma en acetil CoA y oxalacetico este en pirúvico transformándose por un lado en ácido láctico y por otro en alfa acetolactico, este último se transforma en acetilmetilcarbinol (acetoina), el cual acabará dando el diacetilo, el diacetilo a su vez puede transformándose en 2,3 butilenglicol. A veces el proceso se detiene en la acetoina pero no interesa porque es menos aromático que el dicaetilo. Si llega hasta el 2,3 butilenglicol, los aromas no son los típicos y no interesa.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ 2. ¿Cuánto debe ser el rango del índice de yodo de las cremas destinadas a la elaboración de mantequilla y a que se debe un mayor o menor índice de yodo en las cremas? El índice de iodo (IO): Es una medida del grado de insaturación de los componentes de una grasa. Será tanto mayor cuanto mayor sea el número de dobles enlaces por unidad de grasa, utilizándose por ello para comprobar la pureza y la identidad de las grasas (el índice de yodo del ácido oleico es 90, del ácido linoleico es 181 y del ácido linolénico 274). A la vez que los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados se determinan también las sustancias acompañantes insaturadas, por ejemplo, los esteroles. El índice de iodo de la grasa láctea varía normalmente entre 24 y 36. Las variaciones están determinadas por la alimentación de las vacas. Los pastos verdes del verano promueven un alto contenido en ácido oléico, de forma que la grasa de la leche de esa estación es blanda (con alto índice de iodo). Algunos piensos concentrados, como la torta de girasol y linaza, también producen grasa blanda, como otros tipos de pienso como las tortas de aceite de coco y de palma y los tubérculos, producen grasa dura. Para una mantequilla de óptima consistencia, el valor del índice de iodo debe estar comprendido entre 32 y 37. La alimentación del ganado productor de la leche influye considerablemente sobre el índice de iodo y la consistencia de la mantequilla. Puesto que la alimentación varía del verano al invierno, en la consistencia de la mantequilla hay un cambio estacional bien definido han observado que el contenido en ácidos no

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ saturados de la grasa aumenta y el de ácidos saturados disminuye, cuando los animales pasan de pastos de invierno a pastos de verano.

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VIII.

BIBLIOGRAFIA

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Amiot J. (1991), Ciencia y Tecnología de la Leche, Editorial Acribia S.A., Zaragoza-España.

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FOX, P.F y McSWEENEY, .P.L.H.1998.Dairy Chemistry and Biochemistry. Ed. Blackie Academic & Professional. London. UK. 478p.

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Gill, J. 1978. Design and analysis of experiments in the animal and medical science. Ed. Iowa State University Press. Iowa. EEUU. 174p.

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GRACIANI, E. 2006. Los aceites y grasas: Composición y propiedades. Ed. mundiprensa. Madrid. España. 316p.

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Moreno, S. (1998). Leche y sus derivados. Editorial Acribia, España.

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Tesis: Congelación de Alimentos por Hidrofluidización

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P.J. Rapin, Instalaciones frigoríficas, tomo1.

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Spreer, E. (1991) Lactología Industrial. Editorial Acribia – España.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - VJ ANEXOS

FIGURA N°4. Crema de leche

FIGURA N°5. Batido de la leche de crema

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FIGURA N° 6. Lavado de la crema de leche

FIGURA N° 7. Amasado de la mantequilla

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FIGURA N° 8. Salado de la mantequilla

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