UNIVERSIDAD DE OSTA RI A ESUELA DE TE NOLOGÍA DE...
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UNIVERSIDAD DE COSTA RICA
FACULTAD DE CIENCIAS AGROALIMENTARIAS
ESCUELA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS
Proyecto final de graduación bajo la modalidad de Investigación Dirigida presentado a la
Escuela de Tecnología de Alimentos para optar por el grado de Licenciatura en Ingeniería de
Alimentos
Factibilidad técnica de la elaboración de un chocolate con leche de cabra y evaluación de sus
características físico-químicas y sensoriales
Elaborado por:
María Catalina Quirós Martínez
Carne: A64562
CIUDAD UNIVERSITARIA RODRIGO FACIO
2016
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Tribunal Examinador
Proyecto de graduación presentado a la Escuela de Tecnología de Alimentos como requisito
parcial para optar por el grado de Licenciatura en Ingeniería de Alimentos.
Elaborado por:
María Catalina Quirós Martínez
Aprobado por:
_________________________
Ph.D. Erick Wong González
Presidente(a) del Tribunal
__________________________
M.Sc. Alejandro Chacón Villalobos
Director del Proyecto
___________________________
Dra. María Lourdes Pineda Castro, M.Sc.
Asesora del Proyecto
___________________________
M.Sc. Ileana Alfaro Álvarez
Asesora del Proyecto.
_________________________________
M.Sc. Ana Isabel Incer González
Profesor designado
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Tribunal Examinador
Proyecto de graduaci6n presentado a Ia Escuela de Tecnologfa de Alimentos como requis ito
parcial para optar par el grado de Licenciatura en lngenierfa de Alimentos.
Elaborado par:
Marfa Catalina Quiros Martinez
Aprobado par:
Presidente(a) del Tribunal
s
Director del Proyecto
Ora. Marfa Lourdes Pineda Castro, M .Sc.
Asesora del Proyecto
M.Sc. Ana lsabellncer Gonzalez
Profesor designado
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Dedicatoria
A mis papas, los amo.
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Agradecimientos
Agradezco primero a Dios por darme la oportunidad de finalizar esta etapa de mi vida, a mi familia
por apoyarme y motivarme siempre. A mis papás en especial por darme todo y más, no lo habría
logrado sin ustedes. Esto es tanto mío como de ustedes.
A Dyan por todo tu ayuda y motivación durante todo este tiempo.
Al profesor Alejandro Chacón por el tiempo invertido en este proyecto y a las Profesoras Ileana
Alfaro y María Lourdes Pineda por todo su apoyo y orientación.
A la Estación Experimental Alfredo Volio Mata por hacer posible este proyecto.
A la Escuela de Tecnología de Alimentos y el CITA por permitirme realizar las pruebas
experimentales de este proyecto en sus instalaciones.
A todo el personal de la Escuela de Tecnología de Alimentos y el CITA, en especial a Giova, Luis,
Camacho y Alonso por su ayuda en todo momento.
Y a todas las personas que de una u otra forma participaron en el desarrollo de este proyecto.
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Índice General Tribunal Examinador ........................................................................................................................... ii Dedicatoria ..........................................................................................................................................iii Agradecimientos ................................................................................................................................. iv Índice General ..................................................................................................................................... v Índice de Cuadros .............................................................................................................................. viii Índice de Figuras ................................................................................................................................. xi Resumen ............................................................................................................................................. xii I. Justificación ................................................................................................................................... 1 II. Objetivos ...................................................................................................................................... 7
2.1. Objetivo General .................................................................................................................. 7 2.2. Objetivos Específicos ............................................................................................................ 7
III. Marco Teórico ............................................................................................................................ 8 3.1 Leche ..................................................................................................................................... 8 3.2 Leche de cabra ...................................................................................................................... 9 3.3 Chocolate............................................................................................................................. 12 3.3.1 Chocolate con leche ......................................................................................................... 12
3.3.1.1 Ingredientes .............................................................................................................. 13 3.3.1.1.1 Cacao ...................................................................................................................... 13 3.3.1.1.2 Azúcar .................................................................................................................... 15 3.3.1.1.3 Leche ...................................................................................................................... 16 3.3.1.1.4 Emulsificante .......................................................................................................... 17
3.3.2 Proceso de elaboración del chocolate ............................................................................. 17 3.3.2.1 Mezclado ................................................................................................................... 17 3.3.2.2 Refinado .................................................................................................................... 18 3.3.2.3 Conchado .................................................................................................................. 18 3.3.2.4 Temperado ................................................................................................................ 19 3.3.2.5 Moldeado .................................................................................................................. 21
3.4 Determinaciones químicas de importancia en el chocolate ............................................... 21 3.4.1 Humedad .......................................................................................................................... 21 3.4.2 Grasa ................................................................................................................................ 22 3.5 Determinaciones físicas de importancia en el chocolate .................................................... 23 3.5.1 Viscosidad ......................................................................................................................... 23 3.5.2 Tamaño de partícula ........................................................................................................ 24 3.5.3 Textura ............................................................................................................................. 24
3.5.3.1 Dureza ....................................................................................................................... 25 3.5.3.2 Quiebre ..................................................................................................................... 25 3.5.3.3 Energía de penetración ............................................................................................. 25
3.5.4 Color ................................................................................................................................. 26 3.6 Análisis sensorial de agrado general ................................................................................... 27 3.7 Ficha Técnica ....................................................................................................................... 29
IV. Materiales y Métodos .............................................................................................................. 30 4.1 Ubicación ............................................................................................................................. 30 4.2 Materias Primas .................................................................................................................. 30 4.2.1 Leche en polvo ................................................................................................................. 30 4.2.2 Cacao ................................................................................................................................ 31 4.2.3 Lecitina ............................................................................................................................. 31
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4.2.4 Azúcar y vainilla ................................................................................................................ 31 4.2.5 Empaque .......................................................................................................................... 31 4.3 Pruebas preliminares .......................................................................................................... 32 4.3.1 Definición de los niveles de sustitución de la leche de vaca por leche de cabra ............. 32 4.3.2 Definición de los parámetros de medición para la determinación del tamaño de partícula por el método del microscopio. ..................................................................................... 35 4.4. Descripción del proceso ..................................................................................................... 38 4.3.3 Formulación base del chocolate ...................................................................................... 38 4.3.4 Descripción de las operaciones ........................................................................................ 40 4.3.5 Flujo de proceso ............................................................................................................... 45 4.4 Metodología ........................................................................................................................ 47
4.4.1 Caracterización química de las leches en polvo........................................................... 47 4.4.2 Estandarización del proceso ........................................................................................ 47 4.4.3 Efecto del tipo de leche en las características del chocolate en barra ........................ 47 4.4.3.1 Procedimiento........................................................................................................... 47 4.4.3.2 Diseño Experimental ................................................................................................. 48 4.4.3.3 Análisis estadístico .................................................................................................... 48 4.4.3.4 Elección del producto con mejores características químicas, físicas y sensoriales que pueda ser lanzado .................................................................................................................... 49
4.5 Métodos de análisis ............................................................................................................. 49 4.5.1 Tamaño de partícula ........................................................................................................ 49 4.5.2 Porcentaje de humedad de la leche en polvo .................................................................. 51 4.5.3 Porcentaje de humedad del chocolate ............................................................................ 51 4.5.4 Contenido de grasa en la leche en polvo ......................................................................... 51 4.5.5 Contenido de grasa en el chocolate ................................................................................. 51 4.5.6 Viscosidad ......................................................................................................................... 52 4.5.7 Color ................................................................................................................................. 52 4.5.8 Dureza .............................................................................................................................. 52 4.5.9 Quiebre ............................................................................................................................. 53 4.5.10 Tiempo de temperado ................................................................................................... 53 4.5.11 Agrado ............................................................................................................................ 53 4.6 Confección de la ficha técnica ............................................................................................. 54 4.7 Diagrama de actividades experimentales ........................................................................... 55
V. Resultados y Discusión .............................................................................................................. 56 5.1 Caracterización química de las leches en polvo .................................................................. 56
5.1.1 Humedad y Grasa ......................................................................................................... 56 5.2 Estandarización del proceso ................................................................................................ 60
5.2.1 Etapas previas al conchado .......................................................................................... 60 5.2.2 Etapa de conchado ....................................................................................................... 61 5.2.2.1 Tamaño de partícula ................................................................................................. 62 5.2.2.1.1 Determinación con el microscopio ........................................................................ 62 5.2.2.1.2 Determinación con el micrómetro manual ............................................................ 68 5.2.2.2 Viscosidad ................................................................................................................. 71 5.2.3 Etapa de temperado .................................................................................................... 74 5.2.4 Consideraciones finales en la estandarización ............................................................ 76
5.3 Efecto del tipo de leche en las características fisicoquímicas del chocolate en barra ........ 78 5.3.1 Humedad y grasa ......................................................................................................... 78 5.3.2 Viscosidad y tamaño de partícula ................................................................................ 81
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5.3.3 Tiempo de temperado ................................................................................................. 84 5.3.4 Color ............................................................................................................................. 85 5.3.5 Textura ......................................................................................................................... 88
5.4 Efecto del tipo de leche sobre el agrado general de los chocolates ................................... 91 5.5 Elección de la formulación más conveniente ...................................................................... 95 5.6 Ficha técnica del chocolate 100 % leche de cabra .............................................................. 97
5.6.1 Introducción ................................................................................................................. 97 5.6.2 Descripción del producto ............................................................................................. 97 5.6.3 Materia prima, aditivos y proveedores........................................................................ 97 5.6.4 Equipos necesarios y proveedores .............................................................................. 99 5.6.5 Formulación ............................................................................................................... 100 5.6.6 Especificaciones del proceso ..................................................................................... 101 5.6.7 Puntos de control del proceso ................................................................................... 105 5.6.8 Puntos críticos para asegurar la inocuidad del producto .......................................... 106 5.6.9 Rendimiento............................................................................................................... 107 5.6.10 Empaque recomendado .......................................................................................... 108 5.6.11 Análisis recomendados ............................................................................................ 108
VI. Conclusiones ........................................................................................................................... 110 VII. Recomendaciones ................................................................................................................. 113 VIII. Referencias .......................................................................................................................... 114 IX. Apéndices ............................................................................................................................... 122
Apéndice A. Cuadros de evaluación para las etapas de proceso de cada tratamiento. ............. 122 Apéndice B. Cuantificación de cristales y tamaño de partícula de los chocolates elaborados, utilizando el microscopio para la evaluación del tiempo de temperado ................................... 131 Apéndice C. Distribución de partículas para los diferentes chocolates elaborados según tratamiento. ................................................................................................................................ 134 Apéndice D. Datos crudos de las pruebas físico-químicas en las leches en polvo utilizadas y en los chocolates elaborados........................................................................................................... 140 Apéndice E. Cuantificación de cristales y tamaño de partícula de los chocolates finales elaborados, utilizando el microscopio para su caracterización. ................................................. 141 Apéndice F. Distribución de partículas para los diferentes chocolates finales elaborados según tratamiento. ................................................................................................................................ 144 Apéndice G. Ejemplo de escala híbrida de Villanueva et al. (2005), que se utilizará en el panel sensorial. ..................................................................................................................................... 150 Apéndice H. Equipo que se utilizó en el proceso de conchado del chocolate con leche. .......... 151 APÉNDICE I. Ingredientes declarados en las etiquetas de las leches en polvo utilizadas .......... 152
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Índice de Cuadros Cuadro 3. 1. Composición nutricional de la leche de cabra y leche de vaca según Medeiros et al. (2010). ................................................................................................................................................. 9 Cuadro 3. 2. Composición promedio de los minerales en la leche de cabra y vaca con base a 100 g de leche (Chacón, 2005). ................................................................................................................... 10 Cuadro 4. 1. Formulación base para la elaboración del chocolate con leche. ................................. 32 Cuadro 4. 2. Imágenes obtenidas con el microscopio para la prueba 2 del chocolate con diferentes tipos de leche, en la determinación del tamaño de partícula con el método del microscopio. ....... 36 Cuadro 4. 3. Tiempo aproximado de incorporación de la leche en polvo durante la elaboración del chocolate con leche según el tipo de leche utilizada. ....................................................................... 41 Cuadro 4. 4. Tiempos de conchado según etapa del proceso para cada tratamiento elaborado. ... 42 Cuadro 4. 5. Metodologías para la medición de la temperatura, durante el temperado evaluadas para definir el procedimiento ideal según el resultado físico obtenido. .......................................... 43 Cuadro 4. 6. Porcentajes de leche de cabra utilizados en la elaboración del chocolate con leche.. 48 Cuadro 5. 1. Probabilidad asociada a las variables químicas de humedad y grasa en las muestras de leche de vaca y cabra en polvo. ........................................................................................................ 56 Cuadro 5. 2. Valores promedio para los parámetros químicos de humedad y grasa en las muestras de leche de vaca y cabra en polvo. ................................................................................................... 57 Cuadro 5. 3. Parámetros finales de proceso utilizados en las etapas previas al conchado en cada uno de los tratamientos evaluados. .................................................................................................. 60 Cuadro 5. 4. Percentil 90 del tamaño de partícula obtenido por el método del microscopio para los 4 lotes de chocolates elaborados después de diferentes tiempos de conchado, con el fin de estandarizar el tiempo de conchado. ................................................................................................ 65 Cuadro 5. 6. Tamaño de partícula promedio determinado por el método del micrómetro manual para los lotes de chocolate elaborados después de diferentes tiempos de conchado. ................... 69 Cuadro 5. 7. Viscosidad determinada con el Viscosímetro de Brookfield a 40 °C, husillo n° 7 a 0,5 rpm, para los lotes de chocolates elaborados después de diferentes tiempos de conchado. ......... 72 Cuadro 5. 8. Observaciones obtenidas en la evaluación del tiempo de temperado hasta 28- 29 °C para los chocolates elaborados por medio de evaluación visual. ..................................................... 75 Cuadro 5. 9. Probabilidades asociadas a las variables químicas de grasa y humedad de los chocolates con leche elaborados. ..................................................................................................... 78 Cuadro 5. 10. Valores promedio para los parámetros químicos de humedad y grasa para los tipos de chocolate elaborados y resultados de la prueba de comparaciones múltiples de Tukey. .......... 79 Cuadro 5. 11. Probabilidades asociadas a la viscosidad de los chocolates con leche elaborados. .. 81 Cuadro 5. 12. Valores promedio para la viscosidad de los chocolates elaborados y resultado de la prueba de comparación de medias de Tukey. .................................................................................. 81 Cuadro 5. 13. Valores promedio de tamaño de partículas en las tres muestras de chocolate elaborados utilizando micrómetro y microscopio. ........................................................................... 83 Cuadro 5. 14. Probabilidad asociada a los valores de coordenadas de color L*, a*, b*, C* y °h en las muestras de chocolate con diferentes tipos de leche. ..................................................................... 85 Cuadro 5. 15. Valores promedio para las coordenadas de color L*, a*, b*, C* y h° en las muestras de chocolate con leche. ..................................................................................................................... 86 Cuadro 5.16. Probabilidad asociada para las variables reológicas de fuerza de corte, fuerza de penetración y energía de penetración en las muestras de chocolate con leche. ............................. 89 Cuadro 5.17. Valores promedio para las variables reológicas de fuerza de corte, fuerza de penetración y energía de penetración en las muestras de chocolate con leche. ............................. 90
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Cuadro 5.18. Probabilidad asociada para la variable agrado de las muestras de chocolate elaborado, según el conglomerado de consumidores. ..................................................................... 92 Cuadro 5. 19. Valores promedio para el agrado de los chocolates elaborados y resultado de la prueba de LSD para cada conglomerado. ......................................................................................... 93 Cuadro 5.20. Información general de las materias primas utilizadas para la elaboración de chocolates con leche de cabra. ......................................................................................................... 98 Cuadro 5. 21. Proveedores alternativos de materias primas. .......................................................... 98 Cuadro 5. 22. Equipos y utensilios de funcionamiento especial para la elaboración de los chocolates con leche de cabra. ......................................................................................................... 99 Cuadro 5. 23. Formulación base para la elaboración del chocolate con leche. ............................. 101 Cuadro 5. 24. Análisis de riesgos significativos por etapas para el proceso de elaboración del chocolate con leche 100% de cabra. ............................................................................................... 106 Cuadro A. 1. Rangos obtenidos para las cuatro pruebas realizadas en la evaluación del proceso de elaboración del chocolate con leche de vaca. ................................................................................ 122 Cuadro A. 2. Rangos obtenidos para las cuatro pruebas realizadas para la evaluación del proceso de elaboración del chocolate con leche de vaca y leche de cabra. ................................................ 125 Cuadro A. 3. Rangos obtenidos para las cuatro pruebas realizadas para la evaluación del proceso de elaboración del chocolate con leche de cabra. .......................................................................... 128 Cuadro B. 1. Cuantificación de cristales y rangos de tamaño de partícula para las muestras 100% leche de vaca, prueba 2 determinado en microscopio utilizando hexano como disolvente y aceite como medio. ................................................................................................................................... 131 Cuadro B. 2. Cuantificación de cristales y rango de tamaño de partícula para las muestras de 50% leche de cabra, prueba 2 determinado con microscopio, utilizando hexano como disolvente y aceite como medio. ......................................................................................................................... 132 Cuadro B. 3. Cuantificación de cristales y rango de tamaño de partícula para las muestras 100 % leche de cabra, prueba 3. Determinado en microscopio utilizando hexano como disolvente y aceite como medio. ................................................................................................................................... 133 Cuadro C. 1. Distribución de partículas elaborada por medición en el microscopio para las muestras de chocolate con leche de vaca para la determinación del tiempo de conchado. ......... 134 Cuadro C. 2. Distribución de partículas elaborada por medición en el microscopio para las muestras de chocolate con mezcla de leche de vaca y leche de cabra para la determinación del tiempo de conchado. ...................................................................................................................... 136 Cuadro C. 3. Distribución de partículas elaborada por medición en el microscopio para las muestras de chocolate con leche de cabra para la determinación del tiempo de conchado. ....... 138 Cuadro D. 1. Resultados de las pruebas físico- químicas en los chocolates elaborados. ............... 140 Cuadro D. 2. Resultados de las pruebas químicas realizadas a las leches en polvo utilizadas para la elaboración de los chocolates. ........................................................................................................ 140 Cuadro E. 1. Cuantificación de cristales y rango del tamaño de partícula para las muestras de chocolate 100% leche de vaca del lote 1. Determinado con microscopio utilizando hexano como disolvente y aceite como medio. .................................................................................................... 141 Cuadro E. 2. Cuantificación de cristales y rango del tamaño de partículas para las muestras de chocolate 50% leche de cabra. Lote 1. Determinado con microscopio utilizando hexano como disolvente y aceite como medio. .................................................................................................... 142 Cuadro E. 3. Cuantificación de cristales y rango de tamaño de partícula para las muestras de chocolate con 100% leche de cabra del Lote 1. Determinado con microscopio utilizando hexano como disolvente y aceite como medio. .......................................................................................... 143 Cuadro F. 1. Distribución de partículas elaborada por medición con microscopio par las muestras de chocolate final elaborado con leche de vaca para la evaluación del tamaño de partícula. ...... 144
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Cuadro F. 2. Distribución de partículas elaborada por medición en el microscopio para las muestras finales de chocolate con mezcla de leche de vaca y leche de cabra para la evaluación del tamaño de partícula. ....................................................................................................................... 146 Cuadro F. 3. Distribución de partículas elaborada por medición en el microscopio para las muestras finales de chocolate con leche de cabra para la evaluación del tamaño de partículas. . 148 Cuadro I.1. Ingredientes declarados en las etiquetas de las leches en polvo utilizadas en la elaboración de los chocolates con leche......................................................................................... 152
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Índice de Figuras Figura 3. 1. Curva de variación de temperatura con el tiempo, obtenida con temperómetro para un
chocolate temperado correctamente (Beckett, 2008). ............................................................ 21 Figura 4. 1. Imagen obtenida en el microscopio con el lente 100X para la muestra de chocolate con
leche de vaca en la prueba 2, utilizando únicamente aceite como disolvente. ....................... 37 Figura 4. 2. Hoja de pruebas de proceso para la estandarización de las condiciones de proceso en
la elaboración de los diferentes chocolates. ............................................................................ 39 Figura 4.3. Flujo de proceso utilizado para la elaboración de los chocolates con leche y condiciones
de proceso para las etapas variables, según el tipo de leche. ................................................. 46 Figura 4. 4. Imagen ilustrativa del micrómetro manual utilizado para la determinación del tamaño
de partícula. .............................................................................................................................. 50 Figura 4.5. Diagrama de actividades experimentales del estudio. ................................................... 55 Figura 5. 1. Distribución de partículas para los chocolates con leche elaborados, utilizando
diferentes tiempos de conchado (Cuadro 4.4). a.) Chocolate con leche de vaca, b.) chocolate con mezcla de leche de vaca y cabra, c.) Chocolate con leche de cabra. R se refiere a las diferentes repeticiones o pruebas realizadas. ......................................................................... 63
Figura 5. 2. Imagen ilustrativa obtenida para el lote 2 del chocolate con leche de vaca, tratada con hexano y aceite vegetal. Vista en el microscopio con el lente 100X, utilizando aceite de inmersión. ................................................................................................................................. 67
Figura 5. 3. Imagen ilustrativa de una muestra de los tres chocolates elaborados con distintos tipos de leche. ................................................................................................................................... 86
Figura 5. 4. Dendograma de la clasificación ascendente jerárquica para la obtención de los conglomerados (clusters) de la prueba de agrado para las muestras de chocolate con leche. .................................................................................................................................................. 91
Figura 5. 5. Flujo de proceso utilizado para la elaboración del chocolate con leche de cabra. ..... 104 Figura H. 1. Conchadora marca Santha modelo SPECTRA 10 que se utilizó en la elaboración de los
chocolates con leche. ............................................................................................................. 151 Figura H. 2. Rodillos y aditamentos de la conchadora marca Santha modelo SPECTRA 10 Melanger,
utilizada en la elaboración de los chocolates con leche. ........................................................ 151
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Resumen
María Catalina Quirós Martínez
Factibilidad técnica de la elaboración de un chocolate con leche de cabra y evaluación de sus características físico-químicas y sensoriales.
Tesis Ingeniería de Alimentos. -San José Costa Rica
Quirós, C. 2016.
136 h.,13 ilustraciones, 84 refs.
Con el presente trabajo final de graduación se evaluó la factibilidad técnica del uso de leche de cabra en dos proporciones (50 % y 100 %) en la elaboración de chocolate en barra y se comparó las condiciones de proceso, características físico-químicas y sensoriales con un chocolate con leche de vaca.
Inicialmente, se estandarizó el proceso utilizando 4 tiempos de conchado para cada tratamiento, entre los que se definieron tiempos de 12,05 h, 10,80 h y 11,00 h para el chocolate con leche de vaca, leche de vaca-cabra y leche de cabra, respectivamente. Se evaluaron 3 diferentes procedimientos de temperado y se escogió el método manual sobre tabla de mármol.
Una vez estandarizado el proceso se evaluó por triplicado, para los tres tratamientos, la humedad, grasa, viscosidad, color, textura, tiempo de temperado, tamaño de partícula y agrado general. Se obtuvo el menor porcentaje de humedad (1,81 %) y el mayor porcentaje de grasa (39,68 %) en los chocolates con leche de cabra, y un tamaño de partícula menor a 20 μm en la mayoría de los chocolates elaborados. Al aumentar el porcentaje de sustitución de leche de vaca por leche de cabra en los chocolates, se dio una disminución en la viscosidad y tamaño de partícula de éstos, de acuerdo con lo esperado.
En la prueba de tiempo de temperado y fuerza de corte no se encontró diferencia significativa entre tratamientos, mientras que para la dureza el chocolate significativamente más suave fue el elaborado con leche de cabra. No se encontraron diferencias significativas para los parámetros de color a*, b*, c* y °h, pero si en cuanto a la luminosidad, siendo más claro el chocolate con leche de vaca.
Para el análisis de agrado general se obtuvieron cuatro conglomerados; en tres de éstos el chocolate con leche de vaca fue significativamente el más gustado, y entre los chocolates con leche de cabra en alguna proporción no se encontró diferencia significativa. Sin embargo, los resultados fueron positivos (en el rango “me gusta”). Como conclusión principal, se obtuvo que es factible técnicamente la elaboración de chocolates en barra utilizando leche de cabra en polvo en algún grado de sustitución y
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se podría inferir que existe un posible mercado para éstos, ya que de manera general fueron del agrado de los consumidores.
CHOCOLATE, LECHE DE CABRA, CONCHADO, TEMPERADO, TAMAÑO DE PARTÍCULA, AGRADO.
M.Sc. Alejandro Chacón Villalobos, Director de la investigación.
Escuela de Tecnología de Alimentos, Universidad de Costa Rica.
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I. Justificación
Usualmente, el consumo de la leche y sus derivados se asocia con una dieta de
calidad, que proporciona la ingesta adecuada de muchos nutrientes. Como
materia prima, está constituida por varios componentes de alto valor nutritivo
(proteínas y minerales) y de gran importancia para la industria (grasa),
dependiendo en muchas ocasiones precisamente de estos componentes las
características técnicas y nutricionales de los productos derivados (Rojas, 2005;
Vargas et al., 2007).
Generalmente, las leches utilizadas en la alimentación humana desde tiempos
ancestrales han sido la leche de vaca, cabra y oveja, siendo menos populares las
de otros animales. La composición de la leche varía con la especie, raza, tipo de
alimentación, manejo sanitario y fisiológico del animal, época del año y número
de ordeños (Zavala, 2005).
La producción de leche de cabra es de gran importancia no solo en países
subdesarrollados, donde representa una fuente de nutrición y subsistencia en
zonas rurales, sino también en países desarrollados como una parte valorable de
la industria láctea, donde genera diversidad a los gustos sofisticados del
consumidor, además de brindar una opción a las personas con afecciones
médicas tales como alergias y trastornos gastrointestinales (Park, 2010).
La leche de cabra, por sus demostradas propiedades nutracéuticas, su alto
rendimiento en la elaboración de productos derivados, la alta eficiencia y
rusticidad de las cabras como animal lechero, presenta actualmente una
alternativa comercial importante para el productor (Chacón et al., 2008).
Debido a los beneficios nutricionales que ofrece y a las tendencias saludables
actuales, es que esta leche puede satisfacer las expectativas del consumidor en
términos de salud, valor nutricional y placer, haciendo de la leche de cabra un
producto de moda en muchos países del mundo (Ribeiro & Ribeiro, 2010).
La leche de cabra es consumida a nivel mundial principalmente en su forma
fluida, sin su transformación en un derivado lácteo, por lo que sus características
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prístinas son de gran importancia a nivel nutricional (Chacón, 2005). Sin
embargo, los productos a partir de esta leche se han vuelto significativamente
importantes en muchas partes del mundo a pesar de sus retos tecnológicos y de
mercado, gracias a las ventajas que posee sobre la leche de vaca, como una
mejor digestibilidad y la habilidad de mejorar la absorción de hierro y cobre (da
Silva et al., 2015).
Además, a la leche de cabra se le atribuyen ciertas propiedades
anticancerígenas debido a su alto contenido de ácido linoleico conjugado (1%) y
Coenzima Q. También se utiliza para combatir problemas sexuales, así como la
dispepsia en mujeres embarazadas (Castro, 2005).
En Costa Rica, la industrialización de productos lácteos constituye uno de los
sectores agroindustriales más importantes de la economía costarricense. Este
sector se basa casi exclusivamente en derivados de la leche de vaca. Por otro
lado, la leche de cabra se consume en su mayoría, de igual manera que a nivel
mundial, como leche fluida fresca. Además, los derivados lácteos no tradicionales
se producen a una escala muy artesanal debido a prejuicios culturales y poca
empatía sensorial por parte de los consumidores, lo cual limita
considerablemente su cadena de distribución y venta en el mercado nacional
(Chacón et al., 2008).
En el tema de percepción del consumidor costarricense sobre la leche de
cabra, publicaciones realizadas por Vargas et al. (2007) y Chacón et al. (2008)
concuerdan en que las opiniones no han sido muy favorables. La gran mayoría de
los entrevistados no consumen leche de cabra; en el primer caso, el 40 % de las
personas dijo no conocer del todo este producto y, en el segundo caso, el 93 %
no la consumía, más que todo por poca disponibilidad, desagrado o
desconocimiento. Al mismo tiempo, las personas evaluadas le atribuyeron la
característica de saludable y nutritiva; sin embargo, esto no se ve traducido en
consumo, evidenciando la baja demanda de estos productos a nivel nacional.
Por otro lado, en el estudio realizado por Corrales & Chacón (2005) se
obtuvieron resultados positivos en la evaluación de queso fresco de cabra, donde
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la mayoría de los consumidores calificaron las muestras como excelentes (11,2 %)
o buenas (39,2 %). Solo un 8,4 % las calificó como desagradables. En el estudio
realizado por Rojas et al. (2007), se elaboró yogurt batido de fresa con diferentes
proporciones de leche de vaca y cabra, obteniéndose que la muestra de mayor
agrado global fue la que contenía 30 % de leche de cabra. Los resultados
favorables no solo se dieron en cuanto a agrado si no que, al estar preparado el
producto parcialmente con leche de cabra, se alcanzó una menor sinéresis
durante el almacenamiento.
Ante esto se da la oportunidad de abrir o estimular este mercado a partir de
productos innovadores, identificando las características únicas de éstos (Ribeiro
& Ribeiro, 2010), pudiendo así agregar en la dieta del consumidor costarricense
productos caprinos de consumo masivo, para dar a conocer todos los beneficios
antes mencionados de la leche de cabra e inculcar en la cultura costarricense el
hábito de consumo de ésta y sus productos derivados.
Si bien este crecimiento es posible, la cantidad de publicaciones acerca de la
elaboración de diferentes productos a base de leche de cabra es menos
abundante en comparación con aquellas orientadas a los productos lácteos de
vaca, debido probablemente al mayor volumen de leche de vaca en el mundo,
haciendo de ésta una opción más redituable al compararla con la leche de cabra
(Ribeiro & Ribeiro, 2010).
A pesar de esto, la producción de leche de cabra en Costa Rica podría
representar una posible oportunidad de negocio para el productor, siempre y
cuando sea en mercados debidamente establecidos, como lo es el de la
chocolatería y confitería, que se encuentra en constante crecimiento a nivel
mundial (Afoakwa, 2010; Mora, 2012).
Lo anterior incentiva la investigación en el tema, orientado a la
caracterización, diversificación y mejoramiento de los productos derivados de la
leche de cabra, ya sea que se use como materia prima principal o como mezcla
en diferentes proporciones con la leche de vaca, con el fin de obtener posibles
ventajas técnicas (Chacón et al., 2013).
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A partir de esto, la Universidad de Costa Rica se ha empeñado en la
investigación al respecto, con estudios acerca de hábitos de consumo en los
costarricenses y análisis en leche fresca, del tipo físicos como textura, viscosidad
y color, así como análisis químicos como porcentaje de grasa y acidez. En lo
referente a los productos derivados, con leche de cabra se ha trabajado con
diferentes quesos como fresco, maduro y tipo crottin, entre otros, aunque cabe
mencionar que, al hablar de derivados lácteos dulces a nivel caprino, no se ha
realizado muchas investigaciones al respecto. Se ha estudiado la elaboración de
dulce de leche, helados y yogurt, siendo la confitería y chocolatería, un tema
donde existen aún nichos de investigación no explorados.
En la mayoría de países del mundo, el chocolate con leche es cada vez más
consumido que el chocolate oscuro y el blanco juntos. Este tiende a ser más
suave que el oscuro y tiene una textura y sabor más cremoso (Beckett, 2008).
El chocolate es un producto que se obtiene mezclando pasta y manteca de
cacao con azúcar. A esta combinación se le pueden agregar otros ingredientes,
como la leche o frutos secos. En el chocolate con leche se reduce el porcentaje
de pasta de cacao y se añade leche en polvo (Costaguta, 2007). Al disminuir la
proporción de cacao se genera un color más pálido y la presencia de la grasa de
la leche reduce el punto de fusión del chocolate (Manley, 1998).
El proceso de producción del chocolate generalmente incluye el mezclado,
refinado, conchado, temperado, moldeado y desmoldado del mismo. De estas
operaciones depende la textura suave deseada y la eliminación de la percepción
de textura arenosa en la boca (Afoakwa, 2010). El conchado es la parte más
importante, ya que durante esta se desarrolla el sabor y aroma, se libera
humedad y se reduce la viscosidad de la masa refinada (Laughter et al., 2012).
La estabilidad del chocolate tiende a ser relativamente alta comparada con la
mayoría de alimentos. Esto debido a que, bajo las condiciones de
almacenamiento correctas, controlando temperatura y humedad, es un producto
muy estable gracias a su bajo contenido de humedad (1,0 % a 1,9 %), su alto
contenido de grasa (28 % a 35 %) y presencia de tocoferoles que le proveen un
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alto grado de protección contra la rancidez oxidativa. Ante esto es importante
tener ciertos cuidados con los procedimientos utilizados, para así minimizar los
cambios ocasionados por migración de grasa y humedad (Man & Jones, 2000;
Beckett, 2008).
El cacao es una fuente reconocida de antioxidantes como las catequinas, las
cuales son conocidas por proteger el cuerpo contra compuestos llamados
radicales libres que dañan las células. También se han demostrado los efectos
beneficiosos del cacao con respecto a las enfermedades cardiacas (Beckett,
2008). Los chocolates también contienen minerales, específicamente potasio,
magnesio, hierro y cobre (Afoakwa, 2010).
Con respecto a la imagen negativa percibida hacia el chocolate como
propensor de la obesidad, caries, acné y migraña, existe evidencia científica de
que éste no juega un rol significativo en ninguno de estos casos (Beckett, 2008).
La industria chocolatera está experimentando un cambio dinámico en la
naturaleza de la demanda del chocolate. Las tendencias hacia nichos o productos
Premium han generado no solo retos sino oportunidades para todos los
participantes del sector. Hoy en día, el mercado de la chocolatería está integrado
en mayor medida por consumidores que demandan sabor, conveniencia y salud.
El desarrollo de nuevos productos y alimentos funcionales con ingredientes
saludables, que provean beneficios para la salud además de la nutrición básica,
han jugado un papel importante en esta tendencia creciente en la chocolatería
(Afoakwa, 2010).
Debido a lo anteriormente expuesto, se considera que la elaboración de
chocolate de leche de cabra puede ser una oportunidad para los productores
artesanales de darle una mayor vida útil a un producto que generalmente es muy
perecedero, como lo es la leche de cabra. Asimismo, al ser esta leche menos
disponible que la de vaca, el incluir la variación en las proporciones de leche de
vaca y cabra, utilizando una mezcla, da la oportunidad de incorporarla en
productos como una materia prima secundaria, permitiendo disminuir los
prejuicios antes mencionados acerca de la leche de cabra y representando una
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opción para la primera degustación de aquellas personas que nunca han
consumido esta leche o sus productos.
Actualmente, en países como Estados Unidos, Canadá, Reino Unido, Italia y
otros, se pueden encontrar chocolates en barra a nivel comercial similares al
propuesto; sin embargo, estos son comercializados a pequeña escala como un
producto fino, gourmet y elaborados artesanalmente con distintas variaciones en
cuanto a rellenos y mezclas de ingredientes; por ejemplo, el fabricado por la
marca estadounidense Askinosie Chocolate (2014).
Además, como se ha podido observar en estudios previos con leche de cabra
como el de Rojas (2005), la mezcla de leche de cabra y leche de vaca puede
proporcionar características interesantes a nivel técnico en la elaboración de
derivados lácteos. Al mismo tiempo, representaría una alternativa para aquellas
personas que muestran algún problema de digestibilidad asociado con la ingesta
de leche de vaca y sus derivados. Además, al entrar en un mercado consolidado
como la chocolatería se da la posibilidad de dar a conocer a los consumidores
todos los beneficios asociados con esta leche.
Es por esto que nace la necesidad de estudiar este tipo de producto, con el fin
de estandarizar el procedimiento utilizando leche de cabra y de determinar el
efecto de la adición de ésta sobre las características físicas y químicas de un
chocolate con leche. Además, evaluar si éste es del agrado de los consumidores,
desarrollando así un producto que no se elabora actualmente a nivel nacional y
presentando una alternativa para impulsar el consumo de leche de cabra en el
país.
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II. Objetivos
2.1. Objetivo General
o Evaluar la factibilidad técnica del uso de leche de cabra en dos proporciones
(50 % y 100 %) para la elaboración de chocolate con leche en barra,
comparándolo en cuanto a condiciones de proceso, características físico-
químicas y sensoriales con un chocolate con leche de vaca.
2.2. Objetivos Específicos
o Determinar las condiciones de proceso a nivel de planta piloto para la
elaboración de chocolates con sustitución de leche de vaca por leche de cabra
en un 100% y 50 %, a partir de una formulación base 100 % leche de vaca con
el fin de estandarizar los procesos.
o Evaluar las características físico-químicas, sensoriales y condiciones generales
del proceso de elaboración de chocolates con leche de cabra y vaca, para
definir las ventajas comparativas entre los productos elaborados.
o Confeccionar la ficha técnica para aquel producto con leche de cabra escogido
como el más ventajoso, según los criterios evaluados, con el propósito de
asegurar la reproducibilidad y calidad de la formulación seleccionada.
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III. Marco Teórico
3.1 Leche
La leche es un alimento fundamental, secretado por las glándulas mamarias
de los mamíferos con el propósito de nutrir a sus crías en la primera fase de vida
(Zavala, 2005). Es un líquido de composición compleja, de color blanquecino y
opaco, un pH cercano al neutro y sabor dulce (Magariños, 2000).
Este líquido contiene todos los nutrientes necesarios para el desarrollo animal.
Actualmente, cuando se habla de leche se hace referencia específicamente a la
proveniente de la vaca; la obtenida de otras especies se denomina
comercialmente como leche del animal específico: leche de cabra, de oveja o de
búfala, entre otros (Belitz & Grosch, 1992).
La leche es una suspensión coloidal de partículas en un medio acuoso
dispersante. En general, las partículas pueden tener forma globular (de 1,5 a 10,0
µm de diámetro) y estar constituidas por lípidos; o ser más pequeñas (de 0,1 µm
de diámetro) y corresponder a micelas proteicas que llevan unidas sales
minerales (Vargas, 2005).
Está compuesta mayoritariamente por proteínas, lactosa, grasas, vitaminas,
minerales y enzimas. Estos constituyentes varían entre sí por tamaño molecular y
por solubilidad según el animal del cual procedan. Sin embargo, el agua es el
principal componente en todos los casos (Belitz & Grosch, 1992; Zavala, 2005). En
el Cuadro 3.1 se muestra la recopilación realizada por Medeiros et al. (2010), de
la composición de dos de las leches más consumidas a nivel mundial. Aunque el
consumo de leche de cabra no es tan alto como el de la leche de vaca, la primera
se ha estudiado con mayor detalle en los últimos años.
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Cuadro 3. 1. Composición nutricional de la leche de cabra y leche de vaca según Medeiros et al. (2010).
Constituyente Porcentaje (%)
Leche de Cabra Leche de Vaca
Agua 87,1 87,5
Proteína 3,5 3,1
Caseína 2,3 2,6
𝛂𝐬𝟏-Caseína 0,3 1,2
𝛂𝐬𝟐-Caseína 0,5 0,1
𝛃-Caseína 1,1 0,9
𝛋-Caseína 0,3 0,4
Proteína del suero 0,7 0,5
Lípidos 3,9 3,7
Saturados 66,0 60,8
Monoinsaturados 27,4 33,5
Poliinsaturados 4,5 4,0
Carbohidratos
(Lactosa)
4,5 4,8
Cenizas 0,7 0,7
3.2 Leche de cabra
En varios estudios previos se ha probado que la leche de cabra presenta
ciertas características particulares que benefician la salud humana, las cuales se
detallarán a continuación.
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Minerales:
La leche de cabra posee porcentajes mayores que la leche de vaca en varios de
los minerales presentes en éstas. En el Cuadro 3.2 se muestra una recopilación
realizada por Chacón (2005) de la composición comparativa de minerales en
estas leches, resaltando la concentración de calcio, la cual es un 13 % mayor en la
leche de cabra.
Cuadro 3. 2. Composición promedio de los minerales en la leche de cabra y vaca con base a 100 g de leche (Chacón, 2005).
Componente Leche de cabra Leche de vaca
Mn (mg) 0,018 0,003
Ca (mg) 134 113-122
Fe (mg) 0,05 0,03-0,1
Mg (mg) 14-16 10-13
P (mg) 111 92
Na (mg) 41-50 40-60
K (mg) 181-204 138-152
Cu (mg) 0,046 0,02
I (mg) - 0,021
Zn (mg) 0,30 0,40
Se (µg) 1,4 3,70
Cl (g/l) 2,2 1,4
El alto porcentaje de cloro en la leche de cabra le brinda propiedades laxantes,
mientras que la cantidad de fósforo trabaja junto con las proteínas como
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amortiguador gástrico, razón por la cual es utilizada por personas con úlcera
gástrica (Chacón, 2007).
Lactosa:
El contenido de lactosa en la leche de cabra es menor que en la de otras
especies, lo cual está relacionado en cierta parte con que ésta presente menores
problemas de intolerancia (Chacón, 2005). Sin embargo, esta particularidad de la
leche de cabra está más relacionada con que se digiere más rápido y la lactosa no
se mantiene en el colon mucho tiempo, evitándose una fermentación marcada
(Rodríguez et al., 2008).
Grasa:
Como se puede observar en el Cuadro 3.1., la leche de cabra presenta un
porcentaje de grasa ligeramente mayor que el de la leche de vaca; otros autores
indican que la diferencia es mayor. Estos mencionan que la leche de cabra
contiene entre 4,25 % - 6 % de grasa mientras que la leche de vaca 3,7 % (Boza &
Sanz, 1997; Pandya & Ghodke, 2007). Por lo anterior se puede apreciar que,
aunque existen diferencias entre autores, la leche de cabra siempre presenta una
superioridad en este aspecto. Las diferencias presentadas por los diferentes
autores pueden deberse a que la composición de la leche varía con la especie,
raza, tipo de alimentación, manejo sanitario y fisiológico del animal, época del
año y número de ordeños (Zavala, 2005).
La leche de cabra excede a la de vaca en la cantidad de ácidos grasos
esenciales y ácidos grasos saturados de cadena mediana y corta, así como en la
cantidad de ácidos poli y mono insaturados, otorgándole un mayor valor
nutricional para la aceptación de la población nutricionalmente consciente
(Maree, 1978; Rojas, 2005).
El tamaño de los glóbulos grasos en la leche caprina es menor que en la ovina,
2 µm y entre 3 µm - 5 µm, respectivamente, característica asociada con una
mejor digestibilidad de la primera. Esto relacionado con el hecho de que esta
leche no contiene aglutinina, proteína que agrupa los glóbulos grasos en
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estructuras de mayor tamaño; por lo que sus glóbulos se encuentran dispersos,
promoviendo que estos sean atacados con mayor facilidad por las enzimas
digestivas e incrementando la velocidad de digestión (Chacón, 2005).
Debido a que las grasas proporcionan lubricación, percibida en alimentos
como una sensación cremosa en la boca, su contenido, composición y tamaño de
los glóbulos también afectan las propiedades de la leche, especialmente su
viscosidad (Medeiros et al., 2010).
3.3 Chocolate
El Chocolate es una suspensión semisólida de partículas sólidas finas de azúcar
y cacao (y leche, dependiendo del tipo), en una fase grasa continua. El quiebre,
brillo, sensación en la boca y la liberación del sabor son de las principales
características que determinan la calidad de los chocolates (Awad & Marangoni,
2005). Éste se categoriza principalmente como oscuro, con leche y blanco
(Afoakwa, 2010). El chocolate oscuro se hace principalmente con azúcar, nibs y
manteca de cacao, mientras que el chocolate blanco se produce a partir de
azúcar, leche en polvo y manteca de cacao (Beckett, 2008). El chocolate con leche
se detallará a continuación ya que es el producto de interés.
3.3.1 Chocolate con leche
La forma sólida del chocolate con leche fue atribuida a Daniel Peter de Vevey,
originario de Ginebra, en 1875. A través de los años, la receta original fue
variando a diferentes sabores, donde una de las mayores diferencias está entre el
chocolate elaborado con leche en polvo y el chocolate elaborado a partir de
leche condensada deshidratada con una masa de cacao (“MilkCrumb”), esta
última desarrollada en lugares donde la producción de leche se da por
temporadas (Beckett, 2009).
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3.3.1.1 Ingredientes
3.3.1.1.1 Cacao
El cacao brinda algunos de los principales componentes del chocolate,
incluidos los nibs de cacao y la manteca de cacao, los cuales son obtenidos de las
vainas de cacao. Estas son cosechadas, fermentadas, secadas, limpiadas y por
último tostadas (Laughter et al., 2012).
El genotipo de las vainas del cacao afecta tanto la calidad como la intensidad
del sabor en el chocolate. Cada variedad de vaina tiene un sabor potencial único
y las condiciones de crecimiento contribuyen en las variaciones del desarrollo del
sabor final (Afoakwa, 2010).
Una vez cosechadas las vainas, estas pasan por un proceso de fermentación
con el fin de desarrollar los sabores apropiados. Existen dos tipos de
fermentación, en montón y en caja. La primera implica la colocación de las vainas
de cacao frescas en un cúmulo con una pequeña cantidad de pulpa blanca y son
cubiertas por hojas de plátano por un tiempo de 5-6 días. La fermentación en
caja se realiza en cajas de madera con huecos o ranuras que permiten la
ventilación. Las vainas de cacao se depositan en estas cajas y se cambian de caja
día a día para aumentar la aireación y tiene una duración similar a la primera
(Beckett, 2008).
El proceso de secado se realiza al sol y dura entre 7-8 días soleados. Durante
este proceso, las reacciones de oxidación de polifenoles son catalizadas por la
polifenol oxidasa, dando lugar a nuevos componentes de sabor y la formación del
color marrón típico del chocolate. El uso de secadores artificiales puede
incrementar las temperaturas en los cotiledones, causando un endurecimiento
en la superficie, afectando la pérdida de ácidos volátiles y, por ende, las
características finales en el sabor del chocolate (Afoakwa, 2010).
El tostado permite el desarrollo del sabor y aroma de los granos de cacao.
Existen diferentes métodos de tostado, los cuales incluyen: el grano entero, nibs
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y el licor. Este proceso puede llevar entre 15 minutos y 2 horas. En el caso del
tostado de los nibs, estos son separados de la cáscara. Las normas federales
permiten únicamente un 1,75% de cáscara en los nibs utilizados para la
producción de chocolate. Dependiendo del grado de tostado, los nibs presentan
una humedad entre 1,5 % -3 % posterior al tostado (Tanabe & Hofberger, 2006).
Nibs
Los nibs de cacao son obtenidos a partir de las antes mencionadas vainas de
cacao. Posterior al tostado, se les elimina la cáscara y se obtienen los granos de
cacao, los cuales son tostados y posteriormente molidos en un tamaño de
partícula suficientemente pequeño para poder ser utilizados en la elaboración de
los chocolates; sin embargo, esta molienda no debe ser necesariamente muy fina
ya que en el proceso de elaboración del chocolate se da otra molienda (Beckett,
2008; Laughter et al., 2012).
Los nibs o puntillas de cacao pueden ser utilizados directamente en la
elaboración del chocolate o pueden transformarse en licor de cacao para utilizar
éste posteriormente. El nib tiene una estructura celular que contiene cerca de un
55 % de grasa en forma sólida. Al moler finamente los nibs se libera la manteca
de cacao, este proceso se realiza en varias etapas donde el calor generado por la
molienda permite que se derrita la manteca y esta forme el licor, el cual es
posteriormente almacenado a altas temperaturas para evitar proliferación
microbiana y finalmente es moldeado y enfriado (Afoakwa, 2010).
Manteca
Es la principal grasa en el chocolate y es la responsable de impartir la
“derritibilidad” y la sensación suave en la boca, característica del chocolate.
Además, es la materia prima más cara en el proceso (Laughter et al., 2012). Esta
es obtenida por extracción a partir del licor de cacao, el cual es prensado en
caliente; también puede ser obtenida a partir del nib, o de la vaina de cacao
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entera; sin embargo, esta última es considerada de menor calidad por contener
algunas grasas que no son manteca de cacao (Beckett, 2008).
La manteca de cacao está compuesta principalmente por 35 % ácido
palmítico, 23 % ácido esteárico y 15 % oleico (Laughter et al., 2012). Estos tres
ácidos grasos principales se integran como triacilglicéricos, el 67,5 % de los TAG
(triacilglicéridos) totales en la manteca de cacao corresponden a los disaturados
palmítico-oléico-palmítico, palmítico-oleíco-esteárico y esteárico-oléico-
esteárico. Por ello presenta polimorfismo en su cristalización, obteniendo
cristales con diferentes puntos de fusión, lo cual es aplicado en la elaboración del
chocolate para lograr que éste se funda a temperaturas semejantes a las del
cuerpo humano (Badui, 2006).
3.3.1.1.2 Azúcar
Tradicionalmente, el chocolate ha sido elaborado con un contenido de
aproximadamente 50 % de azúcar, principalmente sacarosa. Esta es un disacárido
compuesto por glucosa y fructosa y producida a partir de la remolacha y de la
caña de azúcar (Beckett, 2008; Laugther et al., 2012).
El azúcar es agregado para promover la dulzura en el chocolate, pero también
afecta otros sabores en el producto final. Un alto nivel de azúcar disminuye el
nivel de amargura (Prawira & Barringer, 2009). Además, debido a que el azúcar
no se disuelve, sino que se dispersa en la matriz grasa, el tamaño del cristal y su
forma contribuyen significativamente en la textura y microestructura del
producto final (Rossi-Olson, 2011). En la elaboración de chocolate se utiliza
principalmente azúcar con tamaños de partícula entre 0,6-1,0 mm, es decir,
medio fina (Beckett, 2008).
Por lo tanto, el azúcar se debe utilizar molida y así permitir una mejor
incorporación de los diferentes ingredientes durante el mezclado. Sin embargo,
no es recomendado utilizar el azúcar en polvo comercial o “glas,” ya que este
tipo de azúcar contiene aditivos antiaglomerantes que se agregan con el fin de
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que las partículas en polvo no se adhieran (Bhandari, 2007). A la hora de mezclar
los ingredientes para elaborar el chocolate estos deben incorporarse entre sí, por
lo que este tipo de aditivo podría dificultar esta operación; es por esto que es
necesario moler el azúcar antes de agregarla a la mezcla.
3.3.1.1.3 Leche
Como se mencionó anteriormente, la leche está compuesta principalmente
por agua; sin embargo, la humedad altera las propiedades reológicas en el
chocolate, por lo que es importante utilizar únicamente materias con bajo
contenido de humedad; por esto se utilizará leche en polvo (Beckett, 2008).
En la elaboración del chocolate, la leche puede ser utilizada de distintas
formas; como grasa láctea, proteínas lácteas, leches en polvo o como suero y
lactosa en polvo, donde cada una de estas formas brinda características
específicas al producto final, de las cuales la leche en polvo es la forma más
práctica de uso y la que genera menores efectos secundarios en el producto final
(Beckett, 2008).
En particular la leche en polvo, con sus propias características físicas y su
porosidad interna tiene un impacto significativo sobre las condiciones de proceso
y propiedades físicas y sensoriales del producto final (Glicerina et al., 2015).
Generalmente, se utiliza leche descremada con adición de grasa láctea o leche
entera; esta última tiende a tener tamaños de partículas mayores que los de la
leche descremada, esto debido a que se encapsulan la grasa y el aire brindando
menor cantidad de grasa libre (Laugther et al., 2012).
Para la elaboración de la leche en polvo el método más utilizado es el de
secado por aspersión, el cual involucra remoción rápida de la humedad y la
formación de lactosa amorfa, la cual forma una matriz continua en la que se
encuentran dispersas las proteínas, glóbulos grasos y células de aire. Este
proceso se da a partir de leche concentrada que es transformada en gran
cantidad de gotas pequeñas que son expuestas a corrientes rápidas de aire
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caliente y caen dentro de una cámara de aspersión como partículas de polvo
(Arab & Sonneveld, 2010).
3.3.1.1.4 Emulsificante
La lecitina es uno de los emulsificantes más utilizados en la elaboración de
chocolates, pues permite que las sustancias hidrofóbicas, como la grasa, fluyan
más fácilmente por las sustancias hidrofílicas, como el azúcar. Esto ocurre gracias
a que la parte hidrofóbica del emulsificante sobresale en la matriz grasa,
mientras que la porción hidrofílica de éste se une a la superficie del azúcar,
formando un puente entre las sustancias no miscibles, haciendo que el chocolate
fluya más fácilmente (Laugther et al., 2012).
El emulsificante es agregado en un 0,5 % aproximadamente con el fin de
reducir la viscosidad durante el proceso y facilitar el conchado, además de que
reduce la cantidad de manteca de cacao necesaria para lograr la textura deseada,
por lo que puede reducirse el costo de producción. Sin embargo, altos
porcentajes de lecitina pueden generar sabores no deseados en el chocolate y
aumentar la viscosidad del mismo (Prawira & Barringer, 2009).
3.3.2 Proceso de elaboración del chocolate
3.3.2.1 Mezclado
Es el proceso durante el cual ingredientes como el licor o nibs de cacao,
sacarosa, manteca de cacao y la leche en polvo son unidos en una mezcladora o
“melangeur”. El resultado después de intenso mezclado es una pasta homogénea
de chocolate con textura gruesa y consistencia plástica (Belitz et al., 2009; Tanabe
& Hofberger, 2006).
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3.3.2.2 Refinado
El refinado se realiza generalmente para reducir el tamaño de partícula de la
masa e incrementar el área superficial, resultando en una textura más suave. A
nivel industrial este proceso se lleva a cabo en rodillos de acero que reducen el
tamaño de las partículas a entre 10 µm - 40 µm (Tanabe & Hofberger, 2006).
Esta etapa no solo influye en la reducción del tamaño de partícula y la ruptura
de aglomerados, si no que permite una mejor distribución de las partículas a
través de la fase continua, cubriéndolas con la grasa (Afoakwa, 2014a).
3.3.2.3 Conchado
El conchado fue desarrollado por Rodolphe Lindt, en Suiza. Este proceso
permitía que el grado de aspereza asociado al chocolate desapareciera y le
brindaba una nueva textura suave y una fusión de mayor atractivo para el
consumidor (Tisoncik, 2010).
Las partículas finas deben llegar a estar recubiertas con la grasa, para que de
esta forma puedan fluir unas con otras cuando el chocolate se funde en la boca.
Este proceso, donde la grasa cubre las partículas finas, se lleva a cabo en un
equipo específico para la elaboración de chocolates, llamado conchadora
(Beckett, 2008).
Esta es la última etapa del proceso que afecta directamente la textura y el
sabor del chocolate. Este proceso depende del tiempo, la temperatura, el control
de la humedad y el cizallamiento y brinda ciertas características importantes al
producto final, tales como una reducción en la viscosidad del chocolate líquido, lo
que a nivel de proceso se ve representado con una menor proporción de
manteca necesaria; además, se eliminan ácidos volátiles fuertes y aldehídos,
disminuyendo el sabor amargo del cacao y generando sabores más suaves típicos
del chocolate, disminuye la humedad, y la formación de grumos y veteados
(Tanabe & Hofberger, 2006; Prawira & Barringer, 2009).
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En este proceso el chocolate pasa por tres etapas: seca, pasta y líquida.
Durante la primera etapa el chocolate tiene una contextura desmenuzable y
contiene cierta humedad, en la segunda etapa la masa seca se vuelve pastosa
cuando la manteca de cacao se derrite completamente e incorpora todas las
partículas presentes. Finalmente, llega a la fase líquida y se agrega la lecitina para
lograr las características de fluidez deseadas (Laughter et al., 2012; Alfaro, 2014).
Como se mencionó anteriormente, las características de las materias primas
pueden presentar un efecto directo sobre el proceso de elaboración de los
chocolates y específicamente sobre el tiempo de conchado, como es el caso del
tamaño de partícula en las materias primas sólidas y la cantidad de lecitina, así
como el porcentaje de grasa en estas.
3.3.2.4 Temperado
Éste es el proceso en el que se pre cristaliza una pequeña cantidad de la grasa
del chocolate, para que de este modo los cristales formen un núcleo (siembra de
cristales), el cual ayuda al resto de la grasa a establecerse rápidamente en la
forma correcta (Beckett, 2008).
La manteca de cacao puede formar seis estructuras cristalinas con diferentes
características de fusión; sin embargo, para la producción del chocolate comercial
únicamente las formas IV (ß’1), V (ß2) y VI (β1) son de importancia, esto debido a
su alta estabilidad al calor (puntos de fusión de 27 °C - 29 °C, 34 °C - 35 °C y 36 °C
respectivamente). Generalmente, los productores buscan obtener cristales en su
mayoría en la forma V, ya que esta no induce el “fat Bloom”, ya que se cree que la
forma cristalina VI sí lo hace y, en cuanto a la forma IV, esta se ha encontrado en
chocolate sin temperar (Svanberg et al., 2011; Laughter et al., 2012).
El fat Bloom se da cuanto los cristales de grasa sobresalen en el chocolate,
perjudicando la reflexión de la luz y se puede observar una película blanquecina
de grasa que, por lo general, cubre toda la superficie del chocolate, haciendo que
los chocolates no sean aptos para enviar al mercado (Afoakwa, 2010).
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Según Laughter et al. (2012), el chocolate debe pasar por diferentes
temperaturas para lograr la óptima cristalización de la grasa en cristales de forma
V. Debe iniciar en 43 °C, bajando rápidamente a temperaturas cercanas a 26 °C, y
finalmente es calentado a 30 °C -33 °C para derretir los cristales de forma IV que
se pudieron formar y dejar únicamente los de la forma V. Esto concuerda con lo
mencionado por Afoakwa (2010), donde combinaciones de tiempos y
temperaturas son las cuatro etapas claves del temperado: derretir en su totalidad
(a 50 °C), enfriar al punto de cristalización (a 32 °C), cristalización a 27 °C y la
conversión de cualquier cristal inestable entre 29 °C - 31 °C.
El temperado para el chocolate con leche es ligeramente diferente al del
chocolate oscuro, debido a que al unirse las moléculas grasas de la leche con las
de la manteca se da un efecto eutéctico, en el cual se disminuye el punto de
fusión de ambas grasas. Dicho efecto previene la formación del “Bloom” en el
chocolate, suaviza la textura y baja la temperatura final para obtener los cristales
adecuados durante el temperado a 29,4 °C (Afoakwa, 2010).
Esta configuración cristalina permite obtener un chocolate brillante, con buen
quiebre y con características suaves al derretirse en la boca, así como ausencia
del defecto conocido como “fat Bloom” y fácil contracción al desmoldar el
producto final (Laugther et al., 2012).
Para evaluar esta etapa de proceso generalmente se utiliza un temperómetro,
que grafica el descenso de la temperatura con el tiempo. Esto permite controlar
de una manera adecuada el proceso y verificar que se dé la curva de temperado
ideal que se muestra en la Figura 3.1., con el punto de inflexión correcto (I)
(Beckett, 2008).
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Figura 3. 1. Curva de variación de temperatura con el tiempo, obtenida con temperómetro para un chocolate temperado correctamente (Beckett, 2008).
3.3.2.5 Moldeado
Esta etapa del proceso puede realizarse manual o mecánicamente; entre los
principales tipos de moldes se encuentran los sólidos, de concha o huecos. El
moldeado involucra depositar el chocolate temperado o precristalizado derretido
en los moldes preformados, estos se agitan con el fin de distribuir
homogéneamente el chocolate y eliminar burbujas de aire. De ser necesario, el
molde debe ser raspado para eliminar el exceso de chocolate antes de enfriar
(Tanabe & Hofberger, 2006; Afoakwa, 2014a).
3.4 Determinaciones químicas de importancia en el chocolate
3.4.1 Humedad
La humedad puede afectar negativamente las propiedades de flujo del
chocolate. El agua puede encontrarse ligada o libre. Cuando se encuentra ligada,
no representa mayor problema para estas propiedades porque se encuentra
atrapada entre los ingredientes. Sin embargo, el agua libre puede interactuar con
los ingredientes y causar pegajosidad en los polvos o cristalización del azúcar,
resultando en la aglomeración de partículas o la formación de grandes cristales,
aumentos en la viscosidad y elasticidad aparente, dificultando el procesamiento
del chocolate (Laugther et al., 2012).
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Existen distintos métodos para la determinación de humedad en alimentos,
entre los que se pueden encontrar la determinación por convección, estufa de
vacío, por balanza de humedad, por destilación azeotrópica, liofilización y por la
reacción de Karl-Fisher, entre las más utilizadas (Barquero, 2012).
El chocolate contiene aproximadamente un 1 % de humedad; sin embargo,
esta puede migrar a través del chocolate lentamente, por lo que remover la
humedad de trozos grandes puede tomar largos periodos de tiempo, pudiendo
dispersarse en otro medio o utilizarse una reacción química como la de Karl-
Fisher para realizar la determinación (Beckett, 2008).
La determinación por reacción de Karl-Fisher se utiliza para muestras con
bajos contenidos de humedad y altos contenidos de grasa, como el chocolate, y
permite obtener el contenido de agua tanto libre como ligada; no obstante, este
método requiere reactivos corrosivos y que deben ser revalorados, solventes
anhidros caros y el sistema acuoso utilizado debe encontrarse aislado del
ambiente ya que reacciona fácilmente con la humedad de éste (Barquero, 2012).
Al utilizar el método de la estufa, se obtiene el contenido de agua libre en la
muestra. Para el chocolate se puede realizar en estufa utilizando arena pre
secada para aumentar el área superficial, o utilizar estufa de vacío, aunque este
método es más lento y su costo es mucho menor (Beckett, 2008). La AOAC
(2005b), cuenta con un método gravimétrico oficial para productos de cacao,
llevando a masa constante en estufa de vacío a 100 °C.
3.4.2 Grasa
Los ingredientes lipídicos son mezclas complejas de diferentes ácidos grasos
que se unen con glicerol formando diferentes estructuras moleculares conocidas
como glicéridos. Las grasas están compuestas principalmente por
Triacilgliceroles (TAGs), junto con diacilgliceroles (DAGs), monoacilgliceroles
(MAGs), ácidos grasos libres y componentes lipídicos menores como los
fosfolípidos y glicolípidos (Awad & Marangoni, 2005).
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El contenido de grasa puede ser determinado por instrumentos de reflexión o
radiación infrarroja sobre la superficie del chocolate; sin embargo, este tipo de
radiaciones se ve afectada por otros factores tales como el tamaño de partícula o
la composición del chocolate, lo que significa que estos equipos deben ser
recalibrados para cada producto. Esto puede evitarse utilizando el método
tradicional de determinación de grasa por Soxhlet (Beckett, 2008). El método de
Soxhlet consiste en una extracción intermitente con un exceso de disolvente (Kirk
et al., 2009).
La mayoría de los chocolates contienen entre 25-35 % de grasa; el nivel
específico depende del chocolate que se elabora (Afoakwa, 2010). Para el
chocolate con leche se puede tener entre 30-40 % de grasa dependiendo de su
formulación (Kirk et al., 2009).
3.5 Determinaciones físicas de importancia en el chocolate
3.5.1 Viscosidad
La viscosidad en un alimento es la habilidad que tiene este a resistirse a fluir
(Sozer & Kokini, 2008). En el chocolate, a parte de la viscosidad, se debe tener en
cuenta el límite de fluencia o tensión crítica vertical que determina el punto en el
cual un producto fluye y es arrastrado por la gravedad, es decir, es el esfuerzo
inicial necesario para que este fluya (Roudot, 2004).
El chocolate no es una suspensión fácil de caracterizar. La viscosidad del
chocolate presenta cierta dependencia del tiempo, ya que disminuye al aumentar
la velocidad de cizalla y, en caso de aplicar una velocidad fija, disminuye con el
tiempo hasta el punto en que se vuelve independiente de éste; esto ha permitido
categorizarlo como un fluido tixotrópico (Servais et al., 2004).
La caracterización reológica del chocolate permite determinar la efectividad
del conchado; además, permite evaluar su capacidad de flujo durante el proceso
(Afoakwa, 2014a). Según la literatura, el chocolate se considera un fluido plástico
de tipo Casson (Roudot, 2004). Esta caracterización del chocolate se puede
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realizar utilizando varios modelos reológicos como el de Herschel-Buckley y el de
Casson, con la medición del límite de esfuerzo y la viscosidad plástica del
chocolate a velocidades de cizalla entre 2-50 s-1 por al menos 5 minutos. Para
obtener estas variables es necesario utilizar un viscosímetro rotacional con
cilindro concéntrico o un reómetro (Afoakwa, 2014a).
En esta investigación se utilizó el viscosímetro rotacional, que es ideal para la
determinación de viscosidad en fluidos no newtonianos, debido a que durante la
agitación la velocidad de deformación y la de rotación son proporcionales y es
posible determinar el esfuerzo cortante al cambiar la velocidad de deformación
(Sahin & Gülüm, 2006).
3.5.2 Tamaño de partícula
El tamaño de partícula de los ingredientes tiene un impacto sobre la textura
del producto final, el sabor y la fluidez. La mayoría de chocolates se refina a un
tamaño de partícula entre 15 μm - 35 μm. Para un chocolate en barra de alta
calidad el tamaño de partícula debe ser menor que 20 μm (Laughter et al., 2012).
Sin embargo, partículas mayores a 50 μm se pueden encontrar ocasionalmente
en algunas muestras y el tamaño máximo de partícula puede variar en gran
medida entre muestras de un mismo chocolate; por esto, generalmente se
reporta el percentil 90, que representa el tamaño al cual el 90 % de las partículas
sólidas son menores o iguales a este valor (Beckett, 2008).
3.5.3 Textura
La mejor manera de evaluar la textura en alimentos es por medio de paneles
sensoriales; sin embargo, la operación de estos es costosa, los panelistas solo
pueden evaluar unas pocas muestras por día y pueden no ser capaces de
distinguir pequeñas variaciones en las muestras. Ante esto, las técnicas analíticas
presentan mayor practicidad, ya que pueden evaluar una mayor cantidad de
muestras al día con una mejor reproducibilidad. En cuanto a la textura del
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chocolate, el quiebre y la dureza son dos de las características de mayor
importancia (Beckett, 2008).
La determinación de las propiedades reológicas del chocolate es importante
en el proceso de manufactura para obtener productos de calidad con textura
bien definida. Factores como el contenido de grasa, distribución de partículas,
contenido de humedad, emulsificantes, tiempo de conchado y temperatura
afectan las propiedades reológicas de los productos, así como el costo de
producción (Goncalves & Lannes, 2010).
3.5.3.1 Dureza
Este parámetro físico se determina con una prueba de penetración, la cual
consiste en introducir un punzón en el producto. Este aditamento debe tener una
longitud, forma y tamaño específico. En dicho ensayo se mide la fuerza necesaria
para realizar la penetración y es uno de las pruebas más utilizadas en la industria
ya que asemeja la penetración de los dientes en el alimento (Roudot, 2004).
3.5.3.2 Quiebre
El grado de quiebre relativo de un chocolate permite obtener la fuerza
máxima necesaria para llegar al punto de su ruptura. Este parámetro se obtiene
utilizando un texturómetro, con una sonda o cuchilla que ingresa en la muestra a
una velocidad o fuerza constante y al mismo tiempo se graba la fuerza de
resistencia o distancia generada (Beckett, 2008).
3.5.3.3 Energía de penetración
La energía y el trabajo presentan dimensiones de masa*área/tiempo, siendo
un equivalente a fuerza*distancia. Instrumentos que miden la relación fuerza-
distancia, pueden determinar energía, midiendo el área bajo la curva de
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Fuerza/distancia. Durante la compresión el área bajo la curva representa el
esfuerzo realizado por el equipo sobre el alimento (Bourne, 2002).
Gamboa (2006) menciona que el área relativa corresponde al área bajo la
curva del gráfico Fuerza vs. Tiempo en la compresión. Al utilizarse una velocidad
de compresión constante, la distancia se puede estimar como el tiempo obtenido
en la gráfica, lo que concuerda con lo antes mencionado; y el valor resultante de
esta medición se podría considerar como el trabajo necesario que se debe aplicar
para comer dicho alimento.
3.5.4 Color
El color es una propiedad intrínseca de los alimentos, característica tanto de
su identidad como su calidad. El ojo humano puede diferenciar entre tres
características del color: su matriz, croma o saturación, luminosidad/oscuridad. El
análisis de color en alimentos se realiza por inspección directa con análisis
sensorial o por métodos instrumentales, siendo estos últimos los más objetivos y
reproducibles (Socaciu & Diehl, 2008).
Existen diferentes escalas para determinar el color en alimentos; los más
utilizados en alimentos son el sistema CIE y el Hunter. El sistema Hunter Lab
utiliza la teoría de colores opuestos, con un espacio de color rectangular
tridimensional, donde L indica que tan claro u oscuro es el color, a representa la
posición en el eje rojo- verde y b la posición en el eje de color amarillo-azul.
Mientras que el sistema CIELAB estandariza estrictamente la fuente de luz y el
observador, obteniéndose las variables L*, a* y b*, similares en cuanto a su
interpretación al sistema Hunter Lab, y utiliza además las coordenadas polares de
L*, C*, °h que permiten que las lecturas instrumentales se acerquen más a la
percepción del color del ojo humano (Clydesdale, 1998; Socaciu & Diehl, 2008).
El hue o tonalidad es la cualidad de identificar un color, tales como rojo, verde
y azul, mientras que el Chroma o saturación es la claridad del color, expresado
como la intensidad del hue comparado con su propio brillo (Socaciu & Diehl,
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2008). El ángulo hue puede ser expresado como una fun