Extraccion de Gelatina

Windows uE

EXTRACCION DE GELATINA Volumen 1, nº 1

INTRODUCCION Fecha del boletín

La gelatina es una proteína, es decir, un polímero compuesto por aminoácidos. Esta proteína carece de los principales aminoácidos como vaina, tirosina y triptofano, y por lo tanto no 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.

Los recortes de piel suelen recuperarse como materia prima para la fabricación de gelatina; los recortes de piel sin curtir, así como los descarnes, provenientes del descarnado y dividido, no aprovechables para obtener cuero. En el caso del cuero wetwhite, las rebajaduras están exentas de cromo y pueden ser fácilmente descurtidas hasta el punto de que pueden ser empleadas como una valiosa materia prima para la fabricación de gelatina.

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. Tanto la gelatina alimenticia como la no alimenticia llevan, más o menos, el mismo proceso, pero una requiere ciertas condiciones de higiene especiales por su destino posterior que es la alimentación.

OBJETIVO ♦

Conocer el proceso de extracción de la gelatina a partir de residuos de origen animal

♦

Familiarizar al estudiante con los parámetros que rigen dicho proceso

“UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC” CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL TECNOLOGIA DE PRODUCTOS AGROINDUCTRIALES III • DOCENTE: Ing. Karen Priscila Portarrero M. • ALUMNO: Christian Andrew Aguilar M.

Contenido: INTRODUCCION, OBJETIVOS

1

MARCO TEORICO

2

MATERIALES

4

METODOS

4

RESULTADOS

5

DISCUSIONES

5

CONCLUSIONES

6

DISCUSIONES

6

BIBLIOGRAFIA

6

CUESTINARIO

6

Página 2

EXTRACCION DE GELATINA

MARCO TEORICO CONCEPTO:

Piel de cerdo

La gelatina es una proteína de origen animal que se utiliza en alimentación, especialmente en pastelería y confitería, por su capacidad de formar geles acuosos muy elásticos y termoreversibles si se aumenta la temperatura. Hace unos años, el mayor consumo de gelatina estaba en la fotografía (la gelatina formaba una capa de protección a las sales de plata de los negativos) pero actualmente está en desuso por la aparición de la fotografía digital. La gelatina es el producto de la hidrolisis parcial del colágeno contenido en las pieles, el tejido conjuntivo y los huesos de animales. La misma se presenta en placas, hojas flexibles, residuos, granos o polvo incoloro o ligeramente marrón amarillento. Materia prima:

Recortes de piel

La gelatina se extrae de materias primas seleccionadas que contienen colágeno. Estas son piel de cerdo, recortes de piel de res o ternero, así como los huesos de éstos, solamente de animales que han sido examinados por veterinarios y que han sido autorizados para el consumo humano. Materia prima piel de cerdo: Las compañías proveedoras de piel de cerdo son los negocios de descuartizamiento o las fábricas de productos de carne. Allí las pieles de cerdo son separadas de los tejidos grasos que llevan debajo y son transportadas a las fábricas de gelatina ya sean frescas, refrigeradas o congeladas, de acuerdo a la distancia. Si es necesario son almacenadas provisoriamente en propias cámaras frigoríficas hasta su tratamiento posterior.

Huesos

Materia prima recortes de piel: La capa intermedia de la piel de bovino es otra materia prima muy importante para la producción de gelatina. Después del sacrificio, la piel refrigerada o salada va a los negocios que hacen el tratamiento de pieles. Allí, las pieles que han sido intensivamente lavadas con leche de cal o con otra base, son tratadas y depiladas. Después se realiza la distribución en tres turnos:

♦La parte carnosa, el llamado tejido hipodér-

mico, es retirado. ♦Posteriormente la epidermis es cortada y más tarde trabajada en cuero. ♦Solamente la capa intermedia que queda ahora, los recortes de piel, son idóneos para la producción de gelatina. ♦Antes del transporte a la fábrica de gelatina, se realiza otra vez el proceso de conservación, el cual consiste en la adición de cal o sal. Entonces comienzan los primeros procesos de preparación en la fábrica de gelatina con procesos intensivos de lavado y el corte de la piel en tamaños manuables.

Materia prima de hueso: Esta materia prima esta dirigida en primera línea, a la producción de gelatina fotográfica y farmacéutica. La materia prima viene directamente de los mataderos, empresas de descuartizamiento o de las fábricas de productos de carne. Aquí comienza un complicado proceso de preparación que empieza con la trituración de huesos, en tamaños de terrones de azúcar. Después a través de un proceso de combinación con agua, calor y movimiento se les extrae la grasa y los restos de carne que habían quedado. Este hueso calibrado es secado y seleccionado de acuerdo al tamaño del grano. Después de la desmineralización del hueso calibrado se obtiene la oseína, la materia prima para la preparación de la gelatina. En el procesado de la carne se producen huesos frescos. Solamente después de un cuidadoso tratamiento previo, estos son adecuados para la producción de gelatina. En primer lugar el hueso es reducido a piezas de 5–10 milímetros, son desengrasados en agua caliente, secados y clasificados en diferentes tamaños. En el desgrase, eventualmente, se quita el tejido que pueda estar todavía adherido al hueso. El hueso calibrado producido es almacenado en silos antes de su próxima etapa de proceso. A través del tratamiento de este producto intermedio con ácido clorhídrico diluido, en procesos de corriente inversa a bajas temperaturas por varios días, se remueve el fosfato contenido en el hueso. Este procedimiento es conocido como “maceración”, el hueso calibrado desmineralizado se denomina “oseína”. Al final los ácidos excedentes son retirados a través de un lavado intensivo.

Página 3 Volumen 1, nº 1

Industrialización: La gelatina se obtiene por calentamiento y ataque ácido o alcalino del colágeno. El colágeno es el tejido básico de la piel, los cartílagos y parte de los huesos. El colágeno es en sí muy poco soluble y, por ello, poco utilizado en alimentación. Cuando se convierte en gelatina cambian sus propiedades y aumenta el número de aplicaciones posibles. Tratamiento previo: Después de una limpieza intensiva de la materia prima continúan, de acuerdo a ésta, diversas etapas del proceso para obtener la gelatina. En la producción de gelatina son utilizados dos procesos básicos diferentes: El proceso ácido para la gelatina de tipo A: La materia prima (mayormente piel de cerdo) toma un procedimiento de desintegración de tres días. En este proceso la materia prima es tratada con ácidos y al final está lista inmediatamente para la extracción de la gelatina. El proceso alcalino para la gelatina de tipo B: A través de varias semanas de un tratamiento alcalino, se obtiene una cuidadosa transformación de la estructura del colágeno. Como materia prima se puede utilizar aquí solamente oseína y recortes de piel. Posteriormente el colágeno obtenido aquí se puede disolver en agua. Extracción: Los materiales preparados así, son mezclados con agua caliente y extraídos en varias etapas. Las primeras extracciones que son obtenidas con las más bajas temperaturas, rinden el más alto poder de gelificación de la gelatina derretida. Este produce una solución de algo de un 5%. Posterior a los primeros procesos de extracción, se agrega agua caliente a la parte que queda del material extraído, se le somete a altas temperaturas y una vez más a extracción. Este proceso se realiza tan frecuente, hasta que el último resto de gelatina, esta vez en temperaturas de ebullición, se ha convertido en solución. Como el tratamiento previo de la materia prima ha efectuado una buena limpieza, después de la extracción no quedan casi restos. Purificación: La solución de un 5% de gelati-

na obtenida durante la extracción es liberada de los restos de grasa de la materia prima y de pequeñas fibras a través de separadores de alta potencia. Con los filtros de diatomita con los cuales se puede retener hasta las partículas mas pequeñas y con un sistema de filtración con placas filtrantes de celulosa, como se conocen en la industria de las bebidas, se completa la purificación previa. El material purificado es entonces pasado a través de columnas que contienen resinas de recambio iónico (o un proceso análogo) durante el cual, y dependiendo de los requerimientos la gelatina es liberada de calcio, sodio, los restos de ácidos y otras sales presentes en la solución. Concentración: Evaporadores vacuum de múltiples etapas, con equipamientos de calentamiento previo, esterilizan la solución de gelatina y retiran el agua de la solución y concentran la gelatina cuidadosamente hasta conseguir una consistencia como la miel. Estas soluciones altamente viscosas son conducidas sobre filtros pulidores de placas celulosas, que son capaces de retirar los más finas partículas en suspensión. Secar: Estas soluciones de gelatina altamente concentradas son sometidas una vez más por un corto tiempo a una esterilización de seguridad usando un esterilizador de alta temperatura, luego son enfriadas y solidificadas. Con este proceso se forman "fideos de gelatina", que son repartidos en forma uniforme sobre la banda de una secadora. En esta secadora, la gelatina es secada con un aire filtrado, lavado, deshumedecido y descontaminado. Al final del secado, la gelatina que ahora es dura y quebradiza, es molida en partículas uniformes para ser almacenada en almacenes intermedios hasta su próxima utilización. Los lotes o cargos de gelatina de cada uno 1,000 hasta 2.000 Kg. son sometidos a exámenes físicos, químicos y bacteriológicos antes de recibir la autorización final. Moler, tamizar, mezclar: Estos son los últimos pero los más importantes pasos que son necesarios para hacer el producto digno de utilización en las aplicaciones especiales y satisfacer las demandas de cada uno de los clientes. Aquí son utilizados, de acuerdo a la necesidad, los más diversos

Preparación de la materia prima

Extracción

Purificación

Concentración

Secar

Moler tamizar y mezclar

Página 4

EXTRACCION DE GELATINA

molinos y mezcladores. Después de haber diente son transportados a los clientes. sido llenados en silos, en Big-Bag, o bolsas y de haber recibido la autorización correspon-

METODOLOGIA Materia prima

Limpieza

Adición de HCl

Lavado

Recepción de la materia prima: la materia Lavado: se realiza con agua corriente para prima a utilizar se recepciono las patas de eliminar residuos ácidos o alcalinos, así copollo fresco, en buenas condiciones sin nin- mo otras impurezas gún mal. Extracción: en ambos métodos se realiza Limpieza: se utilizo agua potable con el ob- una extracción en caliente, siendo muy imjetivo de eliminar restos de sangre y mate- portante la influencia de la temperatura y rias extrañas para que no interfiera en el tiempo de extracción en la calidad de la geproducto final. latina. 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.

Filtrado: los licores extraídos de la gelatina se filtran en caliente para eliminar impurezas sólidas concentración: la concentración se realiza al vació, llegándose a una concentración de sólidos de refrigeración. Secado: se realiza en un secador de túnel por aire caliente hasta obtener un producto con 10 a 15 % de humedad. Molienda: esta operación se realiza en un molino de martillos para obtener el producto en polvo. Envasado: la gelatina se puede envaasr en bolsas de plietileno.

MATERIALES ♦Vasos de precipitados de 250 y 500ml. ♦Baguetas. ♦Placas petri grandes. ♦Tedas de seda para filtrar . ♦Balanza. ♦Molino. ♦Cocina.

♦Baño maría. ♦Refrigeradora. ♦Estufa. ♦Potenciómetro. ♦Termómetro. ♦Secador de túnel.

Extracción

Filtrado

Pesado de la gelatina extraída

Extraído

Volumen 1, nº 1

Página 5

RESULTADOS Con respecto a la materia prima Materia

Peso

Patas de pollo

350 gr.

Patas limpias

330 gr.

Gelatina extraída congelada

450 gr.

Grasa extraída

200 gr.

Con respecto al secado Materia

Peso

Peso de placa

42.7333 gr.

Peso de la muestra

17.2531 gr.

Peso final

48.2981 gr.

Peso de gelatina seca 5.5648 gr.

Con respecto al rendimiento Materia

Rendimiento

Gelatina

1.59%

DISCUSIONES Con respecto al pre tratamiento con acido: www.gelita.com, menciona que La pata de pollo, a diferencia de la res, es sacrificado todavía relativamente joven. Como el tejido de la piel en esta edad noestá muy fuertemente arraigado, no es necesario el tratamiento preliminar alcalino. La concentración del ácido(s) y el tiempo de permanecía en él dependerá del estado de la materia prima, grado de entrecruzamiento del colágeno, etc. Con respecto a la extracción : La caracteristica 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.

De la práctica podemos decir que se obtuvo una gelatina con impurezas y de una apariencia oscura, esto debido a la mal filtración y el tiempo de remojo como dice la bibliografía por un tiempo de 10 a 30 horas. Con respecto al rendimiento : www.gelita.com, menciona que le rendimiento de extracción de gelatina es de 2.5-3%, en la pratica salio 159% lo que nos puede decir que hubo perdidas al momento de la extracción

Página 6

EXTRACCION DE GELATINA

CONCLUSIONES ♦ Para la extracción de gelatina de la pata de pollo ♦ El rendimiento de extracción de gelatina es de 2.5-3%.

no se necesario un pre tratamiento con alcali. ♦ La temperatura de extracción de la gelatina es

de 40-50ºC.

BIBLIOGRAFIA www.gelita.com Www.CUERONET-ELABORACION DE GELATINAS.htm Www.EXTRAC~1.HTM

CUESTIONARIO ¿indique un modelo experimental para la obtención elevadas. La concentración del acido y el tiempo de de gelatina de una materia primera desconocida permanencia en él dependerá del estado de la materia prima, grado de entrecruzamiento del colágeno, EXTRACCIÓN DE GELATINA A PARTIR DE PIEL DE ES- etc. Una vez pregelatinizada la proteína se lava abunPECIES DE ORIGEN MARINO. dantemente y se procede a la extracción de la gelatiEl objeto de la invención es obtener una gelatina, que na en un baño de agua. Según la temperatura y tiemse caracteriza por poseer un amplio espectro de ca- po aplicado se obtendrán unas características y renracterísticas, es decir competitivo en la industria, des- dimiento determinado. Seguidamente se procede a odorizado y translúcido y el procedimiento de la obten- un proceso de filtración y ultrafiltración y al secado, ción de la misma. Está constituida por colágeno des- bien en aire o mediante atomización o liofilización. naturalizado, pudiéndose adicionar de alguno o todos Por último se mezcla este material proteico con los de los siguientes ingredientes: agua, sales (como sul- ingredientes escogidos, pudiéndose obtener incluso fatos, fosfatos, cloruros), hidrocoloides (como hidroxi- una gelatina con diversos grados de termoirreversibimetilcelulosa, carragenatos, guar), agentes inductores lidad. de enlaces covalentes (tales como tranglutaminasa, Estabilizar y preservar de la calidad del material de cisteina,), azúcares y alcoholes. El que intervengan partida, tejido conectivo, a largo plazo. Estas pieles y todos o sólo alguno de estos ingredientes varía en restos de tejido conectivo pueden proceder de muy función de las condiciones y caracterísiticas del pro- diversas fuentes, tantas como especies marinas y ducto de partida así como del tratamiento químico y procesos que haya podido tener el pescado previo a físico al que se ve sometido posteriormente; también su separación. La estabilización y mantenimiento dependerá de las características que se deseen obte- consistirán en uno o varios de los procesos físiconer según sea el destino final de este producto. químicos que a continuación se describen. En primer El procedimiento de la obtención del producto se ca- lugar se debe considerar la adición de compuestos racteriza por someter las pieles y/o tejido conectivo a químicos, en especial la adición de sal común y sales una serie de lavados, seguido de un tratamiento con alternativas al uso del cloruro sódico. También se álcali diluido para obtener una completa limpieza del pueden adicionar agentes antimicrobianos, inhibidoproducto y preparación para la pre solubilización. Su res de proteasas, agentes inductores de enlaces coduración e intensidad dependerá del estado de la ma- valentes, y blanqueantes, que estabilicen este mateteria prima. rial desde estos puntos de vista. Otros aditivos a utiliPosteriormente, tras un lavado para neutralizar se zar son distintos tipos de alcoholes y azúcares/ somete a un tratamiento con ácido diluido. Las propie- polisacáridos que además contribuyen a facilitar la dades que infiere el ácido seleccionado predispone desecación de la piel, reduciendo la actividad de para obtener unas propiedades finales del producto agua, por lo cual también actuarían desde un punto

Volumen 1, nº 1

de vista antimicrobiano, antioxidante, etc (paralizando las reacciones químicas en mayor o menor medida dependiendo de la actividad de agua remanente). Posteriormente se someterá a alguno o varios de los siguientes tratamientos físicos que nunca han sido utilizados para conservar pieles o restos de tejido conectivo. Entre estos métodos están comprendidos la desecación total o parcial - bien en aire o vacío, o mediante atomización o liofilización-, prensado, calentamiento, esterilización/ pasteurización térmica, altas presiones, ahumado, irradiación, ultrasonidos y congelación. La acción conjunta de los métodos físicoquímicos reseñados incrementará la vida útil de estos desechos y facilitará las condiciones de transporte y almacenamiento de los mismos. ¿Cómo determinaría la calidad de la gelatina obtención de la gelatina obtenida en la práctica? Examen gustativo: La solución en agua caliente no debe tener ni olor ni gusto desagradable. pH: Determinar el pH en la solución a 1 p. 100 mantenida a 40 °C; El pH de las soluciones coloidales está comprendido entre 3 y 4. El pH de las soluciones preparadas a partir de productos en polvo o en granos está comprendida entre 5 y 7. Pérdida en la disecación: Gelatinas presentadas en estado sólido: En una cápsula de silicio de 70 mm de diámetro con tapa, poner 2 g de gelatina. Desecar en la estufa a 100-105°C durante 6 horas. Dejar enfriar en cápsula cubierta y en desecador. Pesar. O sea p g la cantidad de residuo seco ; la pérdida de peso no debe sobrepasar 15 p 100. Gelatinas presentadas en estado líquido: En una cápsula de silicio de 70 mm de diámetro, poner alrededor de 10 g de solución coloidal de gelatina, pesar exactamente esta cantidad en cápsula cubierta, desecar en baño de agua a 100°C durante 4 horas y terminar la disecación en la estufa a 100-105°C durante 3 horas. Dejar enfriar en cápsula cubierta y en disecador. Pesar la cantidad de residuo seco. Es decir p g esta cantidad ; llevada a 100 g de solución coloidal, el residuo seco debe alcanzar 5 p. 100 como mínimo. Todos los límites fijados aquí arriba se refieren al producto seco. Cenizas: Incinerar el residuo seco del ensayo apartado 4.3 calentándolo progresivamente a 600°C en un horno de mufla después de haber espolvoreado la gelatina de 0,2 à 0,3 g de parafina sin cenizas destinada a evitar el desbordamiento de la masa. El índice total

Página 7

de cenizas no debe ser superior a 2,0 p. 100. Preparación de la solución para ensayos: Después de pesarlas, disolver las cenizas en 2 ml de ácido clorhídrico concentrado (R) y 10 ml de agua. Calentar para activar la disolución y agregar agua destilada hasta obtener un volumen igual a 25 veces el peso de la gelatina seca. 1ml de esta solución contiene las materias minerales de 0,04 gr de gelatina seca. Hierro: A 10 ml de solución preparada para experimentos (4.5) se agregan 1 ml de ácido clorhídrico concentrado (R), una gota de permanganato de potasio a 1 p. 100 (R) y 2 ml de tiocianato de potasio a 5 p. 100 (R). Si una coloración roja aparece, la misma debe ser inferior a aquella de un testigo preparado con 2 ml de solución de hierro (III) a 0,010 g por litro (R), 5,2 ml de agua y los mismos volúmenes de ácido clorhídrico concentrado (R) y de tiocianato de potasio a 5 p. 100 (R). El contenido en hierro debe ser inferior a 50 mg/kg). Es igualmente posible proceder a la dosificación del hierro por espectrofotometría de absorción atómica (ver método descrito en el Capítulo II del Codex enológico internacional). Cromo: En un matraz erlenmeyer de 50 ml, poner 10 ml de la solución preparada para experimentos (4.5), 1 ml de una solución de persulfato de amonio a 15 p. 100 (R), 0,5 ml de una solución de nitrato de plata a 1 p. 100 (R). Calentar y agregar gota a gota hasta la coloración rosa persistente del permanganato de potasio en solución a 3 p. 100 (R).Poner algunas gotas en exceso y mantener una ebullición suave durante 10 minutos. Si durante la ebullición la solución se decolora, agregar permanganato de potasio. Después de 10 minutos introducir gota a gota el ácido clorhídrico diluído 1/10 (R) hasta la completa decoloración. Después del enfriamiento, transvasar a una matraz aforado de 20 ml. Agregar 2 ml de difenilcarbacida en solución a 0,05 p. 100 en el alcohol (R) que esté fresca. Llevar a 20 ml. Si apareciera una coloración rojo violáceo, la misma debe ser inferior a aquella obtenida al tratar 4ml de solución de dicromato de potasio a 0,001 g de cromo por litro (R) por 2 ml de ácido sulfúrico a 5 p. 100 (R), 5 ml de agua destilada, agregando, después de mezclar, 2 ml de solución de difenilcarbacida a 0,05 p. 100 en el alcohol (R) y llevando a 20 ml. El contenido en cromo debe ser inferior a 10 mg/kg. Es igualmente posible proceder al dosificación del cromo por espectrofotometría de absorción atómica (ver método descrito en el Capítulo II del Codex enológico internacional).no debe ser más intensa que aquella obtenida.

Estadísticas de gelatinas, producción y consumo en

Página 8

EXTRACCION DE GELATINA

el Perú y a nivel mundial: Producción de gelatina a nivel mundial expresada en dólares del 1996 - 1998