Tomado de Arbuckle (1977). Adaptado por el autor.
Madrid y Cenzano (1995) señalan que la homogeneización se debe dar entre 4-5ºC por un período de 3-4 horas, donde no existe peligro de desarrollo microbiano por la baja temperatura. Durante este período se logran cambios en:

• Cristalización de la grasa.
• Las proteínas y estabilizadores tienen tiempo de absorber agua, para mejorar la consistencia.
• La mezcla absorberá mejor el aire en la mezcla.
• Se obtendrá mejor resistencia al derretimiento.

Madrid y Cenzano (1995) indican que el batido de la premezcla juega un papel muy influyente en las características finales del sorbete, mediante dos funciones:

• Incorporación de aire por agitación vigorosa de la mezcla hasta conseguir el cuerpo deseado.
• Congelación rápida del agua de la mezcla de forma que se formen pequeños cristales.

Si el enfriamiento es lento se formarán cristales grandes, advierten los mismos autores; por ello se prefiere congelar rápido durante el batido para que cuando lleguen a los cuartos fríos ya estén en la temperatura adecuada para almacenamiento.

Dificultades
Arbukcle (1977) enumera las siguientes dificultades que se presentan en la elaboración de los sorbetes.

• Control del sobreaumento. El sobreaumento de 35-45% no es fácil de conseguir especialmente si se usa gelatina como estabilizador sin modificar el método de enfriamiento.
• Excesiva dureza. La dureza puede ser controlada manteniendo el azúcar en un 28-32%; usando un cuarto de glucosa; usando el estabilizador adecuadamente; y mercadearlo rápidamente. La dureza excesiva también se puede dar con sólidos totales bajos, si es que la temperatura del cuarto frío es muy alta o por mal manejo del producto.

Adicionalmente Pearson (s.f.) señala las siguientes dificultades.

• Separación de fases. Caracterizado por la formación de una capa dura en el fondo del recipiente. Esto es provocado por un exceso de azúcar, temperaturas en el cuarto frío muy altas o poco estabilizador.
• Cuerpo pegajoso. Dado por exceso de estabilizador o por bajo sobreaumento.

Toma de muestras
Madrid y Cenzano (1995) definen una muestra como la parte del producto que se toma para analizar y que es representativa de todo el producto. Señalan que el número de muestras a tomar por lote de fabricación debe ser completamente al azar y puede ir de 5 a 10 por lote elaborado en una jornada de 8 horas. En el caso de heladerías de menor escala, una sola muestra puede ser tomada por cada producto; pero incluso en estos casos se deben tomar submuestras para completar una muestra representativa. Las muestras deben ser recogidas en su envase original, si es que aplica, o en recipientes limpios, secos, cerrados y previamente esterilizados.

Tolerancia microbiológica
Como tolerancia microbiológica se entiende el número máximo aceptable de cada tipo de microorganismos en la muestra, pasado este número se considera que el producto original no es apto para el consumo humano y debe rechazarse (Madrid y Cenzano, 1995). Existen tolerancias diferentes para productos pasteurizados y para productos pasteurizados con adición de productos no pasteurizados, como el caso en que se agreguen a la mezcla frutas que no son previamente pasteurizadas (Cuadro 4).

Cuadro 4. Tolerancia microbiológica para muestras de helados (UFC/g).

UFC = Unidades Formadoras de Colonias

n = Número de muestras a tomar de un mismo lote.
c = Número de muestras que puede rebasar el valor m sin rebasar el valor M.
m = Tolerancia microbiológica que no puede exceder ninguna de las n-c muestras.
M = Tolerancia microbiológica que no puede exceder ninguna de las c muestras.
Tomado de Madrid y Cenzano (1995), de acuerdo a las normas del FDA.

Análisis De Aceptación Con El Consumidor
Según Resurrección (1998), la aceptación de un alimento por parte del consumidor se puede dar por experiencia positiva hacia el alimento y/o utilización del mismo (compra o consumo).
La medición de la aceptabilidad generalmente se hace por medio de una escala. Esta puede ser medida con solamente un producto y no requiere la comparación contra otro. Este tipo de prueba da una indicación de la aceptabilidad del producto basada en las características organolépticas del mismo. Sin embargo esta prueba no garantiza el éxito del producto en el mercado, ya que éste se basa más en aspectos como la propaganda que se le dé al mismo.
Resurrección (1998) enumera tres tipos de pruebas para medir la aceptabilidad del producto: por muestras apareadas, por clasificación jerárquica y por evaluación.
En las muestras apareadas se le pide al panelista o consumidor que muestre su aceptación o preferencia entre dos muestras. El método por clasificación jerárquica es en realidad una extensión del de muestras apareadas, ya que se dan a probar varias muestras y se le pide al panelista o consumidor que ordene las muestras según su preferencia. En el método por evaluación se caracteriza el producto a través de una escala según es percibido por el panelista o consumidor.

Ultrafiltración
Materia prima

• Suero dulce de queso zamorela filtrado a través de tela triple y pasteurizado en placas. Este es obtenido a partir de la coagulación de leche pasteurizada y estandarizada al 2%, por medio de adición de cultivo láctico (Lactococcus lactis ssp. lactis y Lactococcus lactis ssp. cremoris). El desuerado se realiza luego de calentar la cuajada a 41ºC por 15 minutos y dejar escurrir por 5 minutos. Se mantuvo en cuarto frío a 4ºC hasta el momento de UF.

Equipo

• Membrana A/G "Technology Co", Modelo UFP-10-E-ITR; 7.6 x 63 cm; fibras hueca de polisulfona de 1 mm de diámetro; poros permiten el paso de moléculas con peso molecular menor a 10,000; área total 2.1 m².
• Pasteurizador por tandas, "The Creamy Package MFG Co" capacidad de 200 L.
• Bomba centrífuga sanitaria L.C. Thomsen (Modelo #5); 1.49 kW; 230/460 volts; trifásica; 60 ciclos; 3500 rpm; aspas de 11 cm de largo; motor modelo 4800-25.
• Medidores de presión L.C. Thomsen (Modelo T3S-D-1½U-GF-BT-SS "clamps, 3.5 face"); de 0-689 kPa; de acero inoxidable y relleno de glicerina.
• Tuberías y codos de acero inoxidable.
• Termómetro.
• Baldes plásticos.
• Balanza Chatillon de 454 kg.
• Cronómetro.
• Manguera de plástico.
• Empaques.
• Mantas de tela.
• Soporte de membrana.

Método
Las pruebas de UF se efectuaron por triplicado siguiendo los siguientes pasos:

1. Se ensambló el sistema de UF (Anexo 1).
2. Se pesaron 100 kg de suero pasteurizado y se colocaron en el tanque de recirculación.
3. Se calentó con agitación el suero hasta alcanzar 50ºC.
4. Se encendió la bomba centrífuga.
5. Se recolectó todo el ultrafiltrado y se tomó el dato de peso total al final.
6. Se registró a intervalos de 30 minutos la temperatura, flujo de ultrafiltrado y presión transmembrana, la cual se calculó de la siguiente manera:

   Pe + Ps

   Pt = ---------------

   2

   Donde Pt = Presión transmembrana.

   Pe = Presión de entrada a la membrana.

   Ps = Presión de salida de la membrana.

7. El proceso se detuvo al momento de alcanzar la concentración de 3% de proteína en el concentrado, medido a través de la Tasa de Concentración Volumétrica (TCV) o por el peso del ultrafiltrado, sabiendo que el producto de la concentración inicial por el volumen inicial es igual al producto de la concentración final por el volumen final. La TCV se calcula de la siguiente forma:

   kg de suero

   TCV = ----------------------------------

   kg de concentrado proteico

8. Se tomaron las muestras de ultrafiltrado, concentrado y suero para analizar.
9. Se estimó la media, desviación estándar y coeficiente de variabilidad para las siguientes variables medidas:

• Presión transmembrana.
• Temperatura.
• Flujo de ultrafiltrado.
• TCV.
• Tiempo de UF.
• Balance de materia.
• Composición química.
• Conteo microbiano.

Sorbete
Materia prima

• Concentrado proteico producto de la UF.
• Azúcar de caña.
• Estabilizador para sorbetes suaves de Sabores Cosco de El Salvador S.A. de C.V.
• Solución de ácido cítrico al 50% (P/P) .
• Leche descremada en polvo.
• Sabor artificial de fresa Sabores Cosco de El Salvador S.A. de C.V. Super Aroma de Fresa.
• Bolsas plásticas.
• Sabor natural de fresa Givaundan Raire (ingredientes: fresa, jarabe de fructosa, jarabe de maíz, agua, ácido cítrico, goma carob, benzoato de sodio, saborizante artificial y rojo #40).
• Agua filtrada.

Materiales y equipo

• Balanzas de 27 kg y 1000 g.
• Marmita enchaquetada "Cleveland Range Co." de 27 kg.
• Probeta de un litro.
• Agitador de acero inoxidable.
• Maquina para helados "Emery Thompson Machine & Suply Company" de 18 kg de capacidad.
• Cuartos fríos a 9ºC y –12ºC.

Método

Se realizaron tres repeticiones, una con cada concentrado proteico producto de cada repetición de UF.

• Sobreaumento.
• Características organolépticas: sabor, textura y apariencia.
• Estabilidad física.
• Estabilidad microbiológica evaluada por una prueba t.
• Características químicas.

Bebida
Materia prima

• Azúcar de caña.
• Cocoa al 10-12% de Givaundan Roure.
• Sal mineral.
• Leche descremada en polvo.
• Concentrado proteico producto de UF.

Materiales y equipo

• Marmita enchaquetada "Cleveland Range Co." de 27 kg.
• Agitador de acero inoxidable.
• Homogenizador a 13.7 MPa.
• Balanzas de 27 kg y 1000 g.
• Probetas de un litro.
• Recipiente de acero inoxidable.
• Cuarto frío a 4ºC.
• Bolsas plásticas.

Método

• Aceptabilidad del producto.
• Estabilidad física y microbiológica a 1, 3, 6 y 12 días después de elaborado.
• Características químicas.

Análisis Químicos Y Microbiológicos

Se tomaron muestras del suero, concentrado, ultrafiltrado, bebida y sorbetes para ser analizados (Cuadro 7).

Cuadro 7. Análisis químicos realizados según AOAC (1990).

Para la evaluación microbiológica se hizo conteos de mesófilos aeróbicos y coliformes con medios PCA y VRBA, respectivamente.

Análisis De Aceptación
Para el sorbete se realizaron encuestas descriptivas de aceptación con preguntas estructuradas, en el Puesto de Ventas de Zamorano (Anexo 2). Previo a la prueba se explicó al entrevistado la diferencia básica entre el sorbete y un helado; esto debido al desconocimiento local que existe respecto al sorbete. Igualmente se le explicó que el producto contiene proteína de mejor calidad que la caseína y presenta menor cantidad de grasa.
En el caso de la bebida se utilizó encuestas descriptivas de aceptación con una pregunta estructurada (Anexo 3). Se explicó la naturaleza del producto: elaborado a base de concentrado proteico y su bajo contenido de grasa.
Se pretendía evaluar la aceptación potencial de los productos en el mercado, usando Chi-cuadrado para analizar los datos.

Análisis De Costos
Se tomó como base un Modelo de la Planta de Lácteos para estimar los costos variables, costos fijos y los costos indirectos de fabricación.

Ultrafiltración
Análisis técnico
La UF presentó básicamente dos problemas:

• Se trabajó con la válvula totalmente abierta (8/8) ya que la recomendación de Andrade (1999) de 6/8 no generó presiones adecuadas. Esto se pudo deber a que el tanque usado por Andrade fue de 25 kg de capacidad, con base cónica, diámetro menor y con la salida en la base; el tanque utilizado en el presente estudio fue de 200 kg de capacidad, base plana, diámetro mayor y con la salida a un lado del mismo. Esta situación permitió a Andrade mantener presiones mayores ya que el volumen de concentrado se va reduciendo por la UF, la altura del mismo en el tanque se va reduciendo al punto en que la bomba succiona aire ayudado por la turbulencia generada por la recirculación del concentrado. Esto provoca caídas en presión y es un factor que deteriora la bomba y hace menos eficiente la UF.
• A pesar que la presión transmembrana y la temperatura fueron constantes, el flujo de ultrafiltrado presentó una variabilidad del 16% (Cuadro 8), no existen antecedentes comparativos referentes a esta variabilidad. Sin embargo Andrade (1999) reportó una disminución del 79% en promedio en el flujo al final, en el presente estudio la disminución fue del 70% en promedio, lo que indica una disminución aceptable.

Cuadro 8. Resumen técnico de tres corridas de UF para 100 kg de suero.

TCV= Tasa de concentración volumétrica.

La presión transmembrana determina el flujo de ultrafiltrado, ya que a mayor presión transmembrana mayor flujo de ultrafiltrado; sin embargo otros factores como la obstrucción de los poros de la membrana, pueden afectarlo. En este sentido la limpieza escrupulosa de la membrana después del proceso es vital para asegurar una buena filtración. En promedio este flujo fue de 4.6 L/m²/h (Cuadro 8), la máxima de 13.33 L/m²/h y la mínima de 3.81 L/m²/h (Anexo 4), similares a los reportados por Andrade (1999) de 13.72 y 3.75 máximo y mínimo respectivamente.
La temperatura recomendada por Andrade (1999), 50ºC, fue mantenida durante la corrida gracias al tanque enchaquetado usado para la recirculación (Anexo 1). Esta temperatura garantizó que la proteína no sufriera desnaturalización por altas temperaturas (Cuadro 8).
Los tiempos de UF fueron mucho más prolongados que los que reportó Andrade (1999). Esto ocurrió en respuesta a que en este estudio se utilizó 300% más de suero y al reducido flujo de ultrafiltrado, por cambios en las condiciones del proceso.
La TCV en este estudio fue de 5.54 en promedio, tasa que nos permitía teóricamente producir un concentrado con alrededor del 3% de proteína deseado. Andrade (1999) llegó a TCVs de 8.4 en promedio logrando un concentrado con 4.9% de proteína.

Análisis químico y microbiológico
El balance de materia presentó pérdidas pequeñas (Cuadro 9) que se pueden deber a:

• Pérdidas al momento de recolectar los productos para ser pesados.
• Error por baja sensibilidad de la balanza.
• Retención de partículas en los poros de la membrana. Estas partículas pueden incluir proteína y grasa que se adhieren a las paredes internas de la membrana. Esto concuerda con lo mencionado por Kim et al. (1989), ellos reportan que al calentar el suero se producen pérdidas del 10% en proteína.

Cuadro 9. Balance de masa y nutrientes para materia prima y productos de UF.

CHOs = carbohidratos totales

La pérdida de proteína fue sólo del 7% y esto es muy aceptable. Si la pérdida de masa que se dio (0.8 kg) fuera de concentrado exclusivamente, eso significaría que 22 g de proteína se perdieron en esa fracción. El resto de proteína perdida (31 g) debió estar adherida a las paredes internas de la membrana, provocando lo que se llama el "ensuciamiento de la membrana" y que afecta al proceso de UF.
La grasa fue el componente con más pérdidas (Cuadro 9). Probablemente por adhesión a la capa de proteína pegada a la membrana o por ser menos densa y se pudo perder al momento de recolectar los productos por la salida del tanque de recirculación. Las cenizas y los azúcares se recuperaron casi totalmente (Cuadro 9), debido a que su tamaño pequeño les permiten atravesar la membrana y colectarse en el ultrafiltrado.
Los sólidos totales del suero y ultrafiltrado coinciden con los de Andrade (1999); sin embargo en el concentrado proteico del presente estudio, como ya se explicó, se llevó a casi 3% de proteína y por eso el porcentaje de ST fue menor. Esto fue debido a que los productos a elaborar no demandaban concentraciones mayores de proteína, así se evitó corridas innecesariamente más largas. Sin embargo, se logró concentrar el suero de 0.76% de proteína hasta 2.74% de proteína, lo que representa un incremento del 261%.
Las cenizas y el azúcar presentan concentraciones muy similares en el suero, concentrado y ultrafiltrado (Cuadro 10) coincidiendo con lo que reportó Andrade (1999). A pesar de que más del 80% de minerales y azúcares presentes en el suero pasan al ultrafiltrado, estas cantidades absolutas se diluyen por el volumen enorme de ultrafiltrado y determinan esas concentraciones.

Cuadro 10. Composición química, pH y ATECAL de materia prima y productos de UF.

CHOs = carbohidratos totales

Cz = cenizas
ST = sólidos totales (100 - humedad)
El ultrafiltrado presentó 0.05% de grasa este valor se repitió de igual manera en las tres réplicas (Anexo 5). Esto difiere de lo encontrado por Revelo (1998) y Andrade (1999) quienes reportaron cero por ciento de grasa en el ultrafiltrado. Esta diferencia se puede deber a la implementación de un método de Babcock modificado, el cual emplea ácido acético antes de quemar la muestra con ácido sulfúrico, lo cual permite mayor sensibilidad.
El ATECAL (Acidez Titulable Expresada Como Ácido Láctico) fue menor en el ultrafiltrado y mayor en el concentrado (Cuadro 10). Esto se puede deber a la carga microbiológica del concentrado la cual es mayor que la del ultrafiltrado y que pudo seguir produciendo acidez (Cuadro 11).
Los resultados de los análisis microbiológicos resultaron satisfactorios ya que no se encontró ningún microorganismo indicador de contaminación fecal (coliformes) y el conteo general de mesófilos fue muy bajo (Cuadro 11). Incluso estos conteos cumplen con los requerimientos expuestos por Madrid y Cenzano (1995) para helados (Cuadro 4). Igualmente, según Revilla (1996) el conteo satisface los requerimientos de la Organización Panamericana de la Salud (OPS) para leche certificada tipo A, el cual es de menos de 500 UFC/ml. Esta situación es reflejo de la pasteurización previa que se le da al suero y posiblemente por las temperaturas sostenidas por tiempo prolongadas del proceso de UF.

Cuadro 11. Resultado del conteo microbiano en la materia prima y productos de la UF (UFC/ml).

VRBA = "Violet-Red-Bile-Agar"
Estos resultados difieren de los de Andrade (1999), ya que este autor reporta un suero pasteurizado con cero conteo en el medio PCA. Los datos obtenidos por este autor son poco frecuentes ya que en la pasteurización no se elimina el cien por cien de los microorganismos existentes, aunque sí el cien por cien de aquellos que son patógenos.

Análisis de costos
El costo de producir 1 kg de concentrado proteico fue de L.16.43 (Anexo 6). Este dato difiere del de Andrade (1999) por sólo 44 centavos de lempira, menos del 2%, sin embargo el estudio de Andrade fue con 25 kg y el presente estudio fue con 100 kg. Esta diferencia en costo se debe a que los costos de mano de obra directa se duplicaron en respuesta a la prolongación de la UF y por ser los costos de mano de obra directa el 60% de los totales tienen una repercusión fuerte sobre los mismos. Además el nuevo modelo de costeo de la planta es más completo y actualizado que el utilizado por Andrade.
El costo del concentrado puede ser reducido si se incrementa el volumen de suero inicial. Esto es cierto ya que la mano de obra y los costos fijos están primeros en la estructura de costos, 16% y 40% respectivamente. Al incrementar el volumen de suero se diluyen los costos de mano de obra y con éstos los costos fijos, que se reparten de acuerdo a los primeros.

Sorbete
Análisis técnico
El manejo del sorbete no fue diferente al manejo de un helado, por lo cual no se observaron problemas con equipo o materiales. Sin embargo el sorbete presenta un punto de derretimiento menor causado por el contenido bajo de sólidos de leche. Esta situación es igualmente reportada por Arbuckle (1977).
El control del sobreaumento es crítico ya que provoca separación de fases, como indica Pearson (s.f.), especialmente en el caso del sorbete a base de concentrado proteico. Esto se debe a que las proteínas del suero poseen excelentes características espumantes. Es por eso que el tiempo de batido en la máquina para helados se redujo de 20 minutos (en un helado) a 10 minutos en el sorbete control y a 5 minutos en el sorbete a base de concentrado proteico (Cuadro 12). En ambos sorbetes se alcanzó sobreaumentos de alrededor de 40%, característico de este tipo de producto como lo indica Arbuckle (1977).

Cuadro 12. Sobreaumento alcanzado en la elaboración de sorbetes.

El agregar el ácido hasta el final del congelamiento en la máquina para helados fue necesario, ya que el calentar la mezcla junto con el ácido evitó que se diera el sobreaumento. Esto se debe a que al calentar el estabilizador junto al ácido reduce la eficiencia del primero. Esta situación fue igualmente reportado por Pearson (s.f.).
La estabilidad física del helado no se vio alterada por el tiempo en almacén. No se observaron cambios en color ni separación de fases en ningún momento.

Análisis químico y microbiológico
De acuerdo a su composición química (Cuadro 13) los sorbetes cumplen con los estándares indicados por Madrid y Cenzano (1995) y con los de Arbuckle (1977) que caracterizan un sorbete.
La variabilidad en los resultados del análisis químico es mayor en el contenido de grasa y proteína, esto se debe a la variabilidad del concentrado proteico (Cuadro 13) el cual comprende 44% de la mezcla (Cuadro 5).
El sorbete a base de concentrado mostró una textura más suave que la del sorbete control producto de su contenido (Cuadro 13) y tipo de proteína, la cual da sensación a grasa.

Cuadro 13. Composición química, contenido calórico y pH de sorbetes.

ST = sólidos totales (100 - humedad)

Cz = cenizas

CHOs = carbohidratos totales
Un helado posee la mitad del azúcar que el sorbete y más del 200% más de grasa. Por esto un helado posee casi 45% más calorías que los sorbetes aquí elaborados. Esta podría ser una alternativa para los consumidores que gustan de los productos helados pero no desean consumir grasa.
La calidad microbiológica de los sorbetes (Cuadro 14) no presentó diferencia significativa (P=0.90) entre control y experimental, ni a través del tiempo. Esto es en respuesta a la pasteurización y a las bajas temperaturas de almacenamiento del producto final. La calidad microbiológica cumplió con los estándares que recomienda Madrid y Cenzano (1995) para mesófilos aerobios y coliformes en helados (Cuadro 4).

Cuadro 14. Resultados de análisis microbiológicos de sorbetes (UFC/g).

RVBA = "Violet-Red-Bile-Agar". PCA = "Plate Count Agar".