TECNOLOGÍA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES III ESTUDIANTE : CONDORI VALVERDE, Edgar.

DOCENTE : ING. PORTOCARRERO MESSA, Karen P.

GRUPO : JUEVES APURIMAC – PERU 2007

EXTRACCION DE GELATINA

ESTRACCION DE GELATINA 1. OBJETIVO Ø conocer el proceso de extracción de gelatina a partir de residuos de origen animal. Ø Analizar y determinar los puntos críticos del proceso.

2. INTRODUCCIÓN

El la obtención de una gelatina existe varios cambios y procesos, que se caracteriza por poseer un amplio espectro de características, es decir competitivo en la industria, desodorizado y translúcido y el procedimiento de la obtención de la misma. Está constituida por colágeno desnaturalizado, pudiéndose adicionar de alguno o todos de los siguientes ingredientes: agua, sales (como sulfatos, fosfatos, cloruros), hidrocoloides (como hidroximetilcelulosa, carragenatos), agentes inductores de enlaces covalentes (tales como tranglutaminasa, cisteina,), azúcares y alcoholes. El que intervengan todos o sólo alguno de estos ingredientes varía en función de las condiciones y características del producto de partida así como del tratamiento químico y físico al que se ve sometido posteriormente; también dependerá de las características que se deseen obtener según sea el destino final de este producto.

3. REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

3.1 LÍNEAS DE APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS CÁRNICOS 3.2 CARACTERÍSTICAS Ø Máximo rendimiento Ø Calidad Ø Bajo coste de funcionamiento Ø Líneas continuas y cerradas

3.3 APLICACIONES Ø Harina de sangre Ø Obtención de plasma sanguíneo Ø Obtención de alimentos para animales domésticos Ø Producción de extractos de carne Ø Aplicaciones farmacéuticas Ø Producción de piensos compuestos Ø Producción de grasas Ø Producción de gelatina Ø Producción de pieles Ø Obtención de tripas para embutidos Ø Fertilizantes Ø Aditivos para embutidos Ø Materias colorantes Ø Lustres para el calzado

a) LA GELATINA

Concepto:

La Gelatina es una proteína compleja obtenida a base de despojos animales hervidos con agua que sirve como medio para unir los diferentes productos químicos que forman la emulsión sensible. Sirve también como capa de protección de la emulsión y tiene unas propiedades frente a temperaturas diferentes: se hincha con el agua fría y se derrite con el agua caliente.

La gelatina es una proteína, es decir, un polímero compuesto por aminoácidos. Esta proteína carece de los principales aminoácidos como valina, tirosina y triptofano, y por lo tanto tiene valor como alimento. Como los polisacáridos, el grado de polimerización, la naturaleza de los monómeros y la secuencia en la cadena proteica determinan sus propiedades generales.

En el animal, la gelatina no existe como componente, se la obtiene por hidrólisis parcial del colágeno, su precursor insoluble. En el colágeno, la unidad básica está formada por tres cadenas de polipéptidos, enrolladas en forma de hélice y estabilizadas por uniones intramoleculares. Esto hace que el colágeno exhiba propiedades mecánicas únicas y forme la estructura del tejido conectivo, piel y huesos de los animales.

a.1 USOS INDUSTRIALES

La conversión del colágeno insoluble a la gelatina soluble constituye la transformación esencial de su elaboración industrial. El proceso puede llevar a diferentes gelatinas dependiendo de las rupturas en las uniones intramoleculares. La materia prima requerida para su producción se obtiene de las curtiembres y mataderos.

Se realizan diferentes pretratamientos:

Ø Los cueros son tratados con sales para su preservación. Ø Las pieles se congelan para su almacenamiento y transporte. Ø Los huesos de ganado vacuno, se desgrasan y se trituran antes de su transporte y

procesamiento. Ø Todos los días se recogen huesos frescos que deben ser procesados dentro de las 24 h

del sacrificio del animal. Ø Los huesos se tratan con una solución ácida para extraer los minerales (fosfato de

calcio) sin afectar los contenidos orgánicos. Después de un lavado, este producto llamado “oseína”, se vuelve flexible. Los fosfatos se separan por precipitación con cal.

Ø La oseína y las pieles se procesan con ácidos para su hidrólisis a temperatura ambiente por un tiempo relativamente corto. Por otra parte, los cueros y la oseína se ponen en contacto con una solución de cal durante 5 a 10 semanas a temperatura ambiente. Luego se ajusta al pH requerido para la extracción de gelatina propiamente dicha.

Ø La extracción es un proceso discontinuo, en batch, obteniendo un licor del 6 al 10 % de gelatina. Luego se filtra y concentra en forma continua en un evaporador al vacío. La solución se esteriliza a 145 °C (293°F) y se enfría rápidamente para gelificar la solución. Este gel es extrusado en forma de granos y secado con aire filtrado y aséptico.

Ø El procedimiento de la obtención del producto se caracteriza por someter las pieles y/o tejido conectivo a una serie de lavados, seguido de un tratamiento con álcali diluido para obtener una completa limpieza del producto y preparación para la presolubilización. Su duración e intensidad dependerá del estado de la materia prima.

. a.2 VENTAJAS COMPETITIVAS

La gelatina extraída por este método tiene propiedades reológicas elevadas dentro del campo de las gelatinas de pescado, lo que puede extender su campo de aplicación a otros terrenos que normalmente no puedan acceder otras gelatinas de origen marino.

Según: Por Paula Argomedo Ruíz de Velasco. Comenta sobre la extracción

Para entender las cualidades que hacen a la gelatina el medio ideal para los materiales fotográficos, es importante conocer las propiedades físicas y químicas de este material. Partiendo del hecho de que la gelatina es un polímero derivado de la proteína colágena, cabe

comenzar por explicar lo que es una proteína y en particular, la colágena, ya que muchas de sus características tanto físicas como químicas permanecen en la gelatina.

b) Proteínas. Las proteínas son polímeros de alto peso molecular formados por macromoléculas compuestas de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y frecuentemente azufre y fósforo. Estas macromoléculas son llamadas aminoácidos, y la secuencia de éstos es la que determina la estructura de las distintas proteínas. Todos los aminoácidos poseen un grupo amino (NH2); un grupo carboxilo (-COOH) y una cadena lateral (R)3 (la cuál determina las características de cada aminoácido).

c) Colágena. La colágena es la proteína mas abundante del reino animal y es el principal constituyente del tejido conectivo, piel, hueso y tendones. Según Robert Trelstad: Cada molécula de colágena está formada por el arrollamiento en triple hélice de tres cadenas poliméricas denominadas cadenas.

Por su parte, cada cadena esta constituida por el arrollamiento en hélice de unos 1050 (aminoácidos).

3.4 Obtención

La gelatina se obtiene de tejidos ricos en colágena como lo son huesos, cartílagos, tendones y pieles de ganado porcino y vacuno. Para obtenerla, se requiere someter a la proteína de colágena a procesos de desnaturalización e hidrólisis parcial, con lo que se separan las cadenas helicoidales de la molécula. tejidona de colágena a procesos de desnaturalización e hidrólisis parcial, con lo que se separan las cadenas helicoidales de la molécula. A temperaturas y pH estrictamente controlados. Para que la gelatina pueda utilizarse como material fotográfico, se requiere una preparación especial que involucra una serie de pasos, con múltiples tratamientos químicos, físicos y bacteriológicos que dependen de la materia prima de donde se extrae. A continuación se presenta un diagrama que muestra los pasos que intervienen en su manufactura.

OBTENCIÓN DE GELATINA COMESTIBLE

PATAS DE POLLO

4. MATERIALES

4.1 Materia Prima Ø patas de pollo fresco

4.2 Materiales y Equipos Ø vasos de precipitado de 250 y 500ml Ø baguetas Ø placas petri Ø telas de seda para filtrar Ø balanza Ø cocina Ø baño Maria Ø refrigeradora Ø estufa Ø potenciómetro Ø termómetro Ø secador de túnel

4.3 Reactivos Ø ácido sulfúrico Ø hidróxido de sodio Ø bisulfito de sodio

5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL La gelatina puede ser extraída por dos métodos ácido y alcalino. La metodología a seguir para ambos son: Ø Recepción de la materia prima: la materia prima a utilizar se recepciono las patas de

pollo fresco, en buenas condiciones sin ningún mal. Ø Limpieza: se utilizo agua potable con el objetivo de eliminar restos de sangre y materias

extrañas para que no interfiera en el producto final. Ø Remojo: este proceso diferencia de la vía ácida de la alcalina. En la vía ácida se efectúa

utilizando un ácido inorgánico por un tiempo de 10 a 30 horas, con el objeto de hinchar y debilitar las uniones de las partículas fibrosas del colágeno, facilitando de esta manera la ruptura final cuando se utiliza agua caliente a vapor. El pH del agua de remojo debe ser de 4 – 5 donde las proteínas del colágeno tienen su punto isoelectrico. Los ácidos mas usados son el clorhídrico, sulfúrico, fosforito y sulfuroso. En la vía alcalina se utiliza cal y agua dejando un reposo por 3 a 12 semanas. El objetivo es remover la mayoría de los albuminoides como globulinas, mucopolisacaridos, albúminas, carotenos y otros pigmentos. 1. Lavado: se realiza con agua corriente para eliminar residuos ácidos o alcalinos, así

como otras impurezas 2. Extracción: en ambos métodos se realiza una extracción en caliente, siendo muy

importante la influencia de la temperatura y tiempo de extracción en la calidad de la gelatina.

3. Filtrado: los licores extraídos de la gelatina se filtran en caliente para eliminar impurezas sólidas

4. concentración: la concentración se realiza al vació, llegándose a una concentración de sólidos de refrigeración.

5. Secado: se realiza en un secador de túnel por aire caliente hasta obtener un producto con 10 a 15 % de humedad.

6. Molienda: esta operación se realiza en un molino de martillos para obtener el producto en polvo.

7. Envasado: la gelatina se puede envasar en bolsas de polietileno.

6. RESULTADOS TABLA Nº 1 Peso de la materia prima (PMP)

150gr.

Solvente inorgánico (H2SO4)

300ml.

Peso de placa vacía (PP)

PP1=40.40g PP2=44.54g PP3=42.14g

Placa vacía mas muestra. P1, P2, P3. Tmperatura de secado 60ºC TABLA Nº 2 Tiempo (Hrs) P1 P2 P3 (%H) 9:30 - 0 94.80 105.50 95.07 112.19 10:30 – 1 91.10 99.37 92.37 103.84 11:00 – 1.5 83.65 94.45 89.20 93.48 12:00 – 2.5 76.53 97.38 80.02 84.56 1:30 – 4 74.52 79.93 77.46 69.88 2:30 - 5 73.23 77.56 76.08 66.53 3:30 - 6 65.71 67.58 67.18 48.93 5:40 - 7.1 64.25 65.78 66.20 46.1 8:30 - 10 42.41 46.30 44.52 4.1 DONDE: %H= ((PESO MUESTRA INICIAL – PESO MUESTRA FINAL)/PESO MUESTRA)*100 %H= (P1-40.4)+(P2-44.54)+(P3-42.14))*100)/150 FUGURA 1:

HUMEDAD RELATIVA EN FUNCION DE TIEMPO

0

20

40

60

80

100

120

0 2 4 6 8 10 12

TIEMPO EN HORAS

HUM

EDAD

REL

ATIV

A (%

H)

FIGURA2: 7. DISCUSIONES Ø La concentración del ácido y el tiempo de permanencia en él dependerá del estado de la

materia prima, grado de entrecruzamiento del colágeno, etc. Ø Una vez realizado el remojo con ácido, se lava abundantemente con agua y se procede

a la extracción de la gelatina en un baño de agua. Según la temperatura y tiempo aplicado se obtendrán unas características y con rendimiento determinado.

Ø La característica principal de la gelatina es su capacidad de formar un gel en medio

acuoso a temperaturas inferiores a 35 – 40ºC y disolverse en agua caliente (40 – 50ºC) sin dejar residuos ni grumos.

Ø En la tabla Nº 1, nos indica la leyenda de cada material, y la tabla Nº 2, nos muestra los

resultados obtenidos en el secado que varia con relación al tiempo a temperatura constante de 60ºC.

Ø En la figura 1, indica el comportamiento de la curva de secado, de la humedad relativa

en función al tiempo, y en la figura 2, la variación de peso en función al tiempo a temperatura constante de 60ºC.

8. CONCLUSIÓN Ø En conclusión mayor rendimiento se obtiene a mayor tiempo de remojo por tanto tiene

un efecto que ablanda la textura y las proteínas miofibrilares que facilita para el rápido extracción del colágeno soluble dando como resultado final la gelatina.

Ø De acuerdo a las figuras podemos decir que la humedad y el peso de la gelatina

disminuyen con el tiempo a una temperatura de 60ºC. Ø El objetivo del secado es eliminar agua o contenido de humedad del producto, con lo

cual se consigue la disminución del peso, lo que permite su mayor conservación y otros fines industriales.

9. RECOMENDACIÓN

PESO & TIEMPO

0

20

40

60

80

100

120

0 2 4 6 8 10 12

TIEMPO EN HRS

PESO

(Gr)

Ø También se pueden adicionar agentes antimicrobianos, inhibidores de proteasas, agentes inductores de enlaces covalentes, y blanqueantes, que estabilicen este material.

Ø Otros aditivos a utilizar son distintos tipos de alcoholes y azúcares/polisacáridos que además contribuyen a facilitar la desecación de la piel, reduciendo la actividad de agua, por lo cual también actuarían desde un punto de vista antimicrobiano, antioxidante, etc (paralizando las reacciones químicas en mayor o menor medida dependiendo de la actividad de agua remanente).

Ø Cuando se hace el remojo se tiene que cambiar cada 24 horas el ácido sulfúrico y después lavar la misma con abundante agua por ser este un ácido fuertemente toxico.

10. CUESTIONARIO 10.1. INDIQUE UN MODELO EXPERIMENTAL PARA LA OBTENCIÓN DE GELATINA DE

UNA MATERIA PRIMERA DESCONOCIDA EXTRACCIÓN GELATINA A PARTIR DE COLÁGENO DE HUESO. ETAPAS Ø Preparación de la materia prima Ø Obtención de los huesos Ø Molino triturador (40-50 mm) Ø Detector de metales Ø Desengrasado Ø Calentamiento a 80ºC Ø Adición de agua Ø 50 minutos de maceración Ø Pulverización en molino de martillos (5-10 mm) Ø Tamizado Ø Secado Ø Extracción Ø Filtrado Ø Concentración ⇒ 20-30% m.s. Ø Esterilización de la gelatina ⇒ 4-5 segundos a 140ºC Ø Secado

10.2 ¿Cómo determinaría la calidad de la gelatina, obtención de la gelatina obtenida en la práctica? Ø La calidad de la gelatina se puede obtener determinando la viscosidad óptima, la

consistencia, la resistencia del sólido, y la claridad o brillo entre otros. Ø La gelatina se puede obtener generalmente de las proteínas como el colágeno que tiene

como estructura a los aminoácidos que se encuentran libre en los productos de origen animal generalmente.

10.3 Estadísticas de gelatinas, producción y consumo en el Perú y a nivel mundial

Ø La producción en el Perú no es tan significativo, en comparación con los otros países

desarrollados, en Lima y otros departamentos se producen generalmente la gelatina en forma de polvo empacado, para su consumo en los mercados locales.

10.4 A nivel regional como es la producción de la gelatina, sino hay producción como se

podría explotar este producción. Ø La producción de este producto es mínimo vendiéndose solamente en mercados locales,

obtenidos artesanalmente de las patas de ganado vacuno, ovino y cerdo generalmente. Ø Este producto podría ser uno de los productos para industrializar en la región debido a

que tenemos las materias primas disponibles. 11. BIBLIOGRAFÍA Ø United Nations Development Fund for Women. Packaging. 1996. London, GB.

Ø Hernández-Briz Vilanova, Francisco. Conservas caseras de alimentos. 1986. Madrid,

España. Ø Coronado Trinidad, Myriam. Conservas caseras de alimentos. Ø 2001. Lima, Perú.Colquichagua, Diana. Procesamiento de mermeladas de frutas nativas.

2005. Lima, Perú.