PRACTICA N07 - C. BIOPROCESOS

Vista previa del material en texto

“Preparación de Yogurt”
Apaza Aquino, Anna Lucía; Chiqui Condori, Katherine Milagros ; Gonzales Loaiza, Grecia Shirley; Gonzales;
Vergara, José Enrique; Mendoza Gonzales, Izzabo Monserrath; Salas Chavez, Joaquin Aleph
Escuela profesional de Ingeniería Biotecnológica, Facultad de Ciencias Farmacéuticas, Bioquímicas y
Biotecnológicas, Control de Bioprocesos, Universidad Católica de Santa María, Arequipa – Perú, 2023.
__________________________________________________________________________________
INTRODUCCIÓN
La práctica de preparación de yogurt es una actividad accesible y gratificante que te permite
disfrutar de este alimento versátil y nutritivo en su forma casera. Con solo unos pocos pasos
simples, puedes transformar la leche en un yogurt delicioso y lleno de probióticos
beneficiosos para tu salud.
Durante el proceso de preparación, seleccionas la leche de tu preferencia, ya sea de origen
animal o vegetal, y la calentamos para eliminar las bacterias no deseadas. Luego, agregas los
cultivos de yogurt, que pueden provenir de un yogurt comercial o de cultivos específicos
disponibles en tiendas especializadas.
Una vez que los cultivos se han añadido a la leche tibia, la mezcla se coloca en recipientes
adecuados y se mantiene a una temperatura constante durante varias horas para permitir que
la fermentación ocurra. Durante este tiempo, las bacterias beneficiosas transforman los
azúcares de la leche en ácido láctico, lo que da como resultado la textura espesa y el sabor
característico del yogurt. El yogur lácteo se produce utilizando un cultivo mixto de bacterias
Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus.
Después de la fermentación, el yogurt se enfría en el refrigerador para detener el proceso y
adquirir una consistencia más firme. Puedes disfrutarlo solo o agregar ingredientes
adicionales, como frutas frescas, miel o granola, para personalizar su sabor según tus
preferencias.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Existen muchas variedades de producción de yogurt producidos en todo el mundo, con
diferentes recetas, técnicas, procesos de elaboración, etc. Sin embargo, gran parte de estos
cuentan con el mismo proceso básico de elaboración desde la granja lechera hasta nuestros
platos.
Las bacterias ácido-láctico se han empleado para poder fermentar o crear cultivos de
alimentos durante al menos 4 milenios. La acción de estas bacterias desencadena un proceso
microbiano por el cual la lactosa se transforma en ácido láctico.
A medida que el ácido se acumula, la estructura de las proteínas de la leche va modificándose
(cuajando), y lo mismo ocurre con la textura del producto.
Existen otros tipos de variables, como la temperatura y la composición de la leche, que
influyen en las cualidades particulares de los distintos productos resultantes.
Para la elaboración de yogurt, este deriva de la simbiosis entre dos bacterias, que se
caracterizan porque cada una estimula el desarrollo de la otra.
Cualquier yogurt comercial también se puede llevar aunque no es necesario Streptococcus
Lactis.
El yogurt es un producto coagulado obtenido por fermentación láctica de la leche o mezcla de
esta con derivados lácteos, mediante la acción de las bacterias lácticas, pudiendo estar
acompañadas de otras bacterias ácido lácticas que por su actividad le confieren las
características al producto ya terminado, estas bacterias deben ser viables y activas desde su
inicio y durante toda la vida del producto.
El yogurt al ser un alimento prebiótico y probiótico ayuda a desplazar el balance de bacterias
del tubo digestivo en la dirección adecuada protegiendo la mucosa intestinal que facilita el
funcionamiento del aparato digestivo (2)
El procedimiento general de fabricación incluye:
Ajuste de la composición de la leche y la adición de otros ingredientes para cumplir con los
estándares requeridos.
● Pasteurización de la leche para eliminar las bacterias no deseadas.
● Homogeneización de la leche para asegurar una composición uniforme.
● Enfriamiento de la leche a la temperatura óptima de incubación del cultivo iniciador.
● Fermentación de la leche mediante la adición de cultivo iniciador.
● Adición de sabores y frutas.
● Almacenamiento y embalaje.
MATERIALES Y MÉTODOS
Materiales
- Una olla de capacidad de 2 litros.
- 2 litros de leche UHT.
- un cucharón de madera.
- un termómetro digital.
- una hornilla.
- 3 frascos de vidrio.
- cultivo de yogurt.
- autoclave.
Metodología:
1. Establecimiento del equipo de trabajo.
En la presente práctica todos cumplieron los diversos roles definidos como. TIEMPO,
TEMPERATURA, SEGURIDAD, OPERADORES.
2. Diagrama de bloques de la obtención de yogurt.
3. Variables presentes en los procesos
- Tratamiento térmico o calentamiento:
Temperatura y Tiempo
- Adición de Fermentos Lácteos:
Tiempo y Temperatura
- Calentamiento:
Temperatura y Tiempo
- Madurado:
Tiempo
4. Perturbaciones y acciones
En el bioproceso de fermentación para la producción de yogurt no generó
perturbaciones pero si hubo condiciones o acciones necesarias para la optimización de
la práctica. Entre las cuales se puede mencionar la constante regulación de
temperatura (40-43 °C). Así como la constante homogenización de la leche durante el
proceso.
PARTE EXPERIMENTAL
Primero se estableció un equipo de trabajo y se designó a cada uno roles. Se establece un
diagrama de bloques de dicho procedimiento. Se vertió 2 litros de leche UHT a una olla la
cual se llevó a calentar a una hornilla eléctrica, controlando su temperatura en intervalos de
tiempo hasta que esta llegara a los 43 °C, la leche se mantuvo en constante movimiento para
una correcta homogenización al calentar y así acelerar el proceso. Al llegar a los 43 °C se
añadió 15 mL de cultivo para yogurt y se homogeneizó constantemente la leche con un
cucharón, manteniendo la temperatura. Finalmente se envasaron en 3 frascos de vidrio,
anteriormente esterilizados, y se colocaron en baño maría a una temperatura de 45°C por 4h a
8h aproximadamente.
Figura 1 y 2. Leche hirviendo y controlando la temperatura
Figura 3. El yogurt es envasado en frascos de vidrio y llevado a baño maría por 4h a
8h.
RESULTADOS
En el resultado final obtuvimos 2 L de Yogurt.
Figura 4. Resultado final
Como resultado final obtuvimos 2 L de Yogurt, el cual tuvo una consistencia entre líquida y
espesa, comentando sobre su sabor es muy similar a un yogurt comercial (Yogurt griego),
respecto al color al igual que el sabor tiene similitudes con un yogurt comercial.
PARÁMETROS MESÓN 02
Temperatura inicial 28 °C
Tiempo inicial 14:53 h.
Volumen 2 L
Cultivo 15 ml
Tabla 1. Parámetros iniciales
Nuestro volumen inicial de leche fue de 2 L, con una temperatura inicial de 28 °C, se empezó
la etapa de calentamiento a las 14:53 h, la cantidad de cultivo que se le adiciono
posteriormente fue de 15 ml.
DISCUSIÓN
Durante la elaboración de yogurt los ingredientes son 2 L de leche evaporada UHT de la
marca gloria, los cuales se agregaron a la olla y se realizó todo el procedimiento ya explicado
anteriormente. Lo principal que se busca es discutir sobre el evento que causó que la leche no
se volviera de la textura y acidez que buscábamos, una textura firme, grumosa en los
resultados. Además de ciertos errores que se pudieron cometer en el momento de elaborar el
yogurt, tales como pueden ser: Tiempo muy largo de fermentación, temperatura muy alta de
almacenamiento, exceso de cultivo, cultivo mal seleccionado. El producto final obtenido fue
yogurt de consistencia cremosa semilíquida, por lo que se puede deducir que el problema
estuvo en el tiempo de fermentación si bien el tiempo estándar es de 4 - 8 horas y el tiempo
que se dio fue de 3 horas aproximadamente este no fue el necesario. Incluso después de una
fermentación estándar de 8 horas, la leche sigue teniendo mucha lactosa. Un período de 24
horas es un tiempo de fermentación ideal que produce un yogur con un mínimo contenido de
azúcares.
CONCLUSIONES
La preparación de yogurt es un proceso relativamente sencillo que involucra la fermentación
de la leche conbacterias lácticas (cultivo). A través de este proceso, la lactosa presente en la
leche se convierte en ácido láctico, lo que le da al yogurt su característico sabor y textura.
A continuación, se presentan algunas conclusiones sobre la preparación de yogurt:
1. La fermentación es esencial: El proceso de fermentación es clave para la preparación
del yogur. Las bacterias lácticas presentes en el cultivo de yogurt definido la lactosa
en ácido láctico, lo que acidifica la leche y crea las condiciones adecuadas para la
formación de la textura y sabor característicos del yogur.
2. Al concluir el proceso de elaboración del yogurt observamos que hay que tener muy
en cuenta las variaciones de temperatura ya que por un mínimo error se puede dañar
el producto final. Además aprendimos un procedimiento artesanal de fácil realización
y de un costo accesible, pero requiere un poco tiempo de preparación. El yogurt un
alimento muy consumido hoy en día por personas que quieren cuidar su salud tanto
para personas que quieren mantenerse o bajar de peso ya que tiene muchos beneficios,
como: proteínas y calcio que nunca están de más, tiene un bajo contenido en grasas y
es aún más fácil digerir que la leche.
BIBLIOGRAFÍA
(1) Renata. GUÍA PARA PREPARAR YOGURT CASERO Y TRIUNFAR EN EL INTENTO
– La Cuisine Perú [Internet]. [cited 2023 May 16]. Available from:
https://www.lacuisine.pe/lgc/2022/05/27/guia-para-preparar-yogurt-casero-y-triunfar
-en-el-intento/
(2) 1.Botica Farma Premium. INFORME-ELABORACION DE YOGURT
(BIOTECNOLOGIA FARMACEUTICA) [Internet]. 2017. Available from:
https://es.slideshare.net/karloz3033/informeelaboracion-de-yogurt-biotecnologia-far
maceutica
ANEXOS (CUESTIONARIO)
1. Primer Salto (70%) Y1= 4.00 m.
https://www.lacuisine.pe/lgc/2022/05/27/guia-para-preparar-yogurt-casero-y-triunfar-en-el-intento/
https://www.lacuisine.pe/lgc/2022/05/27/guia-para-preparar-yogurt-casero-y-triunfar-en-el-intento/
(80%) Y2= 5.30 m.
Una vez obtuvimos estos cuatro valores hallaremos el ∆𝑌 y el ∆𝑈 de la siguiente
manera:
∆𝑈 = 80 − 70 = 10%
∆𝑌 = 5.30 − 4.00 = 1.30 m
Ahora que tenemos estos dos resultados hallaremos el Kp de la siguiente manera:
𝐾𝑝 = ∆𝑌 /∆𝑈 = 1.30 / 10 = 0.13 𝑚 %
Al realizar el salto, el programa nos aportará una gráfica de las curvas del proceso
variable y la variable manipulada, las cuales utilizaremos para realizar los demás
cálculos.
Ahora lo siguiente será hallar el t START o tiempo en el que el salto comienza para
esto realizaremos zoom en las curvas y aproximamos los valores respecto a ambos
ejes determinando el tiempo de inicio, el cuál será:
𝑡 𝑆𝑇𝐴𝑅𝑇 = 8.00 𝑚𝑖n
Otro cálculo que podemos realizar es el Y 63.2, de la siguiente manera:
𝑌 63.2 = 𝑌1 + 0.632(∆𝑌) = 4.00 + 0.632(1.30) = 4.82
La siguiente variable calculada fue el t 63.2, haciendo referencia al tiempo después de
que se da el cambio en la variable manipulada, en este caso revisaremos la curva de
abajo para obtener este resultado:
𝑡 63.2 = 9.2 𝑚in
Lo siguiente en calcular sería el Tp cuando el cambio de la variable se da a raíz de los
siguientes parámetros:
𝑇𝑝 = 𝑡 63.2 − 𝑡 𝑆𝑇𝐴𝑅𝑇 = 9.2 − 8 = 1.2 𝑚in
Ahora para el Tstep que vendría a ser el instante en el que el tiempo ha comenzado a
variar en la variable manipulada revisaremos nuevamente en la gráfica la curva de
abajo:
𝑇𝑠𝑡𝑒𝑝 = 6.7 𝑚in
Por último, sacaremos el cálculo final del θp que vendría a ser lo siguiente:
θp = 𝑡 𝑆𝑇𝐴𝑅𝑇 − 𝑇 𝑠𝑡𝑒𝑝 = 8 − 6.7 = 1.3 𝑚in
2. Segundo salto (50%) Y1=1.93
(60%) Y2= 2.89
∆𝑈 = 60 − 50 = 10%
∆𝑌 = 2.89 − 1.93 = 0.96 m
𝐾𝑝 = ∆𝑌 / ∆𝑈 = 0.96 / 10 = 0.096 𝑚 %
Gráfica de Curvas
𝑡 𝑆𝑇𝐴𝑅𝑇 = 12.5 𝑚𝑖𝑛
𝑡 𝑆𝑇𝐴𝑅𝑇 = 12.5 min
𝑌 63.2 = 𝑌1 + 0.632(∆𝑌) = 1.93 + 0.632(0.96) = 2.54
𝑡 63.2 = 13.4 𝑚𝑖n
𝑇𝑝 = 𝑡 63.2 − 𝑡 𝑆𝑇𝐴𝑅𝑇 = 13.4 − 12.5 = 0.9 𝑚𝑖n
𝑇𝑠𝑡𝑒𝑝 = 11.4 min
θp = 𝑡 𝑆𝑇𝐴𝑅𝑇 − 𝑇 𝑠𝑡𝑒𝑝 = 12.5 − 11.4 = 1.1 min
3. Los dos saltos en la salida del controlador (70 a 80% y 50 a 60%) eran del mismo
tamaño. ¿Los parámetros del modelo son iguales para los dos saltos? ¿Por qué son
diferentes?
Como se puede observar en las gráficas no son iguales mas si parecidas, ya que ambos
tienen un aumento del 10% en la salida, sin embargo estos se diferencian a la
intensidad de la gráfica mientras que cuando se aumenta de 70 a 80 % es mucha
mayor que cuando pasa del 50 a 60 %
Fig 1. 70 a 80 % Fig 2. 50 a 60 %
Los parámetros varían, ya que el nivel en el tanque inferior difiere dependiendo del caso. En
uno de los casos, la entrada era mayor y la salida no había sido modificada, lo que resulta en
una diferencia principal. Esto se debe a que, al tener parámetros diferentes, se alcanza un
equilibrio en un punto distinto dentro del sistema propuesto.
4. Salto (20% - 40% - 60% - 100%)
¿La respuesta del nivel de líquido fue igual para cada salto? ¿Por qué?
La respuesta del nivel de líquido no fue igual para cada salto. Principalmente en el
primero que se realizó de 70% a 20%.
En el primer cambio de 70% a 20% el nivel del líquido en el tanque emite una
alarma, alcanza un estado estacionario pero esta alarma se mantiene.
Descripción
La respuesta del nivel de líquido no será igual para cada salto. La razón es que la respuesta
del nivel de líquido depende de la dinámica del proceso y de la influencia de la variable
manipulada (la salida del controlador) en el sistema.
Cuando se realiza un cambio en la salida del controlador, el proceso no puede responder
instantáneamente debido a sus características dinámicas, como inercia, retardo y constante
de tiempo. Estas características determinan cuánto tiempo le lleva al proceso alcanzar un
nuevo estado estacionario en respuesta a un cambio en la entrada.
Por lo tanto, cuando se cambia la salida del controlador del 20% al 40% y se espera a que
el nivel de líquido alcance un nuevo estado estacionario, la respuesta del proceso no será
igual que cuando se cambia del 40% al 60%, y así sucesivamente. Cada salto en la salida
del controlador generará una respuesta diferente en el nivel de líquido, ya que el proceso
necesita tiempo para ajustarse y alcanzar un nuevo equilibrio.
La gráfica de la respuesta del nivel de líquido mostrará cómo éste se ajusta gradualmente a
medida que se realizan los saltos en la salida del controlador. Es posible que se observe
una tendencia general hacia un nuevo estado estacionario a medida que se aumenta la
salida del controlador, pero las respuestas individuales serán diferentes debido a la
dinámica del proceso.
Tabla Resumen