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UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERA DE ALIMENTOS
ELABORACIÓN Y EVALUACIÓN DE UNA SALCHICHA TIPO FRANKFURT CON SUSTITUCIÓN DE HARINA DE TRIGO POR HARINA de QUINUA DESAPONIFICADA (Chenopodium Quinoa, Wild)
CATALINA MONTAÑEZ QUIROGA Cód: 43002006 IRMA INES PEREZ CESPEDES Cód: 43001033
Proyecto de Grado presentado como requisito para optar el titulo de Ingeniero de Alimentos.
Director: ALEJANDRO TOVAR Ing. De Alimentos
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS BOGOTÁ D. C. 2007 CATALINA MONTAÑEZ QUIROGA IRMA INES PEREZ CESPEDES
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ELABORACIÓN Y EVALUACIÓN DE UNA SALCHICHA TIPO FRANKFURT CON SUSTITUCIÓN DE HARINA DE TRIGO POR HARINA de QUINUA DESAPONIFICADA (Chenopodium Quinoa, Wild)
CATALINA MONTAÑEZ QUIROGA Cód: 43002006 IRMA INES PEREZ CESPEDES Cód: 43001033
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS BOGOTÁ D. C. 2007 CATALINA MONTAÑEZ QUIROGA IRMA INES PEREZ CESPEDES
Nota de aceptación _______________________________ _______________________________ _______________________________
____________________________ Firma del jurado
___________________________ Firma del jurado
Bogotá 12 de Febrero de 2007
A Dios por ser mi fuente de sabiduría y espíritu de perseverancia cada día, a mis padres, Miguel y Stella por ser la fuerza y la razón para seguir adelante, a mis hermanos, Cecilia, Lucy, Consuelo, Miguel, Betty y Nicolás por su constante colaboración y motivación en mi crecimiento, a mi novio Alexander por su incondicional apoyo y dedicación en mi proceso; A todos por impulsarme a culminar mis estudios y darme la fortaleza para continuar día a día. Muchas carreras se han perdido antes de haberse corrido, y muchos cobardes han fracasado antes de haber su trabajo empezado.
Catalina Montañez Quiroga
A Jesús el Hijo de Dios por ser mi sentido de vida A quienes me enseñaron a nadar contra la corriente, mis amados padres A mi hermana por su cariño incondicional A todos mis amigos que me han entregado su amor y apoyo siempre. A todas las personas que han creído en mí…
Irma Inés Pérez C
AGRADECIMIENTOS
"En la ruta hacia el éxito, jamás olvides aquellos que estuvieron a tu lado tus verdaderos amigos" Anónimo
Agradecemos al Ing. Alejandro Tovar quien diligentemente dirigió este proyecto y nos brindó recomendaciones atinadas. Gracias, doctora Luz Miriam Moncada , quien dispuso de su ocupado tiempo para brindarnos su apoyo y sus recomendaciones, al Ing. Rafael Guzmán por brindarnos sus conocimientos, su aprecio y consejo a tiempo, a Juan Carlos, Rosario y Laioner por su tiempo, su apoyo y su valiosa colaboración para que pudiéramos desarrollar y terminar este estudio.
A nuestros amigos y compañeros por brindarnos sus conocimientos, su aprecio apoyo y cariño.
A nuestros profesores, quienes nos enseñaron y estimularon a luchar por nuestras metas.
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CONTENIDO Pág INTRODUCCION
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OBJETIVOS
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1. REVISION BIBLIOGRAFICA
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1.1 GENERALIDADES SOBRE EMULSIONES
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1.1.1 Emulsiones cárnicas
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1.1.2 Clases de emulsiones
4
1.1.2.1 Componentes de las emulsiones cárnicas
4
1.1.2.2 Factores que afectan la estabilidad de emulsiones
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Cárnicas 1.1.2.3 Formas de elaborar una emulsión cárnica
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1.2 PRODUCTOS CARNICOS PROCESADOS
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1.2.1 Clasificación de los productos cárnicos
9
1.3 SALCHICHA
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1.3.1 Definición
12
1.3.2 Características de la salchicha
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1.3.3 Materias primas empleadas en la elaboración de
14
Salchicha. 1.3.3.1 Matérias primas cárnicas
14
1.3.3.2 Matérias primas no cárnicas
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1.4 QUINUA
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1.4.1 Historia de la quinua
22
1.4.2 Generalidades
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1.4.3 Valor nutritivo
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1.4.4 Factores antinutricionales de la quinua
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1.4.4.1 Definición de saponina
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1.4.4.2 Efectos de la saponina
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2 MATERIALES Y METODOS
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2.1 ELABORACIÓN DEL PRODUCTO
30
2.2 FORMULACIONES
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2.3 PRUEBAS FISICOQUIMICAS
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2.4 PRUEBAS MICROBILOGICAS
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2.4.1 Determinación de coliformes fecales
38
2.4.2 Determinación de NMP de coliformes totales
39
2.4.3 Determinación de Staphyloccoccus cuagulasa
40
positiva 2.4.4 Determinación de Clostridium sulfito reductor
40
2.4.5 Determinación de Lysteria Monocytogenes
40
2.4.6 Recuento de levaduras
41
2.5 EVALUACION SENSORIAL
41
2.6 DISEÑO EXPERIMENTAL
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2.7 COSTOS DE LAS MATERIAS PRIMAS DE PRODUCTO
43
2.8 BALANCE DE MATERIA
43
2.9 BALANCE DE ENERGIA
43
3 RESULTADOS Y ANALISIS
47
3.1 RESULTADOS DE ELABORACION DEL PRODUCTO
47
3.2 RESULTADOS FORMULACION
47
3.3 PRUEBAS FISICOQUIMICAS
48
3.4 PRUEBAS MICROBIOLOGICAS
56
3.5 ANALISIS SENSORIAL
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3.6 DISEÑO EXPERIMENTAL
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3.7 COSTOS DEL PRODUCTO
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3.8 BALANCE DE MATERIA
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3.9 BALANCE DE ENERGIA
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CONCLUSIONES
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RECOMENDACIONES
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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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ANEXOS
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LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1.Requisitos fisicoquímicos de composición y
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Formulación para productos cárnicos escaldados Tabla 2. Requisitos microbiológicos para productos
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cárnicos procesados cocidos o escaldados Tabla 3. Contenido de minerales de la quinua comparada
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con otros cereales (mg/100g) Tabla 4. Valores máximos y mínimos de la composición
23
del grano de quinua según varios autores (g/100g) Tabla 5. Cuadro comparativo de los componentes de la
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quinua con otros productos (Kg) Tabla 6. Contenido de aminoácidos (g/100g)de proteína
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Tabla 7. Valor nutricional de la quinua comparada con
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Otros cereales. Tabla 8. Formulaciones de salchicha tipo frankfurt con
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diferentes inclusiones de harina de quinua y trigo Tabla 9. Calores específicos de componentes alimentarios
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Tabla 10. Tabla comparativa de las características
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Fisicoquímicas de los cuatro tratamientos Tabla 11. Evaluación microbiológica inicial para los cuatro
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tratamientos Tabla 12. Recuento de NMP de coliformes totales
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Tabla 13. Resultados estadísticos para prueba de color
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Tabla 14. Resultados estadísticos para prueba de sabor
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Tabla 15. Resultados estadísticos para prueba de textura
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Tabla 16. Resultados estadísticos para prueba de olor
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Tabla 17. Ensayos para la formulación
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Tabla 18. Costos de elaboración de producto
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Tabla 19. Perdidas en cada uno de los equipos
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Tabla 20. Mermas en cada uno de los equipos
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Tabla 21. Rendimiento del producto
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Tabla 22. Consumo calórico de los cuatro tratamientos
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LISTA DE FIGURAS Pág. Figura1. Clasificación de los productos carnicos
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Según su composición Figura 2. Cultivo de quinua
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Figura 3. Diagrama de flujo para la elaboración de
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Salchicha Figura 4. Valores de pH
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Figura 5. Valores de humedad
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Figura 6. Valores de cenizas
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Figura 7. Valores de proteína
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Figura 8. Valores de grasa total – libre
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Figura 9. Valores de almidón
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Figura 10. Resultados Microbiológicos
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Figura 11. Resultado Clostridium
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Figura 12. Resultado recuento coliformes totales
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Figura 13. Resultado E.coli
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LISTA DE ANEXOS CATALINA MONTAÑEZ QUIROGA IRMA INES PEREZ CESPEDES
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Pág. Anexo I. Proceso de elaboración de la salchicha tipo frankfurt
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Anexo II. Fichas técnicas de los equipos utilizados en la elaboración de la salchicha tipo frankfurt
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Anexo III. Métodos de determinación pruebas Fisicoquímicas
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Anexo IV. Cálculos de los balances de materia y energía.
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Anexo V. Formato para la evaluación sensorial
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INTRODUCCIÓN Nuestra sociedad esta en constante cambio, y esto con lleva a que los productos que ofrece el mercado vayan enfocados a las necesidades del consumidor. La Quinua como alimento es prácticamente desconocido en Colombia, posee cualidades superiores a los cereales y gramíneas. Se caracteriza por su gran valor nutricional. Contiene altos niveles de proteína y con un excelente equilibrio y composición de sus aminoácidos esenciales, que dan lugar a una calidad proteínica cercana a la leche. Las harinas y almidones (papa, yuca, soya, modificados, etc.), se utilizan en la industria cárnica, para aumentar rendimiento, dar estabilidad en el producto, favorecer la retención de agua y resistencia a tratamientos térmicos así como reducir costos. Portal razón se elaboró una salchicha tipo Frankfurt siendo esta, uno de los productos carnicos de mayor aceptación por la mayoría de personas, en donde se incluye en su formulación harina de Quinua en diferentes proporciones, pretendiendo innovar algunas materias primas que se emplean en la elaboración de embutidos, las cuales nos permitan determinar el aporte nutricional y las características organolépticas del producto obtenido, frente al de uno elaborado con harina de trigo.
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Se realizaron tres tratamientos distintos cada uno con niveles de inclusión diferentes de harina Quinua y Harina de trigo, o la combinación de éstos, comparándolas con una muestra patrón. La inclusión de estos productos estará regida por la norma ICONTEC 1325 (cuarta revisión) para que no sobrepasen los límites establecidos. Como consecuencia de lo anteriormente mencionado se le ofrecerá al consumidor una nueva alternativa de consumo; saludable y con alto valor nutricional, dándole una mejor utilidad y buscando el aprovechamiento de las proteínas no cárnicas incentivando la producción y los cultivos de Quinua en Colombia.
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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Elaborar y evaluar una salchicha tipo Frankfurt con sustitución de harina de trigo por harina de quinua desaponificada (chenopodium quinoa, wild).
OBJETIVO ESPECÍFICOS
Evaluar 3 niveles de sustitución de harina de trigo por harina de quinua desaponificada (0%, 50%, 75% y 100%) en la formulación estándar de salchicha Frankfurt.
Valorar el comportamiento de la mezcla de los ingredientes empleados en la elaboración de salchicha tipo Frankfurt, según los porcentajes de sustitución planteados.
Evaluar las características microbiológicas, fisicoquímicas y sensoriales del producto obtenido.
Comparar el aporte proteico del producto obtenido con harina de quinua frente al de uno elaborado con harina de trigo.
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1. REVISIÓN BIBLIOGRAFICA
La carne es uno de los alimentos más antiguos de la humanidad, el hombre primitivo conservaba la carne desecándola al sol y al fuego, con el tiempo se desarrollaron técnicas de salazón y ahumado y, posteriormente se comenzaron a agregar condimentos para la producción artesanal de embutidos.
En la actualidad se utiliza la refrigeración y la congelación para la conservación de la carne, así como otros procedimientos para la fabricación de productos cárnicos, utilizando una serie de técnicas y maquinaria con características específicas; existe una gran variedad de productos cárnicos que vienen adicionados con proteínas y aminoácidos necesarios para el crecimiento, mantenimiento y conservación de los tejidos; también hay las que están provistas de vitaminas y minerales.
Cabe resaltar que la calidad de dichos productos se relaciona directamente con las materias primas, los procesos y cada una de las variables que se deben tener en cuenta en el momento de realizar un producto determinado es decir controlar temperaturas, tiempos y formulaciones.
1.1
GENERALIDADES SOBRE EMULSIONES
Según SÁNCHEZ una emulsión es una mezcla de dos líquidos inmiscibles, uno de los cuales se encuentra disperso en forma de glóbulos pequeños en el otro líquido, la parte en forma de glóbulos pequeños se conoce como la raíz dispersa y el líquido en el cual los glóbulos están dispersos se conoce como la fase continua.
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Este sistema es inestable a menos que se incluya un agente modificador o estabilizante. 1
1.1.1 Emulsiones cárnicas. Un emulsión cárnica es un sistema de dos fases constantes en la dispersión de un sólido grueso ( grasa) en un liquido (agua), en el cual el sólido no es misible y un agente emulsificante que son las proteínas solubles especialmente en sales concentradas.
1.1.2 Clases de emulsiones. Existen dos tipos de emulsiones
õ Hidrofilicas (Emulsiones aceite, en fase continua de agua): En estas emulsiones la fase continua e el agua y la fase dispersa es la grasa. La mayoría de las emulsiones son de este tipo. õ Lipofílico (Emulsiones agua, en fase continua en aceite) La fase continua (de mayor proporción) es la grasa y la dispersa (de menor proporción) es el agua.
1.1.2.1. Componentes de las emulsiones cárnicas. En las emulsiones cárnicas la fase continua es el agua, la fase dispersa es la grasa y el emulsificantes son las proteínas, especialmente las miofibrilares que son solubles en soluciones salinas diluidas además de otros componentes como la sal, condimentos, aditivos químicos y sustancias ligantes.
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SANCHEZ, Manual de tecnología para elaboración y control de calidad para productos carnicos. Bogota. Universidad Nacional, ICTA.1984. CATALINA MONTAÑEZ QUIROGA 4 IRMA INES PEREZ CESPEDES
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õ Agua: Es la sustancia química presente en mayor cantidad (5060%) en el producto final. Puede agregarse de dos maneras: ligada a los ingredientes carnicos y como hielo o agua ligada dependiendo de la temperatura de la mezcla en el momento de ser añadido.
õ Grasa: Constituye la fase discontinua de una emulsión y puede provenir de la carne o ser también adicionada en forma de tocino en la emulsión. La grasa principalmente contribuye a darle blandura y jugosidad a los embutidos, así como sabor, olor y color al producto final.
õ Proteínas: la fracción proteica más importante de los ingredientes de un a emulsión cárnica es la proteína miofibrilar; está representada por la miosina, la troponina y actina. Las proteínas miofibrilares son proteínas solubles en solución salina y esta propiedad facilita su extracción y solubiliza en procesamiento de la carne por adición de sal en porciones de 2 a 3%.las proteínas especialmente las miofibrilares, son las que contribuyen a que una emulsión se estabilice, al actuar como agente emulsificante.
Las proteínas son responsables de la capacidad de ligazón. Este término hace relación al poder de adherencia que tienen las partículas de la carne en la emulsión y a su capacidad de retención de agua.
õ Sal: dentro de sus principales funciones encontramos: § Contribuir a la extracción de proteínas solubles de la carne § Aportar sabor § Actúa como conservante. 5
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1.1.2.2. Factores que afectan la estabilidad de emulsiones cárnicas Son varios los factores que influyen en la estabilidad de una emulsión cárnica, entre ellos tenemos:
õ La calidad y la composición de las materias primas: El principal ingrediente es la carne fresca, con un gran contenido de proteína miofibrilar; Cuando hay una alta proporción de tejido conectivo, especialmente de colágeno, la grasa es cubierta por este tejido, pero durante la cocción el colágeno se convierte en gelatina, resultando grasa sin emulsificar y partículas de gelatina en el producto terminado lo que causa un defecto en la calidad. La grasa debe ser dura, blanca y fresca, el agua y los demás ingredientes con las características propias.
õ La temperatura: En el proceso de emulsificación (Cuteado) hay una gran fricción de la carne con las cuchillas y las proteínas pueden desnaturalizarse o quemarse. La temperatura máxima y límite es 14 ºC según Maria Mercedes Rodríguez, lo que se puede controlar con la adición de hielo en forma de escarcha y mantener las cuchillas del cutter bien afiladas.
Si la temperatura en el escaldado o tratamiento térmico supera los 75 – 80 ºC la proteína se desnaturaliza y se encoge demasiado, perdiendo su función protectora de la emulsión, lo que hace que esta se separe o rompa.
La temperatura de las materias primas ya que la carne debe estar refrigerada y el resto de los ingredientes encontrase en una temperatura adecuada. 2
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RODRIGUEZ. B, Ma. Mercedes. Manual técnico de derivados carnicos. 1ra ed. Bogota. UNAD, 2002.
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õ Tiempo
§ De fragmentación o emulsificado: si hay exceso de corte en el cutter, las partículas de grasa serán cada vez más pequeñas de tal forma que se necesitara más proteína para cubrir las superficies de las partículas grasa; la grasa que no alcanza a ser cubierta formará emulsiones inestables, apareciendo grasa suelta en el producto, que es un defecto critico de calidad; el tiempo adecuado para una emulsión es de 45min. § De cocción o escaldado: Dependiendo del tamaño y el diámetro del embutido, tendrá un tiempo óptimo de escaldado. Si se sobre pasa este tiempo hay pérdida de agua, la proteína se reduce y hay inestabilidad de la emulsión. El tiempo depende de la temperatura interna del producto, cuando esta llegue a 68ºc el producto ya esta listo evitando sobre cocción y desnaturalización de proteína.
õ Cantidad de sal: puede afectar la solubilidad de la proteína. La extracción máxima de la proteína está en salmueras al 10%, aunque esto no es posible por limitaciones de sabor; una concentración adecuada puede ser del 2 – 2.8%.
õ Formulación: La proporción de los diferentes ingredientes es muy importante para lograr una buena emulsión cárnica.
§ Emulsiones con un contenido de grasa del 30%, el agua no debe ser menor del 16% para emulsiones preparadas con carne fresca y del 21% cuando se utilizan carnes congeladas.
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§ Una parte de proteína puede emulsificar 2.5 partes de grasa y puede retener cuatro partes de agua, por lo que debe tenerse en cuenta esta relación para realizar las diversas formulaciones. § Cuando la proteína de la carne es insuficiente para garantizar la formación de la emulsión, se puede utilizar otras proteínas de origen animal como el caseinato de sodio y proteína vegetal de soya. § Los polifosfatos tiene una gran acción sobre el poder emulsificante de las proteínas, por su acción disociativa del complejo actomiosina, formado durante la maduración de la carne.
õ pH: el adecuado para emulsiones cárnicas debe estar entre 5.86.4; pH bajos producen emulsiones de menor calidad y rendimiento.
1.1.2.3. Forma de elaborar una emulsión cárnica: El orden de adición de los ingredientes en el cutter es:
õ Extracción de las proteínas: la carne molida puede estar presalada, curada o se le adiciona la sal nitrada sobre la carne y el 34% de agua, en forma de hielo,
Se forma una solución salina para extraer la proteína, junto con el trabajo del cutter; posteriormente se agregan los fosfatos para terminar las extracción y solubilización de las proteínas, luego los condimento y demás ingredientes.
õ Formación de la emulsión: Sé adición la grasa, 33% de hielo, hasta obtener una pasta homogénea.
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õ Adición de ligantes y rellenos: Como harina de trigo, quinua, almidones, etc.; como está tiene una temperatura alta, es recomendable dejar un 5 –10% del hielo de la formulación, para evitar el calentamiento y rompimiento de la emulsión.
õ Adición de granulados: Los gránulos se adicionan molidos, picados o triturados, hidratados y bien fríos y se debe mezclar perfectamente para una distribución en la masa emulsificada. 3
1.2 PRODUCTOS CÁRNICOS PROCESADOS
Elaborado con base en carne, grasa, viseras u otros subproductos comestibles de animales de abasto y sometido a procesos tecnológicos adecuados. 4
El principal objetivo de la fabricación de productos cárnicos es aumentar la vida útil de carne y ofrecer una gran variedad de productos con características diferentes y agradables, que le brindan al consumidor opciones en su menú alimenticio. 5
1.2.1 Clasificación de los productos carnicos Los productos cárnicos se clasifican de acuerdo con:
õ Poder de conservación: Relacionado con la cantidad de agua (aw) y el pH de la carne. Puede ser fácilmente deteriorables (grupo A), aw = 0.95 un pH = 5.2 y se deben almacenar a temperaturas menores ó iguales a 4ºC; deteriorables 3
RODRIGUEZ. B, Ma. Mercedes. Manual técnico de derivados carnicos. 1ra ed. Bogota. UNAD, 2002. 4 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS Y DE CERTIFICACIÓN. Industrias alimentarías. Productos carnicos procesados no enlatados. Bogota: ICONTEC, 4ta revisión, 1996. (NTC 1325) 5 RODRIGUEZ. B, Ma. Mercedes. Manual técnico de derivados carnicos. 1ra ed. Bogota. UNAD, 2002. CATALINA MONTAÑEZ QUIROGA 9 IRMA INES PEREZ CESPEDES
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(grupo B) con aw de 0.95 a 0.91, un pH de 5.25.0 y una temperatura de almacenamiento de 10ºC, conservables (grupo C), con aw