Anales Cientícos, 79 (1): 218 - 225 (2018)
ISSN 2519-7398 (Versión electrónica)
DOI: http://dx.doi.org/10.21704/ac.v79i1.1166
Website: http://revistas.lamolina.edu.pe/index.php/acu/index
© Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima - Perú
Presentado: 22/11/2017
Aceptado: 01/05/2018
Vida en anaquel de galletas saladas utilizando pruebas aceleradas
Shelf life of crackers using accelerated tests
Gustavo Gavino Puma Isuiza
1
* ;Jhoselyn Floryan Liñan Perez
1
; Ibeth Coavoy Sánchez
1
; Jorge Coronado Olano
1
;
Walter Francisco Salas Valerio
2
, Luis Fernando Vargas Delgado
2
* Autor de correspondencia
Resumen
El presente trabajo de investigación tuvo como objetivo estimar el tiempo de vida en anaquel de galletas de soda a
través del empleo de pruebas aceleradas. Las galletas se sometieron a ambientes de almacenamiento de 35, 45 y 55
°C a 80 por ciento de humedad relativa en las tres cámaras. Se evaluaron los parámetros: humedad, actividad de agua
y dureza instrumental, los cuales fueron modelados a una reacción de orden uno reportando que el tiempo de vida
útil de las galletas saladas, para cada parámetro, fue de 123, 179 y 271 días, respectivamente. El tiempo de vida útil
estaba predispuesto por la humedad crítica (6,38% b.h.), debido a que fue el parámetro que se vio más afectado por las
condiciones de almacenamiento. Finalmente, se realizó un recuento de mohos, para evaluar la inocuidad del alimento,
encontrándose que el alimento se mantuvo dentro de los límites establecidos por la NTP con valores < 10 al inicio y al
nal del almacenamiento.
Palabras clave: Parámetro crítico; Arrhenius; Energía de activación; orden de reacción; vida en anaquel.
Abstract
The objective of this research was to estimate the shelf life of soda crackers through the use of accelerated tests. The
cookies were subjected to storage environments of 35, 45 and 55 ° C at 80 percent relative humidity in the three chambers.
The parameters were evaluated: humidity, water activity and instrumental hardness, which were modeled to a reaction of
order one reporting that the shelf life of the salty cookies, for each parameter, was 123, 179 and 271 days, respectively
. The useful life time was predisposed by the critical humidity (6.38% b.h.), because it was the parameter that was most
affected by the storage conditions. Finally, a count of molds was carried out to evaluate the safety of the food, nding that
the food remained within the limits established by the NTP with values <10 at the beginning and at the end of storage.
Keywords: Critical parameter; Arrhenius; activation energy; reaction order; shelf life.
1
Maestrista de Tecnología de Alimentos, Escuela de Posgrado, Universidad Nacional Agraria La Molina, Apartado postal 12-056- La Molina, Lima,
Perú. Email: 20090468@lamolina.edu.pe
2
Departamento de Ingeniería, Facultad de Industrias Alimentarias, Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, Perú. Email: wfsalas@lamolina.
edu.pe
1. Introducción
Las galletas, son un vehículo de nutrientes (Granito
et al., 2006), están hechas a base de harina, grasa y sal;
opcionalmente, se puede añadir una mínima cantidad de
azúcar. En cien gramos, las galletas de tipo soda, contienen
433 Kcal de energía, 4.8 g de agua, 68 g de carbohidratos
totales y pequeñas cantidades de micronutrientes y
macronutrientes fundamentales para la alimentación del
ser humano como calcio, fósforo, zinc, hierro, retinol,
tiamina, ribobina y niacina (Gimferrer, 2007 citado por
García, 2016). La galleta “Soda Field” fue una de las
marcas con mayor presencia en el mercado peruano, con
un 27,3% de preferencia, según CPI (2012). Por su alto
consumo y preferencia, es necesario el estudio de la vida
útil de las galletas saladas, las mismas que dependen de
una serie de factores como la materia prima, la formulación
del producto, el proceso aplicado, las condiciones
sanitarias del proceso, el envasado, el almacenamiento, la
distribución y las prácticas de los consumidores (Carrillo
y Reyes, 2013), que permite al producto conservar sus
características sensoriales (Hough, 2010). Por ello, la
industria de alimentos tiene la necesidad de conocer, en
un corto periodo de tiempo, la información necesaria para
determinar la vida útil de sus productos (Qi et al., 2014).
Existen tres métodos de evaluación para determinar la
vida útil de un producto. Las pruebas de vida útil a tiempo
real, los datos que brindan son buenos, pero en algunas
ocasiones se requiere de un tiempo prolongado para la
obtención del resultado nal (Udomkun et al., 2016). La
simulación y la estimación basada en modelos, es una
técnica que implica la combinación de expresiones de la
sensibilidad del producto, la ecacia del empaque y la
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severidad del medio ambiente en un modelo matemático.
Las pruebas aceleradas, permiten obtener datos en
tiempos relativamente cortos, consisten en incubar el
alimento bajo condiciones controladas y a diferentes
temperaturas (Sánchez-González y Pérez, 2016). Estas
temperaturas, deben ser mayores a las de almacenamiento
y comercialización para que las reacciones de deterioro
se aceleren y se obtenga el resultado en un periodo
signicativamente más cortos (Rodríguez, 2004) que el
período de vida útil real del producto (Rao et al., 2012;
Derossi et al., 2016).
El objetivo de este estudio fue determinar la vida útil en
anaquel de galletas saladas mediante pruebas aceleradas;
empleando el porcentaje de humedad, actividad de agua y
dureza instrumental como indicadores críticos de deterioro.
2. Materiales y métodos
Muestra
Para el presente estudio se utilizaron galletas de soda marca
“Soda Field”, en presentación de 34 g, los cuales procedían
de la empresa Mondelez Perú S.A. ubicado en la ciudad
de Lima Perú. Cada una de las muestras pertenecía a
un mismo lote, con las mismas condiciones de proceso y
materia prima.
Diseño experimental
Se aplicó la metodología de análisis de supervivencia con
pruebas aceleradas. Se tomaron las mismas cantidades de
muestras de galletas, procediendo a colocarlas en cámaras
de climatización para el estudio de vida útil acelerado,
a una humedad relativa del 80% y a 35, 45 y 55 °C.,
respectivamente, de donde se fueron retirando según el
tiempo establecido para cada temperatura (Tabla 1).
Tabla 1. Esquema de toma de muestra y análisis, realizados
a las muestras de galletas de soda, almacenadas a 35, 45 y
55 °C a 80% de humedad relativa.
Tratamientos
A
55 °C - 80% HR
B
45 °C - 80%
HR
C
35 °C - 80%
HR
Ensayo
Experimental
Toma de
muestra: 8,
intercalando 3
días
Toma de
muestra: 8,
intercalando 5
días
Toma de
muestra: 8,
intercalado 7
días
Se evaluó
Humedad
Actividad de
Agua
Textura
instrumental
Humedad
Actividad de
Agua
Textura
instrumental
Humedad
Actividad de
Agua
Textura
instrumental
Recuento de Mohos y Levaduras: Al inicio y al
final de cada tratamiento
Análisis Sensorial
Las muestras fueron acondicionadas a 80 °C durante 15 a
20 minutos en baño maría (Shaking Water Bath Order No
1083) con la nalidad de generar diferentes valores de los
parámetros críticos. Luego, fueron almacenadas en bolsas
de polietileno de baja densidad. Para la prueba sensorial
se reclutó a 100 estudiantes de la Universidad Nacional
Agraria La Molina, quienes eran consumidores habituales
de galletas “Soda Field”. Este número es superior a los
considerados por Sánchez-González y Pérez (2016). La
prueba de aceptación del producto en estudio, se realizó
por decisión simple: “sí” o “no” consumirían el producto;
evaluando por la misma cantidad de consumidores durante
el tiempo que duraron las pruebas aceleradas; las muestras
de galletas fueron codicadas con dígitos y brindadas al
consumidor a temperatura ambiente (Hough et al., 2003).
Se consideró el 75% de aceptación en la determinación
de los parámetros críticos (A
w
, humedad y dureza
instrumental).
Determinación de la humedad
Se determinó la humedad de las galletas de acuerdo a la
Norma Técnica Peruana 206.011 (1981).
Determinación de la actividad de agua
En una cubeta de plástico especial del equipo de medida
Aqua Lab Water Activity (Aqua Lab, Series tres TE) se
depositó la muestra de galleta molida y se procedió a
realizar la medición. Las mediciones se realizaron por
triplicado, empleando un paquete de galletas para cada
repetición.
Determinación de la dureza instrumental
Debido a que las galletas presentan una baja humedad,
típicamente inferior al 5%, y son de espesor delgado, les
conere las características de frescura y dureza (Manley,
2000; Subramaniam y Wareing, 2016). La dureza de los
productos de panadería se puede evaluar usando algún
tipo de prueba de punción. Esta prueba es frecuentemente
usada en galletas saladas y es útil para seguir los cambios
que surgen en la migración de la humedad (Cauvain y
Young, 2009).
La dureza instrumental se realizó con el equipo
Universal Testing Machine Instron® (Tabletop Model
3365), utilizando los siguientes accesorios: base CAT
NO S5406A Max Carga 2 KN, punta de penetración de
4,31 mm de diámetro. Se corrió en el programa Instron
Bluehill empleando los siguientes datos de programación:
velocidad 20 mm/min, pre carga de 10 gramos fuerza (gf)
compresión de 50% y la punta de penetración inicia en
19 dm. Se hallaron las dimensiones de la galleta (ancho,
largo, espesor) con la ayuda de un vernier para cargarlas
en el programa. El programa calculó la dureza en gramos
fuerza como punto máximo de la curva. Se realizaron tres
repeticiones de cada paquete de galletas y se usaron tres
paquetes por cada temperatura de almacenamiento.
Vida en anaquel de galletas saladas utilizando pruebas aceleradas
Enero - Junio 2018
220
Recuento de mohos
El recuento de mohos de las galletas se realizó de acuerdo
al método de ensayo ISO 21527-2. AOAC 2014.05, FDA/
BAM, AACC 42-50.01, que son establecidas en la Norma
Técnica Peruana 206.001 (2016).
Determinación del tiempo de vida mediante pruebas
aceleradas
Se determinó la orden de reacción en función del r
2
al
relacionar el valor crítico (A) vs tiempo de almacenamiento
(orden cero) y LnA vs tiempo de almacenamiento (orden
uno). Se escogió el orden de reacción que correspondió al
mayor r
2.
Ecuación de cinética de reacción; donde n: orden de la
reacción (0 ó 1)
Ecuación de la cinética de reacción linealizada para orden
uno:
Donde:
A: Atributo.
A
0
: Atributo inicial.
k: Constante de cinética de reacción.
t: Tiempo.
Determinación de la Ea y K
20
Se determinó la energía de activación (Ea) de la gráca
Lnk vs. 1/T abs (°K); donde Ea/R fue la pendiente y Lnk
0
,
el intercepto.
Donde:
k
o
: Factor pre-exponencial
Ea: Energía de activación (KJ/mol)
R: Constante universal de los gases (0.008314 KJ/mol K)
T: Temperatura absoluta (K)
Luego se emplearon los valores hallados de Ea y K
0
, para
calcular el k
20
donde la temperatura absoluta fue 293 °K;
empleando la siguiente ecuación:
Conociendo todos los parámetros se determinó el tiempo
de vida útil de la galleta salada mediante la Ecuación 2.
Los datos fueron procesados con el Software Sigma Plot
11.0, versión prueba.
3. Resultados y discusión
Parámetros Críticos
La prueba sensorial con 100 consumidores determinaron
los valores críticos para cada característica en estudio que
fueron utilizados para determinar el tiempo de vida de las
galletas de soda. Los valores críticos que se obtuvieron
fueron: 6,3% de humedad (b.h.) 0,474 de actividad de
agua y un promedio de dureza instrumental de 471,23 gf..
El valor de la humedad crítica es similar a lo reportado
por Sirpatrawan (2009) en galleta de soda (6,8%), quien
además menciona que hasta este valor de humedad las
galletas son aceptadas por los consumidores, con un
nivel más alto disminuye la aceptación debido al cambio
de humedad que tiene consecuencia en la crocantes de la
galleta.
Determinación del tiempo de vida a partir del
porcentaje de humedad (b.s)
En la Figura 1 se presenta la variación de la humedad
en base seca (b.s.) de las galletas de soda respecto al
tiempo de almacenamiento, para las temperaturas de 35,
45 y 55 °C, observando que a la temperatura de 55 °C la
humedad aumenta rápidamente en comparación de las
otras dos temperaturas. Esto se debe a que el aumento de
la temperatura acelera el fenómeno de transferencia de
masa hacia el interior del empaque por lo que provoca una
ganancia de agua en la galletas (Bustamante, 2015).
Tiempo (Días)
0 10 20 30 40 50 60
Humedad (%)
0
1
2
3
4
5
6
7
Temperatura 35 °C
Temperatura 45 °C
Temperatura 55 °C
Figura 1. Tendencia de los valores del porcentaje de
humedad (b. s.), respecto al tiempo de almacenamiento de
las galletas a 35, 45 y 55 °C.
Los valores del r
2
establecieron que el orden de la reacción
fue uno para las tres temperaturas. En la Figura 2 se muestra
la regresión lineal usando el logaritmo neperiano de la
humedad (b. s.) respecto al tiempo de almacenamiento a
las tres temperaturas en estudio.
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Tiempo (Días)
0 10
20
30 40
50
60
ln (Humedad)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
Temperatura 55 °C
Temperatura 45 °C
Temperatura 35 °C
Figura 2. Relación entre Ln(humedad) en función del
tiempo de almacenamiento (días) de las galletas a 35, 45
y 55 °C
Hao et al. (2016), evaluaron la vida útil de galletas en
empaques sensibles a la humedad determinando que el
orden de reacción para la ganancia de agua a lo largo del
tiempo fue de orden uno. Labuza (1979), indica que un
efecto importante de la humedad sobre las velocidades de
reacción podría ser el cambiar el orden de reacción. Dicho
autor indica que, lamentablemente, la mayoría de los
estudios bibliográcos sobre las reacciones alimenticias no
permiten que la degradación avance sucientemente para
discernir cuál es el verdadero orden.
Los valores de coeciente de determinación, pendiente
(k) e intercepto de cada temperatura (Tabla 2) se obtuvieron
al modelar los datos a una ecuación linealizada de orden
uno, donde la abscisa fue el tiempo y la ordenada el
logaritmo neperiano del porcentaje de humedad en base
seca.
Se utilizó la ecuación de Arrhenius para hallar la
constante de velocidad k a 20 °C, y así determinar el tiempo
de vida útil de la galleta de soda (Tabla 3), obteniendo un k
de 0,0097, resultado similar al reportado por Bustamante-
Oyague (2015) de 0,009.
Bustamante-Oyague (2015) evaluó muestras de
galleta de soda en envase de polipropileno a 30, 40 y
50 °C mediante el modelo de Arrhenius, reportando que
la Energía de Activación obtenida fue de 24,41 KJ/mol.
Dicho valor es similar a lo obtenido en el Tabla 3.
Según el registro sanitario “H6300210N-NAKAFO”
(DIGESA, 2015), el tiempo de vida útil de las galletas
de soda es de siete meses, lo cual diere al resultado
obtenido que es de cuatro meses, esto se debe a que la
humedad crítica para galletas de soda en el Perú es del
12% (INACAL, 2016), mucho mayor a la humedad crítica
establecida por los consumidores (6,38%). Por otro lado,
Bustamante-Oyague (2015) trabajó con una humedad
crítica comercial de 8,0%.
Tabla 2. Valores de k para cada temperatura (35, 45 y 55
°C)
T (°C) r
2
Pendiente (k)
(día
-1
)
Intercepto
35 0,9729 0,0195 0,6246
45 0,9685 0,0227 0,6133
55 0,9679 0,0413 0,7383
Tabla 3. Determinación de la energía de activación (Ea), k
0
,
k
20
(20 °C) y el tiempo de vida con respecto al contenido de
humedad de la galleta de soda.
-Ea (KJ/mol)
K
0
k
20
(día-1)
H
c
(%)
t
20
(días)
t
20
(meses)
31,2897 3660,8 0,0097 6,38 123 4
Hc, humedad critica; Ea, energía de activación; k
20
, constante de cinética
de reacción a 20 °C; K
0
, Factor pre-exponencial; t
20
, tiempo de vida a 20
°C
Determinación del tiempo de vida a partir de la
actividad de agua (A
w
)
En la Figura 3 se presenta la variación de la actividad de
agua (A
w
) de las galletas de soda respecto al tiempo de
almacenamiento a 35, 45 y 55 °C. Se observa que a 55 °C
la A
w
del alimento aumentó en mayor grado a comparación
de las temperaturas de 35 y 45 °C. Esta tendencia puede
deberse a lo estudiado por Scott y Bernard (1983); citados
por Espinoza (1993), quienes mencionan que la A
w
depende
de la temperatura ya que la proporción de agua libre en
el alimento varía con la temperatura. Asimismo indican
que la inuencia de la temperatura sobre la A
w
es mayor
a temperaturas superiores a 30 ºC, siendo esta inuencia
mayor en alimentos de niveles bajos de A
w
; mientras que
en alimentos con altos niveles de Aw el efecto es mínimo.
Además se observa que los valores obtenidos no se
ajustan a una línea recta, por lo cual se determinaron los
valores de r
2
(Tabla 4) que establecieron que el orden de la
reacción fue uno para las tres temperaturas.
Tiempo (Días)
0 10 20 30 40 50 60
Actividad de agua (Aw)
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
Temperatura 35°C
Temperatura 45°C
Temperatura 55°C
Figura 3. Tendencia de los valores de la actividad de agua
respecto al tiempo de almacenamiento de las galletas a 35,
45 y 55 °C.