tesis de aceite de pescado word

ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL

ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL Facultad de Ingeniera en Mecnica y Ciencias de la Produccin

Aprovechamiento de Residuos Pesqueros Para la Obtencin de cidos Grasos Omega 3 en el Procesamiento de Productos Alimenticios

TESIS DE GRADO

Previo a la obtencin del Ttulo de:

INGENIERO DE ALIMENTOS

Presentada por

Johanna Jessenia Robalino Jaime

GUAYAQUIL- ECUADOR

Ao: 2009

AGRADECIMIENTO

AgradezcoaDiospordarmela fortaleza para culminar esta etapa, a mi directordetesis,elIng.Mariano Montao por su invalorable ayuda, a misfamiliares yamigos porestar siempre a mi lado

DEDICATORIA

A mis padres A mi hermano A mi hija

TRIBUNAL DE GRADUACIN

Ing. Luis Miranda S.Ing. Mariano Montao A. DELEGADO DEL DECANO DE LA FIMCP DIRECTOR DE TESISVOCAL-PRESIDENTE

Ing. Grace Vsquez V.VOCAL

DECLARACIN EXPRESA

La responsabilidad del contenido de sta Tesis de Grado, me corresponden exclusivamente; y el patrimoniointelectualdelamismaala ESCUELASUPERIORPOLITCNICADEL LITORAL

(Reglamento de Graduacin De la Espol)

Johanna Jessenia Robalino Jaime

RESUMEN

El presente trabajo tiene como objetivo principalel aprovechamiento de residuos industriales (aceite crudo de pescado) del proceso de elaboracin de harina; y el procesamiento del aceite para obtenerlo semirefinado el cual se utilizara para enriquecer con omega 3 productos alimenticios.

Caractersticas y generalidades puntualizarn las principales cualidades de la materia prima, se detallaranlas pruebas de laboratorio para el procesode semirefinacinel cualsigue los siguientes pasos:1)Pre-Limpieza; 2) Desgomado; 3) Neutralizacin; 4) Lavado; 5) Secado; 6) Blanqueo, y; 7) Filtracin.

Tambin se describe como se llev a cabo el diseo del proceso de un alimento enriquecido con omega 3; ejemplo la pasta de achiote.

Luego se exponen los resultados de la experimentacin donde detallaremos la evaluacin de calidad y balance de materia del aceite semiferinado

Por ltimo se presentarn las conclusiones y recomendaciones del presente trabajo investigativo.

NDICE GENERAL

Pg. RESUMEN... I NDICE GENERAL II ABREVIATURAS.. III SIMBOLOGA... IV NDICE DE FIGURAS.. V NDICE DE TABLAS VI INTRODUCCIN...1

CAPTULO 1

1. GENERALIDADES.. 2

1.1 cidos grasos Omega 3: Caractersticas y generalidades2

1.2 Proceso de refinacin de aceite de pescado .......... 8

1.2.1 Composicin del aceite de pescado 8

1.2.2 Generalidades del aceite de pescado ..10

1.2.3 Semirrefinado de aceite de pescado..... 12

1.3 Producto enriquecido con omega 3 13

1.3.1 Achiote: Generalidades... 15

1.3.2 Usos del Achiote...16

CAPTULO 2

2. INGENIERIA DEL PROCESO DE LA SEMIREFINACIN DE ACEITE CRUDO DE PESCADO 17

2.1 Materiales en proceso de semirefinacin . .17

2.2 Proceso de semirefinacin ...24

2.2.1 Diagrama de Flujo 24

2.2.2 Descripcin del proceso ..26

2.2.3 Diagrama y descripcin breve de equipos....34

2.3 Reacciones qumicas comunes de los aceites.. 36

2.3.1 Hidrlisis.36

2.3.2 Oxidacin... 37

CAPTULO 3

3. DISEODELPROCESO DE ALIMENTO ENRIQUECIDO CON OMEGA

3... 39

3.1 Alimento enriquecido... 39

3.1.1 Principales productos enriquecidos...40

3.1.2 Productos con omega 3 en el mercado ecuatoriano..41

3.2Proceso de produccin de pasta de achiote con omega 3 .43

3.2.1 Materia prima e ingredientes.43

3.2.2 Descripcin del proceso .44

3.2.3 Diagrama de flujo 46

3.2.4 Diagrama y descripcin breve de equipos .47

3.3Control de calidad 48

3.3.1 Higiene 48

3.3.2 En la materia prima ...48

CAPITULO 4

4. ANALISIS DE RESULTADOS.. 49

4.1 Balance de materia 49

4.2 Evaluacin de calidad del producto .... 60

CAPITULO 5

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.... 67

ANEXOS BIBLIOGRAFIA

ABREVIATURAS

AGcidos GrasosAGEcidos Grasos EsencialesAGIcidos Grasos InsaturadosAGMIcidos Grasos Monoinsaturados AGPIcidos Grasos Poliinsaturados AGScidos Grasos SaturadosALcido graso linolicoALAcido alfa linolnico ALNcido graso linolnico cm3Centmetros cbicosDHAcido DocosahexaenoicoEPAcido Eicosapentaenoico

Fame`sEsteres etlicos de cidos grasos gGramosH2OAguaH3PO4Acido fosfricoKOHHidrxido de PotasiokgKilogramosLTLpidos totales m2Metro cuadrado mgMiligramosminMinutos mlMililitros mmMilmetrosmmHgMilmetros de MercurioNNormalidadNaOHHidrxido de Sodio p/pPeso/peso3cidos Grasos Omega 3

SIMBOLOGA

0CGrados Centgrados%Porcentaje#Nmero

INDICE DE FIGURAS

Pg.

Figura 1.1 Estructuras qumicas de los cidos omega 3 y omega 6 6Figura 1.2 Esquema de la estructura de un triglicrido... 9Figura 1.3 Molcula de glicerol 9Figura 1.4 Planta de achiote . 15Figura 2.1 Centrifuga Universal GCA PRECISION SCIENTIFIC.....19Figura 2.2 Rotaevaporador BUCHE 461 19Figura2.3Representacinesquemticadelaestructuradelcarbnactivado. 23Figura 2.4 Diagrama de flujo de semirefinacin de pescado .. 25Figura 2.5 Muestra de aceite de pescado con presencia de gomas y muclagos.. 27Figura 2.6 Procedimiento de refinado de aceites o grasas .. 27Figura 2. 7 Reaccin de Neutralizacin .. 30Figura 2.8 Procedimiento de decoloracin .. 33Figura 2.9 Reaccin de hidrlisis .... 36Figura 2.10 Reaccin de oxidacin . 37Figura 3.1 Productos con omega 3 42Figura 3.2 Diagrama de flujo de elaboracin de la pasta de achiote . 46Figura 4.1. Balance de materia. 60Figura 4.2 Patrn de color 61Figura 4.3 Patrn de color del aceite de pescado semirefinado 62Figura 4.4 Muestra de aceite de pescado semirefinado.. 63

INDICE DE TABLAS

Pg.

Tabla 1Determinacin Cromatogrfica de cidos Grasos en muestra deAceite de pescado crudo.. 10

Tabla 2 Determinacin Cromatogrfica de cidos Grasos en muestra de aceite de pescado semirefinado ... 11Tabla 3Ingesta recomendada. cidos grasos poliinsaturados omega 3.. 14Tabla 4Resultados proximales de aceite crudo de pescado. 20Tabla 5Perfil de cidos grasos ...21Tabla 6Coadyuvantes en la elaboracin de aceites y grasas .. 24Tabla 7Productos en el mercado ecuatoriano con omega 3 ...42Tabla 8Caractersticas de muestras de aceite crudo de pescado antes de iniciar el proceso de semirefinacin .. 50Tabla 9Resultados de las corridas de prelimeza ..50Tabla 10 Resultados del proceso de filtracin51Tabla 11 pH antes y despus del proceso de desgomado..52Tabla 12 Resultados del proceso de neutralizacin ..56Tabla 13 Parmetros de anlisis de calidad64Tabla 14 Anlisis cromatogrfico del aceite aclarado... 65Tabla 15 Tabla comparativa de parmetros de calidad...... 66Tabla 16 Resultado de Anlisis de cidos Grasos.... 66

INTRODUCCIN

Los recursos pesqueros martimos ecuatorianos son enormes y muy variados. La actividad pesquera est presente a lo largo de toda la costa del pas, aunque los puertos pesqueros se ubican especialmente en la zona del golfo de Guayaquil,en las provincias de Manab y Esmeraldas. Ecuador cuenta con una riqueza pesquera notable que comprende una gran variedad de especies dealto valorcomercialloscualesdeterminanimportantes nivelesde procesamiento y exportacin de productos pesqueros en los que podemos citar harina y aceite de pescado.El aceite de pescado es la principal fuente de cidosgrasosomega3,cidoeicosapentanoico(EPA)yelcido docosahexenoico (DHA) siendo las especies ecuatorianas muy ricas en estos componentes.

El aceite de pescado tiene variados usos en aplicaciones industriales sin embargo no es adecuado para consumo humano a menos que sea sometido a procesos de blanqueado. La observacin del efecto benfico del consumo de aceite de pescado en la salud humana se origin a partir del trabajo de investigacindondeseobservquelaincidenciade enfermedades cardiovasculares en los esquimales que habitan en Groenlandia era muy baja. La posibilidad de una proteccin causada por la dieta pareci ms factible, ya que estos individuos se alimentan casi exclusivamente de peces y otros animales marinos.El consumo de 5 a 10 gramos diarios de aceite produce importantes disminuciones en los ndices de colesterol, LDL y triglicridos sanguneos, riesgo de enfermedades cardiovasculares entre otras. Es por ello quese

escogi un producto de consumo popular en nuestro pas como es la pasta de achiote para dar un ejemplo de cmo la mayor cantidad de la poblacin pueda recibir los beneficios de alimentos enriquecidos con omega 3.

CAPTULO 1

1. GENERALIDADES

En el presente captulo se detallar las principales caractersticas de la materia prima.

1.1 cidos grasos omega 3: Caractersticas y generalidades

La palabra lpido proviene del griego lipos que significa grasa.Los lpidos son un amplio grupo de compuestos, insolubles en agua, pero solublesen disolventesorgnicos (Badui, 1994).Las principales funciones que desempean los lpidos incluyen: 1) ser componentes estructurales de las membranas; 2) constituir depsitos de reserva de combustible metablico (Jaime, 1993). Los lpidos se dividen en dos grandes clases, los lpidos saponificables que pueden ser hidrolizados bajoscondicionesalcalinasproduciendocidos grasos,estos comprenden las grasas, los aceites,las ceras, los fosfolpidos y los fosftidos; y los lpidos insaponificables que no pueden ser sometidos a reacciones de hidrlisis en medios alcalinos; son bsicamente los esteroles, los hidrocarburos, los pigmentos y las prostaglandinas (Stoker and Walker, 1991).

Los cidos grasos son los principales constituyentes de los lpidos. La frmula condensada de los cidos grasos corresponde a CH3-(CH2)n- (CH=CH-CH2)m-CH2x-COOH,endonden,myxsonnmeros cualquiera. Los extremos de la molcula se conocen como metlico, el CH3-,y cido, el COOH; la estructura CH=CH-CH2 se llama grupo omega (). Cuando la frmula no tiene grupos , o dobles enlaces se trata de un cido graso saturado (AGS), mientras que si los tiene, de un cido graso insaturado (AGI), pudiendo ser monoinsaturado (1), diinsaturado (2) o poliinsaturado (3 o ms). El grupo al iniciarse en el carbono 3, 6, 7 o 9 del extremo metlico da origen a las familias respectivas de cidos 3, 6, 7 y 9 como se presenta en el Anexo A (Montao, 1998).

Los cidos grasos omega 3 fueron descubiertos en 1982 por el investigador Ralph Holman, como consecuencia de un estudio sobre la dietadelosesquimales.EstudiosefectuadosenGroenlandia establecieron que la baja incidencia de infartos y enfermedades cardiovascularesentrelosesquimalesestabaestrechamente relacionada con su dieta, muy rica en grasa animal marina que contiene una elevada cantidad de cidos grasos omega 3 (Stoker and Walker,1991).

Los cidos grasos omega 3 sonun tipo de grasa poliinsaturada esencial. Al igual que los cidos grasos omega 6 son insaturados ya que

carecen de dos tomos de hidrgeno, poseen en su lugar dos tomos de carbono adicionales. Se consideranesencialespara la salud humana en vista de que no pueden ser biosintetizados por el cuerpo, de manera que deben ser incorporados a la dieta (Montao, 1998).

Hay tres molculas poliinsaturadas calificadas como omega 3: el EPA (cido eicosapentaenoico) conocido tambin como cido timnodnico y el DHA (cido docosahexaenoico) llamado tambin cido cervnico o clupanodnico, que se encuentran en animales (pescados), mientras que el ALA (cido alfa linolnico) slo se encuentra en ciertos vegetales (aceite de linaza, tofu, nueces). Estas tres sustancias tienen el mismo arreglo molecular, pero no son iguales; su estructura qumica se puede observar en la Figura 1.1. El cido alfa linolnico es esencial para la dieta humana. El cuerpo humano no puede fabricar este cido, pero s capaz de convertir el ALA en EPA y DHA, aunque est demostrado que el proceso es lento e ineficiente.

La caracterstica bioqumica que distingue a los AGE es que presentan un doble enlace dentro de los ltimos 7 carbonos de la cadena carbonada a partir del grupo metilo terminal, ocupando la posicin 3 (serie n-3 u omega 3) o la posicin 6 (serie n-6 u omega 6). El doble enlace confiere un valor especial a estos cidos grasos, dado que los organismos ubicados en la escala evolutiva superior (mamferos) son incapaces de sintetizarlos, por lo que necesitan disponer de al menos, los precursores de ambas series, los cidos Linolico de la serie omega

6 y cido Linolnico de la serie omega 3. A partir de estos precursores se sintetizan el resto de los elementos constituyentes de estas familias o series (Covarrubias y Ortega, 2002).

Existen dos cidos grasos que se caracterizan por ser esenciales: el cido Linolico (C18:2, n-6) y el cido Linolnico (ALN, cido - linolnico, C18:3, n-3), estos se encuentran en la dieta como parte de los fosfolpidos y triglicridos; ambos son usados en el cuerpo para propsitos estructurales donde son incorporados a los fosfolpidos de las membranas celulares, en procesos de oxidacin para producir energa y para la sntesis de hormonas. Los cidos grasos esenciales (AGE) se consideran as porque; 1) no pueden ser sintetizados por el cuerpo y, por lo tanto deben ser proporcionados por la dieta;2) son necesarios para importantes funciones corporales (Lawson, 1999).

Figura 1.1 Estructuras qumicas de los cidos omega 3 y omega 6

Fuente: Vega, 2005

Lo que constituye la fuente primaria de AGPI omega 3 es la gran diversidad de microorganismos e invertebrados que forman el fito y zooplanctonmarino,estospuedenelongarydesaturarelALN transformndolo a travs de una serie de pasos intermediarios en EPA y posteriormente en DHA, que se transfieren va cadena alimenticia a peces, crustceos y mamferos. Mientras mayor es el contenido de grasa de estos animales, mayor es el contenido de EPA y DHA de su carne y del aceite que se obtiene de muchos de ellos. El EPA se acumula principalmente en el tejido adiposo, mientras que el 90 % o ms del DHA constituye el tejido nervioso y cerebro de estos animales, principalmente en la forma de fosfatidil serina y fosfatidil etanolamina. De esta manera, los peces constituyen importantes fuentes de EPA y DHA, consumidos como tal o a travs de los productos de su industrializacin (harina y aceite, principalmente).

Las empresas en Ecuador dedicadas a la elaboracin de harina de pescado obtienencomosubproducto el aceite de pescado, materia prima que se semirrefinada en este estudio,utiliza el atn (cabezas, buches, espinas, cueros, vsceras, etc.) como principal fuente de materia prima debido a que peces pelgicos pequeos como sardina, macarela, chuhueco, entre otros, han sido sobre-explotados especialmente la macarela, para exportacin de enlatados, congelados y para el proceso de harina de pescado (Calero, 2007).

Los principales tipos de atn que se capturan en aguas ecuatorianas son el atn aleta amarilla (Thunnus albacars) y el atn ojo grande (Thunnus obesus) cuyas caractersticas se indican en los Anexos B y C; siendo sus principales puertos de desembarque Manta, San Mateo, Santa Rosa y Anconcito (Masay, 1993).

1.2 Proceso de refinacin de aceite de pescado

1.2.1 Composicin del aceite de pescado

Los aceites de pescado y de hgado de pescado estn constituidos principalmente por triglicridos que, como el propio nombre indica, estn formados por tres cidos grasos unidos a la molcula de glicerina como se muestra en la Figura 1.2. En esta forma, la acidez del cido graso esta contrarrestada por las caractersticas alcalinas de la glicerina dando lugar as a un aceite neutro. La ruptura de la unin entre la glicerina y los cidos grasos da lugar a la liberacin de cidos grasos libres, cuya presencia en la comercializacin del aceite es indispensable (Windsor y Barlow, 1984). Es necesario destacar que hay cuatro enlaces o uniones por cada uno de los tres tomos de carbono. Cuando se combinan tres cidos grasos con una molcula de glicerol, obtenemos un triglicrido presentacin que est esquematizada en la Figura 1.3. Bsicamente los aceites y las grasas son mezclas de triglicridos.

GlicerinaCIDO GRASO A

CIDO GRASO B

CIDO GRASO C

Figura 1.2 Esquema de la estructura de un triglicrido

Fuente: Lawson, 1999

H

H C OH H C OH H C OH

H

Figura 1.3 Molcula de glicerol


1.2.2 Generalidades del aceite de pescado

El aceite se obtiene de todas las partes del cuerpo de los peces y es una rica fuente en cidos grasos. En las Tablas 1 y 2se

presenta la composicin porcentual de cidos grasos en muestras de aceite de pescado crudo y semirefinadode produccin ecuatoriana.

Tabla 1Determinacin cromatogrfica de cidos grasos en muestra de Aceite de pescado crudo

Nombrecidos grasosrea (%)

Mirstico14:04,06

Pentadeclico15:00,92

Palmtico16:016,93

Palmitoleico16:177,44

Margrico17:02,78

Hexadienoico16:241,98

Esterico18:03,46

Oleico18:1915,96

-Linolnico18:365,03

Octatetraenoico18:433,40

Eicosenoico20:11,42

Eicosadienoico20:21,22

Araquidnico20:4 63,43

Eicosapentenoico20:4 31,04

Eicosapentenoico20:5 36,29

Behnico22:01,22

Ercico22:11,42

Docosapentenoico22:5 60,76

Docasapentenoico22:5 31,37

Docosahexaenoico22:6 319,85

Fuente: Espol ICQA Laboratorio de Cromatografa

Tabla 2 Determinacin cromatogrfica de cidos grasos en muestra de aceite de pescado semirefinado

Nombrecidos grasosrea (%)

Eicosapentaenoico - EPAC20: 537.10

Docosahexaenoico - DHAC22: 6326.40

Dems cidos grasosC14:0 al C22:566.50

Fuente: Espol-ICQA Laboratorio de Cromatografa

El aceite de pescado es un lquido marrn/amarillento obtenido al exprimir pescado cocido y generalmente es refinado. El aceite de pescado se utiliza principalmente en piensos para peces de criadero pero tambin se utiliza para elaborar cpsulas que contienen los cidos grasos omega 3, como suplemento para la salud humana y para enriquecer alimentos. Los aceites refinados y/o semirefinados son aquellos que se someten a un procesoy que permite obtener un aceite que responde a ciertos criterios: organolpticamente es de un sabor neutro, visualmente est limpio y con un color adecuado, y adems es seguro alimentariamente y permite una mejor conservacin.

1.2.3 Semirefinado de aceite de pescado

El semirefinado consiste en tratar el aceite con una solucin acuosa alcalina para eliminar los cidos grasos libres en forma de jabones y favorecer la coagulacin de los muclagos presentes.

El mtodo de semirefinacin que se emple es el procedimiento por medios qumicos; consiste normalmente en el bombeo del aceite al interior de un reactor y la adicin seguidamente de una cantidad predeterminada de una solucin alcalina, agitando inmediatamente la mezcla, para procurar un ntimo contacto entre el aceite y la fase

acuosa. La mezcla suele dejarse en reposo durante la noche. Al cabo de este tiempo se forma un precipitado jabonoso y se aclaran las capas superiores. El aceite, clarificado de sta forma, se lava con agua caliente para eliminar posibles residuos jabonosos.

El blanqueo se realiz con el objeto principal de reducir el contenido de materiales colorantes y pigmentos naturales del aceite y eliminar as tambin los muclagos en suspensin. Los materiales normalmenteempleadosenestaoperacinsonlasarcillas naturales y las arcillas activadas. (Windsor y Barlow, 1984).

El aceite de pescado semirefinado se somete a una serie de anlisis con el objeto de determinar su calidad. Los parmetrosbsicos del aceite de pescado que se analizan incluyen:

cidos grasos libres

Fraccin insaponificable

Humedad

Impurezas insolubles ndice de perxidos ndice de yodoColor

Con el aceite de pescado semirefinado ya se puede proceder al uso en el enriquecimiento de alimentos.

1.3 Producto enriquecido con omega 3

Enelmercadoactualexisteunabanicoampliodealimentos enriquecidos, como es el caso de lcteos con calcio, vitaminas, cido flico, jalea real o cidos omega 3, margarinas con fitocolesteroles y antioxidantes, cereales con hierro y vitaminas del grupo B, zumos de frutas con todo tipo de vitaminas, huevosenriquecidos con cidos grasos de tipo DHA de efecto cardioprotector, entre otros.

Sinogustaelpescado,hayquecontemplartomar alimentos enriquecidos, para que el organismo pueda beneficiarse de sus efectos. Desde el punto de vista de la salud cardiovascular, los cidos grasos omega 3 (EPA/DHA) mejoran el perfil lipdico, reducen la presin arterial, aumentan la vasodilatacin arterial, son antitrombticos y previenen las arritmias y la muerte sbita. Adems, el consumo de omega 3 disminuye el colesterol LDL ("malo"), aumenta el HDL ("bueno") y, sobre todo, reduce la hipertrigliceridemia. En pacientes con hipertrigliceridemia se ha evidenciado que con unadosis de 3 a 4 gramos diarios de cidos grasos omega 3 (EPA/DHA) se consigue una reduccin del 45 % en las concentracionesdetriglicridos.Otra de suspropiedadesesla prevencin de la formacin de cogulos, as como en la regulacin de los sistemas cardiovascular, inmunolgico, digestivo, reproductivo y efectos antinfllamatorios (Mataix y Gil, 2002). La Tabla 3incluye la ingesta recomendada de cidos grasos omega 3 en la dieta diaria.

Tabla3 Ingesta recomendada. cidos grasos poliinsaturados omega 3

PoblacinIngesta(g/da)Energa *(%)

Adulto2.0 2.21

Mujeres gestantes (primeros 6 meses)1.5 2.01

Mujeres gestantes (tercer trimestre)2.0 2.51

Mujeres en lactancia2.0 2.51

Nios2.0 2.51

* Con base a una dieta de 2000 caloras diarias

Fuente: Mataix y Gil, 2002

La posibilidad de enriquecer alimentos con cidos grasos omega 3 es muy grande en el pas actualmente;hay en el mercado algunos de estos alimentos, entre ellos: yogurt, aceite vegetal, huevos, pan, leche, etc. Para este estudio se ha planteado enriquecer una pasta de achiote y as brindar esta nueva opcin al mercado de consumo.

1.3.1 Achiote: Generalidades

Figura 1.4 Planta de achiote

Familia: Bixceas (una familia con slo dos representantes en

Sudamrica). Nombre del producto: Semilla de achiote

Nombre comn de la planta: Achiote

Nombre cientfico: Bixa Orellana

Partes de la planta utilizadas: Semillas rojo oscuro (cerca de 3 mm de dimetro)Calidad sensorial: Olor dbil y perfumado

Constituyentes principales: El olor florido de las semillas es producidoporunhidrocarburotricclicodesesquiterpeno, ishwarano. El color rojo es debido a varios apocarotenoides localizados en la epidermis de la semilla, de los cuales bixina (9'Z-6,6'-diapocaroteno-6,6'-dioato)eselmsimportante.Otros carotenoides y apocarotenoides se han identificado; su cantidad total vara bastante, pero puede alcanzar hasta 7% de la masa seca de las semillas.

1.3.2 Usos del Achiote

El principal uso que se da al achiote en nuestro medio es como colorante culinario y condimento y en menor medida en una variedad de aplicaciones medicinales y otros.

En los pases desarrollados se utilizan soluciones a partir de extractos, como pastas acuosas, polvo y cristales de bixina, para colorear quesos, pickles, mantequilla, margarina, helados, bebidas y harinas, entre otros productos de la industria de alimentos (Idrovo,2006).

CAPTULO 2

2. INGENIERA DEL PROCESO DE SEMIREFINACIN DE ACEITE CRUDO DE PESCADOEn esta seccin se presentan los parmetros y el proceso para obtener omega 3a partir de residuos pesqueros (aceite de pescado crudo), su diagrama de flujo y los parmetros del proceso de aplicacin as como su utilizacin en el enriquecimiento de productos alimenticios.

2.1 Materiales en proceso de semirefinacin

Los materiales que se usan en la fase experimental dentro de la semirefinacin del aceite crudo de pescado son:

Baln fondo redondo (500ml) Matraz erlenmeyer (250 ml) Kitasato (250ml)Vasos de precipitacin o Beakers (100, 250, 500 ml) Embudo de decantacin (1000 ml)Pipetas

Tubos de centrfuga

Papel filtro

Embudo de porcelana Peachmetro TermmetroAgitador Magntico

Balanza Electrnica Centrfuga (Figura 2.1) Rotaevaporador (Figura 2.2) Bomba de VacoSecador

Agua

cido Fosfrico 85% Hidrxido de Sodio 20% Carbn activoTierra activada del tipo celite 550 C Tierra diatomcea Hyflo

Tierra diatomcea Estndar

Tierra diatomcea Filter estndar

Ms detalles de estos materiales se incluyen en Anexo D.

Figura 2.1 Centrfuga Universal GCA PRECISION SCIENTIFIC

Figura 2.2 Rotaevaporador BUCHE 461

Materias primas, reactivos o aditivos

Aceite crudo de pescado.- Es la principal materia prima para la semirefinacin, por su contenido de cidos grasos omega 3 que luego ser utilizado para enriquecer productos alimenticios; el aceite de pescado que se us en este proyecto proviene de la empresa Borsea S.A ubicada en la ciudad de Guayaquil la cual se dedica a la fabricacin de harina de pescado. Este aceite es analizado para determinar una serie de caractersticas las que detallamos en las Tablas 4 y 5.

Tabla 4 Resultados proximales de aceite crudo de pescado

ParmetrosMtodoResultados

Acidez(%)NTP 209,0054,68

Lpidos Totales(%)Folch Modificado195799,36

ndice de Yodo(%)Mtodo Wijs201,16

ndice de p-AnisidinaA.O.S.C Oficial MethodCd 18-9019,74

Fuente: Borsea, 2007. Informacin no publicada

Tabla 5 Perfil de cidos grasos

cido GrasoFAMEsPorcentajede LT (%)

cido Mirstico14:O4.22

cido PentadecIlico15:O1.38

cido Palmtico16:O15.78

cido Palmitoleico (cis-9)Cis-16:1 (n-9)5.24

cido Margrico17:O3.00

16:2(n-4)1.05

cido Esterico18:O5.72

cido Oleico (cis-9)Cis-18:1(n-9)14.97

cido Linoleico (cis,cis)Cis,cis 18:2 (n-6)1.31

cido araquidico20:O0.71

cido Linolnico18:3 (n-3)0.58

20:1 (n-9)2.43

18:4 (n-3)0.77

cido Araquidnico20:4 (n-6)2.50

21:5 (n-3)1.12

cidoEicosapentaenoico20:5 (n-3) EPA8.83

22:4 (n-6)1.04

22:4 (n-3)0.34

22:5 (n-3)0.66

cidoDocosahexaenoico22:6 (n-3) DHA28.38

Fame`s= esteres etlicos de cidos grasos. LT= lpidos totalesFuente: Borsea, 2007. Informacin no publicada

cido fosfrico.- Debe tener un concentracin del 85 %, se usa en la etapa deldesgomado con elobjetivo de eliminar fosftidos y glicolpidos.

Hidrxido de sodio.-sta base debe tener una concentracin del

20%yesutilizadaparaneutralizarelaceite,produciendola saponificacin.

Tierra activada.- Son tierras que despus de un tratamiento con cidos como el sulfrico y el clorhdrico desarrollan un buen poder decolorante; son muy utilizadas para decolorar grasas y aceites.

Carbn activo.- El carbn activado, carbn activo, es un material de carbn poroso (Figura 2.3). Un material carbonizado que se ha sometido, a reacciones con gases oxidantes o con vapor de agua; o bien a un tratamiento con adicin de productos qumicos como el H3PO4, durante ( despus) de un proceso de carbonizacin, con el objeto de aumentar su porosidad. Los carbones activados poseen una capacidad de adsorcin elevada y se utilizan para la purificacin de lquidos y gases. Es muy utilizado en el proceso de blanqueo de aceites, son excelentes decolorantes particularmente mezclados con ciertas tierras blanqueantes.

Figura 2.3 Representacin esquemtica de la estructura del carbn activadoFuente:www.carbonapelsa.com.mx/pages/spanish/carbonactivado

Tierras diatomceas.- La filtracin se produce a travs de una capa de Tierra Diatomcea, un medio compuesto de fsiles de criaturas marinas microscpicas. Es la ms efectiva, pero tambin la ms complejaparaprocesosdeblanqueado.ElpolvodeTierras

diatomceas se utiliza para formar una capa sobre una superficie porosa al interior del filtro.

En la Tabla 6 se detalla los coadyuvantes utilizados en la elaboracin de grasas y aceites.

Tabla 6 Coadyuvantes en la elaboracin de aceites y grasas comestibles

CoadyuvanteEfectoModo de eliminacin

Hidrxido de sodioAuxiliar de refinadoNeutralizacin con cido

Carbn/arcilla(tierras de diatomeas)Auxiliar de blanqueoFiltracin

cido fosfricoRefinado decidos, quelacin de metalesNeutralizacin con base,filtracin o lavado con agua

cido ctricoRefinado de cidos, quelacinde metalesNeutralizacin con base, filtracin o lavado con agua

NitrgenoSustitucin de oxgenoDifusin

NquelCatalizador de hidrogenacinBlanqueo posterior y filtracin


2.2 Proceso de semirefinacin

En esta seccin se presenta los parmetros y el proceso para obtener un aceite de pescado aclarado a partir del aceite crudo de pescado y su diagrama de flujo.

2.2.1 Diagrama de Flujo

En el diagrama de flujo podemos apreciar las diferentes operaciones que se lleva a cabo en la semirefinacin del aceite de pescado y susrespectivos parmetros en cada etapa.

Recepcin de materia prima

Pre- Limpieza

Impurezas(slidos)

Acido Fosfrico80 C30 min600 mmHg

Desgomado y Desmucilacin

Borra

Neutralizacin

Hidrxido de Sodio420 mmHg20 min80 C

Agua caliente90-95 C5 min440 mmHg

Lavado

Deshidratacin o Secado

40-90 C450-720 mmHg10 min

Sustancias adsorbentes660mmHg

Decoloracin o Blanqueo

Filtracin

Tierra diatomcea280-500 mmHg5 min

Figura 2.4 Diagrama de flujo de semirefinacin de aceite pescado

Fuente: Johanna Robalino Jaime

2.2.2 Descripcin del proceso

Para obtener aceites semirefinadosde pescado, es de estricta necesidad, someter la materia prima (Aceite de pescado crudo) a una serie de operaciones fsicas, qumicas y fsico-qumicas para eliminar elementos qumicos constituidos por fracciones txicas e impurezas que contiene como se muestra en la Figura 2.5, modificando su composicin qumica inicial, entre las cuales podemos citar:

a) Gomas y Muclagos b) Acidezc) Pigmento d) Esteroles e) Perxidos f) Aguag) Otras impurezas orgnicas

Figura 2.5 Muestra de aceite de pescado con presencia de gomas y muclagosFuente: Johanna Robalino Jaime

El primer paso en las plantas refinadoras de aceites es hacer reaccionar el aceite bruto con una sustancia alcalina para eliminar los cidos grasos libres (ver Figura 2.4), ya que en una cantidad

excesiva puede contribuir a un sabor no satisfactorio.

Figura 2.6 Procedimiento de refinado de aceites o grasas

Se describe el proceso de semirefinacin, como sigue:

Recepcin de Materia Prima: El proceso se inicia con la recepcin del Aceite Crudo adquirido a terceros, el que es sometido a anlisis qumicos para el control de la materia prima en cuanto a las caractersticas que le son propias, esto es, claro olor a pescado y color oscuro.

Pre-Limpieza: la pre-limpieza del aceite bruto fue realizada a travs de un proceso de filtracin, que es la separacin mecnica de partculas slidas. El aceitese hace pasar por los filtros de malla, donde se separan las fracciones de impurezas slidas de arrastre del fluido,quecontinuaaunreactorprimarioparasertratado qumicamente.

Desgomado yDesmucilacin:quees laseparacinde las fracciones gomosas y de muclagos del fluido.

Se denominan gomas y muclagos a diferentes productos naturales, todosellosformadospormacromolculascomoaminocidos cuaternarios, fosfolpidos y otros polioles.

Esto se realiza mediante la adicin del cido fosfrico concentrado (al 85% p/p), a una cantidad de el 1.0% p/p, en relacin a la masa del aceite, siendo la temperatura del proceso usada de 80C ( 3,0C),

con una tiempo de la retencin de 30 minutos. El proceso fue conducido bajo vaco (600 mmHg), con agitacin vigorosa.

Al tratar el aceite crudo con cido Fosfrico en pequeas cantidades, asegura la reaccin qumica de hidrlisis de las sales y bases de aminiocuaternario que en presencia de calor reaccionan por pirolisis o degradacin de Hofmann dando alquenos estables y/o precipitan evitando as futuras descomposiciones del aceite.

La hidrlisis con cido fosfrico es la responsable de reaccionar qumicamente con las macromolculas fosfolpidas dando como resultados: Glicerol, cido graso respectivo y la sal fosfrica. Adems es responsable de la reaccin frente a los alcoholes grasos existentes en el crudo, que se separan posteriormente, dando lugar as, la citada etapa a una modificacin qumica.

Neutralizacin: es la reaccin qumica de un cido, en este caso cido graso, con una base para la formacin de una sal. El crudo contiene en general una mayor o menor cantidad de cidos grasos libres. Los cidos grasos libres son producto de hidrlisis previas del producto en sus etapas de extraccin y almacenamiento. Cuando el lcali muy diluido de una fuerza exactamente mediada reacciona con los cidos grasos libres, el resultado es un jabn. Este jabn debe eliminarse, y esto se lleva a cabo haciendo pasar la mezcla de aceite y jabn a travs de una maquina de centrifugacin continua que separa el aceite del jabn, que a veces se denomina residuos.

Figura 2. 7 Reaccin de NeutralizacinFuente: Lawson, 1999

El aceite fue neutralizado con solucin de hidrxido de sodio al 20% p/p, bajo diversas condiciones detemperatura y exceso de la solucin. El proceso fue efectuado bajo vaco de 420 mmHg, con agitacin vigorosa, por un tiempo de 20 minutos. Despus de este tiempo, cesada lo agitacin se aumento la temperatura hasta 80C, para facilitar la separacin del aceite y la borra. La mezcla fue enfriada y la fraccin aceitosaseparada con la ayuda de unfiltro centrfugo.

Lavado: el proceso es a travs de la adicin de agua (2% v/v) al aceite neutralizado, a la temperatura de 90-95C, con la agitacin subsecuente de la mezcla por cinco minutos, bajo vaco de 440 mmHg. Esta fue enfriada y sometida adecantacin, hasta la separacin completa de las fases acuosas, slidas (borra) y aceitosas.

Al trmino de esta etapa de lavado, el crudo como tal se ha modificado separndole las fracciones de slidos, gomas, muclagos y acidez.

Deshidratacin o Secado: es la extraccin de agua de disolucin en slidos o lquidos no acuosos. El aceite se someti a una operacin de secado, con el fin de separar del producto principal las trazas de humedad que no han sido separadas anteriormente.La temperatura de secado vari de 40 hasta 90C, con una presin de vaco de 450 hasta 720 mmHg, por un tiempo de 10 minutos, con agitacin ligera, siendo el aceite pronto enfriado para seguir.

Decoloracin o Blanqueo: el blanqueo se refiere al tratamiento que se aplica para eliminar los colores y las sustancias que producen color, el fin principal es eliminar los pigmentos que estn presentes en el aceite bruto. El aceite proveniente de la etapa anterior contiene cantidades mayores o menores de pigmentos que contribuyen a darle una coloracin ms o menos fuerte al producto. Para eliminar sensiblemente o reducir estos pigmentos, se somete al aceite a un proceso fsico-qumico de adsorcin, utilizando para esto tierras o carbones activados. Los pigmentos se adsorben sobre la tierra o arcilla y, a continuacin la tierra o arcilla se separa del aceite por filtracin. El procedimiento general del blanqueo se muestra en la Figura 2.8.

El proceso de blanqueado ocurri a travs de la adicin de sustancias adsorbentes (tierra activada Celite 550 C y carbn activo)

el aceite seco, bajo vaco 660 de mmHg conagitacin lenta, bajo diversas condiciones de temperatura, tiempo de retencin, cantidadde adsorbente y mezcla de adsorbentes.

MEZCLA

SECADO AL VACIO

FILTRO PRENSA

TIERRA GASTADAACEITE DECOLORADO

FILTRO PRENSA

TIERRA GASTADA

Figura 2.8 Procedimiento de decoloracinFuente: Lawson, 1999

Filtracin: para la operacin de la filtracin del aceite clarificado, fue realizada una pre-limpieza en filtro con formacin de torta, a travs de una suspensin 1.1% p/p detierra de diatomcea del tipo del Hyflo, Estndar y Filter estndar; a una cantidad de 0.5 kilogramos por m2 de rea filtrante. En la filtracin del aceitede pescado, el

tiempo de filtracin era de 5.0 minutos para un volumen inicial de 60 ml, bajo vaco de 280 a 500 mmHg. Los primeros 2.5 minutos casi todo el aceite ya fue filtrado.

2.2.3 Diagrama y descripcin breve de equipos

A continuacin de detalla los equipos que se usan a nivel industrial para el proceso de semirefinacin de aceite de pescado.

Tanque de alimentacin con agitador.- Es un tanque de acero inoxidable donde se proceder a realizar la etapa de recepcin y desgomado del aceite de pescado.

Mezcladores.- son equipos donde se realiza una mezcla de componentes y cuando ocurre una reaccin qumica se llaman reactores qumicos.Aqusellevaraacabolaetapadela neutralizacin del aceite de pescado con la adicin del hidrxido de sodio para la formacin del jabn.

Marmita.- Es el equipo donde se coloca el agua y se calienta hasta temperatura de 90-95 C, esta debe ser suministrada como vapor mediante una caldera que por tuberas suministra el agua caliente al tanque para el lavado.Centrfugas De Filtro.- Estas operan como el tambor de rotacin de una lavadora domstica. La pared de la canasta est perforada y cubierta con un medio filtrante, como una tela o una rejilla fina, el

lquido pasa a travs de la pared impedido por la fuerza centrfuga dejando una torta de slidos sobre el medio filtrante. La rapidez de filtracin se incrementa con esta fuerza y con la permeabilidad de la torta slida. Algunos slidos compresibles no se filtran bien en una centrfuga a causa de la deformacin que sufren las partculas por la accin de la fuerza centrfuga, por lo que la permeabilidad de la torta se ve reducida considerablemente. La cantidad de lquido que se adhiere a los slidos despus que stos se han centrifugado depende tambin de la fuerza centrfuga aplicada; en general, el lquido retenido es considerablemente menor que el que queda en la torta que producen otros tipos de filtros.

Caldera.- que genera la cantidad de vapor requerida para la ebullicin del agua que se usa en el proceso.

Algunos de los equipos ms importantes descritos en este numeral se incluyen en los anexos E, F, G y H.

2.3 Reacciones qumicas comunes de los aceites

El conocimiento de los cambios qumicos importantes que pueden sufrir los aceites es necesario para comprender su elaboracin para hacer frente a posibles problemas que pueden existir durante el almacenamiento, transporte y uso.

2.3.1 Hidrlisis

La hidrlisis es la reaccin del agua con una sustancia, como las grasas. Esto se traduce en la separacin de algunos de los cidos grasos a partir del aceite o de las grasas, dando lugar a cidos grasos libres. Se producen algunos monoglicridos y diglicridos en casos de hidrlisis parcial generando glicerol y cidos grasos. En la Figura 2.9 se presenta la reaccin antes mencionada.

La hidrlisis resulta acelerada por las altas temperaturas, presiones y una excesiva cantidad de agua.

CalorTriglicrido + Agua Glicerol + 3 cidos grasos libres

Figura 2.9 Reaccin de hidrlisisFuente: Lawson, 1999

2.3.2 OxidacinEsta reaccin tiene lugar en los dobles enlaces o puntos de instauracin.

HHOHHO Luz, calor

RCCCOH + O2 RCCCOH

OO

Radical cido graso + OxgenoPerxido

Figura 2.10 Reaccin de oxidacinFuente: Lawson, 1999

Es la reaccin de un aceite con el oxgeno del aire y segn el alimento es indeseable, ya que la reaccin afectar negativamente al sabor del aceite y del alimento en el cual se usa ste. De hecho, seguardauncuidadoconsiderabledurantelafabricacin, almacenamiento y utilizacin para detener esta reaccin una vez o enlentecerla tanto como sea posible.

A la oxidacin inducida por el aire a temperatura ambiente se le denomina autoxidacin. Generalmente es un proceso lento; se necesita un tiempo considerable para producir una cantidad suficiente de perxidos (los principales productos iniciales de la autoxidacin) para desarrollar sabores u olores desagradables.Los productos que contienen una porcin ms elevada de cidos grasos insaturados son ms propensos a la oxidacin que los que contienen cantidades ms bajas.

Lavelocidadde oxidacin crece con un incrementoen la temperatura, con la exposicin al oxigeno del aire, presencia de luz y contacto con materiales que son considerados como pro- oxidantes. Se debe tener cuidado en eliminar cobre, latn, bronce u otrasaleaciones quecontengancobrede lossistemasde procesadosdeaceites,desusenvasesydelasplantas elaboradoras de alimentos que utilicen aceites o grasas.

CAPTULO 3

3.DISEODELPROCESODEUNPRODUCTO ALIMENTICIO ENRIQUECIDO CON OMEGA 3En el presente captulo se da un ejemplo de un alimento enriquecido con el aceite de pescado aclarado; cabe recalcar que se tomo un producto alimenticio ya procesado para hacer el enriquecimiento.

3.2Alimento enriquecido

Un alimento es considerado enriquecido cuando la proporcin de uno o varios de los nutrientes que lo componen es superior a su composicin normal y cuando esta modificacin se realiza de forma artificial. A lo largo de los aos, se han aadido diversos nutrientes a alimentos y

bebidas en todo el mundo con el fin de cubrir las recomendaciones dietticas y solucionar deficiencias en algn nutriente especfico.

3.2.1 Principales productos enriquecidos

Entrelosalimentosenriquecidosde mayorconsumose encuentran los productos lcteos, elazcar, la saly los condimentos. Los productos lcteos, igual que los cereales y derivados, son unos de los principales vehculos para ser fortificados con calcio, hierro, cinc y otros micronutrientes. La leche lquida de vaca, en muchos pases, se consume de forma generalizada entre la poblacin infantil, uno de los principales grupos de riesgo. Las frmulas infantiles son bsicamente leche modificada de vaca y adicionadas con distintos nutrientes.

En cuanto al azcar, constituye una alternativa ms que puede ser considerada como vehculo de fortificacin para el hierro y el cinc, as como para otros nutrientes como la vitamina A. Por otro lado, la fortificacin de la sal con yodo ha demostrado ser una estrategia efectiva para combatir su deficiencia en todo el mundo, razn por la que resultara ser un vehculo apropiado para ser utilizado en la fortificacin con otros micronutrientes como el hierro y el cinc.

Los condimentos son un atractivo vehculo para utilizar en el enriquecimiento,especialmenteenlospasesdonde habitualmente se consumen en cantidades importantes. Otros condimentos como el curry, la salsa de pescado y soja, al igual que el glutamato monosdico, se consumen de forma amplia en muchos pases.

3.2.2 Productos con omega 3 en el mercado ecuatoriano

El mercado ecuatoriano cuenta ya con productos que hablan de las bondades del omega 3, dichos productos son elaborados y en una parte del proceso se les adiciona el aceite omega 3 y otros como el atn;producto de consumo masivo en nuestra poblacin encontramosel omega 3 de forma natural y no adicionada.

Actualmente encontramos publicidad de alimentos simbolizada por un logo en forma de corazn el cual representa beneficiosos para la salud cardiaca. En la Tabla 7 se presenta una lista de productos (Figura 3.1) que se comercializan en el mercado ecuatoriano los cuales tienen en su contenido omega 3.Tabla 7 Productos en el mercado ecuatoriano con omega 3

ProductoMarcaPresentacin

Leche OmegaNutriLeche1000 cm3

Leche Omega 3Toni1000 cm3, 250 cm3

Aceite de soya LightLa Favorita1000 cm3

Aceite puro de canolaOmegaLa Favorita1000 cm3

PanMulticereales contiene omega 3Braun672 g

Margarinademesa reducida en grasaDorina Light250 g

Margarinademesa reducida en grasaDorina250 g

Mayonesa RealKraft237 ml, 295 ml


Figura 3.1 Productos con omega 3Fuente: Johanna Robalino Jaime

Informacin nutricional de algunos productos de consumo en el mercado ecuatoriano se incluyen en anexos I, J, K y L.3.3Proceso de produccin de pasta de achiote con omega 3

De las semillas del achiote (Bixa Orellana L.) se obtiene un compuesto qumico llamado bixina, materia prima de colorantes ampliamente utilizados en la industria alimenticia.

En las zonas rurales se produce pasta de achiote por mtodos empricos. Esta pastaa su vez es vendida a otras industrias y

empleada como materia prima para la elaboracin de lo conocido en el mercado nacional como "achiote", utilizado para dar color a los alimentos preparados a nivel casero, principalmente.

3.3.1 Materia prima e ingredientes

A continuacin se presentan las principales materias primas a utilizar para la elaboracin de pasta de achiote.

Achiote

Grasa vegetal de bajo punto de fusin

Sal

BHT- BHA como antioxidantes

Benzoato de sodio como preservante

En los anexos M, N y se presenta en forma detallada los ingredientes a utilizar en la pasta de achiote.

3.3.2 Descripcin del proceso

El procedimiento de elaboracin de la pasta de achiote consta de las siguientes etapas:

Recepcin de Materia Prima: El proceso se inicia con la recepcin del achiote que es sometido a anlisis organolptico para el control de caractersticas de la materia prima.

Calentamiento: Se pone a derretir la grasa vegetal en la marmita a fuego lento a una temperatura de 70 C, una vez liquida la grasa se proceder al mezclado.

Mezclado: elachiote se mezcla, con parte de la grasa vegetal derretida, en una licuadora junto con la sal.

Calentamiento: el achiote con grasa vegetal se mezcla a una temperatura de 80 C con otros aditivos como los antioxidantes y preservantesquepermitanobtenerunproductoconuna concentracin de bixina adecuada a las necesidades de los consumidores. En esta etapa del proceso se adiciona el aceite de pescado aclarado.

Enfriamiento: Se deja enfriar en la marmita agitando la mezcla cada 30 minutos hasta bajar la temperatura de llenado de 50C.

Empaque: la pasta lquida se envasa en recipientesde vidrio que se dejan reposar en mesas hasta que la pasta se solidifique; se etiquetan y embalan en cajas de cartn para ser distribuidas a los consumidores domsticos, o en envases de mayor tamao destinados a los servicios de alimentacin.

Almacenamiento: Una vez alcanzada la temperatura ambiente el producto es almacenado en un local seco y muy ventilado.

3.3.3 Diagrama de flujo

Recepcin y pesado de ingredientes

Grasa vegetal

Calentamiento70 C

MezcladoPasta de achiote

PreservanteAntioxidantes

Calentamiento

80 C

Aceite semirefinado con omega 3

Enfriamiento50 C

Pasta lquida

Empaque

Almacenamiento

Figura 3.2 Diagrama de flujo de elaboracin de la pasta de achioteFuente: Johanna Robalino Jaime

3.3.4 Diagrama y descripcin breve de quipos

A continuacin de detalla los equipos que se usan a nivel industrial para el proceso de pasta de achiote enriquecida con omega 3.

Licuadora industrial.-Usada como apoyo en las labores mecanizadas de mezclado y licuadode productos; en nuestro caso se utiliza para dejar homognea la pasta de achiote.

Marmita con agitador lento.-Equipo donde seadiciona el achiote con la grasa vegetal la cualsecalienta hasta la temperatura de 70 C; esta debe ser suministrada con vapor mediante una caldera.

Llenadora de pistn.-La mquina se construye de acero inoxidable. La mquina llena frascos con capacidad de 230 a 250 gramos cuando la pasta se encuentra lquida para facilitar el sistema de llenado. Las llenadoras se construyen con partes y sellos aprobados del USDA para la industria alimenticia.

Mesas de empaque.-En la cual se llevan los frascos llenos de pasta de achiote para ser embalados en cajas de plstico.

Balanzas.-Equipo en el que se pesan la materia prima e ingredientes.

En los anexos O, P, Q, R y S se detallan algunos de los equipos a utilizarse.

3.4Control de calidad

3.3.1 Higiene

El secado del grano inhibe el crecimiento microbiano. El peligro ms importante son los mohos que vuelven a contaminar el producto.Durante el procesamiento es necesario observar prcticas higinicas lo que permitir obtener un producto de buena calidad, es indispensable una buena higiene y aseo del local donde se procesa, una buenamanipulacin del producto durante el proceso y un empaque adecuado.

3.3.2 En la materia prima

Es importante chequear el estado higinico de la pasta y realizar anlisisvisualdecolor,materiaextraaaltacto,olor caracterstico del achiote y pruebas de coloracin en aceite caliente, utilizando la licuadora para disolver la pasta, tomando luego porciones en tubos de ensayo y definir un patrn de color, siguiendo una escala estndar.

CAPTULO 4

4. ANLASIS DE RESULTADOS

4.1 Balance de Materia

En el presente captulo se realizan los clculos de cada etapa del proceso de semirefinacin de aceite crudo de pescado obtenidos de la fase experimental.

Filtracin

Las muestras de aceite crudo de pescado proporcionadas por Borsea S.A. fueron extradas de los tanques de almacenamiento, en donde se les midi su temperatura, luego fueron trasladadasal Laboratorio de Cromatografa del Instituto de Ciencias Qumicas y Ambientales de la ESPOL, en donde se les determin su pH, para proceder con la experimentacin, comenzando con la filtracin. Los resultados de temperatura y pH de las muestras se presentan en la Tabla 8.

Tabla 8 Caractersticas de muestrasde aceite crudo de pescado antes de iniciar el proceso de semirefinacin

MuestraTemperatura de muestreo(C)pH

185,34,21

285,84,10

385,24,18


El proceso de filtracinse realiz mediantetres corridas de las muestras pasndolas a travs de papel filtro con el objeto de conseguir una prelimpieza y separar cualquier tipo de impurezas presentes. Los

datos de estas corridas se muestran en la Tabla 9 y a continuacin las frmulas de clculos de referencia.

Tabla 9 Resultados de las corridas de prelimpieza

Parmetro (Unidad)Muestra # 1Muestra # 2Muestra # 3

CondicinCondicinCondicin

InicialFinalInicialFinalInicialFinal

aceite (g/ml)0,9400,9400,940

P muestra (g)188188188

V muestra (ml)200196,519200198,780200197,554

P papel filtro (g)0,9914,2630,8672,0140,8993,198

Impurezas (g)3,2721.1472,299

P muestra filtrada (g)184,728186,853185,701


= m/V

m = *V = (0,940 g/ml)*200 ml = 188 g Impurezas = Ppapel filtro final - Ppapel filtro inicial Impurezas = 4,263 g - 0,991 g = 3,272 g

Peso de muestra filtrada= Peso muestra Impurezas= 188-3,272 = 184,728Volumen muestra= 184,728/0,940 =196,519 ml

En la Tabla 10 se presenta la diferencia de volmenes de las muestras ocurrido en el proceso de la filtraciny la cantidad deimpurezas determinadas en cada una de las muestras.

Tabla 10 Resultados del proceso de filtracin

# MuestrasVo(ml)Vf(ml)Impurezas(g)

1200196,5193,272

2200198,7801,147

3200197,5542,299

Vo= volumen inicial de la muestraVf= volumen de muestra filtrada


Clculo de la media de la etapa de filtracin (Volumen filtrado final)

Se obtiene la media aritmtica consistente en la sumatoria de las muestras filtradas entre el nmero de muestras, lo que permite calcularel rendimiento de la etapa de filtracin del aceite de pescado.

uestrasfiltradasm

# muestras

196,5191

98,78031

97,555

97,618ml1

Desgomado

Esta etapa del proceso consiste en la adicin de cido fosfrico a la muestra con el fin de eliminar gomas, muclagos y fosftidos.La cantidad de acido fosfrico adicionado a la muestra es del 1% (p/p). Para las tres muestras de 200 ml cada una se procedi como se detalla a continuacin.Se elimin el exceso de agua presente en la muestra con un secado por

5 minutos. Como consecuencia de esta operacin se modificaron los valores de pH debido a la evaporacin del agua. Las lecturas de pH antes y despus de las operaciones desecado y desgomadose presentan en la Tabla 11.

Tabla 11 pH antes y despus del proceso de desgomado

MuestraProcesopH inicialpH final

1Secado4,212,06

Desgomado2,060,44

2Secado

Desgomado4,10

1,121,12

0,37

3Secado

Desgomado4,18

1,621,62

0,42


Condiciones de la muestra Densidad aceite= 0,940 g/ml Densidad H3PO4 = 1,675 g/mlPresin normal Ebullicin aceite= 760 mmHg

Temperatura ebullicin aceite= 250 C

El volumen a utilizarse de cido fosfrico para las tres muestras de 200 ml es el mismo y su clculo se detalla a continuacin:

m

V

Donde la masa del aceite de pescado es:

m 0,94g / ml)12(V1

00ml

88g

El volumen del cido fosfrico se establece de:

mcido1

Vcido

%maceitemcido

,011,880 g

88g

,880g

,122 ml11

cido0

1,675 ( g / ml )

Por cada 200 ml se aceite crudo de pescado se usaran 1,222 ml de cido fosfrico.Las tres muestras fueron sometidas a la misma temperatura, volumen de cido fosfrico y velocidad de rotacin con un margen de3 C; 0,05 ml y 2 rpm respectivamente.

Temperatura del proceso= 80 C Rotacin = 7-9 rpm

La presin con la que debe ser realizado el proceso de desgomado es

en funcin de la temperatura. A medida que la temperatura aumente, habr cada vez ms molculas del lquido con suficiente energa como para vencer las fuerzas intermoleculares atractivas y escapar al vapor. La concentracin de molculas en el vapor aumenta rpidamente. La presin de vapor del lquido tambin aumenta.Para determinar la presin a la temperatura de trabajo se emple la ecuacin de Clausius-Clapeyron, tal como se expresa a continuacin:

log P2

Hvap T 2T1

P1R

T 2T1

P1= Presin de vapor del proceso de desgomado P2=Presin de ebullicin del aceite = 760 mmHg T1= Temperatura del proceso= 80 C = 353 K

T2= Temperatura normal de ebullicin del aceite = 523 K

Hvapor= Calor molar de vaporizacin= 73 cal/g

R = Constante de los gases = 8.31 J/(molK)

log P2

Hvap T 2T1

P1R

T 2T1

log 760 mmHg

73cal / g

523

353

P18.31J /(molK )

532 * 353

Donde:P1= 600 mmHg

Neutralizacin, lavado y secado

La etapa de neutralizacin se realiza con el NaOHcomo se detalla a continuacin:Se experimenta con 5 % de NaOH por 100 ml de volumen de muestra; se eleva la temperatura en el perodo de 20 minutos de experimentacin. Rotacin 5-8 rpmMuestra = 200 ml

NaOH = 10 ml

Tiempo (min)Temperatura ( C)

036,2

1052,2

1560

2080

Despus de concluido el tiempo de reaccin, se deja reposar la muestra por 24 horas para la formacin del jabn.

Se consigue una mezcla de aceite con jabn que fue separada obteniendo los siguientes volmenes:Volumen aceite = 174,6 ml

Jabn 1 = 25,400 ml

Luego se centrifug para separar el contenido de jabn an existente en la muestra. Para esto se utilizaron dos tubos:

Tubo # 187,3 mlTubo # 287,3 ml

Despus de 80 minutos de centrifugacin se obtuvo: Tubo # 1

Vaceite7

Jabn

9,300ml,000ml8

Tubo # 26

VaceiteJabn

7,300ml0,000ml2

Siendo el volumen total del aceite despus de la neutralizacin

VVtubo1 (V

V46 ,600 ml1t

tubo2

79,300

7,300 )ml

Total de jabn formado en la neutralizacin

Jabn(

Jabn

tubo18,000(

ubo2)0,000)ml62

Jabn2

8,000ml

Se repiti dos veces ms la experimentacin con muestras de 200 ml de aceite, produciendo los valores que se indican en la Tabla 12.

Tabla 12 Resultados del proceso de neutralizacin

MuestraVoaceite (ml)VNaOH (ml)VfAceite (ml)Jabn(ml)

120010146,60053,400

220010152,20047,800

320010141,90058,100

Promedio20010146,90053,100


Se procedi luego con el lavado del aceite neutralizado, adicionando 100 ml de agua a 90 C ( 3 C) por 100 ml de aceite neutralizado, dejando actuar el agua con el aceite durante 5 minutos en el rotaevaporador y luego decantando para separar el agua del aceite. Las condiciones fueron entonces:

Temperatura del H2O = 92,3 C

Volumen aceite = 100ml Volumen H2O = 100ml Volumen final aceite = 185 ml Tiempo de retencin = 5 min pH = 8,15Se procedia realizar a continuacin un secado paraeliminar del aceite el agua an existente, bajo las condiciones:Volumen aceite= 200 ml Temperatura del proceso= 90 C Tiempo de proceso= 20 min Volumen aceite final= 152,380 ml Agua evaporada= 47,619 ml

Blanqueado y filtracin con tierras diatomceas

El blanqueo se llev a cabo mediante la adicin de 10% carbn activado y de 3% de tierra activada a la muestra de aceite y haciendo reaccionar con agitacin lenta hasta una temperatura de 80C. La informacin completa del experimento fue:

Volumen muestra = 200 ml

Peso muestra = 335 g

Peso carbn activo = 33,500 g Peso tierra activa = 10,050 g Rotacin = 2 rpmTemperatura inicial = 40 C Temperatura fina l= 80 C Tiempo proceso = 30 min

pH = 5,44

La filtracin con tierras diatomceas se llev a cabo en un embudo de porcelana, colocando una capa de 2 cm de cada tipo de tierra, en el siguiente orden: tierra Hyflo, Estandar y por ltimo Filtre Estandar. La informacin principal de este experimento fue:Volumen muestra = 200 ml

Volumen final= 112 ml pH = 4,50

Clculos de Rendimiento por Etapas

Dos etapas principales se toman como referencia para desarrollar los clculos de rendimiento: etapa de neutralizacin y etapa de filtracin con tierras diatomceas. En la etapa de neutralizacin se separa el aceite del jabn por medio de centrifugacin; los datos experimentales que seutilizaron en el clculo de los rendimientos incluyeron:

Neutralizacin

Volumen muestra = 200 ml Volumen NaOH = 10 ml Rotacin = 70 rpmVolumen muestra filtrada = 146,900 ml

Jabn = 53,100 ml

Rendimiento = (Volumen muestra filtrada)(100)/(Volumen muestra)

Re n dim iento

46,900ml200ml1

00%1

3,45%7

Filtracin con tierras diatomceas

Volumen muestra = 200 ml

Volumen muestra filtrada = 112 ml

Rendimiento = (Volumen muestra filtrada)(100)/(Volumen muestra)

Re n dim iento

12ml200ml1

00% 6%51

Balance de materia

Seconsideraqueelprocesosedesarrolla en dos etapas, de neutralizacin y de filtracin diatomcea, con rendimientos de 73.45% y56% respectivamente. En este sentido, como se presenta en el esquema de la Figura 4.1, en base de 100 g demateria prima se produce finalmente 41.13 g de producto final (aceite filtrado). Tambin seproducen 26.55 g de jabn y 32.32 g de residuo.

Entrada de materia prima100 g

Aceite neutralizado73,45 g

Aceite filtrado41,13 g

Residuo32,32 g

Jabn26,55 g

Figura 4.1. Balance de materiaFuente: Johanna Robalino Jaime

4.2 Evaluacin de calidad del producto

Los anlisis de materias primas o productos terminados son necesarios para determinar si se cumple con normas de calidad. Tales normas, en este caso, incluyen color,Lpidos totales, ndice de yodo, ndice de perxido, Material saponificable, Humedad y cidos grasos libres, como principales.

ndice de color

El color del aceite de pescado se determina por comparacin con una serie de colores estndar, numerados (Figura 4.2).En la elaboracin el patrn de color, se colocan muestras de aceite de pescado en tubos de ensayo y se hace la prueba de comparacin para determinar el cambio de color en cada fase del proceso.

Figura 4.2 Patrn de color

1234

1= Negro

2= Marrn

3= Amarillo anaranjado

4= Amarillo

En la Figura 4.2 se muestra el patrn o ndice de color que sirvi para la evaluacin delas muestras.En la Figura 4.3 se puede apreciar de

izquierda a derecha tubos de ensayo conteniendo las muestras; la primera muestra es de color negro y es el color que se mantiene en las etapas de pre-limpieza y desgomado; la segunda muestra es de color marrn que se puede visualizar en la etapa de neutralizacin y lavado; la tercera muestra presenta un color marrn oscuro en la etapa de secado; la muestra cuatro presenta un color rojizo y se obtuvo en la etapa de blanqueo y por ultimo la muestra cinco que es de color amarrillo anaranjado originado despus de la filtracin con tierras diatomceas.

Figura 4.3 Patrn de color del aceite de pescado semirrefinadoFuente: Johanna Robalino Jaime

El resultado de nuestra muestra final comparada con el patrn de color antes expuesto se ubica entre los nmeros 2 y 3 es decir entre el color marrn y amarrillo anaranjado, como se representa en la Figura 4.4.

Figura 4.4 Muestra de aceite de pescado semirrefinadoFuente: Johanna Robalino Jaime

Anlisis de Calidad

A continuacin se listan los parmetros bsicos a los que llegamos en el producto final mediante nuestros procesos de semirefinacin:

Lpidos totales

ndice de Yodo

ndice de peroxido

Material insaponificable

Humedad

cidos grasos libres

El informe del anlisis del aceite de pescado semirefinado fueron proporcionados por la empresa patrocinadora de este estudio y as poder establecer si el producto estaba dentro de los lmites de calidad, estos resultados se muestran en la tabla 13.

Tabla 13 Parmetros de anlisis de calidad

INFORME DE RESULTADOS

DATOS DE LA MUESTRA

Tipo de muestraAceite de pescadoCantidadLoteFechaAprox. 25 ml

No. De muestras1NA

Datos del muestreoRealizado por cliente_

Fecha de Recepcin18 de Marzo de 2008

CONDICIONES DEL ANALISIS

Temperatura (C)23 1Humedad (%)58 2

Fecha de inicio del analisis19 de Marzo d 2008

Fecha de finalizacin del anlisis25 de Marzo de 2008

Mtodo aplicadoVer tabla de resultados

RESULTADOS

CODIGO CLIENTECODIGO UBAPARAMETROSMETODORESULTADO

Aceite dePescado

UBA-0263-08Lipidos Totales (%)Folch Modificado 195799,20

Indice de Yodo (%)Metodo Wijs52,90

Indice de Perxido (mg/kg)INEN 169817,07

Material Insaponificable (%)Interno2,74

HumedadAOAC 926.120,71

Acidos grasos libres (%)NTP 209.0051,63

Fuente. Borsea, 2008. Informacin no publicada

En la Tabla 14 se presentan los resultados de anlisis de laboratorio de la muestra de aceite de pescado aclarado.

Tabla 14 Anlisis cromatogrfico del aceite aclarado

PERFIL DE ACIDOS GRASOS

Acido GrasoFAMEs% Cuentas Area

Acido Miristico14:O10,11

Acido Palmitico16:O23,57

Acido Palmitoleico (cis-9)Cis-16:1(n-9)13,17

16:2(n-4)1,08

Acido Estearico18:O4,78

Acido Oleico (cis-9)Cis-18:1(n-9)16,04

18:3(n-4)0,75

Acido Linoleico (cis,cis)cis, cis 18:2(n-6)2,01

Acido Araquidico20:O0,75

Acido Linolenico18:3(n-3)1,48

18:4(n-3)1,99

20:3(n-6)0,96

Acido Araquidonico20:4(n-6)1,03

21:5(n-3)0,54

Acido Eicosapentaenoico20:5(n-3) EPA14,40

22:4(n-6)0,40

22:4(n-3)0,56

22:6(n-6)0,90

Docosahexaenoico22:6(n-3) DHA5,47

Total omega-3 24,45Total omega-6 5,30Relacin n-3/n-6 4,61Total Saturados 39,21Total Insaturados 60,79Total Monoinsaturados 29,21Total Polinsaturados 31,58

Total HUFAs 21,38

Fuente: Borsea, 2008. Informacin no publicada

HUFAs= Highly Unsaturated Fatty Acids (cidos grasos altamente insaturados)

A continuacin mostramos tablas comparativas (tabla 15 tabla 16) del aceite de pescado crudo, aceite de pescado semirefinado y los lmites establecidos para determinar si un aceite es apto para el consumo.

Tabla 15 Tabla comparativa de parmetros de calidad

Aceite de PescadoCRUDOAceite de PescadoSEMIREFINADOLimiteestablecido

Lpidos totales (%)99,3699,2099.50

ndice de Yodo (%)201,1652,9065

MaterialInsaponificable (%)8,702,742

Humedad (%)10,700,5


Tabla 16 Resultado de Anlisis de cidos Grasos

Aceite de PescadoCRUDOAceite de PescadoSEMIREFINADO

Total omega-340,6624,45

Total omega-64,845,30

Relacin n-3/n-68,404,61

Total Saturados30,8139,21

Total Insaturados69,1960,79

Totalmonoinsaturados22,6429,21

Total polinsaturados46,5531,58

Total HUFAs40,35621,38


CAPITULO 5

5. Conclusiones y Recomendaciones

Conclusiones

La muestra de aceite de pescado que se procedi a blanquear era originalmente de un color negro; despus de la experimentacin se obtuvo un color entre marrn y amarillo anaranjado el cual esaceptado y permitido para el uso de este como materia prima.

La composicin qumica del aceite blanqueado es: lpidos totales99,20%; humedad 0,71%. El contenido de cidos grasos omega 3 es del 24,45% presente en nuestra muestra siendoel porcentaje mnimo el 19%.

El enriquecimiento de la pasta de achiote se produjo en la etapa de calentamiento ya que la materia prima se encontraba en estado lquido y es ms sencilla la homogenizacin y as este producto quede como ejemplo para enriquecer alimentos con cidos grasosomega 3 y ponerlos al servicio de la sociedad.

Recomendaciones

En base a los resultados de laboratorio que se obtuvieron en este estudio seria aconsejable escalar el proceso para tener resultados anivel industrial.

Experimentalmente se puede recomendar que antes de la etapa de desgomado el aceite crudo de pescado tenga un secado previo es decir exponerlo por 5 minutos hasta llegar a 100Cya que en la

experimentacin se noto que haba presencia de burbujas lo que nos

quiere decir que hay humedad presente.

De ser requerido, puede incluirse antioxidantes para aumentar la vida til del producto enriquecido. Antioxidante Estndar: Etoxiquina 500 ppm mx. Otros, a pedido del cliente.

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tesis de aceite de pescado word

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