UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA EAP INGENIERIA AGROINDUSTRIAL PROCESOS AGROINDUSTRIALES OBTENCION DE GELATINA Expositor : Ing. César Moreno Rojo cemoro67@yahoo.es

DEFINICION La gelatina es una proteína, es decir, un polímero compuesto por aminoácidos. Esta proteína carece de los principales aminoácidos como valina, tirosina y triptofano, y por lo tanto no tiene valor biológico como alimento. Como los polisacáridos, el grado de polimerización, la naturaleza de los monómeros y la secuencia en la cadena proteica determinan sus propiedades generales. En el animal, la gelatina no existe como componente, se la obtiene por hidrólisis parcial del colágeno, su precursor insoluble.

La gelatina es un producto proteico de propiedades espesantes y se obtiene por hidrólisis del colágeno. Es un proceso de extracción sólido/líquido en etapas. Químicamente el proceso consiste en transformar cada molécula  de colágeno en dos de gelatina. COLAGENO El colágeno representa aproximadamente el 30% del conjunto proteico total en los mamíferos, siendo la característica de ésta proteína el predominio de cuatro aminoácidos en su composición: Glicina, alanina, 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.

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, bobinos, búfalos, etc. ·        Cartílagos

Existen cuatro métodos utilizados para obtener 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, obteniendose una gelatina denominada A. ·      Extracción enzimática.- Se han realizado investigaciones sobre éste 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. Ésta técnica y la enzimática son relativamente nuevas.

·   Extracción alcalina.- es el método más lento y se utiliza frecuentemente tiempos que van de tres a cinco meses a temperaturas menores a 200C, éste método se aplica de preferencia a materiales con alto grado de entrecruzamiento tales como las pieles de bobinos 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.

Figura 1: Diagrama de flujo para extraer la gelatina a partir de Huesos Piel Triturado y desgrasado Lavado y eliminación de pelos Desmineralizado con HCl de 3 días-4 semanas a 200C Trozado y desgrasado Piel trozada y desgrasada Oseína desgrasada y desmineralizada TRATAMIENTO BASICO TRATAMIENTO ACIDO Piel pre-tratada Figura 1: Diagrama de flujo para extraer la gelatina a partir de huesos y de piel Oseína Tratamiento con HCl o H2SO4, 10-30 hr x 200C Tratamiento con oxido de calcio, 3-5 meses x 200C Lavado y neutralizado con base diluida Lavado y neutralizado con ácido diluido Extracción, T060-800C x 2 a 4 hr. pH neutro

Figura 1: Diagrama de flujo para extraer la gelatina a partir de Filtración Gelatina en Suspensión Desionización Concentración a vacío, 500C hasta 20% sólidos. Gelificación y trozado Secado, 500C Triturado y envasado Figura 1: Diagrama de flujo para extraer la gelatina a partir de huesos y de piel Almacenado

Rendimiento   En el siguiente cuadro, se muestra el rendimiento de Gelatina en base a pieles de diferentes animales: Materia Prima Rendimiento % Piel de ternero (seco) Piel de búfalo (seco) Tendón de ternero Piel de cerdo (congelado) Hueso de ternero (seco) 35 – 52 45 – 50 50 – 70 18 – 22 14 - 18

La estructura de la gelatina La gelatina contiene 18 aminoácidos en distintas concentraciones unidas en cadenas polipéptidas, que contienen cada una hasta 1.000 aminoácidos. La estructura de la gelatina forma una molécula en forma de varilla con una estructura primaria, secundaria y terciaria.

La gelatina es proteína pura obtenida de materias primas que contienen colágenos. La gelatina contiene un total de 18 aminoácidos, entre ellos 9 de los 10 aminoácidos esenciales.

Composición química 84-90% proteína 1-2% sales minerales El resto es agua. La gelatina no contiene conservantes ni otros aditivos y está libre de colesterol y purinas (compuestos del ácidoúrico).

La propiedad física más importante de la gelatina es el denominado valor bloom, que normalmente se sitúa entre 50 y 300, y que define la firmeza y el poder gelificante de la gelatina. Cuanto más elevado es el valor bloom, mayor es el poder gelificante de la gelatina. La gelatina es un alimento único en cuanto a estabilización, capacidad de gelificación y manejo fiable. Las propiedades ligantes de la gelatina y su capacidad de convertir los líquidos en gel al enfriarse, y nuevamente en líquidos al calentarse, desempeñan un papel destacado a este respecto.

PROCESO DE FABRICACION Los amplios controles de calidad aplicados durante todo el proceso de fabricación aseguran la calidad y pureza de la gelatina.

Figura 2: Diagrama de flujo para la MATERIA PRIMA FILTRADO LIMPIEZA CONCENTRADO TROZADO GELIFICACION < 50ºC 10 a 15% humedad DESGRASADO SECADO 3% Ac. Sulfúrico pH 1.8 por 24 horas TRITURADO REMOJO EN MEDIO ACIDO NEUTRALIZACION EMPACADO Y ALMACENADO EXTRACCION Agua caliente a 95ºC 2 a 4 horas Figura 2: Diagrama de flujo para la extracción de gelatina a partir de la piel de cerdo

La gelatina se utiliza prácticamente en todas partes

A PARTIR DE SUBPRODUCTOS OBTENCION DE GELATINA A PARTIR DE SUBPRODUCTOS DEL PESCADO

Alrededor de un 30% de ese desperdicio consiste de piel y hueso con alto contenido de colágeno. La desnaturalización por calor del colágeno produce gelatina. La gelatina es un compuesto proteínico altamente digestible que puede ser empleado en ciertos regímenes alimenticios como suplemento. Para fines tecnológicos, la gelatina puede ser empleada como ingrediente para incrementar la elasticidad, la consistencia y la estabilidad de alimentos, su capacidad de encapsulación y formación de películas, la hace interesante en la industria farmacéutica y fotográfica. Por lo tanto, la calidad de la gelatina para una aplicación particular depende grandemente de sus propiedades reológicas. Actualmente existe un gran interés por parte del mercado europeo de sustituir a la gelatina del ganado bovino por gelatina de otras fuentes.

El desperdicio del procesamiento del pescado después del fileteo puede ser hasta un 75% del peso total. Este desperdicio es una materia prima excelente para la preparación de alimentos con alto contenido de proteínas, además de ayudar a eliminar problemas de contaminación ambiental. La fuente más abundante de gelatina son los mamíferos, principalmente de bovino y de puerco. Entonces, tomando en cuenta los recientes problemas sanitarios de estas especies, la gelatina marina pudiera representar una alternativa a la obtenida de mamíferos terrestres.

La obtención de colágeno a partir de estas especies pudiera solucionar dos problemas, obtener un producto con valor agregado y prevenir la contaminación ambiental, manteniendo nuestros mares, ríos y lagunas mas limpios.

Objetivo General: • Desarrollar procesos tecnológicos para el aprovechamiento de subproductos del pescado a fin de hacer del fileteo de pescado una actividad más rentable, mediante la obtención de colágeno y su conversión a gelatina a partir de huesos y piel de diversas especies de pescado abundantes en aguas del Puerto Pesquero de Chimbote.

Productos Esperados: 1. Un proceso tecnológico para la obtención de gelatina a partir de colágeno provenientes de hueso y piel de especies de pescado dulceacuícolas y marinas abundantes en el puerto de Chimbote. 2. Caracterización de las propiedades fisicoquímicas de la gelatina obtenida. 3. Estudios de aplicación en productos alimenticios, farmacéuticos u otros. 4. Formación de recursos humanos especializados a través del desarrollo de estudiantes de licenciatura y postgrado capaces de desarrollar tesis dirigidas a resolver esta problemática del sector pesquero.

MATERIA PRIMA FILTRADO LAVADO CON AGUA Y SAL DESMINERALIZACION NaCl 0.05M a 1M t = 30 min. LAVADO CON AGUA Y SAL DESMINERALIZACION LAVADO CON ALCALI NaOH 0.05N a 1N CONCENTRACION 0.01M a 1M t = 10 min. a 24 horas Tº = 70ºC H = 10% LAVADO CON AC. ACETICO SECADO EN ESTUFA DRENADO DEL PRODUCTO Figura 3: Diagrama de flujo para la extracción de gelatina a partir de la piel de pescado EXTRACCION EN AGUA CALIENTE Tº < 100ºC t = 1 a 48 horas

TENDENCIAS EN EL USO DE LAS GELATINAS Para evitar la contaminación con asbesto se utiliza una solución de gelatina, que se pulveriza en los interiores durante el saneamiento de edificios contaminados con asbestos, lo que hace que las fibras de asbestos no queden liberadas cuando se eliminan. La gelatina se puede utilizar como material auxiliar importante para el desarrollo de la terapia con células madre.

Se prefieren cada vez más los alimentos funcionales que ofrecen la ventaja de un abastecimiento óptimo con vitaminas, proteínas e hidratos de carbono. Los alimentos que contienen gelatina, ya sean dulces o salados, ofrecen un beneficio adicional para la salud, ya que gracias a la gelatina constituyen una fuente óptima de proteínas, contienen los aminoácidos glicina y prolina en una elevada concentración y, por lo tanto, ejercen un efecto positivo sobre los huesos y las articulaciones. Hay todavía algo más: la gelatina refuerza el tejido conjuntivo, da brillo al cabello y firmeza a las uñas, mejora el equilibrio hídrico de la piel y ayuda a reducir notablemente la profundidad de las arrugas. Con la gelatina se pueden crear nuevos productos funcionales e innovadores, que siguen la tendencia marcada por el consumidor.

Paracirugía      Técnicas Microcapsulación Industria del papel Electrólisis de metales Sustituto al plasma sanguíneo Esponjas hemostáticas Implantes quirúrgicos Apósitos hidrocoloideos                                               

     Parafarmacia Farmacia Preparados dermatológicos y cosméticos Cápsulas duras Cápsulas blandas Microencapsulación Comprimidos Grageas Supositorios                                             

Alimenticios. Productos basados en la carne Productos basados en pescados y crustáceos Margarinas y mantequillas ligeras Productos y postres lácteos Cremas, helados y sorbetes Pastelería Jaleas con agua o "jellies" Confitería Bebidas Alimentos encapsulados Preparados dietéticos Clarificación de bebidas