UNIVERSIDAD DON BOSCO FACULTAD DE INGENIERÍA TRABAJO DE GRADUACIÓN PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO INDUSTRIAL ELABORACIÓN DE UN PRODUCTO ALIMENTICIO EN EL SALVADOR A PARTIR DEL SUERO DULCE LÁCTEO UTILIZANDO EL SISTEMA DE ULTRAFILTRACIÓN PRESENTADO POR CASTELLÓN MORÁN, FRANCISCO AUGUSTO HERNÁNDEZ CORTEZ, FERNANDO ARNOLDO MARROQUÍN MACHADO, LILIANA GRISEL ASESOR ING. SALVADOR VEGA PRADO L. MARZO 2,009 EL SALVADOR, CENTROAMÉRICA UNIVERSIDAD DON BOSCO FACULTAD DE INGENIERÍA RECTOR ING. FEDERICO MIGUEL HUGUET SECRETARIO GENERAL INGA. XIOMARA MARTÍNEZ DECANATO FACULTAD DE INGENIERÍA ING. ERNESTO GODOFREDO GIRÓN MARZO 2,009 EL SALVADOR, CENTROAMERICA UNIVERSIDAD DON BOSCO FACULTAD DE INGENIERÍA TRABAJO DE GRADUACIÓN PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO INDUSTRIAL ELABORACIÓN DE UN PRODUCTO ALIMENTICIO EN EL SALVADOR A PARTIR DEL SUERO DULCE LÁCTEO UTILIZANDO EL SISTEMA DE ULTRAFILTRACIÓN ASESOR FIRMA ING. SALVADOR VEGA PRADO L. ________________________ TUTOR FIRMA ING. HEBERT PORTILLO. ________________________ MARZO 2,009 EL SALVADOR, CENTROAMÉRICA AGRADECIMIENTO Primeramente agradezco a Dios todo poderoso por haber me dado la fuerza para poder terminar este proceso largo y en muchos tramos agotador, por haberme enseñado el camino que debía seguir para terminarlo. También agradezco a la virgencita que me ilumino y me lleno de bendiciones aunque yo no lo merecía. Le agradezco a mi madre por su esfuerzo de toda la vida para que yo pudiera terminar una etapa de mi vida en la cual sin su apoyo todavía estuviera incompleta, a mi segunda madre, mi abuela que se encuentra en el cielo, a la cual dedico este documento que forma ya parte de mí, porque sin ella también hubiera sido poco ya que ella sabiendo poco me enseño mucho. Agradezco a toda mi familia, a mis hermanos y hermanas que me apoyaron siempre e incondicionalmente, a mi tía Teresa y a mi tío Fabricio se les estará eternamente agradecido por todo lo hecho. Agradezco a todos mis amigos que formaron parte de mi proceso como estudiante de ingeniería: Isabel, Leslie, Celina, Jennifer, MaryC, María José, Walter, Ernesto, Moran, Rodrigo y muchos otros que me acompañaron siempre en cada una de las materias, y con los cuales no solo aprendí a ser profesional si no a ser humano. Además estaré eternamente agradecido a las siguientes personas que directa o indirectamente formaron parte de este documento: • A la Lic. Lorena Zeledón, Asistente ejecutiva de PROLECHE por su amabilidad y disponibilidad en atendernos y brindarnos información relevante del sector productor lácteo salvadoreño. • Por su el tiempo que dispuso para aclarar dudas y brindar información del sector Procesador lácteo salvadoreño, Lic. Lorena Hereida directora ejecutiva de ASILECHE muchas gracias. • A los señores de la biblioteca de Ingeniería de la Universidad Nacional por su incondicional disposición en ayudarnos. • A la Lic. Ana Patricia Laguardia, técnico en leches y derivados del IPOA-MA, la cual sin ningún interés de por medio nos ofreció su ayuda para determinar aspectos claves dentro del presente documento. • Al CNPML que nos abrió sus puertas para poder hacer esta investigación, al Ing. Alejandro Saz por sus tips que lograron ser una valiosa ayuda y lograron que algunas etapas de la investigación se realizara con mayor facilidad. • Al Ing. Salvador Vega Prado, el cual con paciencia supo orientarnos y corregir nuestros errores a lo largo de todo este proceso, gracias por ser nuestro asesor. • Al Lic. Daniel Ochoa que tuvo la disponibilidad de ayudarnos a la hora de realizar las pruebas de ultrafiltración en su laboratorio de química, gracias por sus consejos y por habernos dado el tiempo que nos brindo, la paciencia, los ratos malos y los buenos vividos en ese pequeño espacio serán grandes y recordados siempre. • Agradezco al Ing. Carlos Pacas a quien recurrí en diferentes situaciones del proceso gracias por sus concejos, gracias por abrir ese mundo que se conoce como producción limpia y temas afines. A la Inga. Carolina Nuila por su disponibilidad y enseñarme cuando fui su estudiante que hay muchas formas de enseñar. Agradezco a todos los docentes, amigos y no tan amigos que en algún momento fui su alumno por haberme guiado, gracias por su disponibilidad y por haberme brindado sus conocimientos, y espero utilizarlos algún día no tan lejano con mucha sabiduría. FRANCISCO CASTELLÓN MORÁN DEDICATORIA Es muy difícil dedicar éste trabajo de Tesis, ya que han sido muchas las personas involucradas de forma directa o indirecta para ser posible su realización. Me gustaría agradecerles por este medio a todas ellas por su participación y apoyo. “Confía en Dios como si todo dependiera de él, y trabaja como si todo dependiera de ti”. San Agustín. Ante todo a mi Dios, por siempre darme fuerza y paciencia a lo largo de toda mi carrera. Por siempre iluminarme el camino, y le estaré eternamente agradecida por la persona que soy. A mis padres, por siempre darme su apoyo, y ser exigentes en cuanto a mi educación, por sus consejos y regaños, por las bromas de mi padre que siempre me las dice con verdad, por el cuidado de mi madre, y sus motivaciones para seguir adelante. A mis abuelas, por enseñarme muchas cosas desde que era pequeña, me han ayudado hacer una mejor nieta, hija, hermana, y compañera….sobre todo gracias por sus consentimientos. A mi sis Bárbara, y mi bro Rafael, por siempre estar ahí, por ayudarme en mis tareas, y gracias por las discusiones que hemos tenido, eso nos ha permitido unirnos más. A mi Jimmy, gracias por ser mi amigo y novio, por el cariño y apoyo en los momentos buenos y malos…… muchas gracias por soportar mi mal carácter en momentos de estrés. A mis amigos Yeimy, René, Fidel y Eva María, por siempre estar ahí, me han soportado y motivado cuando mas lo necesitaba. A mis compañeros de tesis, especialmente Augusto, con el que he compartido la mayor parte de tiempo para poder realizar éste logro, gracias. Gracias Niña Santos, por siempre acompañarme en la hora del café y del postre, y mantenerme al tanto de las noticias…… ya que no tenía tiempo de ver televisión. Gracias a mi guardián Orito, por hacerme compañía en las noches, y por ayudarme a distraerme en las horas críticas del desvelo. Estoy a cada uno de ustedes agradecida, sin ustedes no hubiera sido realidad. “Cualesquiera que hayan sido nuestros logros, alguien nos ayudó siempre a alcanzarlos” Althea Gibson. Liliana Grisel Marroquín Machado ÍNDICE CAPÍTULO 1: GENERALIDADES ................................................................................................................................ I INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................................................... I I. OBJETIVOS .......................................................................................................................................................... II 1.1 OBJETIVO GENERAL ....................................................................................................................................................... II 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................................................................................. II II. IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIÓN ....................................................................................................................... III 2.1 IMPORTANCIA ............................................................................................................................................................... III 2.2 JUSTIFICACIÓN .............................................................................................................................................................. III III. ALCANCES Y LIMITACIONES .............................................................................................................................. V 3.1 ALCANCES .................................................................................................................................................................... V 3.2 LIMITANTES ................................................................................................................................................................. VI IV. PROYECCIÓN SOCIAL Y DE DESARROLLO EMPRESARIAL ................................................................................. VII 4.1 PROYECCIÓN SOCIAL ..................................................................................................................................................... VII 4.2 PROYECCIÓN DE DESARROLLO EMPRESARIAL ...................................................................................................................... VII CAPÍTULO 2: ANTECEDENTES ................................................................................................................................. 1 2.1 ANTECEDENTES DE LA PRODUCCIÓN NACIONAL DE LECHE Y SUS DERIVADOS ............................................................................... 1 2.1.1 Situación actual del sector lácteo nacional ........................................................................................................... 3 2.2 SITUACIÓN ACTUAL DEL SUERO LÁCTEO .............................................................................................................................. 5 2.3 DEFINICIÓN DE LA PROBLEMÁTICA DEL SUERO LÁCTEO ......................................................................................................... 10 2.4 USOS DEL SUERO LÁCTEO EN EL SALVADOR COMO PROCESAMIENTO ...................................................................................... 10 CAPÍTULO 3: LEGISLACION APLICABLE AL PROCESAMIENTO DE PRODUCTOS DERIVADOS DE LA LECHE .............. 12 3.1 LEY DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN HIGIÉNICA DE LA LECHE Y PRODUCTOS LÁCTEOS Y DE REGULACIÓN DE SU EXPENDIO ............. 12 3.2 CÓDIGO DE SALUD ...................................................................................................................................................... 12 3.3 REGISTRO SANITARIO DE ALIMENTOS Y BEBIDAS ................................................................................................................ 12 3.3.1 Base Legal ........................................................................................................................................................... 13 3.3.2 Beneficios de un Registro Sanitario ..................................................................................................................... 13 3.3.3 Proceso de Registro Sanitario.............................................................................................................................. 14 3.4 NORMA GENERAL DEL CODEX PARA EL ETIQUETADO DE LOS ALIMENTOS PREENVASADOS ......................................................... 14 3.4.1 Etiquetado Obligatorio de los Alimentos Pre-envasados .................................................................................... 15 CAPÍTULO 4: ENTORNO AMBIENTAL DEL SUERO DULCE ...................................................................................... 16 4.1 PROBLEMAS AMBIENTALES ............................................................................................................................................ 16 4.2 LEGISLACIÓN AMBIENTAL APLICABLE ................................................................................................................................ 19 4.2.2 Ley de Medio Ambiente ....................................................................................................................................... 19 4.2.3 Norma Salvadoreña de Aguas Residuales Descargadas a un Cuerpo Receptor .................................................. 19 CAPÍTULO 5: DESCRIPCIÓN DEL SUERO DULCE LÁCTEO ........................................................................................ 21 5.1 DEFINICIÓN DEL SUERO LÁCTEO ...................................................................................................................................... 21 5.2 CARACTERÍSTICAS DEL SUERO LÁCTEO .............................................................................................................................. 22 5.2.1 Componentes del suero lácteo ............................................................................................................................ 22 5.3 FUENTES DE GENERACIÓN DEL SUERO DULCE LÁCTEO .......................................................................................................... 28 5.3.1 Tipos de suero lácteo ........................................................................................................................................... 28 5.3.2 Generación del suero dulce lácteo ...................................................................................................................... 29 5.4 DATOS ESTADÍSTICOS DE PRODUCCIÓN DE SUERO LÁCTEO EN EL SALVADOR ............................................................................. 31 CAPITULO 6: SISTEMAS QUE PERMITEN RECUPERAR LA PROTEÍNA DEL SUERO DULCE ........................................ 35 6.1 PRIMEROS SISTEMAS DE RECUPERACIÓN DE PROTEÍNA ........................................................................................................ 35 6.2 SISTEMAS DE RECUPERACIÓN DE PROTEÍNA: FILTRACIÓN DEL SUERO POR MEMBRANA ............................................................... 36 6.2.1 Tipos de proceso que utilizan membranas .......................................................................................................... 36 6.2.2 Definición de membrana ..................................................................................................................................... 39 6.2.3 Operación de la membrana ................................................................................................................................. 40 6.2.4 Tipos de membrana ............................................................................................................................................. 42 6.3 SISTEMA DE ULTRAFILTRACIÓN ....................................................................................................................................... 48 6.3.1 Generalidades de la ultrafiltración ..................................................................................................................... 48 6.3.2 Factores que afectan la ultrafiltración ................................................................................................................ 49 6.3.3 Ventajas y desventajas de la ultrafiltración ........................................................................................................ 51 6.4 PRODUCTOS ELABORADOS A BASE DE PROTEÍNA DE SUERO DULCE LÁCTEO ............................................................................... 51 CAPÍTULO 7: METODOLOGÍA PARA ELABORAR Y EVALUAR EL PRODUCTO ALIMENTICIO A SELECCIONAR ........... 53 7.1 CUANTIFICACIÓN DEL SUERO .......................................................................................................................................... 53 7.1.1 Cuantificación de suero lácteo: empresa modelo ............................................................................................... 53 7.2 SELECCIÓN DEL PRODUCTO ALIMENTICIO QUE SE ELABORARÁ CON PROTEÍNA DE SUERO DULCE .................................................... 56 7.2.1 Determinación del tamaño de la muestra para la realización de encuestas de investigación............................ 56 7.2.2 Recolección y análisis de datos ........................................................................................................................... 58 7.3 OBTENCIÓN DE LA PROTEÍNA DE SUERO DULCE .................................................................................................................. 59 7.3.1 Materiales y métodos para el proceso de UF ...................................................................................................... 59 7.4 ELABORACIÓN DEL PRODUCTO ALIMENTICIO SELECCIONADO, A PARTIR DE LA PROTEÍNA OBTENIDA DEL SUERO DULCE LÁCTEO............ 60 7.4.1 Formulación del producto alimenticio seleccionado ........................................................................................... 60 7.4.2 Materiales y métodos para elaborar el producto alimenticio seleccionado ....................................................... 61 7.4.3 Procesamiento de materia prima ........................................................................................................................ 61 7.5 ACEPTACIÓN DEL PRODUCTO ALIMENTICIO SELECCIONADO. .................................................................................................. 62 7.6 VIABILIDAD Y FACTIBILIDAD DEL PRODUCTO ALIMENTICIO SELECCIONADO ................................................................................ 63 7.6.1 Factibilidad Económica ....................................................................................................................................... 63 7.6.2 Factibilidad Ambiental ........................................................................................................................................ 64 CAPÍTULO 8: RESULTADOS ................................................................................................................................... 65 8.1 CUANTIFICACIÓN DEL SUERO DULCE LÁCTEO GENERADO POR UNA EMPRESA LÁCTEA .................................................................. 65 8.1.1 Descripción del proceso de elaboración de queso fresco .................................................................................... 65 8.1.2 Diagrama de proceso de elaboración de queso fresco........................................................................................ 66 8.1.3 Diagrama de flujo del proceso de elaboración de queso fresco .......................................................................... 68 8.1.4 Balance de materiales del proceso de elaboración de queso fresco ................................................................... 69 8.1.5 Suero lácteo dulce generado por una empresas láctea anualmente .................................................................. 69 8.2 SELECCIÓN DEL PRODUCTO QUE SE ELABORARÁ CON PROTEÍNA DE SUERO DULCE ...................................................................... 70 8.2.1 Tamaño de la muestra ........................................................................................................................................ 70 8.2.2 Recolección y análisis de los datos ...................................................................................................................... 71 8.3 OBTENCIÓN DE LA PROTEÍNA DE SUERO DULCE .................................................................................................................. 78 8.3.1 Materiales y métodos para el proceso de UF ...................................................................................................... 78 8.3.2 Procesamiento de Suero lácteo dulce por medio del proceso de ultrafiltración ................................................. 79 8.4 ELABORACIÓN DE UNA BEBIDA A PARTIR DE LA PROTEÍNA OBTENIDA DEL SUERO DULCE LÁCTEO ................................................... 90 8.4.1 Formulación de la bebida funcional .................................................................................................................... 90 8.4.2 Materiales y métodos para elaborar la bebida ................................................................................................... 91 8.4.3 Procesamiento de la materia prima .................................................................................................................... 92 8.5 ACEPTACIÓN DE LA BEBIDA FUNCIONAL A BASE DE SUERO LÁCTEO CON SABOR A FRESA ............................................................ 102 8.5.1 Tamaño de la muestra ...................................................................................................................................... 102 8.5.2 Recolección y análisis de los datos .................................................................................................................... 102 CAPITULO 9: TOMA DE DECISIONES ................................................................................................................... 104 9.6 EVALUACIÓN TÉCNICO – ECONÓMICA ............................................................................................................................ 104 9.6.1 Determinación de inversión y costos anuales del sistema de ultrafiltración del suero dulce lácteo para elaborar una bebida funcional con sabor a fresa ..................................................................................................................... 104 9.6.2 Ingresos por ventas de bebida funcional a base de concentrado de suero lácteo dulce sabor a fresa ............. 118 9.6.4 Periodo simple de recuperación de la inversión ................................................................................................ 119 9.7 EVALUACIÓN AMBIENTAL DEL PROCESO DE RECUPERACIÓN DE LA PROTEÍNA DEL SUERO DULCE LÁCTEO UTILIZANDO EL SISTEMA DE ULTRAFILTRACIÓN. ........................................................................................................................................................... 120 9.7.1 Cantidad de proteína recuperada ..................................................................................................................... 120 9.7.2 Demanda Química de Oxigeno (DQO) reducida por la utilización del concentrado de suero dulce lácteo. ...... 121 9.7.3Demanda Biológica de Oxigeno (DBO) reducida por la utilización del concentrado de suero dulce lácteo. ...... 122 CAPITULO 10: MANUAL PARA LA RECUPERACIÓN DE PROTEÍNA DEL SUERO DULCE LÁCTEO UTILIZANDO EL SISTEMA DE ULTRAFILTRACIÓN. ......................................................................................................................... 123 V. CONCLUSIONES ............................................................................................................................................. 143 VI. RECOMENDACIONES .................................................................................................................................... 145 VII GLOSARIO ..................................................................................................................................................... 147 VIII BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................................. 154 5.1 DOCUMENTOS CONSULTADOS ...................................................................................................................................... 154 5.2 TESIS CONSULTADAS .................................................................................................................................................. 157 ANEXOS ............................................................................................................................................................. 159 A1. COMPOSICIÓN GENERAL DE LA LECHE ................................................................................................................. 159 A2. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESAMIENTO DE QUESO FRESCO ......................................................................... 160 A3. LEY DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN HIGIÉNICA DE LA LECHE Y PRODUCTOS LÁCTEOS Y DE REGULACIÓN DE SU EXPENDIO. .................................................................................................................................................................. 161 A4. PROCESO DE PASTEURIZACIÓN SEGÚN EL CODIGO DE SALUD ............................................................................. 163 A5. PROCEDIMIENTO PARA REGISTRAR UN PRODUCTO ............................................................................................ 165 A6. ETIQUETADO OBLIGATORIO DE LOS ALIMENTOS PRE-ENVASADOS ..................................................................... 168 A7. LEY DE MEDIO AMBIENTE ..................................................................................................................................... 173 A8. VALORES MÁXIMOS PERMISIBLES DE PARÁMETROS PARA VERTER AGUAS RESIDUALES DE TIPO ESPECIALES AL CUERPO RECEPTOR POR ACTIVIDAD SECCIÓN 4. ........................................................................................................ 177 A 9. PARÁMETROS COMPLEMENTARIOS SOBRE VALORES PERMISIBLES PARA AGUAS RESIDUALES DESCARGADAS A UN CUERPO RECEPTOR. ............................................................................................................................................. 178 A10. BITÁCORA DE CÁLCULOS: OBTENCIÓN DE LA CANTIDAD DE SUERO LÁCTEO GENERADO PARA EL AÑO 2,007 .. 180 A11. SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE PROTEÍNA ....................................................................................................... 186 A12. ESQUEMA GENERAL DE PROCESOS PRODUCTIVOS PARA LA OBTENCIÓN DE PRODUCTOS A PARTIR DEL SUERO LÁCTEO DESPROTEINZADO. ....................................................................................................................................... 190 A13. ENCUESTA PARA IDENTIFICAR EL CONOCIMIENTO DE SUERO LÁCTEO POR LA POBLACIÓN .............................. 191 A14. HOJA BASE PARA EL REGISTRO DE DATOS EN EL PROCESO DE ULTRAFILTRADO ................................................ 193 A15. ENCUESTA PARA EVALUAR LA ACEPTACION DE LA BEBIDA FUNCIONAL ............................................................ 194 A16. BITÁCORA DE CÁLCULOS: SUERO LÁCTEO DULCE GENERADO POR LA ELABORACIÓN DE QUESO FRESCO ........ 195 A17. TABULACIÓN DE ENCUESTA PARA IDENTIFICAR EL CONOCIMIENTO DEL SUERO LÁCTEO POR LA POBLACIÓN 197 A18. DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DE UNA EMPRESA LÁCTEA UTILIZANDO EL SISTEMA DE UF ..................................... 201 A19. HOJA TECNICA MEMBRANA ............................................................................................................................... 202 A 20. RESULTADO DE PRUEBAS PREVIAS DEL PROCESO DE ULTRAFILTRACIÓN .......................................................... 204 A21. HOJA DE REGISTRO DEL PROCESO DE ULTRAFILTRADO ..................................................................................... 215 A22. HOJA DE REGISTRO PARA EL PROCESO DE PREFILTRADO ................................................................................... 216 A23. HOJA DE REGISTRO DEL PROCESO DE CENTRIFUGADO ...................................................................................... 217 A24. ANALISIS FISICO-QUIMICOS DE MUESTRAS ........................................................................................................ 218 A25. PRUEBAS PREVIAS A LA ELABORACIÓN DE LA BEBIDA FUNCIONAL .................................................................... 222 A26. HOJA DE REGISTRO DE TOMA DE DATOS DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE UNA BEBIDA FUNCIONAL .......... 226 A27. TABULACION ENCUESTA PARA EVALUAR LA ACEPTACION DE LA BEBIDA FUNCIONAL ...................................... 227 A28. HOJA TECNICA PLANTA PILOTO DE ULTRAFILTRADO MODELO U ...................................................................... 228 A29. CARACTERISITICAS MAQUINARIA DE VIGUSA. ................................................................................................... 230 A30. HOJA TÉCNICA MAQUINA ENJUAGADORA, LLENADORA Y TAPONADORA DE BOTELLA PET ............................. 232 A31. DEPRECIACIÓN DE LA MAQUINARIA .................................................................................................................. 241 A32. BITÁCORA DE CÁLCULOS DE TOMA DE DECISIONES ........................................................................................... 244 S1. Sección 1: Costos de energía consumida por el equipo maquina enjuagadora, llenadora y taponadora de botella PET ............................................................................................................................................................................. 244 S2. Sección 2: Costos incurridos por compra de PET .................................................................................................. 245 S3. Sección 3: Ingreso por ventas de bebida funcional ............................................................................................... 246 S4. Sección 4: flujo de efectivo ................................................................................................................................... 247 S5. Sección 5: Cantidad de proteína recuperada del concentrado de suero dulce lácteo en el proceso de ultrafiltración. ............................................................................................................................................................ 248 S6. Sección 6: Cantidad de DQO reducido por utilización del concentrado de suero dulce lácteo ............................. 249 S7. Sección 7: Cantidad de DBO5 reducido por utilización del concentrado de suero dulce lácteo ............................ 250 A33. SELECCIÓN DE ENVASE ....................................................................................................................................... 251 ÍNDICE FIGURAS FIGURA 2. 1 MAPA DE DISTRIBUCIÓN PRODUCCIÓN DE LECHE POR DEPARTAMENTO 2,004 ............................................................... 4 FIGURA 2. 2 PRODUCCIÓN DE LECHE EN EL SALVADOR DEL AÑO 1,995-2,007 CON LA VARIACIÓN PORCENTUAL ANUAL ......................... 5 FIGURA 2. 3 PARTICIPACIÓN PORCENTUAL DE LA PRODUCCIÓN DE SUERO LÁCTEO EN EL MUNDO ....................................................... 7 FIGURA 2. 4 PARTICIPACIÓN PORCENTUAL DE LA PRODUCCIÓN DE SUERO LÁCTEO EN EUROPA ........................................................... 8 FIGURA 2. 5 PROCESAMIENTO Y UTILIZACIÓN DEL SUERO LÁCTEO ................................................................................................. 9 FIGURA 5. 1 DISTRIBUCIÓN DE LA LECHE A NIVEL NACIONAL PARA EL AÑO 2,007 ........................................................................... 32 FIGURA 5. 2 DESTINO DE LA LECHE DESTINADA AL PROCESAMIENTO DE DERIVADOS EN EL SECTOR FORMAL PARA EL AÑO 2,007 ............. 33 FIGURA 6. 1 PROCESOS PARA LA RECUPERACIÓN DE LOS COMPONENTES DEL SUERO. ...................................................................... 35 FIGURA 6. 2 PROCESO GENÉRICO DE FILTRACIÓN POR MEMBRANAS ............................................................................................ 36 FIGURA 6. 3 OPERACIÓN DE UNA MEMBRANA PARA IO. ........................................................................................................... 37 FIGURA 6. 4 OPERACIÓN DE UNA MEMBRANA PARA NF. .......................................................................................................... 37 FIGURA 6. 5 OPERACIÓN DE UNA MEMBRANA PARA MF........................................................................................................... 38 FIGURA 6. 6 ESPECTRO FILTRACIÓN DE LOS DIFERENTES TIPOS DE MEMBRANA. .............................................................................. 40 FIGURA 6. 7 REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE UN PROCESO DE SEPARACIÓN POR MEMBRANA. ..................................................... 41 FIGURA 6. 8 OPERACIÓN DE UNA MEMBRANA PARA UF. .......................................................................................................... 49 FIGURA 7. 1 MODELO DE DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO. .................................................................................................... 54 FIGURA 7. 2 BALANCE DE MATERIALES .................................................................................................................................. 55 FIGURA 8. 1 DIAGRAMA GENERAL DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE QUESO FRESCO ..................................................................... 67 FIGURA 8. 2 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE QUESO FRESCO ..................................................................... 68 FIGURA 8. 3 BALANCE DE MATERIALES GENERAL DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE QUESO FRESCO .................................................. 69 FIGURA 8. 4 SEXO DE LOS ENCUESTADOS ............................................................................................................................... 71 FIGURA 8. 5 RANGO DE EDAD DE LOS ENCUESTADOS (EN %) ..................................................................................................... 72 FIGURA 8. 6 INGRESOS DE LOS ENCUESTADOS (EN %) ............................................................................................................... 72 FIGURA 8. 7 CONOCIMIENTO DEL SUERO LÁCTEO POR LA POBLACIÓN ENCUESTADA ........................................................................ 73 FIGURA 8. 8 QUE CONOCE DEL SUERO LÁCTEO ........................................................................................................................ 73 FIGURA 8. 9 CONOCIMIENTO DEL SUERO LÁCTEO PARA LA ELABORACIÓN DE PRODUCTOS ................................................................ 74 FIGURA 8. 10 PRODUCTOS QUE CONTIENE SUERO LÁCTEO SEGÚN LA POBLACIÓN ENCUESTADA ........................................................ 74 FIGURA 8. 11 PRODUCTOS QUE CONTIENE SUERO LÁCTEO CONSUMIDO POR LA POBLACIÓN ENCUESTADA .......................................... 75 FIGURA 8. 12 ENCUESTADOS DISPUESTOS A CONSUMIR PRODUCTOS ELABORADOS A BASE DE SUERO LÁCTEO ...................................... 76 FIGURA 8. 13 ENCUESTADOS DISPUESTOS A CONSUMIR PRODUCTOS ELABORADOS A BASE DE SUERO LÁCTEO, FABRICADO POR EMPRESAS NACIONALES ............................................................................................................................................................ 76 FIGURA 8. 14 PRODUCTOS QUE CONTIENE SUERO LÁCTEO PREFERIDOS POR LA POBLACIÓN .............................................................. 77 FIGURA 8. 15 DIAGRAMA DEL PROCESO DE UF ....................................................................................................................... 82 FIGURA 8. 16 DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO DE UF. .......................................................................................................... 83 FIGURA 8. 17 BALANCE DE MATERIALES DEL PROCESO DE UF .................................................................................................... 84 FIGURA 8. 18 BALANCE DEL PROCESO DE ULTRAFILTRADO ......................................................................................................... 85 FIGURA 8. 19 DIAGRAMA DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE LA BEBIDA FUNCIONAL ...................................................................... 97 FIGURA 8. 20 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE LA BEBIDA FUNCIONAL ......................................................... 98 FIGURA 8. 21 BALANCE DE MATERIALES DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE BEBIDA FUNCIONAL ....................................................... 99 FIGURA 8. 22 BALANCE DE MATERIALES DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE BEBIDA FUNCIONAL ..................................................... 100 FIGURA 8. 23 EVALUACIÓN DE BEBIDA FUNCIONAL POR ENCUESTADOS ...................................................................................... 102 FIGURA 8. 24 DISPOSICIÓN DE COMPRA DE BEBIDA FUNCIONAL ............................................................................................... 103 FIGURA 8. 25 CALIFICACIÓN GENERAL DE LA BEBIDA FUNCIONAL .............................................................................................. 103 FIGURA 9. 1 SISTEMA DE SEPARADOR DE FINOS ..................................................................................................................... 107 FIGURA 9. 2 BALANCE DE MATERIALES PARA UN SISTEMA DE UF ALIMENTADO DE SUERO DULCE LÁCTEO ......................................... 110 FIGURA 9. 3 BALANCE DE MATERIALES PORCENTUAL PARA LA ELABORACIÓN DE UNA BEBIDA FUNCIONAL .......................................... 112 FIGURA 9. 4 BALANCE DE MATERIALES PARA ELABORACIÓN DE UNA BEBIDA FUNCIONAL EN BASE A UNA CONCENTRADO DE 1,394KG .... 114 ÍNDICE TABLAS TABLA 4. 1 COMPOSICIÓN DETALLADA DE 100 GR DE PORCIÓN COMESTIBLE DEL SUERO LÁCTEO Y DOSIS RECOMENDADA SEGÚN LA DIETA ALIMENTICIA. ........................................................................................................................................................... 17 TABLA 4. 2 VALORES MÁXIMOS PERMISIBLES DE PARÁMETROS PARA VERTER AGUAS RESIDUALES DE LA FABRICACIÓN DE PRODUCTOS LÁCTEOS A UN CUERPO RECEPTOR. .............................................................................................................................. 19 TABLA 4. 3 COMPARACIÓN ENTRE COMPOSICIÓN DE 100 GR DE PORCIÓN COMESTIBLE DEL SUERO LÁCTEO Y LOS VALORES PERMISIBLES PARA AGUAS RESIDUALES DESCARGADAS A UN CUERPO RECEPTOR. ..................................................................................... 20 TABLA 5. 1 COMPOSICIÓN DE LAS PROTEÍNAS EN EL SUERO LÁCTEO. ............................................................................................ 23 TABLA 5. 2 COMPOSICIÓN GENERAL DEL SUERO LÁCTEO. .......................................................................................................... 29 TABLA 5. 3 DESTINO DE LA LECHE PARA PROCESAMIENTO EN EL SECTOR FORMAL PARA EL AÑO 2,007 ............................................... 32 TABLA 5. 4 DESTINO DE LA LECHE PARA PROCESAMIENTO EN EL SECTOR INFORMAL PARA EL AÑO 2,007 ............................................ 33 TABLA 5. 5 VALORES DE LECHE DESTINADA AL PROCESAMIENTO DE QUESO Y QUESO PROCESADO PARA EL AÑO 2,007 A NIVEL NACIONAL . 34 TABLA 6. 1 COMPARACIÓN DE LOS DIFERENTES SISTEMAS DE RECUPERACIÓN DE PROTEÍNA DEL SUERO LÁCTEO ................................... 39 TABLA 6. 2 TIPOS DE MEMBRANA......................................................................................................................................... 43 TABLA 6. 3 CARACTERÍSTICAS PARA LOS TIPOS DE MEMBRANA ORGÁNICA DE APLICACIÓN EN INDUSTRIA ALIMENTICIA. ......................... 46 TABLA 6.4 FACTORES QUE AFECTAN EL PROCESO DE UF ........................................................................................................... 50 TABLA 8. 1 GENERACIÓN DE SUERO LÁCTEO DULCE PROVENIENTE DE LA FABRICACIÓN DE QUESO FRESCO ........................................... 70 TABLA 8. 2 RESUMEN DE RESULTADOS DE PRUEBAS PREVIAS DEL PROCESO DE UF .......................................................................... 79 TABLA 8. 3 RESUMEN DE TOMA DE DATOS DEL PROCESO DE PRE FILTRADO ................................................................................... 86 TABLA 8. 4 RESUMEN DE TOMA DE DATOS DEL PROCESO DE CENTRIFUGACIÓN .............................................................................. 87 TABLA 8. 5 RESULTADOS DE LABORATORIO DE MUESTRA DE SUERO LÁCTEO DULCE ......................................................................... 89 TABLA 8. 6 RESULTADOS DE LABORATORIO DE MUESTRA DE SUERO LÁCTEO DULCE PERMEADO ......................................................... 89 TABLA 8. 7 RESULTADOS DE LABORATORIO DE MUESTRA DE SUERO LÁCTEO DULCE CONCENTRADO .................................................... 89 TABLA 8. 8 RELACIÓN TIEMPO – TEMPERATURA PARA EL PROCESO DE PASTEURIZACIÓN .................................................................. 91 TABLA 8. 9 RESUMEN DE RESULTADOS DE PRUEBAS PARA LA ELABORACIÓN DE LA BEBIDA FUNCIONAL................................................ 93 TABLA 8. 10 EVALUACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LA BEBIDA FUNCIONAL .............................................................................. 94 TABLA 8. 11 RESULTADOS DE LABORATORIO DE MUESTRA DE BEBIDA FUNCIONAL A BASE DE PROTEÍNA RECUPERAD DE SUERO LÁCTEO DULCE ........................................................................................................................................................................... 101 TABLA 9. 1 COMPOSICIÓN DE LOS DIFERENTES CONCENTRADOS DE WPC ................................................................................... 105 TABLA 9. 2 INVERSIÓN DE MAQUINARIA .............................................................................................................................. 109 TABLA 9. 3 COSTOS ANUALES DE OPERACIÓN EQUIPO DE UF ................................................................................................... 110 TABLA 9. 4 COSTOS ANUALES DE OPERACIÓN DE MAQUINARIA PARA ELABORACIÓN DE BEBIDA FUNNCIONAL ..................................... 111 TABLA 9. 5 MATERIA PRIMA NECESARIA PARA LA ELABORACIÓN DE UNA BEBIDA .......................................................................... 113 TABLA 9. 6 PRECIO UNITARIO DE LA MATERIA PRIMA (MP) REQUERIDA PARA LA ELABORACIÓN DE UNA BEBIDA FUNCIONAL ................. 114 TABLA 9. 7 COSTOS DIARIOS DE MATERIA PRIMA ................................................................................................................... 115 TABLA 9. 8 COSTOS TOTALES DE MATERIA PRIMA PARA LA ELABORACIÓN DE UNA BEBIDA FUNCIONAL .............................................. 115 TABLA 9. 9 COSTOS INCURRIDOS POR LA COMPRA DE PET ...................................................................................................... 116 TABLA 9.10 COSTOS INCURRIDOS DE MANO DE OBRA ........................................................................................................... 117 TABLA 9. 11 RESUMEN COSTOS MP Y OPERATIVOS MAQUINARIA GLOBAL WATER ..................................................................... 117 TABLA 9. 12 INVERSIÓN Y COSTOS ANUALES TOTALES ............................................................................................................ 118 TABLA 9. 13 INVERSIÓN, UTILIDAD Y AHORROS DEL PROYECTO ................................................................................................ 119 TABLA 9.14 CANTIDAD DE PROTEÍNA EXTRAÍDA DEL SUERO DULCE LÁCTEO ................................................................................. 121 TABLA 9.15 DQO REDUCIDO POR LA UTILIZACIÓN DE SUERO DULCE LÁCTEO ............................................................................... 121 TABLA 9.16 DBO5 REDUCIDO POR LA UTILIZACIÓN DE SUERO DULCE LÁCTEO .............................................................................. 122 i CAPÍTULO 1: GENERALIDADES Introducción La leche ocupa un lugar de excepción en toda sociedad, debido a la cantidad de productos derivados que se pueden obtener de la misma, tales como la crema, los diferentes tipos de quesos, la mantequilla, entre otros. Sin embargo la producción de queso en la industria láctea tiene como contrabalanza un derivado altamente contaminante, un líquido acuoso conocido con el término de suero lácteo que se separa de la leche cuando la proteína caseína se coagula, éste se genera en su mayoría durante la elaboración de diferentes tipos de quesos. El suero lácteo se puede clasificar en general en dos grupos: suero dulce y ácido, esta clasificación depende del tipo de cuajo utilizado en la preparación del queso, y se diferencia de acuerdo al pH del mismo. El suero lácteo se caracteriza por su alto contenido de proteínas y lactosa, los cuales al no ser utilizados y descargarse al ambiente sin previo tratamiento se transforman en potenciales contaminantes debido al alto contenido de carga de materia orgánica que contiene afectando así a los ambiente acuáticos al degradarse a través de la disminución en la cantidad de oxígeno disuelto del mismo. El presente documento propone dar lineamientos para elaborar un producto alimenticio que se derive a partir de la proteína recuperada del suero dulce lácteo utilizando un sistema de ultrafiltración, obteniendo el reuso de materiales, y la disminución del material contaminante liberado al medio ambiente. El documento cumple tanto con el objetivo general y específico que se planteó; se logró cumplir con dichos objetivos por medio del desarrollo de los capítulos de “Generalidades”, “Antecedentes”, “Legislación aplicable al procesamiento de productos derivados de la leche”, “Entorno ambiental del suero dulce”, “Descripción del suero dulce lácteo”, “Sistemas que recuperan la proteína del suero dulce”, “Metodología para elaborar y evaluar el producto alimenticio”, “Resultados” y “Toma de decisiones”. Cada uno de los capítulos desarrolla un temario que permite interpretar la importancia que tiene el suero lácteo en la actualidad, así mismo se desarrolla una alternativa para el tratamiento de éste. ii I. Objetivos 1.1 Objetivo General � Definir los pasos necesarios del proceso para recuperar la proteína contenida en el suero dulce con el fin de dar una alternativa de reutilización de ésta, aportando así a la reducción de descarga ambiental. 1.2 Objetivos Específicos � Identificar y seleccionar un producto alimenticio aceptado en el municipio de San Salvador y que se elabore a partir de proteína recuperada de suero dulce. � Elaborar un producto alimenticio a partir del concentrado proteínico recuperado del suero dulce generado en el proceso de queso fresco a través de un proceso de ultrafiltración. � Establecer el procedimiento para la elaboración del producto alimenticio seleccionado. � Elaborar un manual de operaciones de la obtención de la proteína a partir del suero dulce por medio del proceso de ultrafiltración, que será insumo para la implementación de la presente propuesta en empresas del sector procesador de lácteos y derivados de El Salvador iii II. Importancia y Justificación 2.1 Importancia La industria láctea en El Salvador ha incrementado los niveles de procesamiento de leche en las últimas décadas, según la División General de Estadísticas y Censos de El Salvador (DIGESTYC, 2005) el sector industrial de Lácteos en El Salvador consiste de 23 establecimientos de fabricación de productos lácteos; de las cuales 10 son plantas industriales o semi-industriales, con volúmenes de procesamiento entre 10,000 y 60,000 litros diarios, junto a ello, surge la problemática de la cantidad de suero dulce desechado por la industria proveniente específicamente del procesamiento de algunos quesos como la cuajada y fresco, entre otro. El impacto ambiental que provoca el suero dulce al entorno de El Salvador es significativo, por ello se propone una solución que beneficie tanto al área industrial, social y ambiental La propuesta de solución “Elaboración de un producto alimenticio a partir del suero dulce utilizando el sistema de ultrafiltración” se desarrollará por medio de la capacidad que se tiene en coordinar las relaciones entre el hombre, el medio ambiente y los métodos de producción, aplicando características tales como, criterio de recopilación de información, de análisis y toma de decisiones, a demás de la experimentación e inventiva aplicada al diseño del producto alimenticio y la capacidad de deducir conclusiones, siendo éstos los parámetros que definen al tema de investigación como propio para el ingeniero industrial. 2.2 Justificación El interés por desarrollar esta investigación es motivar a las empresas que pertenecen a la industria procesadora láctea de El Salvador, para que aprovechen el recurso del suero lácteo, ya que la producción es muy elevada. En términos medios, por cada Kg de queso fabricado se obtienen de 9 a 12 L de suero lácteo, dependiendo del tipo de queso. Almecija (2,007), por otro lado debido a la cantidad de nutrientes que obtiene de leche se hace un mayor contaminante, es por eso que su utilización aporta múltiples beneficios, hacia el medioambiente, a la sociedad, y como a la industria en sí desde los puntos de vista de mejora de la imagen de la empresa tanto ambientalmente como de innovación, y una visión de integración de los procesos a partir de la reutilización interna de materiales para la generación de nuevos productos. iv Por otra parte uno de los propósitos que como ingeniero industrial es explotar al máximo los recursos de los que se disponen, obteniendo una mayor productividad y eficiencia para las empresas, dando lugar a la praxis de una combinación de conocimientos que logren resolver la problemática identificada. v III. Alcances y Limitaciones 3.1 Alcances � El estudio abarca y aplica al sector procesador lácteo salvadoreño, con lo que se pretende dar una solución para la recuperación y utilización de la proteína del suero dulce proveniente del suero derivado del proceso de producción de queso fresco, y que en algunos casos el mismo se encuentra ligado a la recuperación de cuajada fresca. � El suero dulce que se utilizará provendrá del generado en el proceso de elaboración de queso fresco de una empresa de San Salvador, y posteriormente se realizará una simulación del proceso de ultrafiltración con el fin de recuperar la proteína en forma de concentrado. � La propuesta se fundamenta y dependerá de la implementación de la misma, que adicional a elaborar un producto a partir de suero dulce, permitirá que las empresas procesadoras de lácteo sean más integrales ya que se estará reduciendo la cantidad de suero dulce descargada al ambiente y por ende la carga orgánica contaminante, para esto se determinará un procedimiento donde se estipulen las entradas y salidas en cada una de las etapas del proceso. � Debido a que es una propuesta la que se llevará a cabo, se diseñará un manual de procedimiento con la finalidad de dar una guía para realizar el proceso de obtención de la proteína � La simulación del proceso de ultrafiltración se realizará con el fin de determinar que otros procedimientos pueden incorporarse a éste que permitan hacer más eficiente la recuperación de proteína. vi 3.2 Limitantes � Se trabajará con base en datos estadísticos existentes sobre el sector lácteo en El Salvador proporcionados por las instancias relevantes en el tema. � Se gestionará con una empresa salvadoreña la utilización de los equipos necesarios para realizar las pruebas de elaboración del producto seleccionado, para casos muy específicos se diseñará una simulación de algún proceso de no encontrarse un equipo disponible localmente. � Utilizar las herramientas disponibles y accesibles que permitan generar las mínimas condiciones necesarias para simular el proceso de ultrafiltración por medio de la fabricación de un sistema piloto a nivel de prueba. � La investigación aplicada en el sector procesador de lácteos de El Salvador no se encuentra enmarcada en una legislación base para la recuperación de proteína derivada del suero dulce proveniente de la fabricación de queso fresco y de la cuajada, dado que a nivel nacional no existe una normativa que abarque este tema como tal, no obstante si existe legislación de tipo ambiental que regula las descargas de tipo orgánica al ambiente por parte de éste sector, y que indirectamente el tema en discusión se involucra con ésta. � Los proveedores locales de equipo y materiales utilizados para la obtención de proteínas, únicamente disponen de membranas con poro de tamaño de 0.2µm, el cual está entre el rango de las membranas de ultrafiltración, por lo que ésta fue la utilizado para la simulación del proceso de ultrafiltración. � Para realizar el producto alimenticio seleccionado, se utilizará el concentrado de proteína recuperado de la simulación del proceso ultrafiltración, es posible que esta cantidad no alcance para realizar una cantidad considerable de producto que permita realizar las diferentes pruebas (de laboratorio y organolépticas) por lo que de suceder esto, se evaluará la posibilidad de utilizar parte del permeado generado del proceso de ultrafiltración como suministro adicional de proteína. vii IV. Proyección Social y de Desarrollo Empresarial 4.1 Proyección social Con la “Elaboración de un producto alimenticio en El Salvador a partir del suero dulce utilizando el sistema de ultrafiltración”, se pretende contribuir al desarrollo social por medio de la elaboración de un producto alimenticio que contenga una cantidad considerable de proteína y aporte a la dieta alimenticia diaria de la población que lo consuma. Otro beneficio social es contribuir para mejorar la calidad de vida de la población perteneciente a los alrededores de la empresa que decida poner en práctica la propuesta, en cuanto a vivir en un ambiente limpio y seguro, dado que con la utilización del concentrado proteico que se extraerá del suero dulce, como insumo para la elaboración del producto alimenticio, se disminuirán los vertidos al ambiente de cierta carga orgánica que favorezca el aumento de la degradación de los recursos naturales, para este caso los cuerpos de agua. 4.2 Proyección de desarrollo empresarial En relación a la proyección del desarrollo empresarial se espera que la empresa sea más integral, ya que se aprovechará la recuperación de la proteína derivaba del suero dulce para obtener un producto alimenticio sin tener que invertir totalmente en la materia principal para su producción (proteína como tal), la integralidad de la empresa se encuentra en función de que con la implementación de la alternativa, se estará utilizando lo que actualmente es un desecho como materia prima para un proceso nuevo, lo que conlleva a la reutilización interna de materiales dentro de la empresa. Adicionalmente se espera que la presente propuesta contribuya, a las empresas que la implementen, a cumplir con las diferentes leyes ambientales vigentes del país tales como: Ley del Medio Ambiente, la Norma Salvadoreña de Aguas Residuales Descargadas a un Cuerpo Receptor, Norma para Regular Calidad de Aguas Residuales de Tipo Especial Descargadas al Alcantarillado Sanitario (ANDA) y permisos de operación tanto de Alcaldías, Ministerio de Medio Ambiente y Ministerio de Salud, no obstante el cumplimiento de la legislación depende de la gestión interna de cada empresa. 1 CAPÍTULO 2: ANTECEDENTES 2.1 Antecedentes de la producción nacional de leche y sus derivados En cuestiones de producción de leche, históricamente, “El Salvador fue afectada en la década de los 80´s por la reforma agraria y la guerra. Esta reforma afecto no solo el tamaño de la propiedad, sino que también redujo los niveles de productividad que los propietarios originales poseían. La guerra trajo consigo abandono de propiedades, destrucción de infraestructura, riesgo en el uso de praderas por estar minadas, cuatrerismo, secuestros y una sensación de inseguridad en las zonas rurales que afectaron negativamente las inversiones en actividades agropecuarias” (BMI, 2,004) 1. Según el BMI (2,004), después de firmado los Acuerdos de Paz, a principios de los 90´s, con un panorama más positivo hacia el sector agropecuario, los ganaderos invirtieron en la adecuación y construcción de instalaciones, en expandir su hato y en adoptar nuevas tecnologías que mejorarían la productividad. Un ejemplo de ello, es que la “producción de leche en el periodo 1,990 a 2,001 aumentó en aproximadamente un 18% en El Salvador. Este crecimiento fue importante ya que en el mismo periodo se presentó una reducción en el tamaño del hato, lo que significó que hubo crecimiento en la productividad por cabeza en el país, que puede ser atribuida a un cambio de sistemas de producción hacia ganadería especializada de leche” (BMI, 2,004). Cabe mencionar que el sector lácteo esta subdividido en dos grandes sub-sectores tanto el ganado lechero, conocido como productor, y el procesador o industrial; según el BMI (2,004), otro de los factores por lo que la producción de leche aumentó es porque un grupo de ganaderos especializados en producción de leche decidió aunar esfuerzos formando la Asociación de Productores de Leche de EL Salvador (PROLECHE) en 1,976, que implementó en el país una nueva forma de adoptar tecnología avanzada, basada en un convenio de transferencia tecnológica con Israel, cabe destacar que esta asociación de por lo menos siete asociaciones de ganaderos existentes es la única que da cobertura nacional, mientras que las otras son de ámbito regional. Es importante resaltar, que en el sector procesador de leche existe la Asociación Salvadoreña de Ganaderos e Industriales de la Leche (ASILECHE) 1 Toda referencia en el presente documento esta basada en la norma de redacción de referencias bibliográficas. Cuarta edición, año 2,004. Normas Técnicas del IICA (Instituto Tecnológico de Costa Rica Centro De Información Tecnológica). 2 cuya iniciativa es de posibilitar la integración de dicho sector, adicionalmente esta gremial reúne productores y plantas procesadoras en El Salvador. De acuerdo a la cadena agroproductiva del sector lácteo, menciona el BMI (2,006) que el subsector productor de leche, es decir, todos aquellos que se dedican con fines comerciales a la explotación ganadera, clasifica al ganadero de acuerdo al nivel tecnológico, la cantidad de leche que producen y el hato que poseen (la cantidad de ganado). Según se reporta en el plan desarrollo ganadero en El Salvador, existen más de 65 mil productores de ganado, la gran mayoría considerados como tradicionales y muchos de ellos de subsistencia, en datos los productores artesanales forman el 30% de los ganaderos del país (19,500 ganaderías aproximadamente). BMI (2,006), menciona que entre el 65 a 70% de las ganaderías en El Salvador (aproximadamente 43,550 ganaderías), se agrupan en un estrato de ganaderías de mayor tamaño, la gran mayoría de éstos son consideradas de doble propósito, ya que los ingresos no solo provienen de la venta de leche, sino también de terneros destetados, vacas y novillas de descarte. Gran parte de ellos reflejan algún nivel tecnológico, por lo que son considerados como semi tecnificados. De igual manera se identifica un grupo que no sobrepasa las 200 ganaderías, las cuales son consideradas como lecherías especializadas que presentan niveles que van desde medio hasta alto grado de tecnificación por los que se les considera productores tecnificados. El rango de botellas de leche obtenidas por vaca al día se estima entre 17-26 botellas, rango muy superior al promedio nacional en otros sistemas de producción (subsistencia 2-3 botellas, tradicional 5-7 botellas, semi-tecnificado 8-16 botellas). El BMI (2,006) menciona que el subsector procesador de leche igualmente está dividido, de acuerdo a su nivel tecnológico, a la cantidad de leche procesada y a la administración y logística con la que cuenta. Los procesadores más industrializados forman parte de esta clasificación, y están conformados básicamente por seis empresas industriales lácteas: Lactosa, Foremost, San Julián, Petacones, La Salud y El Jobo. Estas empresas lácteas cuentan con un nivel de procesamiento y comercialización superior a las industrias artesanales, adicionalmente cuentan con productos empacados y con marcas reconocidas en el mercado nacional, cada una de ellas está especializada en diferentes líneas de productos; Foremost y La Salud concentran su producción mayormente en leches fluidas; San Julián y El Jobo en cremas, Lactosa 3 y Petacones en quesos. Estas empresas cuentan con un volumen de procesamiento entre 7,000 y 50,000 litros de leche al día. Es importante mencionar que Lactosa está especializada también en yogurts y el procesamiento de dips; y San Julián procesa quesos y dips Otra de las clasificaciones, según el BMI (2,006) se refiere a “los procesadores semi-industrializados que se caracterizan por industrializar productos lácteos de consumo tradicional como quesillo, crema, queso fresco, queso cremado, queso cuajada, queso cápita, requesón y queso morolique”. Muchos de estos productos son envasados y empacados para su comercialización, poseen marcas, registro sanitario y etiqueta; dicho sector procesa alrededor del 19% de la leche producida en el país y son alrededor de 32 empresas que procesan entre 1,000 y 12,000 botellas de leche por día, lo que conlleva a que entre ellos procesen más de 200,000 botellas de leche al día. El sector procesador de lácteos en El Salvador es, en su gran mayoría artesanal, de acuerdo al BMI (2,006) y se encuentra caracterizado por procesar cantidades menores de 500 botellas al día, estas empresas por su pequeño volumen de producción se dedican principalmente a elaborar productos de consumo tradicional como quesos y crema populares, los cuales se elaboran con un mínimo de equipos de procesamiento como prensas para la elaboración de queso, moldes, cocinas y utensilios los cuales implican bajas inversiones. 2.1.1 Situación actual del sector lácteo nacional De acuerdo a Zeledón2 (2,008), el subsector lácteo es uno de los rubros agropecuarios de mayor crecimiento en los último años, haciendo un importante aporte a la economía de El Salvador, desde el 2,004, el sector ganadero generó más del 25% del Producto Interno Bruto Agrícola (PIBA), el 2.8% del Producto Interno Bruto (PIB) y alrededor de 150,000 empleos directos y más de 300,000 indirectos. Por otra parte, se señala que un mayor crecimiento en el sector ganadero significa que existe una mejor distribución de la riqueza a nivel nacional. 2 Entrevista con la Licenciada Lorena Zeledón, Asistente ejecutiva de PROLECHE. Miércoles, 21 de Mayo de 2,008 4 Fuente: Banco Multisectorial de Inversiones de El Salvador (2,006) Como se muestra en la figura 2.1, para el 2,004 la zona oriental (La Unión, San Miguel, Morazán y Usulután) concentró el 44% de la producción de leche nacional clasificándose como la zona geográfica mayor productora de leche en El Salvador, a diferencia de la zona occidental con 20% y la zona central con 36% de la producción. Por departamentos, San Miguel presenta el mayor porcentaje de la producción total de leche para el 2,004, seguido de Chalatenango y Sonsonate. Para el año 2,005 la producción de leche creció 1.13% con respecto al año anterior, según Hereida3 (2,008), basada en el anuario de estadísticas agropecuarias presentado por el Ministerio de Agricultura y Ganadería del El Salvador (MAG); igualmente menciona que la producción de leche para el año 2,006 fue de 492, 479,000 litros, es decir, que la producción aumentó 10.03% respecto al año anterior, la figura 2.2 muestra la producción de leche a nivel nacional desde 1,995 hasta 2,007. Hereida (2,008) indicó además que para el 2,007, como dato no oficial, ASILECHE manejaba que la producción de leche creció un 8.77% con respecto al año anterior. 3 Entrevista con Licenciada Lorena Hereida directora ejecutiva de ASILECHE. Miércoles 11 de Junio de 2,008 Figura 2. 1 Mapa de distribución Producción de leche por departamento 2,004 5 Figura 2. 2 Producción de leche en El Salvador del año 1,995-2,007 con la variación porcentual anual Fuente: Elaboración propia a partir de datos del Anuario de estadísticas Agropecuarias, edición 46 y Banco Multisectorial de Inversiones de El Salvador (2,006) 2.2 Situación actual del suero lácteo De la leche se puede producir una gran cantidad de derivados (ver anexo A14), entre los cuales se encuentra el queso (ver anexo A25), el cual a partir de la coagulación de la leche, se genera un residuo líquido denominado suero lácteo, “el cual representa del 80 al 90 % del volumen total de la leche que se utiliza en el proceso de elaboración de queso de acuerdo a Almecija, (2,007), adicionalmente se estima que contiene una gran cantidad de constituyentes nutricionales, más del 25% de la proteínas de la leche, cerca del 8% de la materia grasa y un 95% de la lactosa (azúcar de la leche) y por lo menos el 50% en peso de los nutrimentos de la leche se quedan en el suero lácteo, según el Centro Nacional de Producción Más Limpia (CNPML), citado por Recinos y Saz (2,006). “Durante muchos años las proteínas 4 Composición general de la leche 5 Diagrama de flujo del procesamiento del queso 2 8 2 0 0 0 3 1 7 4 5 1 3 5 6 4 0 0 3 3 1 4 7 0 3 4 9 3 9 0 3 8 6 7 6 0 3 8 3 4 6 7 3 9 9 2 8 0 3 9 3 2 3 0 3 9 9 8 0 8 4 4 7 6 0 0 4 9 2 4 7 9 5 3 5 6 6 4 1 2 .5 7 % 1 2 .2 7 % -6 .9 9 % 5 .4 1 % 1 0 .7 0 % -0 .8 5 % 4 .1 2 % -1 .5 2 % 1 .6 7 % 1 1 .9 5 % 1 0 .0 3 % 8 .7 7 % -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 250000 300000 350000 400000 450000 500000 550000 1 9 9 5 1 9 9 6 1 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 6 2 0 0 7 V ar ia ci ó n p o rc e n tu al a l a ñ o P ro d u cc ió n e n m ile s d e li tr o s Años Producción en miles de litros Variación porcentual año actual/año anterior 6 del suero lácteo no se usaron para consumo humano, sino que sirvieron de alimento para el engorde de cerdos, principalmente debido a su alto contenido de vitamina B2” (Judkins, 1,984). En el pasado el suero lácteo fue eliminado por cloacas y ríos o dispersado sobre los campos, con lo que se provocó una importante contaminación del medio ambiente ya que “cada litro de suero lácteo eliminado produce una carga aproximada de 40,000 mg / litro de DBO5 o 60,000 mg / litro de DQO en los efluentes, estos valores son cerca de 100 veces más altos que los producidos por la descarga de aguas negras de una familia promedio” (CNPML, 2,003). Según la Revista de Divulgación Científica y Tecnológica de la Asociación Ciencia Hoy (1,997), aproximadamente, la cantidad de suero lácteo es 5 a 10 veces mayor que la de queso producido, se calcula que en Europa se producen 75 millones de toneladas anuales de suero de queso, 27 en América del norte y 8 en otras áreas del mundo, lo que resulta en un total de 110 millones de toneladas, y de acuerdo a la concentración de proteínas en el suero del queso que es de 6 g/l, se estima un equivalente a 660,000 TM anuales de proteínas en función de la cantidad de suero generada. De acuerdo a Sandoval mencionada por Almecija (2,007), la producción de suero lácteo es muy elevada, en términos medios, por cada Kg de queso fabricado se obtienen de 9 a 12 L de suero lácteo, dependiendo del tipo de queso. “Teniendo en cuenta la proporción menos desfavorable de suero (9 L de suero lácteo/Kg queso producido) y los datos de producción mundial de queso, la producción mundial de suero lácteo en el año 2,005 se estima en 166 millones de TM, en la Figura 2.3 se puede observar cómo se repartió dicha producción en los distintos continentes, siendo Europa el de mayor porcentaje de participación con un 53% de la producción mundial, seguido por América del Norte y Centro América con una participación del 28%.”(Almaceija, 2,007). 7 Figura 2. 3 Participación Porcentual de la producción de suero lácteo en el Mundo Fuente: Almecija ( 2,007) Según López, et al (2,003), Estados Unidos representa el mayor porcentaje de producción de suero lácteo a nivel de Norte y Centro América debido a que es el principal país productor de quesos no solo en la región sino que a nivel mundial, dicho país produce alrededor de 800,000 Toneladas métricas al año. Los países a nivel mundial que producen más quesos después de Estados Unidos son Francia, Alemania e Italia. De acuerdo a Almaceija (2,007), para el 2,005 la participación porcentual de generación de suero lácteo por Alemania, Francia e Italia, fue de 22, 18 y 14 % respectivamente. La figura 2.4, muestra la participación porcentual de suero lácteo producido por los países Europeos para el 2005. 8 Figura 2. 4 Participación Porcentual de la producción de suero lácteo en Europa Fuente: Almaceija (2,007) Como se mencionó anteriormente, “hasta hace dos o tres décadas, la utilización industrial del suero lácteo planteaba numerosos problemas debido a que un volumen considerable de este producto era vertido al ambiente. Actualmente, la lucha contra la contaminación ambiental en algunos países prohíbe esta práctica y el vertido del suero en un curso de agua debe ir precedido necesariamente por un tratamiento previo” (Almaceija, 2,007). Esta operación, incluye la eliminación de los componentes más valiosos del suero lácteo: lactosa y proteínas, y “si a esto se añade el interés creciente sobre las necesidades de la alimentación humana y animal, en la actualidad es preferible utilizar técnicas apropiadas para aprovechar el suero lácteo antes que realizar su depuración” (Almaceija,2,007). Según Almaceija (2,007), existen dos formas fundamentales de aprovechar el suero lácteo: el aprovechamiento del suero no transformado, principalmente destinado a la alimentación animal, y el aprovechamiento industrial (ver figura 2.5). Los procesos industriales actuales se encaminan a eliminar el agua, recoger las sales minerales, cristalizar la lactosa e intentar recuperar las proteínas del suero, sin alterar sus propiedades, por lo que “la utilización industrial del suero lácteo, por tanto, dependerá sustancialmente del componente del mismo que se quiera aprovechar” (Almaceija, 2,007). 9 Figura 2. 5 Procesamiento y utilización del suero lácteo Fuente: Hill, (2,006) 10 2.3 Definición de la problemática del suero lácteo A partir de lo mencionado en el subcapítulo anterior, se puede determinar el efecto contaminante que el suero lácteo tiene al ser vertido al ambiente sin ningún tratamiento previo, las nuevas tendencias ambientales han conllevado a muchas empresas de los principales países a buscar nuevas alternativas para solucionar el problema, aunado a esto la mayoría de países han buscado la forma de controlar que el suero lácteo sea vertido al ambiente cumpliendo las regulaciones ambientales vigentes. Paralelamente muchos avances tecnológicos e ideas innovadoras desarrolladas por profesionales en el campo de la alimentación, en algunas circunstancias proyectos de investigación, han logrado encontrar nuevas alternativas para el aprovechamiento del suero, logrando de esta manera que la empresa lácteas tenga más opciones para la reducción de dicho contaminante, si se considera que el, “no usar el suero lácteo como alimento es un enorme desperdicio de nutrimentos” (Recinos y Saz, 2,006). De lo anterior nace el interés de proponer una solución a esta situación, a través de una investigación que permita elaborar un producto alimenticio a partir del suero dulce lácteo utilizando el sistema de ultrafiltración, ver sub capítulo 6.3 Sistema de Ultrafiltración, el cual permitirá extraer parte del concentrado proteínico que aún contiene el suero proveniente del proceso de elaboración de queso fresco, este concentrado será utilizado como insumo para la fabricación de un producto alimenticio y al mismo tiempo contribuirá, en cierta parte, a reducir la cantidad de carga orgánica que se descarga actualmente a los afluentes. Entre las razones por las cuales se escogió dicho sistema es “debido a que éste es un sistema relativamente económico ya que si se compara con otros procesos que utilizan membranas para separar las fases de los fluidos, como la ósmosis inversa y la nanofiltración, el costo de éste es menor.”(Domínguez, 2,000). 2.4 Usos del suero lácteo en El Salvador como procesamiento A pesar de todos los nutrientes que presenta el suero lácteo y de los muchos beneficios que varias investigaciones alrededor del mundo han presentado, lamentablemente en la cultura culinaria salvadoreña no hay tradición en el consumo humano de suero lácteo. Sin embargo, la mayoría de la población ha consumido productos extranjeros elaborados a base de suero lácteo, que se tienen en venta en distintos supermercados del país, sin estar sabedores de los ingredientes de dichos productos. 11 Díaz (2,005), realizó un proyecto detallado a cerca del suero lácteo, y lo propuso a la Facultad de Química y Farmacia de la Universidad de El Salvador (UES), donde consideraron que era importante apoyarlo. Determinó que deseaba hacer un trabajo más factible sin necesidad de gran tecnología en cuanto a equipos. Consideró hacer una bebida a bajo costo, pero nutritiva. “Otros estudiantes de la UES, hicieron diferentes ensayos para obtener la bebida, probaron diferentes formulaciones, con frutas naturales o saborizantes y colorantes artificiales. Al final consideraron que la mejor fórmula es con frutas naturales” (Campos, 2,005). Con estos resultados, por cierto favorables, del proyecto realizado en la UES, se tuvo la iniciativa de ofrecer la transferencia de tecnología, para la producción industrial de la bebida, a cuatro empresas Salvadoreñas procesadoras de lácteos, pero ninguna de las empresas tuvo interés real en la propuesta. El procesamiento de suero lácteo actualmente en el país está destinado en algunas empresas a comercializarlo como base para la alimentación de cerdos, con esto se pretende evitar la contaminación potencial de cuerpos receptores, por otro lado se utiliza el suero como fertilizante en tierras de cultivo, donde el suelo es alcalino y el manto freático está lo suficientemente profundo para que no sufra una contaminación por infiltración. Aunque algunas de éstas medidas ayudan a reducir la carga contaminante vertida en el ambiente por parte de la industria del sector procesador de lácteo y derivados, aún no se han creado procedimientos para aprovecha este subproducto tan valioso. 12 CAPÍTULO 3: LEGISLACION APLICABLE AL PROCESAMIENTO DE PRODUCTOS DERIVADOS DE LA LECHE El presente capítulo muestra la ley aplicable a las empresas que se encuentran dentro del sector lácteo salvadoreño que están en funcionamiento o desean estarlo, que procesan productos derivados de la leche, que en determinado momento, podrían incidir en el proceso de manufactura del producto propuesto en el presente documento; igualmente se presenta uno de los requerimientos del código de salud para que dichas plantas se mantengan en funcionamiento, finalmente se presenta la norma del Codex Alimentarius (código alimentario) para el etiquetado de bebidas pre envasadas. 3.1 Ley de Fomento de la Producción Higiénica de la Leche y Productos Lácteos y de Regulación de su Expendio Esta ley establece en el Art. 2: “Toda persona natural o jurídica empresaria de plantas industriales lecheras, que se dedique o desee dedicarse a la elaboración industrial de leche y productos lácteos, deberá obtener de los Ministerios de Agricultura y Ganadería y de Salud Pública y Asistencia Social, la aprobación de sus instalaciones y medios de distribución.” Es decir que los encargados de extender los permisos correspondientes en procesamiento productos lácteos y medios de distribución son el MAG (Ministerio de Agricultura y Ganadería) y el MSPAS (Ministerio de Salud Pública y Asistencia Social)” (ver anexo A3 6 ). 3.2 Código De Salud El Código de Salud regula todo lo relacionado con la salud de los consumidores. El MSPAS está a cargo de las inspecciones necesarias para comprobar si las edificaciones llenan los requisitos higiénicos para la elaboración de los productos y si los métodos de pasteurización, ver anexo A47, esterilización ó equivalentes son los adecuados. 3.3 Registro Sanitario de Alimentos y Bebidas El Registro Sanitario de Alimentos y Bebidas es la inscripción y sometimiento a la vigilancia sanitaria de un producto alimenticio ante el MSPAS. 6 Ley de Fomento de la Producción Higiénica de la Leche y Productos Lácteos y de Regulación de su Expendio 7 Proceso de Pasteurización según el código de salud 13 En el Código De Salud; TITULO II Del Ministerio de Salud Pública y Asistencia Social CAPÍTULO ÚNICO, Art. 40; encontramos que el Ministerio de Salud Pública y Asistencia Social es el organismo encargado de determinar, planificar y ejecutar la política nacional en materia de Salud; dictar las normas pertinentes, organizar, coordinar y evaluar la ejecución de las actividades relacionadas con la Salud. 3.3.1 Base Legal El Registro Sanitario de Alimentos y Bebidas utiliza como base legal el código de salud, debido a que, es El Ministerio de Salud Pública y Asistencia Social, el Organismo encargado de determinar, planificar y ejecutar la política nacional en materia de Salud; dictar las normas pertinentes, organizar, coordinar y evaluar la ejecución de las actividades relacionadas con la Salud. Art. 88. La importación, fabricación y venta de artículos alimentarios y bebidas, así como de las materias primas correspondientes, deberán ser autorizadas por el Ministerio, previo análisis y registro. Para este efecto, la autoridad de salud competente podrá retirar bajo recibo, muestras de artículos alimentarios y bebidas, dejando contra muestras selladas. Para importar artículos de esta naturaleza; deberá estar autorizado su consumo y venta en el país de origen por la autoridad de salud correspondiente. En el certificado respectivo se deberá consignar el nombre del producto y su composición. Art. 95. El Ministerio llevará un registro de alimentos y bebidas, en consecuencia se prohíbe la importación, exportación, comercio, fabricación, almacenamiento, transporte, venta o cualquiera otra operación de suministros al público, de alimentos o bebidas empacadas o envasadas cuya inscripción en dicho registro no se hubiere efectuado. 3.3.2 Beneficios de un Registro Sanitario � Satisfacción del cliente. � Generalmente se mejora la Calidad en todos los niveles de la empresa y los productos. � Se cumplen los aspectos legales � Se previenen riesgos 14 � Se mejora la eficacia � Evitar molestias y costos a la hora de la importación y/o exportación � Detectar discrepancias � Mejora la eficacia y eficiencia. 3.3.3 Proceso de Registro Sanitario El proceso de registro sanitario para registrar el producto, ver Anexo A58, requerido es el siguiente: � Permiso de Funcionamiento � Formula Cuantitativa (Lista de ingredientes) � Verificación de Etiquetas � Solicitud 3.4 Norma General Del Codex para el Etiquetado de los Alimentos Preenvasados Esta Norma se aplicará al etiquetado de todos los alimentos preenvasados que se ofrecen como tales al consumidor o para fines de hostelería, y a algunos aspectos relacionados con la presentación de los mismos. La norma en sus principios generales dice: � Los alimentos preenvasados no deberán describirse ni presentarse con una etiqueta o etiquetado en una forma que sea falsa, equívoca o engañosa, o susceptible de crear en modo alguno una impresión errónea respecto de su naturaleza en ningún aspecto. � Los alimentos preenvasados no deberán describirse ni presentarse con una etiqueta o etiquetado en los que se empleen palabras, ilustraciones u otras representaciones gráficas que se refieran a/o sugieran, directa o indirectamente a cualquier otro producto con el que el producto de que se trate pueda confundirse, ni en una forma tal que pueda inducir al comprador o al consumidor a suponer que el alimento se relaciona en forma alguna con aquel otro producto. 8 Procedimiento para registrar un producto. 15 3.4.1 Etiquetado Obligatorio de los Alimentos Pre-envasados En la etiqueta de alimentos preenvasados deberá aparecer la siguiente información según sea aplicable al alimento que ha de ser etiquetado, ver anexo A69, excepto cuando expresamente se indique otra cosa en una norma individual del Codex: � Nombre del alimento � Lista de ingredientes � Contenido neto y peso escurrido � Nombre y dirección � País de origen � Identificación del lote � Marcado de la fecha e instrucciones para la conservación � Instrucciones para el uso 9 Etiquetado Obligatorio de los Alimentos Pre-envasados 16 CAPÍTULO 4: ENTORNO AMBIENTAL DEL SUERO DULCE Capítulo que muestra los niveles permisibles de afluentes vertidos al ambiente tomado como referencia la Norma Salvadoreña de Aguas Residuales Descargadas a un Cuerpo Receptor, identificando de esta manera la violación de verter el suero lácteo sin ningún tratamiento previo . Igualmente se exponen Leyes, Normas y Permisos que involucran la relación del proceso de producción y el ambiente que actualmente se encuentran establecidas en El Salvador. 4.1 Problemas ambientales “El sector de las industrias lácteas se caracteriza por generar grandes volúmenes de aguas residuales, siendo este uno de sus principales problemas ambientales que se perciben de la industria, aunque también se producen importantes cantidades de residuos, así como cierta incidencia en la calidad del aire, tanto por constituir un foco de contaminación acústica como por la emisión de sustancias contaminantes” (Consejería de Agricultura y Pesca, 2,006). El suero lácteo es considerado en el ámbito mundial como un producto residual indeseable, algo negativo para el medio ambiente. A continuación se presentan las principales incidencias ambientales que produce el suero lácteo: (Según Consejería de Agricultura y Pesca, 2,006) - Deterioro de la calidad de las aguas, por vertido en el mar, ríos, quebradas, minas u otros lugares inadecuados. - Impacto sobre el suelo. El efecto sobre las aguas residuales se enfoca en que el suero contiene grandes cantidades de materia orgánica y por ende si es descargado al ambiente sin un previo tratamiento para estabilizarlo puede afectar al cuerpo receptor, por ejemplo de ser un río puede disminuir la cantidad de oxígeno disuelto el cual es fundamental para la vida acuática. La composición química del suero lácteo es variable (Ver Tabla 4.1), dependiendo de los tratamientos a los que se someta la leche (calentamiento, centrifugación, homogeneización, etc.), de las características 17 intrínsecas del procesamiento de los diferentes tipos de derivados lácteos (tipo de cultivos utilizados, manipulación mecánica, procesos de membrana, etc.), y de los procesos de tratamiento que se le apliquen al suero (pasteurización, concentración, etc.). Tabla 4. 1 Composición detallada de 100 gr de porción comestible del suero lácteo y dosis recomendada según la dieta alimenticia. Sales minerales Dosis* Vitaminas Dosis* Aminoácidos Dosis* Sodio 45mg 900mg Vitamina A 3µg 4000-5000IU Arginina 25mg 5mg Potasio 130mg 100mg Vitamina B1 35µg 1.0-1.5mg oral Histidina 20mg 2mg Magnesio 8mg 300-350mg Vitamina B2 150µg 1.1-1.8mg oral Isoleucina 60mg 4mg Calcio 70mg 800mg Nicotinamida 190µg 12-20mg oral Leucina 95mg 50mg Manganeso 1µg 25-50mg Acido pantoténico 400µg 5-10mg oral Lisina 30mg 3mg Hierro 100µg 10mg Vitamina B6 40µg 1.6-2.0mg oral Metionina 16mg 4µg Cobre 2µg 80µg Biotina 1µg 150-300µg oral Fenilalanina 35mg 400mg Zinc 140µg 15mg Acido Fólico 1µg 200-400µg oral Treonina 70mg 500mg Fósforo 45mg 800mg Vitamina B12 200ng 3µg oral Triptófano 17mg 6µg Cromo 80mg 50-200µg Vitamina C 1mg 45mg oral Tirosina 30mg 0.14g Flúor 10µg 1.5-4mg Otros ---- ---- Valina 60mg 150mg Yodo 3µg 150µg Acido láctico 130mg 900mg Selenio 7µg 50-100µg Acido cítrico 160mg 1200mg * Dosis recomendada en la dieta alimenticia (Adultos) Fuente: Elaboración propia a partir de datos de Cervantes. 2,000 y Bernard 1,998 La tabla anterior muestra las sales minerales, vitaminas y aminoácidos que componen el suero que resultan después de la producción de diversos productos lácteos y constituyen un problema ambiental debido a la demanda de oxigeno que este presenta. En cuanto a los principales efluentes que produce la industria láctea se pueden mencionar: � Aguas de limpieza procedentes del lavado de equipos, depósitos y suelo. � Agua de enfriamiento tras la pasteurización. 18 � Leche rechazada. � Residuos que de no reutilizar dan lugar a vertidos: • Nata en la clarificación. • Suero en la decantación. • Agua de suero tras el cortado y adicción de sales. “Por lo general estos efluentes al ser vertidos se caracterizan por presentar un pH neutro o ligeramente alcalino, pero con una alta tendencia a volverse ácido por la fermentación láctica mediante la cual la lactosa de la leche se transforma en ácido láctico, que produce un descenso del pH del agua de los ríos y la precipitación de la caseína. La caseína se descompone en ácido butírico y se produce la aparición de unos lodos negros que constituye el principal agente contaminante de los ríos como consecuencia de estos tipos de vertidos” (Consejería de Agricultura y Pesca, 2,006). “Tomando en cuenta que la concentración del oxígeno disuelto es de 7 a 8 ppm para la mayoría de los cursos de agua, se necesita todo el oxígeno presente en 6,000 litros de agua para oxidar los sólidos de sólo medio litro de leche entera” (Degrossi y Wachsman según Vrisseyre, 1,980). Hay que mencionar de forma especial el problema asociado a la generación de suero lácteo, debido a la incidencia que tienen estos sobre el entorno. En el caso de eliminarlos como un vertido es importante tener en cuenta que tienen una alta demanda de oxígeno, y en el caso de considerarlo un residuo hay que tener en cuenta que se caracteriza como peligroso. Además, “se estima que la descarga a un curso de agua de 2,5 litros de suero por día tiene un poder contaminante equivalente al agua residual producida por un individuo. Esto implica, por ejemplo, que la manufactura de 1Kg de queso ocasiona una contaminación semejante a la generada por aproximadamente cuatro personas” (Degrossi y Wachsman según Ocampo Cervantes, 2,000). Según Espinoza, 2,002, el suero al ser esparcido en la tierra presenta dificultades, ya que al someter a esta a un tratamiento biológico la alta concentración de lactosa y compuestos como proteínas solubles, sólidos de la leche y otros que están presentes en el suero inactivan los microorganismos que permiten la fertilidad de la tierra. 19 4.2 Legislación ambiental aplicable 4.2.2 Ley de Medio Ambiente La Ley de Medio Ambiente de El Salvador,(ver Anexo A710), tiene por objeto desarrollar las disposiciones de la Constitución de la República, que se refieren a la protección, conservación y recuperación del medio ambiente; el uso sostenible de los recursos naturales que permitan mejorar la calidad de vida de las presentes y futuras generaciones; así como también, normar la gestión ambiental, pública y privada y la protección ambiental como obligación básica del Estado, los municipios y los habitantes en general; y asegurar la aplicación de los tratados o convenios internacionales celebrados por El Salvador en esta materia. 4.2.3 Norma Salvadoreña de Aguas Residuales Descargadas a un Cuerpo Receptor La Norma Salvadoreña de Aguas Residuales Descargadas a un Cuerpo Receptor, tiene por objetivo establecer las características y valores físico-químicos, microbiológicos y radiactivos permisibles que debe presentar el agua residual para proteger y rescatar los cuerpos receptores. La Norma aplica a nivel nacional, para la descarga de aguas residuales vertidas a cuerpos de agua receptores superficiales. El agua residual proveniente de la fabricación de productos lácteos se denomina de tipo especial, estas son aquellas agua residual generadas por actividades agroindustriales, industriales, hospitalarias y todas aquellas que no se consideran de tipo ordinario por lo que la Norma Salvadoreña de Aguas Residuales Descargadas a un Cuerpo Receptor tiene valores máximos permisibles de parámetros para verter este tipo de aguas a un cuerpo receptor los cuales se muestran en la siguiente tabla 4.2. Tabla 4. 2 Valores máximos permisibles de parámetros para verter aguas residuales de la fabricación de productos lácteos a un cuerpo receptor. Actividad DQO (mg/l) DBO5 (mg/l) Sólidos Sedimentables (ml/l) Sólidos Suspendidos Totales (mg/l) Aceites y grasas (mg/l) Fabricación de productos lácteos 900 500 75 300 75 Fuente: Norma Salvadoreña de Aguas Residuales Descargadas a un Cuerpo Receptor, CONACYT, 1996. 10 Ley de Medio Ambiente 20 Dependiendo del tipo de industria o actividad productiva, la caracterización del vertido se observa en el anexo A811. La Norma Salvadoreña de Aguas Residuales Descargadas a un Cuerpo Receptor muestra una tabla de los valores permisibles de los componentes presentes en las aguas residuales. (Ver Anexo A912 ). La tabla 4.3 Muestra una pequeña comparación entre los valores de la composición detallada de 100 gr de porción comestible del suero lácteo (Tabla 4.1) y los parámetros complementarios sobre valores permisibles para aguas residuales descargadas a un cuerpo receptor (Anexo A9). En donde claramente se muestra que las sales minerales contenidas en el suero lácteo están sobre pasando en gran manera los valores que permite la Norma Salvadoreña de Aguas Residuales Descargadas a un Cuerpo Receptor. Tabla 4. 3 Comparación entre Composición de 100 gr de porción comestible del suero lácteo y los valores permisibles para aguas residuales descargadas a un cuerpo receptor. Sales minerales Porción comestible de suero lácteo Valores Permisibles Manganeso 1 gr 2 mg/l Hierro 100 gr 10 mg/l Cobre 2 gr 1 mg/l Cinc 140 gr 5 mg/l Fósforo 45 mg 15 mg/l Flúor 10 gr 5 mg/l Selenio 7 gr 0.05 mg/l Fuete: Cervantes. 2,000. Y La Norma Salvadoreña de Aguas Residuales Descargadas a un Cuerpo Receptor. 1996 11 Valores máximos permisibles de parámetros para verter aguas residuales de tipo especiales al cuerpo receptor por actividad sección 4 12 Parámetros complementarios sobre valores permisibles para aguas residuales descargadas a un cuerpo receptor 21 CAPÍTULO 5: DESCRIPCIÓN DEL SUERO DULCE LÁCTEO 5.1 Definición del suero lácteo A continuación se presentan diversas definiciones del término suero lácteo las cuales concluyen que el suero es el residuo proveniente del procesamiento de diversos quesos. “El suero es la fase acuosa que se separa de la cuajada en el proceso de elaboración de los quesos o la caseína. La mayor parte del agua contenida en la leche se concentra en el suero y en ella se encuentran todas las sustancias solubles, como la lactosa, proteínas solubles, sales minerales solubles y algo de grasa” (Revilla, 1,985). Para Espinoza (2,002), el suero es un subproducto de la elaboración de queso, es la parte líquida que se separa de la parte sólida en la fase de coagulación y contiene aproximadamente el 50% de los compuestos de la leche. “El suero de leche o suero de queso es el liquido resultante de la coagulación de la leche durante la elaboración del queso, se obtiene tras la separación de las caseínas y de la grasa, constituye aproximadamente 90% del volumen de la leche y contiene la mayor parte de los compuestos hidrosolubles de esta” (López et al, 1,993) “El suero lácteo es un subproducto de la industria quesera que contiene una seria de proteínas (α- lactoalbumina, β-Lactoglobulina, lactoferrina, la inmunoglobulina y albúmina sérica bovina) en concentraciones relativamente bajas pero con un alto valor biológico” (Almécija, 2,007). “El suero lácteo es la fracción de leche que no precipita por acción del cuajo o por la acción de ácidos durante la elaboración de queso” (Almécija, 2,007). Las definiciones del suero lácteo concluyen en la importancia del contenido que tiene, en cuanto a los compuestos que éste absorbe propiamente de su origen, la leche, pero también hay que tener en cuenta que dependerá de la acción que se utilice para precipitarlo. 22 5.2 Características del suero lácteo Las características del suero lácteo “corresponden a un líquido fluido, de color verdoso amarillento, de sabor fresco, débilmente dulce, de carácter ácido, con una gran cantidad de constituyentes nutricional tales como lactosa, albúmina y la mayor parte de los minerales provenientes de la leche. También presenta características funcionales para ser procesado como alimento para la humanidad. Sin embargo es muy común que el suero sea utilizado en la alimentación de animales como cerdos o aves, principalmente debido a su alto contenido de vitamina B2 (riboflabina)” (Judkins, 1,984). “Las proteínas del suero son superiores que la mayoría de las proteínas de otros alimentos en términos de valor nutritivo, debido a que son altamente digeribles por el tracto digestivo. También se puede mencionar que las proteínas del suero tienen un comportamiento similar a las proteínas del huevo ya que son muy solubles, forman espuma y coagulan al calentarlas” (Ranken, 1,988). “Además, las proteínas del suero son solubles en agua y forman cerca del 15 al 20% de las proteínas lácticas” (Alais, 1,985; Scott, 1,991). 5.2.1 Componentes del suero lácteo De los constituyentes nutricionales que componen al suero lácteo, se pueden describir los siguientes: 5.2.1.1 Lactosa “El suero contiene una alta cantidad de lactosa (hasta el 75% de los sólidos totales). Aunque la lactosa es un buen substituto para el azúcar en los alimentos dietéticos, tiene también muchas desventajas, como por ejemplo: no es un azúcar valioso; y es necesario dividirla en glucosa y galactosa por acción de la enzima lactasa, ya que no es soluble y no muy dulce” (Van der Schans, citado por Recinos y Saz, 2,006). “La lactosa también se utiliza en la industria farmacéutica, y ésta requiere un proceso muy tecnificado. Para valorar la lactosa del suero, es posible dividir la lactosa en glucosa y galactosa, o fermentar la lactosa y obtener diversos productos; tales como aceites de levadura, glicerol, polisacáridos extracelulares, ácido cítrico, vitaminas, aminoácidos, otros ácidos orgánicos y pigmentos carotenoides”.(Van der Schans, citado por Recinos y Saz, 2,006). 23 5.2.1.1 Proteínas “Las proteínas del suero tienen varias características funcionales en soluciones acuosas, como solubilidad, emulsificación y congelación, pero sobre todo las proteínas del suero se procesan para productos alimenticios, esto porque el alimento contiene también los lípidos, las azúcares, las sales y otras proteínas” (Van der Schans, citado por Recinos y Saz, 2,006). La composición de las proteínas más importantes en el suero, y su respectiva cantidad se describen en la tabla 5.1. Tabla 5. 1 Composición de las proteínas en el suero lácteo. Proteína Concentración (g/L) β-lactoglobulina 3.2 α-Latoalbumina 1.2 Inmunoglobulinas 0.8 Albúmina sérica bovina 0.4 Lactoferrina 0.2 Lactoperoxidase 0.03 Fuente: Van der Schans, citado por Recinos y Saz (2,006). A) β-Lactoglobulina. “Esta proteína contiene de un 50 a 60% del total de la proteína del suero. Es una fuente rica en cisteína, un aminoácido esencial, que es importante para la síntesis de la lactosa”. (Van der Schans, citado por Recinos y Saz, 2,006). “A pesar de que la β-lactoglobulina puede unirse in vitro a gran variedad de sustancias hidrofóbicas, entre las que destacan retinol (vitamina A) y ácidos grasos de cadena larga, la función fisiológica de esta proteína aún no es muy conocida. También se realizó un estudio sobre el efecto de ésta proteína en la absorción intestinal de retinol, triglicéridos y ácidos grasos de cadena larga en terneros, observándose una 24 mejora en dicha absorción. De ahí que especularan que la β-lactoglobulina puede tener como función biológica la absorción y subsiguiente metabolismo de ácidos grasos” (Kushibiki, citado por Almécija, 2,007). “La β-lactoglobulina tiene muy buenas características gelificantes, por lo que es muy utilizada en alimentos en los que se requiera retener agua y que presenten buena textura. Así, se utiliza en carnes, productos con pescado, productos de confitería y otros muchos alimentos prefabricados. Además, el rango de aplicaciones de productos enriquecidos con esta proteína se amplía gracias a la flexibilidad de los geles que se forman, ya que éstos pueden ser translúcidos, opacos, elásticos o inelásticos según las condiciones químicas, fundamentalmente pH y fuerza iónica, en las que ocurra la gelación. Otra de las principales aplicaciones es como espumante y emulsionante, por lo que es ampliamente utilizada en formulaciones alimenticias como merengues y productos similares”. (Chatterton, citado por Almécija, 2,007). “La β-lactoglobulina presenta muy buena solubilidad y claridad en un rango amplio de pH, es estable a tratamientos a altas temperaturas y tiene un valor nutricional elevado. Todas estas propiedades hacen que sea una proteína muy usada como agente activo en bebidas enriquecidas con proteína, como zumos de frutas y bebidas para deportistas, y en bebidas de larga duración” (Chatterton, citado por Almécija, 2,007). B) α-Lactoalbumina. “Se considera que esta proteína es e