OBTENCIÓN DE GELATINA A PARTIR DE PATAS DE POLLOS

UNPRG. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

Universidad Nacional “Pedro Ruiz Gallo” Facultad de Ingeniería Química E Industrias Alimentarias

VISITA A UN CENTRO DE BENEFICIO CURSO

: TECNOLOGIA DE PRODUCTOS CARNICOS.

TRABAJO: OBTENCIÓN DE GELATINA A PARTIR DE PATAS DE POLLO. DOCENTE :

ING. IGNACIO SANTACRUZ ABRAHAN.

INTEGRANTES : o BALDERA CHAPOÑAN MIGUEL o MARTINEZ HUACHES MOISES o PEREZ CASAS EDINSON o SERNA SANTISTEBAN CARLOS

CICLO

:

2013 – I

Lambayeque, noviembre de 2013. 26 de noviembre de 2013 TECNOLOGIA DE PRODUCTOS CARNICOS

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OBTENCIÓN DE GELATINA A PARTIR DE PATAS DE POLLOS.

I.

INTRODUCCION: La Gelatina es una mezcla coloide (sustancia semisólida), incolora, translúcida, quebradiza y casi insípida que se obtiene a partir del colágeno procedente del tejido conectivo de despojos animales hervidos con agua. En el animal, la gelatina no existe como componente, se obtiene, como ya se dijo, por hidrólisis parcial irreversible del colágeno, su precursor insoluble. En el colágeno, la unidad básica está formada por tres cadenas de polipéptidos, enrolladas en forma de hélice y estabilizadas por uniones intramoleculares. Esto hace que el colágeno exhiba propiedades mecánicas únicas y forme la estructura del tejido conectivo de la piel, los tendones, los cartílagos y los huesos de los animales. La gelatina es una proteína compleja, es decir, un polímero compuesto por aminoácidos. Como sucede con los polisacáridos, el grado de polimerización, la naturaleza de los monómeros y la secuencia en la cadena proteica determinan sus propiedades generales. Una notable propiedad de esta molécula es su comportamiento frente a temperaturas diferentes: se derrite con el agua caliente y se solidifica nuevamente y se hincha con el agua fría. Pocos alimentos reúnen tantas propiedades positivas como la gelatina. Sirve de fuente proteínica de primera, no dispone de potencial alérgeno, es libre de colesterol, azúcar y grasa, se digiere sin problemas y no contiene aditivos. Con la gelatina se puede crear platos bajos en calorías que, a pesar del bajo contenido en grasas, no pierden en sabor y garantizan un plus de proteína Tradicionalmente relegada a la repostería, la gelatina es algo más que un postre fácil de hacer. No sólo es un ingrediente muy atractivo a la hora de cocinar platos elaborados y deliciosos, tanto dulces como salados, sino que tiene un alto valor nutritivo. De hecho, la gelatina es proteína en estado puro.

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II.

OBJETIVOS: 

Obtener gelatina a partir de patitas de pollo.



Determinar los parámetros más importantes del proceso de obtención.



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

 III.

Analizar y determinar los puntos críticos del proceso.

FUNDAMENTO TEORICO:

GELATINA La gelatina, es una sustancia orgánica nitrogenada por hidrólisis parcial del colágeno contenido en la piel, tejidos conjuntivos o huesos de los animales. La gelatina es un material proteico dotado de propiedades gelificantes y espesantes únicos, a diferencia de los espesantes de origen vegetal, la gelatina es la única proteína natural de importancia comercial, capaz de producir geles termo-reversibles en agua a temperatura cercanas a la temperatura corporal. Esta ventajosa capacidad de re-derretimiento a temperatura corporal, que no puede ser producida por otros materiales o sistemas, es la que imparte a los geles de gelatina su inigualable textura superior y su inconfundible palatabilidad y sensación bucal. Según la materia prima empleada y el método de extracción, las gelatinas varían en composición molecular y propiedades físicas. Por consiguiente, difieren de un fabricante a otro y no se pueden comparar fácilmente para aplicaciones específicas sin un adecuado conocimiento científico. En general, la propiedad más importante de una gelatina desde el punto de vista comercial es su fuerza gelificante (medida en unidades Bloom). Otras propiedades fisicoquímicas tales como viscosidad, color y claridad, así como también su pureza química y bacteriológica y los procesos de producción

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UNPRG. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS utilizados, contribuyen al valor global del producto. Rodríguez, G. Muñoz, J. La gelatina se forma mediante la hidrólisis del colágeno y se prepara a partir de materiales ricos en esta sustancia tales como la piel de cerdo, piel de ganado vacuno o huesos. La carne de animales jóvenes en la que el colágeno todavía no ha experimentado un entrecruzamiento intenso produce gelatina con facilidad mediante el proceso de cocinado ordinario.Ranken, M (1993). COLAGENO El colágeno, es una fracción principal del tejido conectivo, viene a ser una proteína de estructura fibrosa, organizada y casi cristalina, se encuentra en los tejidos de todos los organismos multicelulares, desde los más primitivos hasta el hombre. El colágeno representa aproximadamente el 30% del conjunto proteico en los mamíferos, siendo la característica de esta proteína el predominio de cuatro aminoácidos en su composición: glicina, alanita, prolina e hidroxiprolina, representando éste último el 14% en peso total de aminoácidos componentes del colágeno, además la suma de estos 4 aminoácidos representa casi el 75% de los aminoácidos totales del colágeno. La obtención de la gelatina de diversas calidades se ve influenciada por la complejidad del colágeno (influenciada a su vez por el tipo de tejido, edad y especie animal), así como de los diferentes procesos químicos disponibles para la ruptura de las estructuras y enlaces del polímero. Tabla 1: Contenido de colágeno en diferentes tejidos

Tejido

Contenido – base Peso seco%

Tendones

90

Piel

90

Cartílago

40

Huesos

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Inicialmente el colágeno es insoluble en agua, debido a su estructura fibrosa, organizada y casi cristalina, pero bajo la acción de tratamientos ácidos o básicos moderados, esta estructura organizada se desorganiza, provocando el paso de fibras a fibrillas, luego a tropocolágeno (unidad monomérica básica) y posteriormente la desorganización de las tres constitutivas de las hélices mediante los siguientes mecanismos: 

Apertura en tres cadenas alfa desorganizadas e independientes (peso molecular de 80 000 a 125 000), siendo la gelatina con esta composición la de más alta calidad técnica.



Apertura en dos moléculas, una de ellas alfa desorganizada y la otra molécula doble beta (unión de 2 alfas mediante enlaces) de peso molecular de 160 000 a 250 000.



La no apertura y desorganización de la espiral nos da una molécula gama de 240 000 a 375 000 dáltons. (tres cadenas alfa unidas covalentemente (tres cadenas alfas unidades

Las tres cadenas alfa unidas entre sí forman una hélice triple y compacta denominada tropocolágeno, en donde la localización de sus componentes prolina e hidroxiprolina les proporciona esta configuración helicoidal. . Rodríguez, G. Muñoz, J. OBTENCION DE GELATINA Para obtener gelatina, es necesario transformar el colágeno hasta obtener un producto de la mejor calidad comercial posible, en este caso el colágeno se puede disponer de las siguientes materias primas:  Piel fresca de cerdo  Huesos  Pieles de ternero, bovinos, búfalos, etc.  Cartílagos

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UNPRG. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS Existen cuatro métodos utilizados para obtener la gelatina, siendo las más utilizadas en la actualidad el método ácido y el método básico:  Extracción ácida.- es el método más rápido, se aplica a materia prima con poco grado de entrecruzamiento, por ello se utiliza más en las pieles de cerdo, obteniéndose una gelatina denominada A.  Extracción alcalina.- es el método más lento y se utiliza frecuentemente tiempos que van de tres a cinco meses a temperaturas menores a 20ºC, éste método se aplica de preferencia a materiales con alto grado de entrecruzamiento tales como las pieles de bovinos y búfalos. En este proceso, el colágeno es desorganizado en su estructura fibrilar y solo el calentamiento en medio acuoso sin acción química complementaria puede completar la transformación hasta gelatina. La gelatina obtenida por este proceso se denomina gelatina B.  Extracción enzimática.- se han realizado investigaciones sobre este método, para ello se ha empleado la enzima pronasa en presencia de cloruro de calcio, el tiempo necesario es inclusive menor al método ácido.  Extracción microbiana.- se han tratado pieles con mycoderma y torulopsis y se ha obtenido gelatina en 21 días. Esta técnica y la enzimática son relativamente nuevas. Para obtener la gelatina se requieren tres etapas bien diferenciadas:  Preparación de la materia prima La materia prima, al margen de su procedencia, debe primero seleccionarse, clasificarse, cortarse en tamaños uniformes y purificarse (lavado, desgrasado, eliminación de pelo, etc.), luego mediante los tratamientos ácidos, básicos o biotecnológicos, se incrementa la blandura y el volumen de la materia prima, además a nivel de estructuras moleculares, se produce una ruptura parcial de uniones peptídicas y una disociación parcial de los enlaces covalentes existentes entre las cadenas.  Extracción

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UNPRG. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS Durante la extracción de la gelatina, mediante tratamientos con agua a temperaturas altas (promedio de 80ºC), se acentúa la ruptura de estos enlaces incluido los puentes hidrógeno, separándose en cadenas individuales, permitiendo mayor conversión de colágeno a gelatina. Un pretratamiento alcalino de la materia prima, produce una gelatina con punto iso-eléctrico más bajo, aproximadamente 5, en tanto que un pretratamiento ácido, limitado casi exclusivamente a material de piel de cerdo, produce una gelatina con un punto iso-eléctrico entre 7 y 9.  Purificación y secado La suspensión de gelatina obtenida después de la extracción se clarifica mediante centrifugado y filtración, además mediante la desionización se purifica la gelatina aún más eliminando sales inorgánicas. Mediante la evaporación se concentra la suspensión de gelatina en preparación para el secado. Una filtración secundaria “pule” la suspensión y resulta en una gelatina de mayor brillo, luego a fin de asegurar el grado máximo de pureza se pasteuriza y se enfría rápidamente y se extruda el gel resultante en forma de fideos, los que se distribuyen en bandejas o fajas transportadoras, para su traslado hasta los túneles de secado hasta reducir la humedad del producto entre 10 y 12%. Posteriormente estos “fideos se trituran y el polvo resultante se tamiza a través de mallas ajustadas a distintas especificaciones y se envasa. Rodríguez, G. Muñoz, J. COLÁGENO HIDROLIZADO El colágeno hidrolizado es una proteína de bajo peso molecular (es decir escaso poder gelificante) para su uso especial en aplicaciones alimenticias y no alimenticias en las cuales se requiere propiedades espesantes y texturizantes de la gelatina sin sus efectos gelificantes. Esta característica abre nuevas perspectivas para su aplicación en industrias que anteriormente no podían utilizar las propiedades fisicoquímicas de la gelatina debido a su poder gelificante.

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UNPRG. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS El peso molecular promedio del colágeno hidrolizado se ubica dentro de la escala de

4 000 a 20 000, siendo el valor calórico de 4 cal/gramo. El

colágeno hidrolizado es un producto adecuado para incrementar el contenido proteico de los alimentos debido a su elevado contenido de proteínas. Rodríguez, G. Muñoz, J.

VALOR BIOLÓGICO DE LA GELATINA El colágeno, es una proteína muy resistente a la acción hidrolítica de los enzimas digestivos; mientras que la gelatina es de fácil digestión pero su valor biológico es muy bajo, debido a su deficiencia de los aminoácidos esenciales lisina y triptófano. FUERZA DE GEL DE LA GELATINA La fuerza del gel se expresa mediante los grados BLOOM, en el mercado existen gelatinas que van desde 50 a 320 grados Bloom, la técnica toma las siguientes condiciones: Se aplica a aquellas preparaciones gelificadas a 10ºC y maduradas durante 16 a 18 horas, y corresponden a peso en gramos, necesarios para obtener un hundimiento de 4 mm. El gel de un pistón cilíndrico de 12,7 mm de diámetro geométricamente definido. USOS DE LA GELATINA Su uso en la Agroindustria es variada debido a sus propiedades fisicoquímicas y sensoriales, entre estos tenemos:  Postres de gelatina en agua  Industria Láctea (espumante, flan de leche, en quesos mejora el rendimiento, en yogurt ayuda a estabilizar la viscosidad, en helados, en mantequilla, etc.)  Postres espumosos (estabilización de crema chantilly)  Pastelería, mejora el espumado  Industria Cárnica, absorbe y estabiliza los líquidos presentes en los 26 de noviembre de 2013 TECNOLOGIA DE PRODUCTOS CARNICOS

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UNPRG. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS jamones, salchichas, etc.  Encapsulantes de sabores y aromas durante su secado, mediante la formación de un matriz.  Clarificantes de vino y jugo de fruta, mediante la formación de flóculos con los taninos, los que al precipitar, clarifican estos líquidos.  Confitería, en la elaboración de malvaviscos y caramelos suaves, marshmellows, etc. Rodríguez, G. Muñoz, J. IV.

MATERIALES Y METODOS:

4.1

MATERIALES: 

Balanza analítica



Materiales de vidrio diversos: pipetas, probetas, vasos de precipitados.

4.2



Olla grande



Estufa



pH-metro



Termómetro



Materia prima: huesos, patitas de pollo.



Reactivos: HCl 3% N.

METODOS DE ANALISIS Y CONTROL:  Determinar el pH de remojo y temperatura de extracción. 

Determinar los sólidos totales en la etapa de concentración

 Determinar humedad del producto final y grado de gelificacion

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V.

PROCEDIMIENTO:

FIGURA N°1: Flujo de operaciones para la extracción de gelatina. Materia prima T=80-90ºC por 15 min Dilución: mp: agua 1:2.5

Desengrasado

Lavado

T=80-90ºC por 15 min

Pesado T: ambiente t: 24 horas PH=5 Mp: agua 1:2

Maceración ácida

Lavado

Extracción

Filtración

Sol.HCl 3% Mp: solución de HCl 3% 1 : 2

T: 80 ºC t: 60 min PH=5 MP: Agua 1:2

T=4º C

Gelificación

T=60ºC por 12 -24 Horas

Secado

Molienda

Empacado

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Gelatina

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL  Recepción de la materia prima: Se recepcionó las patas de pollo fresco, en buenas condiciones sin ningún mal.  Limpieza: se utilizó agua potable con el objetivo de eliminar restos de sangre y materias extrañas para que no interfiera en el producto final.  Desengrasado: Esta etapa se hace con el fin de eliminar la mayor parte de la grasa a una temperatura de 90°c por un tiempo de 15 minutos.  Lavado: Se lava con agua tibia a 80°c por un tiempo de 15 minutos.  Pesado: Se pesa la materia prima para sacar rendimientos.  Remojo: Vía ácida se efectúa utilizando un ácido inorgánico (HCl al 3%) por un tiempo de 24 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 isoeléctrico.  Lavado: se realiza con agua corriente para eliminar residuos ácidos así como otras impurezas.  Extracción: Se realiza una extracción en caliente, siendo muy importante la influencia de la temperatura y tiempo de extracción en la calidad de la gelatina.  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 envasar en bolsas de polietileno.

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VI.

DISCUSION:  Según Ranken, M (1993). La gelatina se forma mediante la hidrólisis del colágeno y se prepara a partir de materiales ricos en esta sustancia tales como la piel de cerdo, piel de ganado vacuno o huesos. La carne de animales jóvenes en la que el colágeno todavía no ha experimentado un entrecruzamiento intenso produce gelatina con facilidad mediante el proceso de cocinado ordinario  Según Rodríguez, G. Inicialmente el colágeno es insoluble en agua, debido a su estructura fibrosa, organizada y casi cristalina, pero bajo la acción de tratamientos ácidos o básicos moderados, esta estructura organizada se desorganiza, provocando el paso de fibras a fibrillas, luego a tropocolágeno (unidad monomérica básica) y posteriormente la desorganización de las tres constitutivas de las hélices.

A través de varias semanas de un tratamiento

alcalino, se obtiene una cuidadosa transformación de la estructura del colágeno.  Según Rodríguez, G. Los huesos desengrasados usados para la extracción de gelatina se reducen de tamaño de hasta 5-10 mm. En el proceso de extracción, la materia prima neutralizada y desmineralizada, se somete a la extracción en caliente, siendo muy importante la influencia de la temperatura y el tiempo de extracción en la calidad de la gelatina; en la práctica realizada se utilizó una temperatura de 60-80ºC por 2-4 horas.  La concentración del ácido y el tiempo de permanencia en él dependerán del estado de la materia prima, grado de entrecruzamiento del colágeno, etc.  Una vez realizado el remojo con ácido, se lava abundantemente con agua y se procede a la extracción de la gelatina en un baño de agua. Según la temperatura y tiempo aplicado se obtendrán unas características y con rendimiento determinado.  La característica principal de la gelatina es su capacidad de formar un gel en medio acuoso a temperaturas inferiores a 35 – 40ºC y disolverse en agua caliente 26 de noviembre de 2013 TECNOLOGIA DE PRODUCTOS CARNICOS

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UNPRG. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS (40 – 50ºC) sin dejar residuos ni grumos.

VII. 

CONCLUSIONES:

En conclusión mayor rendimiento se obtiene a mayor tiempo de remojo por tanto tiene un efecto que ablanda la textura y las proteínas miofibrilares que facilita para el rápido extracción del colágeno soluble dando como resultado final la gelatina.



El objetivo del secado es eliminar agua o contenido de humedad del producto, con lo cual se consigue la disminución del peso, lo que permite su mayor conservación y otros fines industriales.

VIII. BIBLIOGRAFIA: 

Rodríguez, G. Muñoz, J. Procesos Agroindustriales II. Universidad Nacional del Santa.



Ranken, M (1993). Manual de la Industria de los alimentos, segunda edición, Editorial Acribia S.A Zaragoza.España



http://www.gelita.com/DGF-spanish/gelatine/gelatine_herstellung.html



http://www.aulachocovic.es/docs/articles/Gelatina.pdf



http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/ljaime/subproductos.pdf



http://translate.google.com.pe/translate?hl=es&sl=it&u=http://it.wikipedia.org/w iki/Grado_Bloom&ei=WOBiS4fjFcidlAeg22wAw&sa=X&oi=translate&ct=resu lt&resnum=1&ved=0CAkQ7gEwAA&prev=/search%3Fq%3Dgrados%2Bbloo m%2Bwiki%26hl%3Des%26sa%3DG



http://jacintoluque.blogcindario.com/2008/07/00020-produccion-degelatina.html



http://www.aulachocovic.es/docs/articles/Gelatina.pdf



http://www.gelatinascordoba.com.ar/productos.htm

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IX. ANEXOS (fotos)

Cortado

Materia prima

cocinado

Escurrido

2 lavado

3 Lavado 26 de noviembre de 2013 TECNOLOGIA DE PRODUCTOS CARNICOS

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