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ESCUELA DE AGRICULTURA DE LA REGIÓN TROPICAL HÚMEDA
ELABORACIÓN DE QUESO RICOTTA
A PARTIR DE SUERO LÁCTEO
WALNER ARTAVIA PORRAS
Trabajo de Graduación presentado como requisito parcial para optar al títulode Ingeniero Agrónomo con el grado de Licenciatura
Guácimo, Costa RicaDiciembre, 1999
ii
Trabajo de Graduación presentado como requisito parcial para optar al título deIngeniero Agrónomo con el grado de Licenciatura
Profesora Asesora Yanine Chan, Lic.
Profesor Coasesor Manuel Cerrato, Ph.D.
Vicerrector Académico James B. French, Ph.D.
Candidato Walner Artavia Porras
Diciembre, 1999
iii
DEDICATORIA
A mi madre Ana Live Artavia Porras;
....por forjarme como el hombre que soy.
....por enseñarme que la vida tiene cosas
buenas y cosas no tan buenas, las
cuales existen por alguna razón, que no
necesariamente es siempre la que se
mira a primera instancia.
....por enseñarme a no rendirme ante las
situaciones difíciles.
....por brindarme apoyo incondicional.
....por ser mi amiga.
Walner Artavia Porras (1999)
iv
AGRADECIMIENTO
A Dios, por permitirme la oportunidad de
estudiar y compartir en la EARTH y
darme voluntad para realizar este
Proyecto.
A Yanine Chan, por su colaboración en el
Proyecto, su dedicación y su amistad.
A Manuel Cerrato, por compartir sus ideas
y así ayudarme a formarme como
profesional.
A mi querida familia, por su apoyo y su
cariño, ya que para mí eso es lo más
importante en la vida.
A mis compañeros y amigos por su
solidaridad y comprensión en los
momentos difíciles.
Al personal de la EARTH, por su asistencia
en el Proyecto y por su valioso aporte
durante cuatro años.
Walner Artavia Porras (1999)
v
RESUMEN
Comúnmente el suero es considerado como un producto contaminante que esgenerado en la industria quesera. En algunas ocasiones el suero es vertidodirectamente en ríos u otros cuerpos de agua. Esta práctica causa seriosproblemas de contaminación en dichos afluentes acuíferos, ya que posee una altademanda biológica de oxígeno (DBO) y un alto contenido de sólidos totales. Enotros casos el suero es utilizado como complemento en la dieta de algunosanimales pecuarios, debido a que posee alto contenido de nutrientes, tales comocarbohidratos y proteínas. La producción de queso en la EARTH genera cerca de2475 kg mensuales de suero que usualmente se destinan a la alimentación decerdos. Además en Costa Rica la generación de suero alcanza los niveles de 20millones de kilogramos mensuales. Debido al alto valor nutricional, el suero puedeser utilizado en la manufactura de algún sub-producto lácteo, como el quesoRicotta. La adición de una solución ácida y la aplicación de calor, logra que laproteína presente en el suero coagule y forme conglomerados que incluyen granparte de minerales, lípidos y carbohidratos. Estos conglomerados pueden secolectados, salados, molidos y refrigerados para producir queso Ricotta. Esteproceso ocasiona que el suero generado contenga menor cantidad de sólidostotales.
El objetivo de este proyecto fue generar una metodología para la producción dequeso Ricotta EARTH como alternativa ante la utilización del suero enalimentación animal o su disposición en cuerpos de agua. Con la participación de40 panelistas de EARTH se realizaron 6 análisis sensoriales comparando el quesoRicotta EARTH contra un queso Ricotta comercial, tomando en cuenta los gustosy preferencias de los panelistas y midiendo algunas variables como; olor, color,apariencia, textura y sabor. Luego se procedió a analizar químicamente el quesoRicotta producido en EARTH, mientras que el suero fue analizado química ybiológicamente antes y después de la manufactura del queso.
Los resultados de los análisis sensoriales indicaron que la metodología deelaboración de queso Ricotta EARTH debía trabajar el suero a un pH de 4.7 y auna temperatura de 90 °C, mientras que a la proteína coagulada del suero se ledebería adicionar 2.2 % de sal para luego molerla, y moldearla a 4 °C utilizandouna pesa de 2.7 kg sobre el molde. Los análisis químicos del suero indicaron queéste disminuye su cantidad total de sólidos de 6.2 a 2.8 % luego de la manufacturadel queso Ricotta. El queso obtenido mostró un rendimiento de 3.53 % y unacomposición que al ser comparada con otros quesos Ricotta se considera comoadecuada ya que presentó 31 % de sólidos totales, mientras que el rango normal
vi
se encuentra entre 25 y 40 %. La DBO del suero utilizado como materia primadisminuyó en aproximadamente 9300 mg/L.
Para concluir se puede mencionar que el queso Ricotta EARTH, es un productosensorialmente aceptado y de características nutricionales adecuadas. Además,el proceso de manufactura de queso Ricotta generado mediante las sugerenciasde los panelistas de la EARTH, causa al suero inicial pérdida parcial de materiaorgánica y una reducción de la DBO en el suero utilizado, por lo que se reduce lacontaminación que el suero podría causar si fuera desechado en afluentesacuíferos.
Palabras claves: leche, suero, proteína, queso, queso Ricotta, demandabiológica de oxígeno (DBO).
ARTAVIA, W. 1999. Elaboración de queso Ricotta a partir de suero lácteo.Trabajo de Graduación. Guácimo, Costa Rica. EARTH. 40 p.
vii
ABSTRACT
Whey is commonly considered a waste by-product of the cheese industry. In someinstances, whey is disposed of directly into rivers or other bodies of water. Thispractice causes serious pollution problems in those waters because whey has avery high biological oxygen demand (BOD) due to its high content of total solids.In other cases, whey is used as a dietary complement for farm animals because ofits high nutrient content, mostly carbohydrates and protein. EARTH cheeseproduction yields about 2475 kg of whey monthly which are usually in pigalimentation. In Costa Rica alone, whey production reaches 20 millions kg permonth. Because of its high nutrient value, whey can be used in the manufacturingof other dairy products such as Ricotta cheese. The addition of an acid solutionand the subsequent application of heat cause the protein present in whey tocoagulate and form conglomerates that also contain minerals, lipids andcarbohydrates. These conglomerates can be collected, salted, ground, molded anrefrigerated to produce Ricotta cheese. As a result of this process, a whey with alower total solids is produced.
The objective of this project was to develop a sound methodology for theproduction of Ricotta cheese at EARTH as an alternative for the use of whey inanimal nutrition or its disposal in bodies of water. Six sensorial analyses of Ricottacheese produced at EARTH were conducted among 40 panelists from EARTH toestablish a methodology for the production of Ricotta cheese based on thepanelists choices of odor, color appearance, texture and flavor. A commercialbrand of Ricotta cheese was used as a reference. Chemical analyses wereconducted in the Ricotta cheese produced and chemical and biological analyseswere also conducted in the whey before and after production of Ricotta cheese.
The results indicate that Ricotta cheese production at EARTH should be doneunder the following conditions: a) a final pH of whey of 4.7, b) heating at atemperature of 90 °C, c) addition of 2.2 % salt to the coagulate at the time ofgrinding and d) molding the cheese at a temperature of 4 °C using a weight of4.7 kg. Under those conditions, a Ricotta cheese yield of 3.53 % was obtained andthe cheese had 31 % total solids. The chemical analysis of whey indicate that itscontent of total solids decreased from 6.2 % before cheese making, to 2.8 % aftercheese making. The BOD of whey decreased in about 9300 mg/L.
The Ricotta cheese made at EARTH resulted in a cheese with a high nutritionalvalue and sensorial characteristics accepted by potential consumers. Furthermore,manufacture of this cheese based on suggestions from panelists caused areduction in the organic matter content and the BOD of the final whey obtained.These observations suggest that the potential risk of pollution of whey has beenreduced if this whey is to be disposed into rivers or other bodies of water.
viii
Key words: milk, whey, protein, cheese, Ricotta cheese, biological oxygendemand (BOD)
ARTAVIA, W. 1999. Elaboración de queso Ricotta a partir de suero lácteo.Trabajo de Graduación. Guácimo, Costa Rica. EARTH. 40 p.
ix
TABLA DE CONTENIDO
Página
1 INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 1
2 OBJETIVOS .............................................................................................................. 4
2.1 OBJETIVO GENERAL................................................................................................. 42.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ......................................................................................... 4
3 LITERATURA CITADA.............................................................................................. 5
3.1 LA LECHE................................................................................................................ 53.2 GRASA .................................................................................................................... 63.3 PROTEÍNAS ............................................................................................................. 63.4 CARBOHIDRATOS..................................................................................................... 73.5 CENIZAS.................................................................................................................. 83.6 VITAMINAS .............................................................................................................. 83.7 QUESO.................................................................................................................... 83.8 COAGULACIÓN......................................................................................................... 93.9 SUERO.................................................................................................................. 10
3.9.1 Fermentación Alcohólica .............................................................................. 123.9.2 Desmineralización ........................................................................................ 123.9.3 Hidrólisis de la Lactosa................................................................................. 133.9.4 Producción de Metano ................................................................................. 13
3.10 QUESO RICOTTA................................................................................................ 133.11 OXÍGENO DISUELTO Y DEMANDA BIOLÓGICA DE OXÍGENO...................................... 14
4 MATERIALES Y METODOS ................................................................................... 16
4.1 UBICACIÓN DEL PROYECTO .................................................................................... 164.2 ELABORACIÓN DE QUESO RICOTTA......................................................................... 164.3 ANÁLISIS SENSORIAL DEL QUESO RICOTTA............................................................... 174.4 ANÁLISIS QUÍMICO ................................................................................................. 18
4.4.1 Recolección de Muestras ............................................................................. 184.4.2 Análisis del Suero......................................................................................... 184.4.3 Análisis de Queso Ricotta ............................................................................ 19
4.5 DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA BIOLÓGICA DE OXÍGENO EN EL SUERO INICIALY FINAL ......................................................................................................................... 204.6 ANÁLISIS ESTADÍSTICO........................................................................................... 20
5 RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................................ 21
5.1 ELABORACIÓN DEL QUESO RICOTTA ....................................................................... 215.2 ANÁLISIS QUÍMICOS ............................................................................................... 31
6 CONCLUSIONES.................................................................................................... 36
x
7 RECOMENDACIONES............................................................................................ 37
8 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................ 38
9 ANEXOS ................................................................................................................. 40
xi
LISTA DE CUADROS
Cuadro Página
CUADRO 1. COMPOSICIÓN GENERAL DE LA LECHE DE VACA .................................................. 6CUADRO 2. COMPOSICIÓN GENERAL DEL SUERO LÁCTEO.................................................... 11CUADRO 3. MÉTODOS PARA LA CARACTERIZACIÓN DE LOS CONSTITUYENTES DEL SUERO ..... 19CUADRO 4. MÉTODOS PARA LA CARACTERIZACIÓN DE LOS CONSTITUYENTES DEL QUESO..... 19CUADRO 5. ANÁLISIS DE VARIACIÓN PARA LOS ASPECTOS EVALUADOS EN LOS QUESOS
RICOTTA EARTH Y COMERCIAL.................................................................................. 27CUADRO 6. COMPOSICIÓN QUÍMICA, ACIDEZ Y DEMANDA BIOLÓGICA DE OXÍGENO DEL SUERO,
ANTES Y DESPUÉS DE LA ELABORACIÓN DEL QUESO RICOTTA EARTH. ......................... 31CUADRO 7. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL QUESO RICOTTA EARTH....................................... 32CUADRO 8. COMPARACIÓN DE LOS CONSTITUYENTES QUÍMICOS DEL QUESO RICOTTA EARTH
CON OTROS QUESOS RICOTTA.................................................................................... 33
xii
LISTA DE FIGURAS
Figura Página
FIGURA 1. DISTRIBUCIÓN DE LAS PROTEÍNAS DE LA LECHE DE VACA. ..................................... 7FIGURA 2. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE QUESO RICOTTA EARTH A
PARTIR DE SUERO DE QUESO TURRIALBA. ................................................................... 17FIGURA 3. PRIMER ANÁLISIS SENSORIAL PRELIMINAR. ......................................................... 22FIGURA 4. SEGUNDO ANÁLISIS SENSORIAL PRELIMINAR. ..................................................... 23FIGURA 5. TERCER ANÁLISIS SENSORIAL PRELIMINAR. ........................................................ 24FIGURA 6. ANÁLISIS SENSORIALES DEFINITIVOS: A) PRIMER ANÁLISIS, B) SEGUNDO ANÁLISIS Y
C) TERCER ANÁLISIS. ................................................................................................. 26FIGURA 7. RESULTADOS PROMEDIO DE LOS TRES ANÁLISIS SENSORIALES DEFINITIVOS......... 28FIGURA 8. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DEFINITIVO DE QUESO
RICOTTA EARTH A PARTIR DE SUERO DE QUESO TURRIALBA. ...................................... 30FIGURA 9. BALANCE DE MASA PARA LA ELABORACIÓN DE QUESO RICOTTA EARTH. ............. 31FIGURA 10. DEMANDA BIOLÓGICA DE OXÍGENO PARA LOS SUEROS INICIAL Y FINAL................ 35
xiii
LISTA DE ANEXOS
Anexo Página
ANEXO 1. HOJA DE EVALUACIÓN SENSORIAL POR ESCALA HEDÓNICA. .................................. 41
1
1 INTRODUCCIÓN
La leche y sus derivados constituyen un alimento de alta calidad nutricional
para la humanidad. Sus características microbiológicas y químicas le permiten ser
procesada de muchas maneras con el objetivo de lograr obtener diversos
productos tanto de consumo humano como animal. Antes de ser consumida, la
leche es sometida a varios tratamientos con el fin de conservar o mejorar su
calidad microbiológica y así cumplir con las normas de calidad necesarias para el
consumo de productos lácteos. La producción y las diferentes formas de consumo
de la leche son afectadas por factores como transporte y acopio, la
industrialización, la investigación de nuevas tecnologías productivas, la regulación
de precios, las redes de distribución, la demanda y la oferta (BCIE, 1990).
Barrantes (1999) indica que un 70 % de la producción de leche en
Centroamérica es generada en hatos de doble propósito y cerca de un 67 % de
esa producción es procesada a nivel de campo. Según Arias et al., (1996) un 50%
de la producción de leche en Costa Rica es procesada por industrias de gran
escala y un 50 % por industrias menores o rurales. Además, los mismos autores
indican que un 40 % de la producción es destinada a la elaboración de queso
fresco, lo que genera alrededor de un 32.2 % de suero con respecto al volumen
total de leche producida en el país. Esto equivale a 245.6 millones de kg anuales
de suero1.
En zonas rurales, la elaboración de quesos frescos es la forma más común
de utilizar la leche. Sin embargo, la calidad de los quesos frescos es afectada por
una mala calidad de la leche y la presencia de antibióticos. Lo anterior es el
1 Tomado de la Cámara Nacional de Productores de leche. 1997. Comunicaciónpersonal.
2
resultado de la falta de conocimiento técnico por parte de los productores y de la
ausencia de análisis químicos y microbiológicos como métodos de control de
calidad. Además, estos factores también afectan la calidad y la utilización del
suero generado en la elaboración de queso, lo que genera que en muchos casos
que el suero se utilice para alimentar animales o simplemente se deseche a ríos o
cuerpos de agua, a pesar de su alto valor energético, sus buenas características
organolépticas y su alta cantidad de proteínas (Barrantes, 1999; Escobar, 1980).
La práctica de desechar el suero a ríos u otros cuerpos de agua provoca un
serio problema de contaminación. Lo anterior se debe a que el suero tiene una
demanda biológica de oxígeno (DBO) muy elevada lo que causa una deficiencia
de oxígeno disuelto en el agua para los seres vivos de dichos sistemas, ya que
después de la adición de suero al río, el oxígeno es utilizado en el proceso de
oxidación de los componentes orgánicos fácilmente oxidables del suero. Esta
situación obliga a buscar una alternativa de manejo del suero que sea amigable
con el ambiente y más económica (Scott, 1991).
El Laboratorio de Procesamiento de Alimentos de la EARTH procesa
alrededor de 3000 kg de leche mensuales para la producción de queso tipo
Turrialba. Tomando en cuenta lo anterior podemos determinar que en la EARTH
se producen alrededor de 2475 kg de suero mensuales. Esa cantidad de suero
representa una cantidad significativa de nutrientes como proteína, carbohidratos y
grasas y, al mismo tiempo, podría representar una fuente potencial de
contaminación de aguas según se disponga de la misma. La EARTH busca el
mejor aprovechamiento de recursos y al mismo tiempo minimizar la contaminación
del ambiente en todos los procesos de producción, por lo que se sugiere buscar
alternativas al uso que se le puede dar a esa cantidad de suero (Arias et al., 1996;
Sánchez, 1999).
Una alternativa para manejar el suero de una manera más sostenible es la
elaboración de queso Ricotta a partir de ese suero. Este es un proceso que utiliza
3
una gran parte de la proteína soluble en el suero, convirtiéndola en queso que es
un producto nutritivo y de gran valor agregado. Como resultado del proceso de
producción de queso Ricotta se produce otro suero con una cantidad
considerablemente menor de sólidos y una DBO menor, por lo que causaría
menos problemas de contaminación si fuera desechado como aguas residuales.
4
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Producir queso Ricotta, de características sensoriales aceptables para los
consumidores de la EARTH, como una alternativa para el aprovechamiento del
suero generado en la producción de queso tipo Turrialba.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Desarrollar una metodología para la manufactura de queso Ricotta como
alternativa para el aprovechamiento del suero lácteo generado del proceso de
elaboración de queso en la EARTH.
Evaluar la aceptación del queso Ricotta por los consumidores de la EARTH
a través de un análisis sensorial.
Determinar las características químicas del suero lácteo y del queso Ricotta
a través de la evaluación del pH, acidez y del contenido de proteína,
carbohidratos, grasa, minerales y humedad.
Determinar la demanda biológica de oxígeno en el suero lácteo utilizado
como materia prima y en el suero remanente.
5
3 LITERATURA CITADA
3.1 LA LECHE
Según Revilla (1985) “la leche es una secreción láctea, libre de calostro,
obtenida de una o más vacas en buen estado de salud, la cual debe de poseer no
menos de 3.25 % de grasa y no menos de 8.25 % de sólidos no grasos”. Otra
característica de la leche fresca, es que debe de estar libre de antibióticos, olores,
materias o sabores extraños. Además, debe ser de color blanco opaco, tener un
pH entre 6.4 y 6.7, y estar libre de enfermedades infecto contagiosas.
Debido a sus características, la leche se puede procesar de diferentes
maneras tales como: leche descremada, leche baja en grasa, leche recombinada,
leche compuesta, leche pasteurizada, leche condensada, leche en polvo, crema,
helados, queso.
Aparte del tratamiento que recibe la leche para lograr obtener todos los
derivados anteriores, también juega un papel importante la composición de la
misma. Por otra parte, los nutrimentos de la leche generalmente se encuentran
dentro de intervalos, según se muestra en el Cuadro 1, debido a las diferentes
razas de mamíferos que la producen y a las diferentes etapas de producción de
los mismos. No obstante, también se observa que los componentes de la leche
se pueden dividir en tres grandes grupos: agua, sólidos grasos y sólidos no grasos
(Escobar, 1980).
Por otra parte, debido a las propiedades nutricionales la leche puede ser
utilizada como suplemento proteico, ya que contiene una proporción importante
de aminoácidos esenciales, es decir aquellos aminoácidos que no son producidos
6
por el organismo y que por lo tanto deben ser aportados por la
dieta (Grasselli et al., 1997).
Cuadro 1. Composición general de la leche de vaca(1).
Constituyente Menor Mayor
Agua 70.00 90.50Grasa(2) 2.20 8.00Proteínas(3) 2.70 4.80Carbohidratos (lactosa)(3) 3.50 6.00Cenizas(3) 0.65 0.90Sólidos totales 9.05 19.70(1) Tomado de Revilla, 1985.(2) Sólidos grasos 3.80% de la leche.(3) Sólidos no grasos 9.20% de la leche.
Valores
-------------------------------- % ---------------------------------
3.2 GRASA
Es un componente de la leche con características bastante complejas.
Sirve como medio de transporte a las vitaminas liposolubles (A, D, E y K), contiene
más ácidos grasos de cadena corta (facilita la digestión) en comparación con otras
grasas, tiene relación directa con el sabor de la leche y afecta la textura de los
productos generados a partir de la misma (Revilla, 1985).
3.3 PROTEÍNAS
Están formadas por polímeros de ∝-aminoácidos, además pueden contener
otros compuestos. Su estructura básica son aminoácidos unidos por un enlace
peptídico entre cada grupo amino y carboxilo. Las proteínas participan en un gran
7
grupo de reacciones químicas tales como oxidación, reducción, hidrólisis y
desaminación entre otras (Revilla, 1985).
Según la Figura 1, si se toma en cuenta las cantidades de diferentes
proteínas en la leche, indiscutiblemente la caseína se encuentra en primer lugar,
ya que constituye el 80 % de las proteínas lácticas. Además, la caseína es la que
le da el color a la leche y juega un papel muy importante en la elaboración de
quesos gracias a su coagulación (se precipita fácilmente en medios ácidos), para
constituir al final del proceso cerca del 25 % del queso terminado. Además se
observa que el suero posee 1 % de proteína, lo que se puede comparar con el
3.8 % de proteína de la leche (Revilla, 1985).
Figura 1. Distribución de las proteínas de la leche de vaca.
3.4 CARBOHIDRATOS
El carbohidrato más importante de la leche es la lactosa (glucosa +
galactosa), su fórmula representativa es C12H22O11. La lactosa constituye la mitad
de los sólidos no grasos y cerca de un 4.8 % del total de la leche. Además, la
lactosa es el principal factor de maduración y fermentación de los productos
lácteos (Revilla, 1985).
Proteínas
15 – 20 % Proteínas solubles en H20(lactoglobulinas)
80 % Insoluble en H20 (Caseína) 25% Queso
Suero1%
8
3.5 CENIZAS
Las cenizas son en realidad los elementos minerales que contiene la leche.
Están formadas por los mismos minerales que contiene el mamífero productor, y
su cantidad en la leche se ve influenciada por factores de herencia y condiciones
alimenticias de dichos mamíferos. Los elementos minerales se encuentran
agrupados en macroelementos (Ca, P, Mg, K, Cl, S) y microelementos (Fe, Cu, Al,
Zn, Mn, Co, I, Ni, B, Pb, Cr, F, Br), según sea la cantidad encontrada en la leche.
La determinación de estas sales minerales se realiza mediante la incineración
(550°C) de la leche, lo que conlleva a la obtención de algunas pérdidas de los
minerales más volátiles (Revilla, 1985).
3.6 VITAMINAS
La leche es rica en vitaminas, las cuales nos ayudan a una mejor
asimilación de los nutrimentos. Las vitaminas más comunes en la leche son la A,
D (solubles en grasa), vitamina C y el complejo vitamínico B (solubles en agua)
(Madrid, 1996).
3.7 QUESO
Uno de los productos obtenidos de la leche es el queso, el cual está basado
en una coagulación de la proteína y posterior eliminación del suero. Tiene por
finalidad recolectar los sólidos de la leche y preservarlos por largo tiempo.
Además, existen muchos métodos por los que se pueden preparar diferentes tipos
de queso y muchos diferentes mamíferos de los que se puede extraer la leche. Lo
anterior origina una gran variedad en los tipos de queso manufacturados
(Alais, 1985; Revilla, 1985).
9
Según Alais (1985) “el queso es una forma de conservación de los
componentes insolubles de la leche: la caseína y la materia grasa; se obtiene por
medio de la coagulación de la leche y posterior desuerado en el curso del cual el
suero se separa de la cuajada”. Los componentes del queso son prácticamente
los mismos que los de la leche; agua, proteínas (caseína), carbohidratos (lactosa)
y cenizas. La cantidad total de esos componentes en la leche por unidad de peso
es menor que la cantidad que queda en el queso (Revilla, 1985).
Los quesos varían según sean los resultados de varios factores presentes
en la elaboración. Dichos factores son: a) microbiológicos; microflora,
b) bioquímicos; enzimas, bacterias, levaduras y mohos, c) físicos; temperatura,
pH, d) químicos; Ca retenido, agua, sales y d) mecánicos; corte, agitación,
trituración.
3.8 COAGULACIÓN
Según Scott (1991), el cuajo actúa sobre la caseína de la leche en tres
fases. En la primera fase, la enzima rompe la cadena de aminoácidos de la k-
caseína por la unión establecida entre un residuo de fenilalanina y otro de
metionina. Esta hidrólisis da lugar a la formación de para-k-caseína y de un
macropéptido. En la segunda fase ocurre la coagulación y se da cuando la
temperatura es lo suficientemente elevada y cuando existen en el medio iones
calcio. En la tercera fase la caseína-k ejerce una influencia estabilizadora sobre
las micelas de caseína, pero ya formada la para-k-caseína y existiendo en el
medio iones de calcio, la influencia estabilizadora desaparece y las micelas se
combinan entre sí dando lugar a la formación de un coágulo que engloba el resto
de los componentes de la leche.
10
El proceso anterior es conocido como coagulación enzimática, no obstante
la proteína de la leche también puede ser separada mediante la adición de
soluciones ácidas (Scott, 1991).
Después del proceso de coagulación se genera el suero lácteo, el cual
puede ser utilizado en la fabricación de otro queso conocido como queso Ricotta.
Este queso se obtiene de la coagulación de la proteínas solubles de la leche que
permanecen solubles en el suero después de la fabricación de queso por vía
enzimática. El queso Ricotta también puede producirse a partir de una mezcla de
suero con una porción de leche fresca. En ambos casos se utiliza una
metodología similar, con la pequeña diferencia de que en el primer caso se trabaja
con lactoglobulinas (proteínas del suero debido a su solubilidad) y en el segundo
caso se trabaja con lactoglobulina y caseína al mismo tiempo.
3.9 SUERO
El suero es un producto derivado de la elaboración de queso. Contiene
gran cantidad de constituyentes nutricionales como lactosa, albúmina y la mayor
parte de los minerales de la leche. Además, presenta características funcionales
para ser procesado como alimento para la humanidad. Sin embargo es muy
común que el suero sea utilizado en la alimentación de animales como cerdos o
aves, principalmente debido a su alto contenido de vitamina B2 (riboflabina)
(Judkins, 1984).
En la Figura 1 se observa que las proteínas del suero son solubles en agua
y forman cerca del 15 al 20 % de las proteínas lácticas. Por otra parte el suero
representa cerca del 82.2 % del volumen total de leche utilizado en la producción
de quesos (Alais, 1985; Scott, 1991).
11
La composición del suero (Cuadro 2) varía dependiendo del tipo de queso
del cual provenga el suero. Por ejemplo cuando la cuajada se elabora mediante
coagulación enzimática entonces el suero es conocido como suero dulce (pH 6.0 a
6.6), mientras que si la cuajada se obtiene mediante la adición de un ácido
entonces el suero será conocido como suero ácido (pH 4.3 a 4.7). El pH del
suero altera su composición porcentual de componentes, ya que a mayor pH
menor rendimiento en sólidos del queso Ricotta (Madrid, 1996).
Cuadro 2. Composición general del suero lácteo(1).
Constituyente Dulce Acido
---------------------------- % -----------------------------------Agua 93 - 94 94 - 95
Grasa 0.2 - 0.7 0.04
Proteínas 0.8 - 1.0 0.8 - 1.0
Carbohidratos (lactosa) 4.5 - 5.0 4.5 - 5.0
Cenizas 0.05 0.40Sólidos totales 5.6 - 6.8 5.7 - 6.4(1) Tomado de Madrid, 1996.
Suero
Observando los componentes nutritivos tales como proteínas, carbohidratos
y minerales que el suero ofrece se puede destacar que el suero es una materia
prima de alta calidad nutritiva para la alimentación humana. Por lo que es
recomendable procesar el suero de la manera más eficientemente posible con la
finalidad de aprovechar al máximo sus componentes nutricionales. Por otra parte,
cuando el suero es desechado al ambiente, causa gran impacto a los sistemas
acuíferos cercanos, ya que la demanda biológica de oxígeno (DBO) es de
aproximadamente 40000 mg/L, mientras las aguas residuales para lácteos deben
estar cercano a los 100 mg/L (Beardsley et al., 1996; Revilla, 1985; Rojas, 1999).
Cuando no se desecha, el suero es utilizado para la alimentación animal en
forma líquida o procesado como suero en polvo como complemento proteico. Sin
12
embargo, el aprovechamiento de los componentes del suero para la alimentación
humana se puede lograr mediante la elaboración de bebidas (café proteinizado), la
adición a productos de panadería o carnes proteicas y la fabricación de queso
(Escobar, 1980; Scott, 1991).
Las proteínas del suero son superiores que la mayoría de las proteínas de
otros alimentos en términos de valor nutritivo, debido a que son altamente
digeribles por el tracto digestivo. También se puede mencionar que las proteínas
del suero tienen un comportamiento similar a las proteínas del huevo ya que son
muy solubles, forman espuma y coagulan al calentarlas (Ranken, 1988).
Otra forma de extracción de las proteínas del suero es la cromatografía de
intercambio iónico, el cual es un proceso mediante el cual se pueden obtener
productos de hasta 90% de proteína. Estos productos se utilizan para la
fabricación de productos nutritivos o dietéticos (Ranken, 1988).
Otras alternativas para el aprovechamiento del suero son:
3.9.1 FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
La extracción de alcohol a partir de suero es un proceso nuevo
comercialmente. Se realiza mediante la aplicación de levaduras para que actúen
sobre los carbohidratos y produzcan alcohol. Recientemente se está trabajando
con una levadura (estirpes de Kluyveromyces fragilis) que fermenta
específicamente la lactosa, lo que mejora la calidad y disminuye los costos de
producción (Ranken, 1988).
3.9.2 DESMINERALIZACIÓN
La desmineralización consiste en reducir el contenido mineral del suero
mediante un tratamiento de intercambio iónico o bien por electrólisis. El suero
desmineralizado se utiliza para producir suero en polvo para destinarlo a formar
13
parte de los ingredientes de alimentos para niños, o en la fabricación de chocolate
para recubrimientos (Ranken, 1988).
3.9.3 HIDRÓLISIS DE LA LACTOSA
Este proceso consiste en hidrolizar la lactosa del suero para luego realizar
una evaporación del suero hasta alcanzar una concentración de sólidos entre 60 y
75 %. El objetivo de dicho proceso es obtener lactosa que no cristalice fácilmente
a temperatura ambiente para ser utilizada como sustituto en los ingredientes de la
fabricación de jarabe de glucosa (Ranken, 1988).
3.9.4 PRODUCCIÓN DE METANO
La producción de metano no sólo es una alternativa para la utilización del
suero convencional, sino que también en este proceso es factible la utilización de
suero desproteinizado, como por ejemplo el suero que se obtiene de la
manufactura de queso Ricotta. El proceso consiste en una fermentación
anaeróbica con la finalidad de convertir la materia orgánica en metano. La
producción del gas en términos energéticos puede compararse otros combustibles
a razón de 0.5 kg. de fuel-oil por cada 1 kg. de sólidos de suero. Lo que significa
que por cada 0.5 kg de fuel-oil se produce la misma cantidad de energía que
produce 1 kg de sólidos de suero para emplear en cocinas o iluminación de
habitaciones (Ranken, 1988).
3.10 QUESO RICOTTA
En la fabricación de quesos se hace necesario concentrar la mayor
cantidad de sólidos de leche (principalmente de las proteínas debido a su valor
nutritivo), para formarlos en un solo bloque de poca humedad (en comparación
con la leche) conocido como cuajada. También se necesita de un mecanismo que
14
cumpla con eficiencia dicho proceso. La coagulación consiste en la separación o
precipitación de la caseína, la cual engloba o atrapa al resto de los constituyentes
de la leche al precipitarse (Scott, 1991).
El queso Ricotta es uno de los varios tipos de queso que existen. Se
produce a partir de la coagulación de la proteína (lactoglobulina) en un medio
ácido y con aplicación de calor a leche entera con suero o solamente al suero.
Cuando el ingrediente principal del queso Ricotta es la leche, la coagulación
de la proteína se puede llevar a cabo mediante la adición de sustancias ácidas o la
aplicación de temperatura. Sin embargo cuando el ingrediente principal en la
elaboración de queso Ricotta es suero, la coagulación de la proteína se realiza
mediante la adición de una sustancia ácida y el aumento de temperatura
simultáneamente (Scott, 1991).
3.11 OXÍGENO DISUELTO Y DEMANDA BIOLÓGICA DE OXÍGENO
El oxígeno disuelto (OD) es un parámetro comparable a la demanda
biológica de oxígeno (DBO), si se considera que los dos procedimientos tienen
como fundamento básico la cantidad de oxígeno que se encuentra en el agua.
Tanto así, que si se calcula uno de ellos se puede realizar una aproximación del
otro. Por lo que para calcular la DBO a partir del OD se aplica la ecuación 1
(Chacón, 199?).
(1) DBO = (OD inicial – OD 5días) / % de Dilución
La ecuación 1 necesita de dos mediciones de OD; la primera al inicio del
periodo de incubación y la segunda al final de los 5 días de incubación. Además,
el periodo de incubación consiste en mantener las muestras durante 5 días a 20°
centígrados. El porcentaje de dilución sólo se utiliza cuando la escala del medidor
de oxígeno disuelto no es lo suficientemente amplia como para cubrir los valores.
15
La DBO se define como la necesidad de oxígeno para la descomposición
de la materia orgánica que aportan las aguas residuales vertidas en un cuerpo de
agua limpio. La DBO aumenta conforme aumentan las cantidades de materia
orgánica, lo que causa una disminución de la cantidad de oxígeno disuelto en el
agua. Lo anterior debido a que el oxígeno es utilizado para la oxidación de la
materia orgánica. Al presentarse una disminución en el O2 disponible se genera
un deterioro en la vida macro y micro acuática (Chacón, 199?).
Valores altos de DBO indican que existe poca cantidad de oxígeno en el
medio y esto genera cantidades excesivas de algas, muerte de peces, malos
olores y sabores desagradables. Al existir una cantidad grande de materia
orgánica se propicia la formación de algas, las cuales tienen dos efectos negativos
sobre la vida acuífera: a) utilizan el oxígeno disuelto en el agua; b) no permiten el
paso de la luz solar a través de la superficie del agua, lo que inhibe la fotosíntesis
del plancton, siendo éste último un alimento básico para muchos organismos
acuáticos.
La demanda biológica de oxígeno y el oxígeno disuelto son parámetros
para determinar la calidad del agua en los afluentes naturales, industrias,
agroindustrias o bien en las plantas purificadoras del líquido para consumo
humano (Chacón, 199?).
16
4 MATERIALES Y METODOS
4.1 UBICACIÓN DEL PROYECTO
El proyecto se realizó en el Laboratorio de Procesamiento de Alimentos y
campus de la EARTH, ubicado en Las Mercedes de Guácimo, Limón, Costa Rica.
Además, se contó con el apoyo de la Cooperativa Dos Pinos y del Centro de
Investigación y Contaminación Ambiental (CICA) de la Universidad de Costa Rica.
4.2 ELABORACIÓN DE QUESO RICOTTA
Para la elaboración queso Ricotta se hace necesario precipitar los sólidos
proteicos que éste contiene, y lograr esto implica bajar el pH del suero hasta 4.7
agregando solución de ácido cítrico al 50 % (pH = 2). Simultáneamente se eleva
la temperatura hasta 90 – 95 °C, sin llegar hasta el punto de ebullición.
Luego de precipitar los sólidos proteicos, se procede a la recolección de la
proteína coagulada mediante un filtro que permite la salida del resto de materia
líquida (suero remanente).
Posteriormente, la cuajada se deja enfriar y se le adiciona 2.2 % de sal; se
mezcla y se mantiene en reposo por unos minutos para que la sal se disuelva y se
distribuya uniformemente.
Por último la proteína coagulada se empaca y se refrigera hasta la
realización de las pruebas sensoriales por un panel escogido al azar (Alvarado y
Ortega, 1998; Ranken, 1988).
17
En la Figura 2 se presenta un diagrama general que describe la elaboración
del queso Ricotta.
Figura 2. Diagrama de flujo del proceso de elaboración de queso Ricotta
EARTH a partir de suero de queso Turrialba.
4.3 ANÁLISIS SENSORIAL DEL QUESO RICOTTA
El análisis sensorial consistió en la realización de pruebas gustativas,
utilizando un panel de estudiantes y personal administrativo de la EARTH
Suero
Tratamiento térmico
Coagulación
Filtrado
Salado
Moldeado
Almacenamiento
Adición deAcido cítrico
Sueroremanente
Sueroremanente
18
conformado por 40 personas. Además, para la evaluación del panel se utilizó una
Escala Hedónica (ver Anexo 1) (Pedrero y Pangborn, 1989).
Las pruebas sensoriales fueron realizadas durante 6 semanas
consecutivas, con la finalidad de determinar la mejor metodología de elaboración
del queso Ricotta. El queso Ricotta EARTH luego de un día de refrigeración fue
comparado con un queso Ricotta de marca comercial sin sal el cual fue utilizado
como parámetro sensorial de comparación.
4.4 ANÁLISIS QUÍMICO
4.4.1 RECOLECCIÓN DE MUESTRAS
Cuatro muestras de suero de 100 mL cada una, fueron tomadas antes y
después de cada uno de los cuatro tiempos de fabricación del queso Ricotta. Las
muestras fueron inmediatamente refrigeradas a 4 °C y mantenidas a esa
temperatura hasta su análisis. De igual forma cuatro muestras de queso Ricotta
de 100 g fueron tomadas en cada uno de los tiempos de fabricación del queso,
para luego almacenarlas bajo refrigeración a 4 °C hasta su análisis.
4.4.2 ANÁLISIS DEL SUERO
Las muestras de suero fueron analizadas para todos los parámetros
descritos en el Cuadro 3. Cada uno de los análisis fue llevado a cabo con cuatro
repeticiones tanto para el suero que sirvió como materia prima (suero inicial) como
para el suero que resultó generado al término del proceso (suero final). Para el
caso de los constituyentes químicos del suero la cooperativa de leche dos pinos
realizó los análisis empleando el equipo Milko-Scan de la marca comercial FOSS
ELECTRIC, modelo 133B.
19
Cuadro 3. Métodos para la caracterización de los constituyentes del suero(1).
Parámetro Identificación del método
Preparación de la muestra AOAC 925.21pH pH-metroAcidez AOAC 947.05
Humedad Milko-Scan(2)
Grasa Milko-ScanProteínas Milko-ScanCarbohidratos Milko-ScanCenizas Milko-Scan(1) Tomado de AOAC, 1995.(2) Análisis realizados en la Cooperativa Dos Pinos.
4.4.3 ANÁLISIS DE QUESO RICOTTA
Las muestras de queso fueron analizadas para todos los parámetros
descritos en el Cuadro 4. Cada uno de los análisis descritos fue llevado a cabo
con cuatro repeticiones de las muestras de queso.
Cuadro 4. Métodos para la caracterización de los constituyentes delqueso(1).
Parámetro Identificación del método
Preparación de la muestra AOAC 955.3pH pH-metroAcidez AOAC 920.124
Humedad Micro ondas(2)
Grasa Babcock(2)
Proteínas Kjeldahl(2)
Carbohidratos Por diferencia(3)
Cenizas AOAC 935.42(1) Tomado de AOAC, 1995.(2) Análisis realizados en la Cooperativa Dos Pinos.(3) Se obtiene por diferencia (100% - (humedad+grasa+proteína+cenizas))
20
4.5 DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA BIOLÓGICA DE OXÍGENO EN EL
SUERO INICIAL Y FINAL
La demanda biológica de oxígeno fue determinada por el CICA-UCR
mediante el método American Public Health Association. Standard Methods for
the Examination of Water and Wastewater. 18ª. Edición. 1992. Para el caso de
este análisis se utilizaron tres muestras de suero inicial y tres muestras de suero
final.
4.6 ANÁLISIS ESTADÍSTICO
Todos los análisis estadísticos se trabajaron utilizando un porcentaje de
error de 1 %. Los análisis estadísticos aplicados a los análisis sensoriales y
químicos fueron el Andeva y el Duncan, con los cuales se permitió identificar
diferencias significativas entre diferentes muestras, repeticiones y tratamientos.
Todos los análisis fueron ejecutados en el programa de cómputo SAS.
Para el caso de las pruebas sensoriales se realizaron análisis de varianza,
a las pruebas sensoriales definitivas, con la finalidad de determinar si existía
diferencia significativa entre los tratamientos o entre las repeticiones realizadas.
En el caso de los análisis químicos también se utilizaron análisis de
varianza, pero esta vez con la finalidad de determinar si existía diferencia
significativa entre las muestras y las repeticiones de suero y queso.
21
5 RESULTADOS Y DISCUSIÓN
5.1 ELABORACIÓN DEL QUESO RICOTTA
Un total de seis análisis sensoriales fueron realizados para comparar la
aceptación del queso Ricotta EARTH contra un queso Ricotta comercial. De todos
los análisis sensoriales, únicamente el primero fue llevado a cabo en la cafetería
de la EARTH en horas de la cena, el resto fueron realizados a horas diferentes a
los tiempos de comida y en diferentes lugares. Para la interpretación de los
resultados de las pruebas sensoriales se estableció una calificación mínima de
70 % como aceptable para cada uno de los aspectos evaluados por parte de los
panelistas. De los seis análisis sensoriales, los tres primeros fueron realizados
con carácter preliminar con el objetivo de afinar la metodología y obtener un queso
características sensoriales aceptables. Los últimos tres análisis fueron realizados
sin cambio alguno en los aspectos evaluados y, por lo tanto, se consideran como
análisis sensoriales definitivos.
Los resultados del primer análisis sensorial se presentan en la Figura 3, en
la que se observa que en todos los aspectos evaluados (olor, color, apariencia,
textura y sabor), el queso Ricotta EARTH fue mejor calificado que el queso Ricotta
comercial. En el caso del sabor, la diferencia entre el queso Ricotta EARTH y el
comercial resultó muy marcada a favor del queso Ricotta EARTH, debido a que
este último presentó sal en su formulación mientras que el queso Ricotta comercial
no la presentó. Esto hace que la sal actúe como potenciador de sabor y mejore
las características organolépticas del queso Ricotta EARTH.
También en la Figura 3 se puede observar que el queso Ricotta EARTH
recibió la mínima calificación aceptable en los aspectos de olor, apariencia y
textura y excedió el mínimo aceptable en los aspectos de color y sabor, este no
22
fue el caso del queso comercial el cual únicamente estuvo por arriba del mínimo
de calificación en el aspecto de color, el resto de los aspectos no alcanzaron el
mínimo establecido como aceptable.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Olor Color Apariencia Textura Sabor
Ace
ptac
ión
(%)
EARTH Comercial
Aspectos evaluados
Figura 3. Primer análisis sensorial preliminar.
En la Figura 4 se presentan los resultados del segundo análisis sensorial
preliminar. Las calificaciones para todos los aspectos evaluados en el queso
Ricotta EARTH resultaron inferiores al 70 % de aceptación. Estas calificaciones
pueden haberse originado debido a que este análisis no se realizó en horas
cercanas a la cena, como si lo fue el primer análisis preliminar, por lo que se
eliminó posiblemente la influencia del apetito en la evaluación.
Algo similar sucedió con el queso comercial con excepción del color y la
apariencia que recibieron calificaciones superiores al mínimo establecido.
Además, los resultados del segundo análisis indican claramente que se deben de
mejorar los cinco aspectos evaluados en el queso Ricotta EARTH. Para esto, se
trabajó en mejorar la textura del producto tratando de lograr que la misma
adquiriera más consistencia, por lo que se tomó la proteína coagulada y se amasó
antes de moldearla. El proceso de amasado consistió en masajear manualmente
23
la proteína, de tal manera que se generara ruptura de la granulación original del
coágulo. Con este cambio se trató de darle una mayor agregación a las partículas
de la proteína coagulada, mediante la reducción de agua y la eliminación de
espacios vacíos para obtener al final un producto más firme. Luego, se procedió a
realizar un tercer análisis sensorial.
010
2030
4050
6070
8090
100
Olor Color Apariencia Textura Sabor
Ace
ptac
ión
(%)
EARTH Comercial
Aspectos evaluados
Figura 4. Segundo análisis sensorial preliminar.
Los resultados del tercer análisis sensorial se presentan en la Figura 5. En
este análisis se incluyeron dos quesos EARTH, el queso con la nueva textura
(EARTH1) y el mismo queso (EARTH2) utilizado en el segundo análisis sensorial.
El queso EARTH1 fue mejor calificado en todos los aspectos evaluados que el
queso EARTH2 por lo que el cambio realizado en la textura del queso fue incluido
como parte del procedimiento de fabricación del mismo. Sin embargo, el queso
EARTH1 todavía fue calificado por abajo del 70 % en olor, apariencia y textura,
por lo que se procedió a implementar otro cambio en el procedimiento de
fabricación del queso.
Seguidamente se alargó el tiempo de adición de la solución de ácido cítrico
al suero, de 500 mL / 8 min hasta llegar a adicionar 500 mL / 15 min, con lo cual
24
se intentó restarle velocidad a la desnaturalización que el ácido causa a las
proteínas, ya que si el ácido es adicionado de manera rápida se corre el riesgo de
ocasionar en las zonas de adición de la solución de ácido cítrico al suero pH
inferiores a 4.7, lo que origina que las lactoglubilinas cercanas a esas zonas de
adición se vuelvan a solubilizar.
Este aspecto se debe controlar, ya que la lactoglobulina es una proteína
que a un pH neutro esta cargada negativamente, por lo que se trata de adicionarle
cargas negativas (solución de ácido cítrico) hasta que exista igualdad de cargas.
Cuando se logra igualdad de cargas se consigue la precipitación de la
lactoglobulina, lo que coincide con un pH = 4.7, por lo que se dice que el punto
isoeléctrico de la proteína del suero es cuando el pH = 4.7. Por otra parte si se
adiciona demasiada solución de ácido cítrico la proteína vuelve a tener diferencia
entre sus cargas y se solubiliza.
La proteína coagulada se molió con un molino manual de aluminio para
reducir más el tamaño de las partículas y poder generar una estructura más
compacta y firme, ya que se eliminó más agua y espacios vacíos.
010
20304050
607080
90100
Olor Color Apariencia Textura Sabor
Ace
ptac
ión
(%)
EARTH1 EARTH2 Comercial
Aspectos evaluados
Figura 5. Tercer análisis sensorial preliminar.
25
Con estos cambios en el procedimiento de fabricación del queso se
procedió a realizar los análisis sensoriales definitivos.
Los resultados de los tres análisis sensoriales definitivos se presentan en la
Figura 6. En esta figura se observa que el queso Ricotta EARTH recibió en los
tres análisis sensoriales una calificación igual o superior al 70 % en todos los
aspectos evaluados.
El análisis de varianza (Cuadro 5) de los datos presentados en la Figura 6
indica que no hay diferencias significativas entre los tres análisis sensoriales, por
lo que los resultados promedio de los tres análisis sensoriales definitivos se
presentan en la Figura 7.
Además, el Cuadro 5 muestra que no existe diferencia significativa entre el
queso Ricotta EARTH y el queso Ricotta comercial para los aspectos olor, color y
textura, mientras que para los aspectos apariencia y sabor sí se muestran
diferencias significativas entre los dos quesos evaluados.
Al examinar los datos de la Figura 7 se observa que el sabor del queso
Ricotta EARTH resultó mucho mejor calificado que el del queso Ricotta comercial
y que la apariencia del queso Ricotta comercial recibió una calificación un poco
más alta que la del queso Ricotta EARTH.
La diferencia en sabor que tiene el queso Ricotta EARTH con respecto al
queso Ricotta comercial puede deberse a que el primero tiene sal y el segundo no,
lo que identifica la preferencia de los panelistas por productos con sal. Por otro
lado, la diferencia que posee el queso Ricotta EARTH en apariencia con respecto
al queso Ricotta comercial puede deberse a que el primero es un poco granular, lo
que lo hace menos manejable a la hora de cortar que el queso Ricotta comercial.
Es decir, que al ser cortado el queso Ricotta EARTH se desprendían trozos del
mismo, lo cual no agradaba a los panelistas, mientras que el queso Ricotta
comercial si podía ser cortado de una forma más homogénea.
26
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
EARTH Comercial
a
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
b
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
c
Figura 6. Análisis sensoriales definitivos: a) primer análisis, b) segundo
análisis y c) tercer análisis.
Olor Color Apariencia Textura Sabor
Aspectos evaluados
27
Cuadro 5. Análisis de variación para los aspectos evaluados en los quesosRicotta EARTH y comercial.
VARIABLE GL SC CM F (p) DECISIÓN
Aspecto evaluado ----------------------------------- olor -------------------------------------------Repetición prueba 2 0.0391 0.0196 0.0978 0.9069 No significativoTratamiento 1 0.0203 0.0203 0.1013 0.7505 No significativoRepe*Trat 2 0.5885 0.2942 1.4700 0.2320 No significativoError 234 46.8379 0.2002Total 239 47.4858
Aspecto evaluado ---------------------------------- color -------------------------------------------Repetición prueba 2 0.2679 0.1340 1.4749 0.2309 No significativoTratamiento 1 0.0161 0.0161 0.1777 0.6737 No significativoRepe*Trat 2 0.3962 0.1981 2.1811 0.1152 No significativoError 234 21.2546 0.0908Total 239 21.9349
Aspecto evaluado ------------------------------- apariencia --------------------------------------Repetición prueba 2 0.2036 0.1018 0.6465 0.5248 No significativoTratamiento 1 5.2262 5.2262 33.1951 0.0001 SignificativoRepe*Trat 2 0.0444 0.0222 0.1411 0.8685 No significativoError 234 36.8410 0.1574Total 239 42.3152
Aspecto evaluado --------------------------------- textura -----------------------------------------Repetición prueba 2 1.1500 0.5750 2.0472 0.1314 No significativoTratamiento 1 0.5990 0.5990 2.13261 0.1455 No significativoRepe*Trat 2 1.0819 0.5409 1.92592 0.1480 No significativoError 234 65.7248 0.2809Total 239 68.5557
Aspecto evaluado ---------------------------------- sabor ------------------------------------------Repetición prueba 2 2.9134 1.4567 3.61625 0.0284 No significativoTratamiento 1 27.2821 27.2821 67.7280 0.0001 SignificativoRepe*Trat 2 1.6605 0.8303 2.06112 0.1296 No significativoError 234 94.2595 0.4028Total 239 126.1154
28
010
20
30
40
50
6070
8090
100
Olor Color Apariencia Textura Sabor
EARTH ComercialA
cept
ació
n (%
)
Aspectos evaluados
DUNCAN(0.01)
Figura 7. Resultados promedio de los tres análisis sensoriales definitivos.
Es importante observar en la Figura 7 que todos los aspectos evaluados por
el panel sensorial recibieron una calificación igual o superior al 70 %, lo cual
calificó el procedimiento de fabricación del queso Ricotta EARTH como aceptable.
La formulación definitiva que se desarrolló para el queso Ricotta EARTH se
muestra en la Figura 8, la cual es una modificación de la Figura 2. En la Figura 8
se observa que la solución de ácido cítrico adicionada al suero tiene un pH de 2, y
que pretende hacer llegar al suero hasta un pH de 4.7.
Se podría tratar de trabajar con un pH menor de 2 para el caso de la
solución de ácido cítrico, pero se aumenta el riesgo de que el cambio en la acidez
del suero sea muy drástico y que por ende se degraden completamente las
estructuras de las proteínas, lo cual hace que los gránulos de la proteína
coagulada no se formen lo suficientemente grandes como para poder ser filtrados
y recolectados.
Según Ranken (1988), la proteína de la leche se precipita a un pH de 4.7,
por lo que en la elaboración de queso Ricotta EARTH se trabajó hasta ese pH.
29
Por otra parte la Figura 8 también indica que se le adicionó 2.2 % de sal, basado
en el peso inicial de la proteína coagulada luego de haber sido recolectada.
Por otra parte, la Figura 8 especifica la utilización de un peso de 2.7 kg
sobre la proteína coagulada a la hora de ser moldeado, cuya finalidad era prensar
y provocar la salida del suero para obtener una mayor agregación de las partículas
y una textura más firme. El peso a colocar sobre la proteína coagulada dependerá
del grado de firmeza que se le quiera dar al queso.
Otro aspecto importante en la elaboración del queso Ricotta EARTH es la
temperatura de almacenamiento, la cual se realizó a 4 °C, con el objetivo de
mantener la vida útil del producto, evitando la entrada de microorganismos y
mejorando la textura.
Los rendimientos del queso Ricotta EARTH se observan en la Figura 9, en
donde se presentan las entradas y las salidas del proceso de elaboración del
producto. En base a los porcentajes presentados por la Figura 9 se puede
determinar que para la elaboración de 1 kg de queso Ricotta EARTH se necesitan
26.67 kg de suero dulce. Por otra parte, la elaboración queso Turrialba necesita
de 7 kg de leche para la obtención de 1 kg de queso. Sin embargo, se debe tomar
en cuenta que según Revilla (1985) la cantidad de sólidos que posee la leche esta
entre 9.1 y 19.7 %, mientras que según el Cuadro 6 de la sección 5.2, el suero
sólo posee 6.18 % de sólidos totales, por lo que no se puede esperar que los
rendimientos de producción de un queso elaborado a partir de leche sean iguales
a los rendimientos de otro queso cuya materia prima sea suero.
30
Figura 8. Diagrama de flujo del proceso de elaboración definitivo de queso
Ricotta EARTH a partir de suero de queso Turrialba.
Suero
Tratamiento térmico (90°C)con agitación
Coagulación (pH 4.7)
Sueroremanente
Moldeado yprensado con unpeso de 2.7 kg.
Molido de la proteínacoagulada mediante molino
Filtrado del coágulo
Salado(2.2% del peso de la cuajada fresca)
Almacenamiento a4°C / 1 día
Adición de ácidocítrico con un pH de 2(100 mL / 3 min) hasta
llevar el suero apH = 4.7
Sueroremanente
31
Figura 9. Balance de masa para la elaboración de queso Ricotta EARTH.
5.2 ANÁLISIS QUÍMICOS
Los resultados de los análisis químicos de los sueros inicial y final se
presentan en el Cuadro 6, donde se puede observar todas las variables presentan
diferencia significativas entre los dos sueros.
Cuadro 6. Composición química, acidez y demanda biológica de oxígeno delsuero, antes y después de la elaboración del queso RicottaEARTH.
Tratamiento Lípidos Carbohidratos Humedad Cenizas Proteínas Acidez
Suero inicial 0.74a 0.77a 93.83b 3.07a 1.60a 0.1401bSuero final 0.19b 0.14b 97.20a 1.52b 0.96b 0.3022a
Fuente de variación
Tratamiento 0.11 0.58 0.36 0.14 0.10 0.0086Los promedios que poseen la misma letra son estadísticamente iguales,mientras que los que poseen letras diferentes son estadísticamente diferentes, (Duncan = 0.01).
-------------------------------------------- % --------------------------------------------------
Por otra parte también se observa en el Cuadro 6 que los contenidos de
lípidos, carbohidratos, cenizas y proteínas, fueron menores en el suero final en
comparación a los valores del suero inicial, lo que se justifica si se toma en cuenta
Elaboración dequeso Ricotta
EARTH.
Suero inicial94.01%
Solución de ácidocítrico 5.88%
Sal 0.01%
Suero final91.45%
Pérdida porevaporación 5.03%
Producto final 3.53%
ENTRADAS PROCESOS SALIDAS
α
32
que estos sólidos fueron utilizados en la manufactura del queso Ricotta, ya que la
pérdida de éstos en el suero pasó a formar la proteína coagulada del queso.
En cuanto a la humedad, el suero final presentó un mayor porcentaje, lo
cual es consecuencia de la pérdida de sólidos anteriormente mencionada. En el
mismo cuadro se muestra que la acidez del suero final fue mayor que la del suero
inicial, lo que se debe a la adición de la solución de ácido cítrico al suero, para que
precipitara la proteína.
En el Cuadro 7 se observa que todos los constituyentes sólidos del queso
Ricotta EARTH no presentan diferencias significativas en los cuatro tiempos de
elaboración, lo que refleja que la metodología presentada en la Figura 8 logró que
el producto final fuera bastante homogéneo.
Cuadro 7. Composición química del queso Ricotta EARTH.
Tratamiento Lípidos Carbohidratos Humedad Cenizas Proteínas
------------------------------------------- % ------------------------------------------Queso 1 13.50a 8.62a 67.32b 2.32a 8.23aQueso 2 11.50a 6.94a 70.41a 2.67a 8.48aQueso 3 13.25a 7.64a 68.13ab 2.67a 8.31aQueso 4 10.00a 8.43a 70.35a 2.61a 8.61aPromedio 12.06 ± 1.64 7.90 ± 0.77 69.10 ± 1.57 2.6 ± 0.17 8.40 ± 0.17
Fuente de variación
Tratamiento 6.49 7.38 2.58 0.45 0.83Los promedios que poseen la misma letra son estadísticamente iguales,mientras que los que poseen letras diferentes son estadísticamente diferentes, (Duncan = 0.01).
El mismo Cuadro 7 muestra también que la humedad del queso Ricotta
EARTH es estadísticamente diferente para uno de los tiempos de elaboración del
queso. Lo anterior puede deberse a posibles diferencias en el molido de la
proteína coagulada que originaron mayor retención de humedad o por el contrario
mayor salida de la misma. Otra posible causa de la variación de humedad en los
diferentes quesos elaborados puede ser el filtrado inicial de la proteína coagulada.
α
33
Es decir, que la humedad es una variable muy difícil de controlar ya que varía
mucho dependiendo del porcentaje de agua inicial, la manipulación de la cuajada y
el almacenamiento.
En el Cuadro 8 se comparan los promedios mostrados en el cuadro anterior
del queso Ricotta EARTH contra dos quesos Ricotta, uno fresco y el otro
prensado. Al realizar la comparación se puede observar que en el queso Ricotta
EARTH las proteínas se encuentran por debajo de los valores indicados por los
otros dos quesos Ricotta, lo que se puede deber al pH con que se trabajaron los
quesos o al tipo de ácido utilizado, ya que según Parris et al., (1997) dependiendo
de éste último y de la temperatura utilizada así será la precipitación de la proteína
del suero.
Sin embargo, para el caso de los lípidos y los carbohidratos se observa que
el queso Ricotta EARTH posee un porcentaje mayor de los mismos en
comparación con los otros dos quesos Ricotta, lo cual se puede deber a la
composición original del suero o la forma de manejo de la proteína coagulada
luego de su recolección.
Cuadro 8. Comparación de los constituyentes químicos del queso Ricotta
EARTH con otros quesos Ricotta.
Queso Ricotta
Componente EARTH Fresco(1) Prensado(2)
Proteínas 8 12 19Lípidos 12 7 10Carbohidratos 8 4 5Cenizas 3 2 6Humedad 69 75 60(1-2) Tomado de Wiley, 1992.
-------------------------------------------------------------------- % ------------------------------------------------------------------------
34
Por otra parte las cenizas se encuentran dentro de los parámetros que
enmarcan el queso Ricotta fresco y el prensado. Además, la humedad del queso
Ricotta EARTH también se encuentra dentro de los valores que muestran los
quesos fresco y prensado, lo cual es aceptable si se toma en cuenta que el queso
Ricotta EARTH es un queso fresco con cierto grado de prensado.
Según los datos que presenta el Cuadro 8, la suma de los sólidos totales
del queso Ricotta EARTH es de 31 %, mientras que el queso Ricotta fresco posee
25 % y el queso Ricotta prensado posee 40 % de sólidos totales. Por lo anterior
se podría decir que en cuanto a sólidos totales se refiere, el queso Ricotta EARTH
se encuentra dentro de los rangos aceptables para un queso elaborado a partir de
suero lácteo.
Según Vazaller (1997) las aguas residuales de los productos lácteos
poseen una DBO de aproximadamente 30000 mg/L. Como se muestra en la
Figura 10 el suero inicial utilizado posee una DBO de 25000 mg/L, lo que lo ubica
como un agua residual altamente contaminante ya que es un valor superior a los
de los lixiviados de los botaderos de basura, los efluentes de los procesamientos
de aceite comestible y el destilado de alcohol (vinaza) los cuales poseen
cantidades menores a 20000 mg/L (Vazaller, 1997).
Además, en la Figura 10 se observa que la medición de la DBO resultó ser
estadísticamente diferente para los dos sueros, siendo esto diferencia de
aproximadamente 9300 mg/L, por lo que se puede decir que el proceso de
manufactura del queso Ricotta EARTH logra reducir la DBO al suero lácteo. Sin
embargo, Beardsley et al., (1996) dice que la DBO permisible en el medio
ambiente para aguas residuales derivadas de lácteos es de 100 mg/L, lo cual es
un valor muy por debajo del obtenido en el suero que es liberado luego del
proceso de manufactura de queso Ricotta EARTH.
35
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Inicial Final
Sueros evaluados
Dem
anda
Bio
lógi
cade
Oxí
geno
(m
g/L)
DUNCAN(0.01)
Figura 10. Demanda biológica de oxígeno para los sueros inicial y final.
Por lo anterior se podría decir que el proceso de manufactura del queso
Ricotta EARTH disminuye el potencial de contaminación del suero lácteo, pero no
en el grado necesario como para que el impacto en el medio ambiente sea
permisible en caso de que el suero final se desee verter en afluentes acuíferos.
36
6 CONCLUSIONES
El queso Ricotta EARTH y el queso Ricotta comercial no presentaron
diferencias significativas en cuanto a olor, color y textura.
El queso Ricotta EARTH presentó mejor sabor que el queso Ricotta
comercial, mientras que el Ricotta comercial presentó mejor apariencia que el
Ricotta EARTH.
La presencia de sal en la cuajada inicial hace que el sabor del producto final
sea más aceptado por los panelistas.
La metodología empleada en la elaboración del queso Ricotta EARTH
permite desarrollar un queso con características sensoriales aceptables para una
población de consumidores de EARTH.
La reducción del tamaño del gránulo de la cuajada permite que la textura
del queso varíe, provocando que el producto se vuelva más compacto.
La cantidad de sólidos totales que posee el suero inicial es mayor a la del
suero generado a partir de la elaboración queso Ricotta EARTH, por ende se
reduce la materia orgánica.
El queso Ricotta EARTH es un producto de composición química aceptable
si se compara con otros quesos Ricotta.
La manufactura de queso Ricotta EARTH causa en el suero una
disminución de la demanda biológica de oxígeno.
37
7 RECOMENDACIONES
Seleccionar un empaque para el queso Ricotta EARTH, de tal manera que
se logre aumentar la vida útil del producto, y así favorecer el proceso de
comercialización.
Determinar la vida útil del producto, para así saber durante cuanto tiempo
se puede extender el proceso de comercialización y bajo que condiciones de
temperatura y humedad.
Implementar un plan de comercialización del queso Ricotta EARTH para
determinar volúmenes de producción y .presentación del producto.
Buscar la manera de aprovechar los sólidos que quedan en el suero final
del proceso de manufactura del queso Ricotta EARTH para generar otros
productos para la alimentación humana que disminuyan aun más la DBO del suero
a verter en efluentes acuíferos.
38
8 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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39
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9 ANEXOS
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Anexo 1. Hoja de evaluación sensorial por escala hedónica.
EVALUACIÓN DE QUESO RICOTTA A PARTIR DE SUERO LÁCTEO
Fecha:____________________
Nombre del panelista: _________________________________
1). Sabor del producto
|_______________________________________________________________|
Me disgusta mucho Me gusta mucho
2). Color del producto
|_______________________________________________________________|
Me disgusta mucho Me gusta mucho
3). Textura del producto
|_______________________________________________________________|
Me disgusta mucho Me gusta mucho
4). Apariencia del producto en general
|_______________________________________________________________|
Me disgusta mucho Me gusta mucho
5). Olor del producto
|_______________________________________________________________|
Me disgusta mucho Me gusta mucho
Comentarios:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________