Informe De Caramelizacion

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA FACULTAD DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIA, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA DE ALIMENTOS

PRACTICA Nº 3: CARAMELIZACION CURSO

: TECNOLOGIA DE AZUCAR

DOCENTE

: ING. VÍCTOR E. CONDORI RONDAN

ALUMNO

: CHAVEZ HUAYTA, Fernanda JAVIER ZUÑIGA, Gabriela MUÑOZ MANCHINARI, Jennifer SALAS PEDRAZA, Noemi

CICLO

: 2019– I

TINGO MARÍA – PERU

I.

INTRODUCCION

La caramelización es una reacción de oscurecimiento, también llamada pirólisis, ocurre cuando los azúcares se calientan por encima de su punto de fusión; se efectúa tanto a pH ácidos como alcalinos y se acelera con la adición de ácidos carboxílicos y de algunas sales; se presenta en los alimentos que son tratados térmicamente de manera drástica, tales como la leche condensada y azucarada, los derivados de la panificación, las frituras, y los dulces a base de leche, como cajeta, natillas, etcétera. Los mecanismos que suceden son muy complejos y no se conocen en su totalidad, aunque incluyen algunos ya descritos en secciones anteriores; es decir, se llevan a cabo transformaciones por isomerización y deshidratación de los hidratos de carbono. Como se indicó más arriba, la deshidratación genera furfural y sus derivados insaturados que se polimerizan consigo mismos o con otras sustancias semejantes para formar las macromoléculas de pigmentos llamadas melanoidinas. Durante esta transformación también se sintetiza una serie de compuestos que incluyen furanos, furanonas, lactonas, pironas, aldehídos, cetonas, ácidos, ésteres y pirazinas, de bajo peso molecular, muy olorosas, así como otras con dobles ligaduras conjugadas que igualmente absorben la energía radiante y que por lo tanto producen colores. Objetivo -

Analizar las reacciones de Maillard y caramelización, observar los cambios provocados y diferenciar una de la otra de acuerdo a los resultados obtenidos.

II. 2.1.

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

Caramelización

Esta reacción se produce cuando los azucares son calentados por encima de su temperatura de fusión, es decir arriba de 60ᵒ𝐶. los principales mecanismos de reacción son los de deshidratación y fragmentación de los azucares que dan origen a los pigmentos oscuros. Los productos de la caramelizacion son furanos, lactosas, pironas, aldehídos, cetonas, ácidos, esteres y pirazinas de bajo peso molecular o dobles enlaces conjugados que absorben luz y dan calor. Los mecanismos de caramelizacion pueden ser acelerados agregando sales y aumentando la temperatura (Badui, 1999).

2.2.

Reacciones de caramelización de los azúcares

2.2.1. En medio ácido: Por calentamiento los disacáridos sufren hidrólisis a monosacáridos en disoluciones débilmente ácidas, y mejor a concentraciones más altas del ácido, se producen, tras un lento proceso de enolización (1,2 – enol), del grupo aldehído o cetona, que conducen, a través de algunos compuestos intermedios muy reactivos, a la formación de derivados del furano (2 –furfural en caso de pentosas y 5-hidroximetil -2- furfural en caso de las hexosas). Posteriormente se produce una polimerización dando lugar a la formación de pigmentos de color y fuerte aroma a caramelo. 2.2.2. En medio básico: En presencia de bases, tanto aldosas como cetosas se enolizan fácilmente (1,2 – enol), luego sufre una isomerización posteriormente se producen rupturas o fragmentación de la molécula en mayor o menor medida, el espectro de los productos primarios posibles de tres carbonos. Éstos a su vez son muy reactivos y forman, por ejemplo, mediante condensaciones aldólicas, un gran número de productos secundarios. Algunos de ellos, como la ciclopentenolona, son típicos compuestos con aroma a caramelo, este proceso se realiza a temperaturas altas.

2.3.

Técnicas para evaluar la caramelización

Llevar el azúcar a cierto grado de cocción, lo cual sirve para realizar ciertos trabajos de confitería hasta para la propia preparación de caramelo cristal. Evaluar la evolución de la acidez con el curso del proceso de caramelización. La operación consiste en colocar en una olla pequeña, preferente de cobre no estañado (si no de acero), azúcar y agua fría. Revolver y llevar lentamente a ebullición revolviendo a cada tanto y espumando las impurezas con cuchara de madera o teflón. Agregar jarabe de glucosa (para evitar la posterior cristalización). La ebullición suave provoca la evaporación del agua, cubriendo la superficie con espesas burbujas. En este momento, se inicia la verdadera cocción del azúcar y es también el momento para eliminar las eventuales impurezas y con la ayuda de una cuchara de madera retirar las partículas adheridas a la pared y bordes de la olla, que conviene repasarlos con un lienzo húmedo. La evolución de la cocción del azúcar, desde ahora es más rápida y requiere toda la atención. En este proceso, el azúcar tiene seis puntos o estados de cocción perfectamente identificables:  1º Fase. “Almíbar liviano”: Necesita sólo el tiempo para que el azúcar se disuelva y se comprueba pasando una gota de azúcar sobre un plato, tocarla con el índice y el pulgar, y si los dedos se quedan ligeramente adheridos, se habrá alcanzado este punto.  2º Fase. “Punto hilo flojo” y “punto hilo medio”: Si con el índice mojado se toma un poco de almíbar y se moja otra vez en agua fría, y si al separar este dedo del pulgar se forman un hilo débil y corto, se habrá llegado a esta fase. Se mide la temperatura y se retira una segunda muestra*.  3º Fase. “Punto hilo fuerte”: Con el mismo método, si se frotan los dedos, serán más pegajosos y se formará una bolita.  4º Fase. “bolita blanda”: La bolilla que se forma entre los dedos será de blanda a consistente. Atención, porque se está cerca de la fase que interesa a los fines de la presente técnica:

 5º Fase. “punto caramelo”: Esta vez en el índice, mojado en el azúcar y súbitamente puesto en agua, se forma una capa sólida que al morderla se pega en los dientes.  6º Fase. “Punto caramelo fuerte”: Un segundo más tarde de la fase anterior, el caramelo se quiebra como vidrio, y pierde la textura deseada. Cuidado, más allá de la sexta fase, el caramelo comienza a quemarse y a 215 ºC, se vuelve negro, trabajoso para sacarlo del recipiente y humea mucho. Una vez que se alcanza el punto caramelo buscado, se interrumpe el calentamiento y se determina la temperatura final. Luego, se deja que baje algo la temperatura y antes de que se endurezca la masa azucarada, se vierte en pequeños moldes, y se lleva a heladera o baño con hielo. 2.4.

Pardeamiento no enzimático en la caramelización

El efecto cualitativo sobre el alimento cocinado más espectacular –que se manifiesta por unas características organolépticas muy especiales- se origina mediante las reacciones de pardeamiento o reacciones de Maillard, que producen aromas, sabores y colores nuevos –del ámbar al negro- en los alimentos sometidos a cocción sobre llama (parrilla), en horno o aceite (fritura), es decir sobre alimentos sometidos a procesos culinarios que se desarrollan a altas temperaturas (superiores a los 100º Celsius; por ejemplo, en un horno de microondas, en el que sólo se alcanzan los 100º Celsius, no se dan estas reacciones químicas y físicas en los alimentos) y en medios no acuosos (hervidos y los guisos son, por ejemplo, alimentos cocinados en medios acuosos). El oscurecimiento no enzimático es el resultado de reacciones originadas por las condensaciones entre compuestos carbonilos y derivados de aminas; o por la degradación de compuestos con enlaces dobles conjugados a grupos carbonilo. Este proceso implica la presencia de carbohidratos en el alimento, ya sea sacarosa, glucosa libre o alguno otro.

Esta serie de reacciones conduce a la formación de polímeros oscuros que en algunos casos pueden ser deseables (aromas cárnicos sintéticos o color caramelo). Pero que en la mayoría de casos conllevan a alteraciones organolépticas y pérdidas del valor nutritivo de los alimentos afectados. Así, cuando el azúcar puro de mesa (sacarosa) se calienta a 185ºC, se funde, y da como resultado un líquido incoloro, que a medida que se va calentando más, se vuelve amarillo, después marrón claro y luego una rápida sucesión de marrones cada vez más oscuros. En el proceso, se desarrolla un sabor único, ligeramente acre, cada vez más amargo. Esto es la caramelización y se aplica para fabricar una variada gama de dulces, desde el caramelo líquido hasta los clásicos caramelos o los garrapiñados. Hay cuatro tipos de reacciones de oscurecimiento en los alimentos:  La reacción de Maillard. Un compuesto carbonílico (azúcar reductor) y una amina (Aminoácido, péptido o proteína)  La caramelización (azúcares).  La oxidación del ácido ascórbico.  Peroxidación de lípidos

2.5. -

Factores que influyen en el pardeamiento no enzimático

Naturaleza de los sustratos

El pardeamiento no enzimático depende de la naturaleza de los azúcares reductores que haya en el zumo. Las pentosas son más reactivas que las hexosas debido a que son más móviles al ser más pequeñas. Ribosa > Glucosa, Fructosa > Disacáridos reductores: Lactosa, maltosa. La sacarosa no es un disacárido reductor, pero sus productos de hidrólisis ácida sí lo son (glucosa + fructosa) y sí dan pardeamiento. -

Temperatura

Al aumentar la T, aumenta la velocidad del pardeamiento, ya que nos acercamos más a las energías de activación necesarias para que se inicien las reacciones de pardeamiento: 

Condensación de Maillard: 26 Kcal /mol



Formación de glicosilamina: 3-9 Kcal /mol



Descomposición de cetosaminas: 24 Kcal /mol



Formación de pigmentos: 20-46 Kcal /mol

Un incremento de temperatura de 70ºC hace que se incremente el pardeamiento 20.000 veces. Alimentos que sufren T elevadas durante su procesado pardean durante el almacenamiento con más facilidad que los tratados a T moderadas. -

Actividad de agua

La velocidad de pardeamiento se favorece con aw entre 0.55 y 0.65. Si añado glicerol al alimento deshidratado produzco difusión de las sustancias reactivas presentes en el alimento y que estaban inmovilizadas; la curva comienza a crecer, la velocidad de pardeamiento llega a un máximo. A partir de aquí la curva disminuye debido a que hay un efecto de dilución. Se ve que la aw es menor al añadir glicerol al alimento deshidratado que en el alimento deshidratado solamente. A menor aw más compuestos reactivos tengo inactivo. Una aw mayor ejerce una acción inhibidora ya que el agua diluye a los reactivos. -

pH

Su efecto es complejo porque cada una de las reacciones que intervienen en el pardeamiento tienen lugar a un pH óptimo: 

Condensación de Maillard: 6-8



Reestructuración de Amadori: 7



Degradación del ác. ascórbico: <5



Degradación de cetosaminas: 5,5



Caramelización: 8-10



huevos-leche; pH normal = 6-8

A ese pH es normal que ocurran la condensación de Maillard; debemos rebajar el pH de estos alimentos para atenuar el pardeamiento no enzimático, pero esto causa alteraciones en las características organolépticas del alimento. 

zumos de cítricos de frutas ácidas; pH normal= 2,5-3,5

Ocurre en limón y toronja (naranja ácida). Se debe evitar la presencia de aa y de ácido cítrico, los cuales aceleran el pardeamiento. 

Zumos de naranja; pH normal = 4

Ocurre la degradación del ácido ascórbico. -

Presencia de O2

Influye en la degradación del ácido ascórbico. En la reacción de Maillard no se precisa O2, no es esencial en Maillard. En ocasiones la presencia de O2 acelera y en otros casos inhibe el pardeamiento no enzimático. En unos casos el efecto del O2 sí depende del contenido de humedad y de la temperatura; esto implica que ambas no sólo afectan a la velocidad de pardeamiento, sino también al mecanismo dominante. -

Presencia de aceleradores/inhibidores de pardeamiento Aceleradores:

Fosfatos, ácidos carboxílicos, como el ácido cítrico, sales de ácidos carboxílicos y metales (Cu y Sn). La presencia de metales, en especial el Cu: el Cu no tiene un comportamiento uniforme: en la degradación del aa , el Cu favorece su degradación, mientras que en las reacciones de Maillard su función es contradictoria. Sn: parece que retarda el pardeamiento no enzimático, tanto en alimentos como en sistemas modelo; actúa de inhibidor cuando tengamos condiciones reductoras y pHs ácidos. El Sn es muy importante en zumos envasados. Inhibidores: el mejor inhibidor del PNE. es el SO2 y ácido sulfuroso SO2+ H2O H2SO3.Funciones: bloqueo del grupo carbonilo:

así impide la condensación aldosa + imina ya que bloquea el carbonilo Esto ocurre en las etapas intermedias de las reacciones de Maillard y en la degradación de Strecker. Antioxidante: evita el pardeamiento causado por la degradación del ácido ascórbico. En vez de oxidarse, el aa se oxida por estar protonada. Esto hace que se retarde la aparición de pigmentos. Se usa mucho en la elaboración de zumos. Efecto blanqueante: los pigmentos pardos pasan a incoloros; esto está en estudio y sólo aparece en los sistemas modelo.

III. 3.1.

MATERIALES Y MÉTODO

Materiales

-

Sacarosa o azúcar común de mesa

-

Bicarbonato de sodio

-

Ácido cítrico

-

Agua

-

Vaso de precipitación

-

Varilla de vidrio

-

Equipo de calentamiento

-

Tubos de ensayo

-

Gradilla

3.2.

Metodología

-

Pesar 10 gr de azúcar en 3 tubos de ensayo.

-

Agregar 20 ml de agua.

-

En el tubo A: azúcar + agua.

-

En el tubo B: azúcar + agua + bicarbonato de sodio (1.5 gr).

-

En el tubo C: azúcar + agua + ácido cítrico (1.5 gr).

-

Agitar cada uno de los tubos para lograr la dilución del azúcar.

-

Colocar los tres tubos con muestras en una olla con agua hirviendo.

-

Observar el tiempo en que cual de las tres muestras muestra el rápido oscurecimiento.

IV.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Cuadro 1: Concentraciones para la caramelización Tubo A

20 ml agua

10 g azúcar

-----------

Tubo B

20 ml agua

10 g azúcar

1,5 g bicarbonato

Tubo C

20 ml agua

10 g azúcar

1,5 g ácido cítrico

Cuadro 2: cambio de color de las mezclas en la caramelización Tiempo Tubo A

11 min

Tubo B

4 min

Tubo C

20 min

Color

DISCUSION En el cuadro 2 se muestra el cambio de color de la caramelización del azúcar con diferentes aditivos realizados en baño maría, de la cuales la mezcla del tubo B es la que reaccionó en menor tiempo (4 min) con un color amarillo lechoso intenso, seguidamente por el tubo A (11 min) de color amarillo claro y tubo C (20 min) de color amarillo oscuro. Según DÍAZ Y CLOTET (1995), mencionan que el pardeamiento es mucho más intenso en la gama alcalina de pH inicial en todos los casos de azucares reductores, de tanto disacáridos como monosacáridos. Por otro lado ÁVILA et al., (2012), indicaron que el pardeamiento es menos intenso en caso de la sacarosa con pH inicial ácido.

Por lo tanto las pruebas realizadas de la caramelización de azucares, coinciden con lo reportado de los autores mencionados.

V. -

CONCLUCIONES Se analizó las reacciones de Maillard y caramelización y se observó los cambios provocados siendo el tubo B donde reacciono más rápido indicando una reacción enzimática.

VI.

REVISION BIBLIOGRAFICA

DÍAZ, N.; CLOTET, R. 1995. Cinética de la caramelización en soluciones azucaradas simples. Rev. Alimentaria. 35-35. ÁVILA, R.; RIVAS, B.; HERNÁNDEZ, R.; CHIRINOS, M. 2012. Contenido de azúcares totales, reductores y no reductores en Agave cocui. Rev. Multiciencias. 12(2).

I.

Figura 1: muestra caramelizada

ANEXO

Figura 2: muestra en baño maría

Figura 3: cambio de color de muestra