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Un estudio reológico de diferentes formulaciones de yogur con bajo contenido en grasa, utilizando sustitutos de grasa como oligofructosa e inulina. Se analiza la viscosidad, elasticidad y tixotropía de las formulaciones, utilizando el modelo de herschel-bulkley para determinar la mejor opción para la comercialización. Se destaca la importancia de la reología en la industria alimentaria y se exploran las propiedades de los sustitutos de grasa en la textura y comportamiento del yogur.
Tipo: Monografías, Ensayos
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Zacatepec, Morelos, México. Tecnológico 27, Plan de Ayala, 62780 Zacatepec de Hidalgo, Mor.
Tecnológico Nacional de México. Departamento de ingeniería química y bioquímica, Instituto Tecnológico de Zacatepec. Salgado D. Sámano O. Torres N. Zacatepec, Morelos, México. Fecha: 19/10/ Resumen Analizamos las muestras que se obtuvieron de las pruebas reológicas de un experimento de modo que, encontráramos la mejor formulación del producto que puede utilizar cierta empresa para su comercialización, tomando en cuenta factores importantes en la formulación de este Yogur. De modo que se obtuvo la relación de las propiedades fisicoquímicas como fluido no newtoneano: el esfuerzo cortante y la tasa cortante, tomando en cuenta que es un fluido pseudoplástico. Por ende, se pueda evaluar la calidad del producto y a través de eso saber la viscosidad y consistencia, utilizando la ecuación del modelo Herschel-Bulkley.
1. Introducción El yogur es un producto altamente consumido en México, es un producto lácteo que se obtiene de la fermentación de microorganismos de la leche. Para la elaboración del yogurt se requiere leche y fermentos lácticos, siendo importante que la leche cumpla el requisito de estar en óptimas condiciones sanitarias, y así pueda ocurrir la fermentación láctica de manera adecuada y obtener un producto alimenticio con características fisicoquímicas y microbiológicas aceptables. En la obtención de una textura ideal del yogur se consideran varios factores como la calidad y composición de la leche, su contenido de grasas y sólidos, el tratamiento térmico de la leche y los microorganismos usados en la fermentación. En cualquier sustancia se presenta una deformación entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad, el cual se puede definir como un fluido no newtoneano y se caracteriza por su viscosidad no constante y varía según el esfuerzo cortante aplicado. El yogur también se considera tixotrópico. (Rozycki et al.,1995). La reología estudia la deformación, elasticidad y viscosidad de un cuerpo sometido a esfuerzos externos. Se pueden considerar como criterios importantes en el desarrollo de productos alimenticios a nivel industrial a las características reológicas que posee el producto, los factores que intervienen durante el control de calidad, diseño de operaciones básicas, bombeo, mezclado, envasado, almacenamiento y estabilidad física (Ramíres, 2006). Entre los polímeros de origen natural utilizados se encuentra la inulina, la cual ha sido usada para enriquecer alimentos de fácil consumo, como productos lácteos y de panificación, se ha
En donde: 𝜏 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝜏 0 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑦 = 𝑇𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑘 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑛 = 𝐼𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 Se consideró este modelo más general que el clásico modelo de Bingham de comportamiento viscoplástico debido a que permite un ajuste altamente satisfactorio a datos reológicos y experimentales en donde el fluido exhibe un comportamiento no newtoniano pseudoplastico o plástico. (E. Moreno, 2016) Con los datos presentados de la Tabla 1. Se puede observar lo siguiente: Para valores de 𝑛 < 1 se produce un aclaramiento y el material es pseudoplástico, es decir, entre más cerca esté de 1, el producto tenderá a ser newtoniano. De acuerdo con esto podemos ver que para este experimento la formulación del yogur control con contenido normal de grasa (A) es el más cercano a ser un fluido newtoniano, 𝑛 = 0. 7257 y que la formulación del yogur con oligofructosa (C) es el más pseudoplástico, 𝑛 = 6048 por ende, cuando se someten a velocidades de deformación de cizallamiento altas se volverá menos espeso pero, no dependerá del tiempo al que se someten estas tensiones, pudiendo observar en la gráfica 1 un comportamiento no lineal. El yogur con oligofructosa (C) al tener una estructura larga como pueden ser estructuras con grado de polimerización #10 (una cadena polimérica que tiene 10 monómeros promedios que se repiten) (Niness, 1999) será la formulación más pseudoplástica porque al aplicar fuerzas de deformación las estructuras tardaran más en romperse y en alinearse al flujo haciendo que la curva tarde más en descender, a comparación del yogur con contenido normal de grasa (A) que sus cadenas son más cortas. Para valores de 𝑘 que se denomina como índice o factor de consistencia, conforme a los resultados se puede analizar que la formulación del yogur control sin grasa (B) presenta el valor más grande respecto a las demás formulaciones con 𝑘 = 1. 5093 , lo que nos indica que hay una mayor viscosidad debido a las interacciones entre las moléculas presentes y la formulación de yogur control con contenido normal de grasa (A) presenta 𝑘 = 0. 7792 lo que nos indica el valor menor. Al eliminar las grasas para la formulación B, la concentración de proteínas como la caseína y suero en el yogur es mayor, la caseína es la responsable de la coagulación y la formación estructural del yogur, durante el proceso de fermentación las bacterias lácticas consumen la lactosa y producen ácido láctico reduciendo el pH, precipitando así las proteínas mencionadas anteriormente, dándonos lugar a una textura más espesa en el yogur. Una vez que las proteínas están coaguladas se forman redes que atrapan agua y moléculas de lactosa dándonos una mayor viscosidad. Cuanto mayor sea la cantidad de proteínas en el producto su capacidad para formar redes será más significativa.
Con respecto a los valores obtenidos de 𝜏 0 que nos indican el esfuerzo de fluidez para cada una de las fórmulas presentadas. Para la formulación del yogur control sin grasa (B) se puede apreciar el valor de 𝜏 0 = 7. 55 que representa el valor más alto obtenido. Y por el contrario para la formulación del yogur con oligofructosa (C) se aprecia un valor de 𝜏 0 = 3. 83 que representa el valor más bajo obtenido de todas las formulaciones presentes. Por lo que la formulación B nos representa un mayor esfuerzo de fluidez. Para el cálculo del área que forma un bucle conocido como “ histéresis ” (∆𝐴), que representa la no coincidencia entre el esfuerzo cortante hacia arriba con el esfuerzo cortante hacia abajo, se construyó la función a partir del modelo de Herschel-Bulkley mencionado anteriormente, y con los valores de 𝑛 y 𝑘 obtenidos mediante la gráfica que se hizo a partir de este modelo, para cada una de las formulaciones, se obtiene la función de 𝜏 hacia arriba y hacia abajo respectivamente. Con ayuda de los datos cuantitativos de las áreas se observa que la formulación yogur control sin grasa (B) con un ∆𝐴 = 658. 6438 es el que presenta una mayor tixotropía y el yogur con inulina de cadena media (D) con un ∆𝐴 = 227. 2143 es el que menor tixotropía presenta. El yogur B tendrá una viscosidad inicial relativamente alta, pero al aplicar un esfuerzo cortante la viscosidad disminuirá en función del tiempo, donde se verá reflejado una consistencia más liquida a medida que se manipule, a pesar de esto recuperará parte de su viscosidad inicial con el tiempo después de dejar de agitar. En cambio, para nuestro yogur D también tendrá una viscosidad inicialmente alta, pero su disminución será menos pronunciada con el tiempo, al momento de agitar podremos notar la diferencia que hay con respecto al yogur sin grasa. El yogur D además mantendrá su viscosidad durante un lapso de tiempo más largo. (Montealvo, 2010) Los ajustes de los datos obtenidos a el modelo de Herschel-Bulkley tienen un coeficiente de regresión 𝑟^2 > 0. 98 Los resultados fueron los siguientes:
E. Moreno, M. C. (Septiembre de 2016). ScienceDirect. Obtenido de ScienceDirect: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S021313151500022X#bib Montealvo, M. (2010). Introducción a la reología. 45 - 46. Niness, K. R. (1999). Inuline and Oligofructose: What are They? THE JOURNAL OF NUTRITION. Canchohuamán López, H., & Ladera Caso, J. N. (2010). Caracterización fisicoquímica y sensorial del yogurt con adición de goma de tara (caesalpinia spinosa) como estabilizante a diferentes concentraciones. Rozycki, S. D., & Seguro, E. F. (1995). Yogur: cuantificación e influencia de los parámetros reológicos. Revista Argentina de Lactología, 7(11), 39-56. Masoliver, M., Pérez-Sánchez, M., & López, A. (2017). Modelo experimental para estimar la viscosidad de fluidos no newtonianos: ajuste a expresiones matemáticas convencionales. Modelling in Science Education and Learning, 10(1), 5-18.
