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

ii

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

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

ii

iii

Dedicatoria

A mis papas, los amo.

iv

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.

v

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

vi

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

vii

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

viii

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

ix

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

x

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

xi

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

xii

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

xiii

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.

1

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

2

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

3

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).

4

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

5

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

6

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.

7

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.

8

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.

9

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.

10

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

11

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

12

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).

13

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

14

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

15

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

16

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

17

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).

18

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).

19

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).

20

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).

21

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).

22

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).

23

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

24

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

25

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

26

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,

27

2008). El ángulo hue puede ser expresado como una fun