SeparataBebidas carbonatadas

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Ing. M.Sc. Américo Guevara Pérez
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA
LA MOLINA
FACULTAD DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
Departamento Académico Tecnología de Alimentos y Productos
Agropecuarios
Centro de Investigación y Capacitación en Tecnología Alimentaria y Agroindustrial – FDA
BEBIDAS CARBONATADAS
Dr. Américo Guevara Pérez
Mg. Sc. Ing. Keidy Cancino Chávez
Lima – Perú
2015
Ing. M.Sc. Américo Guevara Pérez
TECNOLOGIA DE LAS BEBIDAS CARBONATADAS
Dr. Américo Guevara Pérez
I. DEFINICION
Según la NTP – ITINTEC 2414-001 (1983), es el producto
obtenido por disolución de edulcorantes nutritivos y gas
carbónico en agua potable tratada, pudiendo estar adicionada
de saborizantes naturales y/o artificiales, jugos de frutas,
acidulantes, conservadores, emulsionantes, y estabilizantes,
antioxidantes, colorantes, amortiguadores, agentes de
enturbiamiento, antiespumantes, y espumantes. Todos los
aditivos alimentarios deben ser los permitidos por la autoridad
sanitaria.
II. INGREDIENTES
En el Cuadro 1 se presentan los diversos ingredientes que
pueden incluir en su formulación.
2.1 AGUA
- Es el componente mayoritario, alrededor del 90%
- Debe ser tratada, cuyo tratamiento dependerá de la
naturaleza del agua.
- En el Cuadro 2 se presenta la relación que existe entre las
impurezas del agua y los defectos de calidad según
Varnam y Sutherland (1997), y en el Cuadro 3 los
estándares químicos para el agua en la elaboración de
refrescos.
 Los niveles de cloro aplicado en el agua pueden ser
hasta de 4 mg/L, sin embargo, este contenido es
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excesivo y tiene que ser eliminado el exceso. Para ello
se puede utilizar un lecho de carbón.
 Los nitratos deben ser inferiores a 4 – 5 mg/L para
evitar problemas de corrosión en envases (barniz,
estaño, laca). Se elimina mediante intercambio iónico.
 Requiere bajos niveles de oxígeno, 1 mg/L o menos.
Se utilizan desaereadores que trabajan al vacío.
CUADRO 1 : INGREDIENTES COMUNMENTE UTILIZADOS
EN LA ELABORACION DE REFRESCOS
CARBONATADOS.
1. Agua
2. Dióxido de carbono
3. Jarabe
aromatizantes
Zumo de fruta
esencias
extractos de hortalizas y de nueces
extractos de hierbas
azúcares
sacarosa
jarabe de glucosa
jarabe de maíz (fructuosa)
sacarina, aspartamo , acesulfama1 sorbitol y manitol
acidulantes
ácido ascórbico
ácido cítrico
ácido láctico
ácido málico
ácido tartárico
ácidoacético3
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ácido fosfórico3
colorantes
se eutilizan muchos entre ellos: tartracina, amarillo quinolina
y sunset yelow
conservantes
ácido benzoico
4-hidroxibenzoato de metilo
4-hidroxibenzoato de etilo
4-hidroxibenzoato de propilo
ácido sorbórico
dióxido de azufre
antioxidantes
ácido ascórbico
hidroxianisol butilado
hidroxitolueno butilado
palmitato de ascorbilo y sus sales
tocoferoles naturales y sintéticos
emulsionantes
proteínas
ésteres de la sacarosa
estabilizantes
extracto de quillay
goma de guar
espesantes
goma de guar
espumantes
extracto de quillay
extracto de yuca
1 Bebidas bajas en calorías
2 Bebidas dietéticas
3 No autorizado en comminuted citrus drinks
4 No autorizado en los países de Europa continental.
Fuente : Varnam y Sutherland (1997)
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CUADRO 2 : RELACIONES ENTRE LAS IMPUREZAS DEL
AGUA Y LOS DEFECTOS DE CALIDAD EN LOS
REFRESCOS CARBONATADOS.
Toda agua utilizada debe ser potable y no tener ningún efecto
adverso sobre las características o sobre la calidad del producto
final.
Impureza Norma Defecto
Gusto
Olor
Color
Turbidez
Sedimento
Cloro libre
Manganeso
Plomo
Cobre
Flúor
Nitrato
Nitrito
insípida
inodora
unidades hazen
1 mg./L1
ausencia
0.05mg/L
0.3 mg/L
0.1mg/L
0.5mg/L
2.0mg/L
10mg/L2
1mg/L2
mal sabor
mal olor y sabor
mal color y sabor
mal color y sabor
sedimento, mal olor y sabor
mal sabor
mal sabor, sedimento
tóxico
tóxico
dientes manchados
posible enfermedad en niños
pequeños, dañando las latas
(barnices)
posible enfermedad en niños
pequeños, formación de
nitrosaminas.
1 Medido usando tierra de Fuller como referencia
2 Expresado como nitrógeno
Fuente: Varnam y Sutherland(l997)
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CUADRO 3 : ESTANDARES QUIMICOS PARA EL AGUA EN
LA ELABORACION DE REFRESCOS
Parámetro Nivel máximo permitido (mg/L)
Sólidos totales en sidolución
Alcalinidad (como CaCO3)
Cloruros
Sulfatos
Hierro
Aluminio
500 – 850
50
250 – 300
250 – 300
0 – 0.3
0 – 0.2
Fuente: Varnam y Sutherland(1997)
- Mayores detalles tratamiento del agua y agua
embotellada.
2.2 DIOXIDO DE CARBONO (CO2)
- Se emplea generalmente bajo la forma de gas licuado
- su P. M.. es 44.21
- Puede obtenerse a partir de fuentes naturales; o de la
mezcla gaseosa procedente de la combustión del COK,
haciéndolo pasar por columnas de absorción en las que se
fija el CO2 en forma de bicarbonato.
- Su efecto es como:
 Conservador. Su efecto se debe a que desplaza el
oxígeno.
 Influye en los caracteres sensoriales, aumentando la
acción refrescante de muchas de ellas.
 Su acción hiperhémica que acelera la absorción de
otras sustancias a través del epitelio intestinal.
2.3 JARABE
- Los jarabes son soluciones acuosas poco fluidas que
llevan en disolución azúcar y un vehículo que puede ser
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el agua destilada o agua tratada, simple o medicinal.
Existen diversos tipos de jarabes:
- Teniendo en cuenta su uso y acción terapéutica
 Simples : Solución de azúcar en agua
 Aromático: Contiene un aceite esencial como
componente y no tiene actividad terapéutica, es usado
como vehículo y correctivo.
 Medicinal: Contienen principios activos de acción
terapéutica definida.
- Teniendo en cuenta su preparación:
 Por simple solución donde puede o no tener
ingredientes activos el vehículo donde se disuelve el
azúcar.
 Por adición de ingredientes activos o de un líquido
mediacamentoso al jarabe simple.
 Obtenido por percolación o lixiviación.
 Obtenido por adición de extractos especiales al Jarabe
Simple.
 Obtenido por mezcla de otros jarabes.
- La preparación es simple, se hace en tanques de acero
inoxidable dotados con agitadores.
- Se debe proteger de posibles contaminaciones microbiana
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- Esta permitido el T.T. con fines de sanitización .
- Los insumos más utilizados para bebidas gaseosas son:
A. EDULCORANTES
- Es el segundo principal constituyente de la bebida.
- Su contribución radica en :
 Suministrar cuerpos que ayudan a portar el sabor.
 Proporciona valor alimenticio a la bebida si se usa
edulcorantes naturales.
 Mantiene su estabilidad en presencia de muchas
sustancias químicas .
- El dulzor relativo se define en relación al de la sacarosa
que se asigna el valor 1. El dulzor relativo varia de
acuerdo con la concentración y con otros factores, así
como el método empleado en su determinación. Los
valores asignados al dulzor relativo deben considerarse
únicamente orientativos.
- En el Cuadro 4 se presenta el uso de edulcorantes,
propiedades y limitaciones.
- Los refrescos bajos en calorías se edulcoran mediante una
mezcla de sacarina y de ciclamato.
- Cuando se usan edulcorantes sintéticos, para darle cuerpo
a la bebida deben adicionarse gomas, o aumentar el nivel
de carbonatación.
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2.4 AROMATIZANTES
- Los sabores generalmente utilizados son extractos de
alcoholes, emulsiones, soluciones alcohólicas, cafeína y
como zumos de frutas que se aplican como zumo o como
esencia.
- La concentración de ser esencias puede estar en el orden
de 0.015%, pero además imparten aroma y sabor el agua,
la carbonatación y la acidez.
- Las esencias pueden ser naturales o artificiales
 Las esencias naturales de los cítricos se componen
mayormente de aceites esenciales donde el limoneno
(hidrocarburo) constituye mas del 90 del aceite
(aunque no se le considere que aporte aroma).
 Los aromatizantes se pueden obtener por maceración –
lixiviación y destilación -decantación, extracción con
CO2 líquido.
- Las emulsiones se preparan emulsificando aceites
esenciales con gama arábigay mezclando con un jarabe
espeso de azúcar o glicerina y rozando la mixtura por un
homogenizador.
2.5 ACIDULANTES
- Los ácidos se emplean para impartir un sabor agrio, que
neutraliza el dulzor (balance azúcar-ácidos) y hace
resaltar el sabor, y para contribuir con la conservación.
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- Las bebidas carbonatadas contienen ácido carbónico,
formado a partir del CO 2 siendo responsable del cuerpo,
gusto y picor
- En el Cuadro 5 se presentan los diversos ácidos que se
pueden utilizar. Recuerde que su naturaleza química hace
que tengan características diferentes en el sabor.
2.6 COLORANTES
- Caramelo: color. vegetal, se elabora quemando azúcar de
maíz, usualmente con un catalizador como las sales de
amonio
- Colorantes artificiales alimenticios pertenecen a un grupo
de tintes artificiales inocuos para la salud, deben ser
permitidos por la legislación.
Son producidos por reacciones químicas.
- Generalmente se usan entre 20 – 70 mg/L. debido a su
alto poder aromático.
- Los colorantes azoicos (artificiales) son los más
empleados , debido a su estabilidad y a su alta capacidad
aromática.
- Los colorantes artificiales cada vez están siendo más
restringidos.
- Los colorantes naturales representan una alternativa:
Bixina, antocinina, curcumina, ácido carmínico El
problema es su estabilidad y su costo.
- En el Cuadro 6 se presentan los colorantes más
utilizados en refrescos.
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2.7 CONSERVADORES QUIMICOS
- Son compuestos químicos que contribuyen con la
conservación asegurando su estabilidad con el tiempo.
- Su acción en la célula microbiana es:
 Influye sobre la pared celular y/o membrana celular.
 Influyen sobre la actividad enzimática pueden inhibir
la síntesis de proteínas o ácidos nucleicos.
 Influyen sobre la estructura genética del protoplasma.
- Los conservadores bloquean determinada acción
enzimática y la síntesis de encimas en la pared celular.
- La mayoría tiene gran facilidad para ingresar ala célula
en forma no ionizada
R – COOH
- En el Cuadro 7 se presentan los conservadores más
utilizados en la preparación de refrescos según Varnam y
Sutherland (1997).
- Se debe recordar no obstante el uso de estos compuestos
químicos, se debe mantener la higiene en planta-equipos,
utensilio , etc. y trabajar con BPM.
2.8 ANTIOXIDANTES
- Para evitar oxidaciones, se incorporan compuestos
liposolubles, antes de iniciar la emulsión.
- El ácido ascórbico se emplea para proteger a los
compuestos sensibles de la fase acuosa.
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- El hidroxianisol y el hidroxitolueno butilados, se
utilizaron, en la actualidad están restringidos.
- Se emplean extractos naturales ricos en tocoferales,
tocoferales sintéticos y el palmitato de ascorbilo y sus
sales. Estos dos últimos son sinérgicas y por lo tanto se
usan combinados.
2.9 EMULSIONANTES ESTABILIZANTES Y AGENTES DE
TURBIDEZ.
- Las emulsiones se emplean para :
 Proporcionar turbidez (emulsiones neutras)
 y/o aroma (emulsiones aromatizantes)
- La fase lipídica suele estar compuesta por un aceite
esencial de cítrico que contiene un agente enturbiante
liposoluble.
- La fase acuosa consiste en una solución de goma arábiga
o de un hidrocoloide de propiedades similares.
- Se tiene que formar una emulsión de aceite en agua, para
ello se emplea un homegenizador.
- La estabilidad y la turbidez óptimas se consiguen con
gtículas de 1-2 um. de diámetro.
- El agente de turbidez debe contribuir a la opacidad pero
sin afectar a la estabilidad causando un decremento o una
separación de fases y no debe tener efectos sobre el color,
olor o sabor.
- Los estabilizantes se emplean para:
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 Aumentan la viscosidad y mejoran el cuerpo de la
bebida.
 Se usan: alginatos carragenatos, pectinas y diversas
gamas (de guar, CMC), el extracto de quillay también
tiene propiedades estabilizantes pero se emplea como
espumante.
2.10 ESPUMANTES
- Cuando se desea una superficie espumosa como en las
kolas se emplean: Saponinas.
III. FLUJO DE OPERACIONES PARA OBTENER BEBIDAS
CARBONATADAS
En la Figura 1 se presenta el flujo de operaciones para elaborar
refrescos carbonatados.
- Los tratamientos del agua ya fueron discutidos .
- Respecto a la desaireación se realiza con el objeto de
facilitar la carbonatación y llenado, y para mejorar la
calidad sensorial de la bebida.
 Con bajos niveles de aire las presiones parciales que
hay que vencer para disolver el CO2 es menor y los
problemas de espumado debido al gas que escapa
durante el llenado son menores.
 Niveles altos de aire hacen que el CO2 escape deprisa
al dispensar la bebida quedando un producto con poco
gas o insípida.
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 Generalmente el oxígeno se reduce desde 8-9 mg/L a 1
mg/L o menos.
 Los equipos trabajan al vacío o mediante el
desplazamiento utilizando CO2.
- La preparación del jarabe consiste en mezclar los
ingredientes, el que dependerá de la formulación y de la
tecnología con la que se cuente.
- La filtración tiene como objetivo separar cualquier
partícula indeseable. Se realiza en filtros prensa o en
otros equipos disponibles.
- Tratamiento térmico. Es práctica común, el objeto es
inactivar ala posible carga microbiana.
- ENFRIADO. Tiene como objeto evitar el
sobrecalentamiento, contribuir con el choque térmico y
facilitar las operaciones posteriores.
- MEZCLADO. Se mezcla el jarabe con el agua.
- ENFRIAMIENTO Y CARBONATACION:
 La carbonatación viene a ser la saturación con CO2
gaseoso.
 En instalaciones antiguas se empleaba el método del
prejarabe que consiste en introducir por separado el
agua carbonatada y el jarabe azucarado en los envases.
 En instalaciones artesanales, se prepara el jarabe y se
incorpora a los envases y se lo lleva al equipo
carbonatador donde ingresa agua y CO2.
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 En instalaciones modernas, el jarabe, el agua y el CO2
gaseoso se combinan en la proporción adecuada antes
de ser transferido hacia la máquina llenadora, es decir
la bebida final se forma antes del envasado. El mejor
método para dosificar es mediante el FLUJOMETRO
MAGNÉTICO.
 Los volúmenes de CO2 varían por ejemplo para frutas
1 volumen de CO2 ginger bur y bebidas que contienen
alcohol. 2-3, bebidas para mezclas 4-5, agua de soda 6
vol.
Envases PET requieren mayores niveles que los de
vidrio para compensar las pérdidas.
- Un aparato carbonatador tiene como objetivo conseguir
un íntimo contacto entre el CO2 gaseoso y el líquido a ser
carbonatado. Los factores que determinan el grado de
carbonatación son:
 La presión del sistema.
 La Tº del líquido
 Tiempo de contacto
 Area interfacial entre el líquido y el CO2
 Afinidad del líquido por el CO2
 Presencia de otros gases.
- La Tº entre 2-6ºC evita el uso de presiones muy latas
cuando se carbonata hasta altos niveles a la vez que tiene
ventajas en el embotellado.
- ENVASADO. Las bebidas se envasan en botellas
(retornables o no, PET, en hojalata, en vidrio, etc.
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Fig. 1 : FLUJO DE OPERACIONES PARA ELABORAR
REFRESCOS CARBONATADOS.
PREPARACION TRATAMIENTO
DEL JARABE DEL AGUA
FILTRACION DESAIREACION
DEL AGUA
TRATAMIENTO
TERMICO
ENFRIADO
MEZCLADO
ENFRIAMIENTO Y
CARBONATACION
ESPERA
EMBOTELLADO
LIMPIEZA
EMBALAJE
ALMACENAJE