evaluación de parámetros para la obtención de una limonada

Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann
Facultad de Ingeniería en Industrial Alimentarias
EVALUACIÓN DE PARÁMETROS PARA LA
OBTENCIÓN DE UNA LIMONADA ARTIFICIAL
EMBOTELLADA
Ing. Juan Ángulo Pacheco
Ing. Jonorato Ccalli Pacco
S.A.P. Ana María Valdez Valdez
Tacna – Perú
2003
TEMA :
“ EVALUACIÓN DE PARÁMETROS PARA LA OBTENCIÓN
DE UNA LIMONADA ARTIFICIAL EMBOTELLADA “
I.- OBJETIVOS :
1.1. GENERAL .Conseguir información concerciente a bebidas refrescantes.
1.2. ESPECIFICO.Investigar características
artificiales.
de
las
bebidas
naturales
y
II.- REPORTE DEL CONTENIDO :
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA.Las bebidas refrescantes son definidas de muy diversas
maneras, pero la que más se acerca a una definición cabal
es la que afirma que son todas aquellas bebidas que no
contienen alcohol.
Las bebidas refrescantes naturales, por otro lado, son las
que careciendo de alcohol contienen jugos de frutas o sus
extractos y cuyo contenido de sólidos solubles procedentes
de frutas es igual o mayor al 10% de los sólidos solubles
de la fruta madura que se declara (Varnam, A. 1994).
Las bebidas artificiales, a su vez, son sustancias líquidas a
base de distintos aditivos químicos principalmente
saborizantes y colorantes, con o sin azúcar.
BEBIDAS ENERGÉTICAS.Son bebidas de alto valor calórico, en términos generales este
valor deberá estar en el rango de 80 – 350 kcal
proporcionadas por los carbohidratos por cada 1 000 ml. de
solución y de 460 a 1160 mg/Lt. de sodio (Comisión Científica
de Alimentación de la Unión Europea, julio del año 2000).
A continuación se presentan algunos cuadros indicativos de
características inherentes a las bebidas refrescantes.
CUADRO Nº. 1
..............................
PORCENTAJES MINIMOS DE FRUTA USADOS EN LA
PREPARACIÓN DE
BEBIDAS REFRESCANTES
FRUTA
ALBARICOQUE
DURAZNO
FRESA
GUAYABA
GUANABANA
LIMON
MANDARINA
MANGO
MANZANA
MARACUYA
MORA
NARANJA
PERA
PIÑA
TORONJA
UVA
%
DE
MINIMO %
MINIMO
DE
FRUTA
SOLIDOS SOLUBLES
APORTADOS POR LA
FRUTA A LA BEBIDA.
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
FUENTE : MINISTERIO DE SALUD (1991)
CUADRO 2
.........................................
0.64
0.92
0.56
0.64
1.04
0.18
0.56
1.00
0.8
0.96
0.62
0.72
0.80
0.80
0.64
0.96
CARACTERÍSTICAS FISICO QUÍMICAS DE UNA
BEBIDA REFRESCANTE
SOLIDOS SOLUBLES ESTIMADOS
POR
REFRACTOMETRIA
A
20
ºC
(BRIX)
Ph a 20 ºC
ACIDEZ TITULABLE EXPRESADA
COMO
ACIDO CÍTRICO ( % )
MINIMO MAXIMO
10
4.0
0.1
FUENTE : MINISTERIO DE SALUD (1991).
CUADRO Nº 3
...............................................
CARACTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS DE LOS
REFRESCOS DE
FRUTAS HIGIENIZADAS CON DURACIÓN MÁXIMA DE
30 DIAS.
RECUENTO DE
MICROORGANISMOS
MESOFILICOS
POR cm3
NMP COLIFORMES FECALES / cm3
NMP COLIFORMES FECALES / cm
3
M
C
n m
3 1.000 3.300
1
3
9
29
1
3 <3
__
0
RECUENTO DE ESPORAS
CLOSTRIDIUM SULFITO
REDUCTORES / cm3
RECUENTO
DE
HONGOS
3
LEVADURAS / cm
3 < 10
__
0
Y 3
100
FUENTE : MINISTERIO DE SALUD (1991).
200
1
CUADRO Nº 4
....................................
CARACTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS DE LOS
REFRESCOS DE
FRUTAS HIGIENIZADAS CON DURACIÓN MAYOR DE
30 DIAS.
RECUENTO DE MICROORGANISMOS
MESOFILICOS
POR cm3
NMP COLIFORMES TOTALES / cm3
NMP COLIFORMES FECALES / cm3
n m
M
C
3 100 300
1
3 <3
__
3 <3
__
1
0
RECUENTO DE ESPORAS
3 <10 __
CLOSTRIDIUM SULFITO
0
3
REDUCTORES / cm
RECUENTO DE HONGOS Y LEVADURAS 3 10 100
/ cm3
1
FUENTE : MINISTERIO DE SALUD (1991).
ENSAYOS PRELIMINARES.Hasta el presente, se han realizado las pruebas preliminares
destinadas a la elaboración de una Limonada Artificial
Embotellada.
Para este fin se han tenido en cuenta los siguientes elementos
para la investigación :
1. MATERIALES.a. Materias Primas e Insumos.ƒ Sacarosa
ƒ Agua
ƒ Bicarbonato de Sodio
ƒ Ácido Cítrico
ƒ Esencia de Limón
b. Equipos .ƒ Mesa de Trabajo
ƒ Balanza
(Ingrediente
(Ingrediente
(Ingrediente
(Ingrediente
(Ingrediente
fijo)
fijo)
fijo)
fijo)
fijo)
ƒ
ƒ
ƒ
Cuchara y cucharón
Pilón y mortero
Recipientes de vidrio
2.- METODOLOGÍA .La metodología aplicada para la obtención de una fórmula
ideal que permita obtener una limonada artificial se visualiza
mas cabalmente usando un diagrama de flujo pertinente así
como el diseño experimental respectivo.
DIAGRAMA DE FLUJO
MATERIAS PRIMAS
(Sacarosa, Agua, Bicarbonato de
Sodio, Ácido Cítrico, Esencia de
Limón)
PESADO
MEZCLA
ÁCIDO CÍTRICO +
ESENCIA DE LIMÓN
HOMOGENIZADO
PRODUCTO FINAL (LIMONADA)
BICARBONATO DE
SODIO
EMBOTELLADO
ALMACENAJE
DISEÑO EXPERIMENTAL
RECOLECCION DE
MATERIA PRIMA
INGREDIENTES EN
CANTIDAD FIJA
Sacarosa (250 gr., Agua
( 1Lt.) bicarbonato de
Sodio (1gr)
Ingredientes
Variables
Ácido Cítrico (8
gr), Esencia
Limón (2ml)
Ingredientes
Variables
Ácido C´trico
(10gr), Esencia
de Limón (5ml)
MUESTRA
MUESTRA
Ingredientes
Variables
Ácido Cítrico
(12gr), Esencia
de Limón (8ml)
MUESTRA
EVALUACIÓN FISICO –
QUÍMICA Y SENSORIAL
FÓRMULA ÓPTIMA
DESCRIPCIÓN DE LAS OPERACIONES .ƒ
RECOLECCION DE MATERIA PRIMA :
Se obtuvo la Sacarosa, Bicarbonato de Sodio, Ácido Cítrico
y Esencia de Limón del comercio local.
ƒ
PESADO :
Se tomó como peso base 1.25 kg. que incluía peso de la
sacarosa (0.25 kg.) y peso del agua ( 1kg.); a este peso
base se le agregó los demás ingredientes para conformar
las muestras según se muestra en el diagrama
experimental.
El ingrediente fijo Bicarbonato de Sodio ( 1 gr.) se pesó y
se mantuvo en reserva para su posterior agregación a las
muestras embotelladas.
ƒ
MEZCLADO :
Las cantidades pesadas se mezclaron apropiadamente.
ƒ
HOMOGENIZADO :
Se homogenizaron
adecuado.
ƒ
las
muestras
con
un
cucharón
OBTENCIÓN DE LA LIMONADA :
Se obtuvieron 3 limonadas a las cuales se embotelló y se
les agregó 1 gr. de la sustancia efervescente Bicarbonato
de Sodio, luego las botellas se almacenaron para una
posterior evaluación sensorial y físico – química de sus
contenidos.
ENSAYOS DEFINITIVOS :
.....................................
Hasta esta fase del Proyecto se han hecho las pruebas definitivas
a fin de lograr la fórmula óptima de la Limonada Artificial
propuesta.
Para este fin se tuvo en cuenta los materiales y equipos ya
citados con anterioridad.
En cuanto a la metodología aplicada se siguió la que a
continuación se describe :
MATERIAS PRIMAS
(Agua, Sacarosa,
Ácido Cítrico, Esencia
de Limón, Bicarbonato
de Sodio)
PESADO
MEZCLA
ÁCIDO CÍTRICO +
ESENCIA DE
LIMÓN
HOMOGENIZADO
LIMONADA
EMBOTELLADO
BICARBONATO DE
SODIO
ALMACENAJE
RESULTADOS :
......................
Se prepararon tres muestras de estudio constituidas cada una
por los ingredientes: Agua, Sacarosa, Ácido Cítrico, Esencia de
Limón y Bicarbonato de Sodio, estos se mezclaron según las
cantidades establecidas y luego se homogenizaron a fin de
obtener la limonada artificial propuesta; finalmente se determinó
la fórmula óptima en base a una evaluación sensorial.
El proceso seguido se realizó en base al siguiente esquema :
MUESTRA
1
1Lt
MUESTRA
2
1 Lt
MUESTRA
3
1 Lt
EVALUACIÓN SENSORIAL
FÓRMULA ÓPTIMA
EVALUACIÓN SENSORIAL :
........................................
Las 3 muestras en estudio, luego de su preparación se
sometieron a una evaluación sensorial, los resultados de la
misma se presentan tabularmente en esta parte de la
investigación.
La evaluación sensorial realizada constituyó un análisis de
atributos sensoriales ( o también llamadas características
organolépticas) mas relevantes para una bebida y que son :
Apariencia general, Color, Sabor y Cuerpo.
Luego de las calificaciones respectivas realizadas por un panel no
entrenado se aplicará el análisis estadístico para la interpretación
de los resultados; a este propósito se formula una prueba de
hipótesis que plantea : “ No existe diferencia significativa entre
las muestras “, esto se comprobará con un análisis de varianza (
ANVA), este dará como dato para un 95% de posibilidades de
repetibilidad (5% de significación) la existencia o no de
diferencias significativas entre las muestras.
Si el ANVA demuestra que no hay, entonces el análisis
estadístico acaba, si se demuestra que sí existen diferencias
significativas el análisis continúa ya que es necesario evaluar
entre sí cuales muestras son diferentes aplicando la prueba DMS
(Diferencia Mínima Significativa).
FORMATO DE EVALUACIÓN SENSORIAL APLICADO A
LAS MUESTRAS EN ESTUDIO
.....................................................................................
ATRIBUTOS
INTENSIDAD
PERCEPCION
DE
APARIENCIA
GENERAL
COLOR
SABOR
CUERPO
ALIFICACIÓN :
......................
AUSENCIA TOTAL
CASI IMPERCEPTIBLE
LIGERO
MEDIO
BUENO
MUY BUENO
:
:
:
:
:
0
1
2
3
4
:
5
RESULTADOS OBTENIDOS DE LA EVALUACIÓN SENSORIAL
DE LAS 3 DIFERENTES FORMULACIONES DE LA LIMONADA
ARTIFICIAL EMBOTELLADA.
™ RESULTADOS PARA APARIENCIA GENERAL ( F =
FORMULACIÓN )
PANELISTA.- .......F
1......
1
2
2
3
3
4
3
4
3
5
6
4
3
7
8
3
9
3
10
4
TOTAL
32
OBSERVAC.
10
MEDIA
3.2
..... F
......
4
3
3
4
4
5
3
4
4
3
37
10
3.7
2
....... F
......
3
4
3
4
3
3
3
4
3
3
33
10
3.3
3
.......TOTAL
........
9
10
10
11
10
12
9
11
10
10
102
Luego de los cálculos estadísticos se tiene la siguiente Tabla de
ANALISIS DE VARIANZA :
FUENTE DE GRADOS
VARIACIÓN DE
LIBERTAD
MUESTRAS
2
ERROR
27
TOTAL
29
SUMA DE
F
CUADRADOS CUADRADO
MEDIO
1.4
0.7
9.8
0.36
1.94
11.2
Ahora se va a TABLA “ F “ con Grados de Libertad para
muestras de 2 (Numerador) y Grados de Libertad del error 27
(Denominador) y para un nivel de significancia de 0.05 :
NIVEL DE
COMPARATIVO VALOR “ F “ DIFERENCIA
SIGNIFICANCIA TABLA
CALCULADO SIGNIFICATIVA
F
>
0.05
1.94
NO
5.49
Como “ F “ de Tabla Mayor que “ F “ Calculado, entonces no hay
diferencia significativa entre muestras y al no haber diferencia
significativa el análisis estadístico termina y se concluye que las
muestras consideradas en lo que se refiere a apariencia general
no presentan variación importante.
™ RESULTADOS PARA COLOR
F
PANELISTA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
TOTAL
OBSERVAC.
MEDIA
1
F
2
F
4
3
5
3
3
4
4
3
3
3
35
10
3
5
4
4
3
3
4
4
5
4
39
10
4
3
4
3
4
4
3
4
4
3
36
10
3.5
3.9
3.6
3
TOTAL
11
11
13
10
10
11
11
11
12
10
110
Luego de los cálculos estadísticos se tiene la siguiente Tabla de
ANALISIS DE VARIANZA :
FUENTE DE GRADOS
SUMA DE
F
VARIACIÓN DE
CUADRADOS CUADRADO
LIBERTAD
MEDIO
MUESTRAS
2
0.87
0.435
ERROR
27
11.8
0.437
0.995
TOTAL
29
12.67
--------
Yendo a Tabla “ F “ con Grados de Libertad para Muestras de 2
(Numerador) y Grados de Libertad del error 27 (Denominador) y
para un nivel de significancia de 0.05
NIVEL DE
COMPARATIVO VALOR “ F “ DIFERENCIA
SIGNIFICANCIA TABLA
CALCULADO SIGNIFICATIVA
F
>
0.05
0.995
NO
5.49
Como “ F “ de Tabla Mayor que “ F “ Calculado, entonces no hay
diferencia significativa entre muestras y al no existir diferencia
significativa el análisis estadístico concluye y se puede afirmar
que las muestras consideradas en lo que se refiere a color no
presentan variación o diferencia significativa.
™ RESULTADOS PARA SABOR
F
PANELISTA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
TOTAL
OBSERVAC.
MEDIA
1
3
2
3
3
3
4
3
3
4
3
31
10
3.1
F
4
5
4
4
4
5
4
4
3
4
41
10
4.1
2
F
3
2
3
2
3
3
3
4
2
3
4
29
10
2.9
TOTAL
9
10
9
10
10
12
11
9
10
11
101
Luego de los cálculos estadísticos se tiene la siguiente Tabla
de ANALISIS DE VARIANZA :
FUENTE DE GRADOS
SUMA DE
F
VARIACIÓN DE
CUADRADO
LIBERTAD CUADRADOS
MEDIO
MUESTRAS
2
8.27
4.135
ERROR
27
10.7
0.396
10.44
TOTAL
29
18.97
-----
----
NIVEL DE
TABLA COMPARATIVO VALOR “ F “ DIFERENCIA
SIGNIFICANCIA “ F “
CALCULADO SIGNIFICATIVA
0.05
5.49
<
10.44
SI
Al haber diferencia significativa entre muestras se debe
determinar cuales son diferentes entre sí aplicando la prueba
de diferencia mínima significativa de Fisher (DMS).
2CM E
DMS = t
n
DMS = 2.052
2(0.396)
10
DMS = 0.18
Donde :
t
= Valor “ t “ de student en tabla al 5% para 2
colas a los
grados de libertad del error.
C M E = Cuadrado Medio del error.
n
= Número de panelistas.
Comparando este valor con las MEDIAS de las muestras :
M2 - M1 = 4.7 - 3.7 = 1
> 0.18
M2 - M3 = 4.7 - 2.9 = 1.8 > 0.18
Como las diferencias entre medias son mayores al DMS,
entonces realmente hay diferencias significativas entre muestras,
donde :
Muestra 2 mejor que muestra 1 y también mejor que muestra 3
en lo que respecta al sabor.
™ RESULTADOS PARA CUERPO
PANELISTA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
TOTAL
OBSERVAC.
MEDIA
F
2
2
3
3
4
3
3
4
2
3
29
10
2.9
1
F
3
4
3
4
4
3
5
4
3
4
37
10
3.7
2
F
4
4
5
4
4
4
4
5
4
4
42
10
4.2
3
TOTAL
9
10
11
11
12
10
12
13
9
11
108
Luego de los cálculos estadísticos se tiene la siguiente Tabla
de ANÁLISIS DE VARIANZA :
SUMA DE
CUADRADO
F
FUENTE DE GRADOS
CUADRADOS
MEDIO
VARIACIÓN DE
LIBERTAD
MUESTRAS
2
8.6
4.3
ERROR
27
10.6
0.39
11.03
TOTAL
29
19.2
-------
NIVEL DE
TABLA COMPARATIVO VALOR “ F “ DIFERENCIA
SIGNIFICANCIA “ F “
CALCULADO SIGNIFICATIVA
0.05
5.49
<
11.03
SI
Al haber diferencia significativa entre muestras se debe
determinar cuales son diferentes entre sí aplicando la prueba
de diferencia mínima significativa de Fisher (DMS)
2CM E
DMS = t
n
DMS = 2.052
2(0.39)
10
DMS = 0.18
Donde :
t
=
Valor “ t “ de student en tabla al 5% para 2
colas a los grados de libertad del error.
CME
=
Cuadrado medio del error.
n
=
Número de panelistas
Comparando este valor con las Medias de las muestras :
M2 - M1 =
3.7 - 2.9
=
0.8 <
0.18
M2 - M3 =
3.7 - 4.2
=
0.5 <
0.18
Como las diferencias entre medias son menores al DMS,
entonces se deduce que no hay diferencia signifiticativa
realmente entre muestras y se considera que éstas son
aproximadamente iguales en cuanto a cuerpo.
CONCLUSIONES :
™ Es posible obtener una limonada artificial embotellada,
usando aproximadamente los ingredientes que se indican
en el presente trabajo de investigación.
™ Se determinó que los parámetros óptimos de elaboración
son: Sacarosa (250 grms.), Agua (1 Lt.), Bicarbonato de
Sodio (1 grm.), Ácido Cítrico (10 grms.), Esencia de Limón
(5 ml.); con estos parámetros se obtiene una limonada
artificial de buen valor que es la característica
organoléptica determinante de aprobación.
™ Considerando que las concentraciones usadas brinden un
producto con aséptico no se consideró necesario hacer un
análisis microbiológico ni físico – químico dadas las
limitaciones económicas y facilidades de laboratorio, esto
se podrá hacer en trabajos futuros.
RECOMENDACIONES :
™ Se deben preparar otros refrescos
esencias de otro tipo de frutas.
similares
usando
™ Se recomienda realizar un estudio de costos y mercadeo a
fin de implementar una industria alimentaria que elabore
este tipo de productos en Tacna.