UNIVERSIDAD DE COSTA RICA FACULTAD DE CIENCIAS AGROALIMENTARIAS ESCUELA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS Propuesta de Práctica Dirigida presentada a la Escuela de Tecnología de Alimentos para optar por el grado de Licenciatura en Ingeniería de Alimentos Plan de soluciones estructuradas para el problema de la variabilidad en el proceso que afecta el contenido de sodio en un producto frito, mediante la metodología DMAIC de Lean Six Sigma Elaborado por: María José Serrano Carné: B36633 Ciudad Universitaria Rodrigo Facio Junio, 2019 ii TRIBUNAL EXAMINADOR Proyecto de graduación presentado a la Escuela de Tecnología de Alimentos como requisito parcial para optar por el grado de Licenciatura en Ingeniería de Alimentos. Elaborado por: María José Serrano Aprobado por: _______________________________ M. Sc. Marcia Cordero García Directora del Proyecto _______________________________ Ph. D. Nadiarid Jiménez Elizondo Asesora del Proyecto _______________________________ MAP. Georgina González Chacón Asesora del Proyecto _______________________________ Natalia Barboza Vargas Presidente del Tribunal Examinador _______________________________ Ileana Alfaro Alvarez Profesora designada iii DERECHOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL El presente proyecto final de graduación posee confidencialidad parcial según los requerimientos de la empresa que financió el proyecto. La confidencialidad parcial representa una protección para la empresa interesada frente a posibles competidores, además de proteger sus productos. Según lo anterior, el presente se publica codificando y restringiendo la información que presente un riesgo. iv DEDICATORIA “A mis papas, gracias por el apoyo siempre” v AGRADECIMIENTOS En primer lugar, agradezco a mis papas y hermanos, gracias por estar ahí, por ser el mejor soporte, por apoyarme en todo momento y por siempre impulsarme a dar lo mejor. Agradezco a la empresa solicitante del presente, por toda la ayuda en la realización de este proyecto, en especial al señor Randall Salazar, por su dedicación durante el proceso. A todo el personal de la Escuela de Tecnología de Alimentos y el CITA, por su ayuda a lo largo del proyecto; en especial a Giova y Luis por su indispensable apoyo en el laboratorio y los consejos en el camino, a Elba y las asistentes del proyecto por su ayuda en los paneles sensoriales y a Camacho y Alonso por toda la ayuda y chineos a lo largo de la carrera. Gracias especiales a Nadia, por guiarme durante este proceso, por atender mis dudas, por su disponibilidad, su entrega y por siempre estar presente en los altos y bajos. A Marcia, muchas gracias por su dedicación, apoyo, disponibilidad y aporte tan detallado y minucioso. A Georgina, gracias por su apoyo y aporte tan valioso al proyecto. A todos mis amigos y amigas de la carrera, Michi, Jess, Meme, Xime, Rody y Rebe, gracias por todas las experiencias y momentos que compartimos para llegar a este momento. A mis amigas de la vida y a Sergio, gracias por ser mi compañía indispensable y ser parte de este logro. A todos los profesores, compañeros y amigos, muchas gracias. vi ÍNDICE GENERAL AGRADECIMIENTOS .......................................................................................... ii ÍNDICE GENERAL .............................................................................................. vi ÍNDICE DE FIGURAS .......................................................................................... ix ÍNDICE DE CUADROS ....................................................................................... xii ABREVIATURAS .............................................................................................. xiii RESUMEN .......................................................................................................... xv I. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................. 1 II. OBJETIVOS ................................................................................................... 5 2.1 Objetivo general ........................................................................................ 5 2.2 Objetivos específicos ................................................................................ 5 III. MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 6 3.1 Los snacks salados ................................................................................... 6 3.1.1Tendencias en el consumo de snacks ............................................ 6 3.1.2El sodio en los snacks salados y su efecto en la salud .................. 7 3.1.3 Políticas y esfuerzos para la reducción de sal/sodio en los alimentos .............................................................................................. 10 3.1.4Proceso de elaboración de los snacks salados ............................ 12 3.2 Análisis sensorial de los alimentos .......................................................... 17 3.2.1Pruebas de discriminación ............................................................ 18 3.2.2Pruebas de umbrales .................................................................... 20 3.2.3Pruebas de aceptación ................................................................. 23 3.3 Estrategia Lean Six Sigma ...................................................................... 24 3.3.1Definir ........................................................................................... 26 3.3.2Medir ............................................................................................. 27 3.3.3Analizar ......................................................................................... 28 3.3.4Mejorar y controlar ........................................................................ 30 vii IV. MATERIALES Y MÉTODO ......................................................................... 34 4.1 Localización del proyecto ........................................................................ 34 4.2 Materias primas ....................................................................................... 34 4.3 Equipo utilizado en el procesamiento ...................................................... 35 4.4 Pruebas definitivas .................................................................................. 36 4.4.1Definición del problema ................................................................ 36 4.4.2Evaluación de la situación actual del problema mediante la medición de los parámetros de la línea de proceso .............................. 37 4.4.3Evaluación de la situación actual del problema mediante la medición de las características sensoriales del producto terminado .... 43 4.4.4Establecimiento de las principales causas que generan el problema en la variabilidad del contenido de sodio en el producto ...... 46 4.4.5Evaluación y escogencia de las soluciones requeridas para la r educción de la variabilidad en el contenido de sodio en el producto .... 49 4.4.6 . Desarrollo de una propuesta de implementación de las soluciones identificadas .......................................................................................... 51 4.5 Análisis fisicoquímico .............................................................................. 52 4.5.1Contenido de humedad ................................................................ 52 4.5.2Contenido de lípidos ..................................................................... 52 4.5.3Contenido de sodio ....................................................................... 52 V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .................................................................... 53 5.1 Definición del problema ........................................................................... 53 5.2 Descripción de la situación actual ........................................................... 56 5.2.1Evaluación de los parámetros del proceso actual ......................... 56 5.2.2Evaluación sensorial de la situación actual del producto .............. 65 5.3 Análisis y definición de las principales causas del problema................... 67 5.4 Determinación de las soluciones requeridas para la reducción de la variabilidad ...................................................................................................... 73 5.4.1Evaluación de las posibles soluciones .......................................... 73 5.4.2Priorización de las posibles soluciones ........................................ 76 5.4.3Costos asociados a la implementación de las soluciones ............ 79 viii 5.5 Propuesta de implementación y control para la solución del problema ... 83 5.5.1Etapa de implementación ............................................................. 83 5.5.2Etapa de control ............................................................................ 93 VI. CONCLUSIONES ..................................................................................... 102 VII. RECOMENDACIONES ............................................................................ 103 VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................... 104 IX. ANEXOS ................................................................................................... 111 ix ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Curva psicofísica para la determinación del umbral de un estímulo (Lawless y Heymann, 2010). .............................................................................. 21 Figura 2. Ejemplo de histograma de la prueba Justo-Correcto (Lawless y Heymann, 2010). ................................................................................................ 24 Figura 3. Ejemplo de Diagrama SIPOC para el proceso del servicio empapelado de paredes de una empresa (Serpell, 2010). ...................................................... 27 Figura 4. Esquema del Diagrama de ishikawa (Simon, 2017). .......................... 29 Figura 5. Ejemplo de un Diagrama de Pareto (Grima y Tort-Martorell, 1995). ... 29 Figura 6. Ejemplo de una matriz de decisión para seleccionar la mejor solución (Gutiérrez y de la Vara, 2009). ............................................................................ 31 Figura 7. Ejemplo de Reporte A3 (Fuente: Elaboración propia). ........................ 33 Figura 8. Diagrama esquemático de la línea de proceso utilizada para la elaboración del producto X en la empresa Y. ..................................................... 35 Figura 9. Medición del intervalo de incertidumbre en la curva psicofísica para la determinación del JND (Lawless y Heymann, 2010). ......................................... 45 Figura 10. Plantilla del cuestionario de las 6 M’s para la determinación de posibles causas. ................................................................................................. 47 Figura 11. Plantilla de evaluación de las posibles causas planteadas. .............. 49 Figura 12. Matriz de selección utilizada para la priorización de soluciones. ...... 50 Figura 13. Gráfico de control para el contenido de sodio del producto X muestreado entre los meses de mayo y junio 2018 (LEI: Límite de especificación inferior, LES: Límite de especificación superior, ESP: Especificación). .............. 53 Figura 14. Diagrama SIPOC para la línea de proceso del producto X en la empresa Y. ......................................................................................................... 55 Figura 15. Representación de las variables respuesta del proceso de producción del producto en estudio respecto a los componentes principales 1a y 2ª. .......... 57 Figura 16. Representación de las muestras respecto a los componentes principales 1a y 2a, mostrando la categorización por la cantidad de producción del lote (de 550 a 1690 kg). ................................................................................ 58 x Figura 17. Representación de las muestras respecto a los componentes principales 1a y 2a, mostrando la categorización por el rango de cohesividad del sazonador (alta, media, baja). ............................................................................ 61 Figura 18. Representación de las muestras respecto a los componentes principales 1a y 2a, mostrando la categorización por el rango de humedad del sazonador (alta, media, baja). ............................................................................ 61 Figura 19. Representación de los parámetros de proceso de la producción del producto en estudio respecto a los componentes principales 1b y 2b. ............... 63 Figura 20. Representación de las muestras respecto a los componentes principales 1b y 2b, mostrando la categorización por el operador a cargo de la producción (E o M). ............................................................................................. 64 Figura 21. Línea de mejor ajuste para la frecuencia de aciertos para determinar el umbral de diferencia JND del producto X. ....................................................... 65 Figura 22. Histograma del atributo salado en la escala justo correcto para cinco muestras del producto X, con diferentes contenidos de sodio (reportados entre paréntesis en g/100 g de sodio). ......................................................................... 66 Figura 23. Diagrama de Ishikawa (causa y efecto) para el problema en la variabilidad del contenido de sodio del producto X. ............................................ 68 Figura 24. Diagrama de Pareto para la determinación de la causa principal al problema en la variabilidad del contenido de sodio en el producto X. ................ 71 Figura 25. Esquema de soluciones propuestas para el problema en la variación del contenido de sodio, generadas a partir de lluvia de ideas para las causas determinadas con mayor peso. ........................................................................... 73 Figura 26. Diagrama de Gantt de la propuesta para la solución al problema en la variabilidad del contenido de sodio del producto X. ............................................ 91 Figura 27. Plantilla para la elaboración del protocolo de producción. ................ 94 Figura 28. Plantilla para la elaboración del documento de registro de pruebas en planta. ................................................................................................................. 95 Figura 29. Plantilla para el procedimiento del entrenamiento de los operarios. . 96 Figura 30. Plantilla para la herramienta de validación de nuevos proveedores de materias primas. ................................................................................................. 97 xi Figura 31. Plantilla para los procedimientos de medición de los parámetros de calidad. ............................................................................................................... 98 Figura 32. Ejemplos de gráficos de control para parámetros críticos................. 99 xii ÍNDICE DE CUADROS Cuadro I. Otros efectos adversos del consumo en exceso de sal. ...................... 8 Cuadro II. Contenido de sodio aproximado en varios grupos de alimentos (OMS, 2012). .................................................................................................................... 9 Cuadro III. Distintos tipos de ingredientes utilizados en la formulación de un sazonador para snacks salados (Seighman, 2001). ........................................... 16 Cuadro IV. Comparación del contenido de sodio en las materias primas declarado en la especificación del proveedor contra lo determinado químicamente en cada lote de producción evaluado. ......................................... 59 Cuadro V. Escala de evaluación utilizada para la elaboración de la matriz de solución de las soluciones requeridas para la reducción del problema. ............. 76 Cuadro VI. Matriz de evaluación de las soluciones al problema en la variabilidad del contenido de sodio en el producto X, para su priorización (basándose en la escala planteada en el Cuadro IV) . .................................................................... 77 Cuadro VII. Resumen del costo de implementación de las soluciones propuestas para la reducción del problema dentro del grupo de Protocolo de Producción. .. 79 Cuadro VIII. Resumen del costo de implementación de las soluciones propuestas para la reducción del problema dentro del grupo de Mano de obra. 80 Cuadro IX. Resumen del costo de implementación de las soluciones propuestas para la reducción del problema dentro del grupo de Materia Prima.................... 80 Cuadro X. Resumen del costo de implementación de las soluciones propuestas para la reducción del problema dentro del grupo de Parámetros de Calidad y Control. ............................................................................................................... 81 Cuadro XI. Acta del proyecto para las soluciones del grupo Protocolo de Producción. ......................................................................................................... 83 Cuadro XII. Acta del proyecto para las soluciones del grupo Mano de Obra. .... 85 Cuadro XIII. Acta del proyecto para las soluciones del grupo Materia Prima. .... 87 Cuadro XIV. Acta del proyecto para las soluciones del grupo Parámetros de Calidad y Control. ............................................................................................... 89 xiii ABREVIATURAS AFC: Alternative Forced Choice ANDEVA: Análisis de varianza AOAC: Association of Official Analytical Chemists ASTM: American Society for Testing and Materials BF: Base frita antes de aplicar el sazonador CITA: Centro Nacional de Ciencia y Tecnología de Alimento DAP: Diferencia apenas perceptible DMAIC: Define (definir), measure (medir), analyze (analizar), improve (mejorar), control (controlar) ENT: Enfermedades no transmisibles FQ: Fisico-químico JAR: Just about right JND: Just noticeable difference OMS: Organización Mundial de la Salud OPS: Organización Panamericana de la Salud MP: Materias primas MS: Ministerio de Salud p: Probabilidad del modelo PCA: Principal components analysis PC1: Componente principal 1 xiv PC2: Componente principal 2 PMI: Project Management Institute PT: Producto terminado RPM: Revoluciones por minuto RTCA: Reglamento Técnico Centroamericano SIPOC: Suppliers (suplidores), inputs (entradas), process (proceso), outputs (salidas), consumers (consumidores) UV: Unit variance xv RESUMEN Serrano Gutiérrez, María José Plan de soluciones estructuradas para el problema de la variabilidad en el proceso que afecta el contenido de sodio en un producto frito, mediante la metodología DMAIC de Lean Six Sigma. Tesis en Ingeniería de Alimentos, San José, CR: MJ Serrano G., 2019 141 pag.: 32 il.-69 ref. El presente proyecto plantea una propuesta para disminuir la variabilidad en el proceso que afecta el contenido de sodio en la línea del producto llamado X de una empresa productora de snacks fritos, mediante el desarrollo de un plan de soluciones estructuradas utilizando la metodología DMAIC de Lean Six Sigma; con el propósito de tener un mayor control sobre el contenido de sodio y de ese modo poder implementar posteriormente una reducción en el contenido de sodio. Se definió el siguiente problema para el proyecto: “Entre los meses de mayo- junio del 2018, en la empresa Y en la línea de pellets en el producto X se detectaron contenidos de sodio muy variables que van entre 1700-2400 mg/100 g; los cuales sobrepasan el contenido de sodio declarado en la etiqueta nutricional del producto”. Se evaluó la situación actual del problema midiendo parámetros de la línea de proceso y las características sensoriales del producto, donde se evidenció que el volumen de producción, el operario a cargo y las características del sazonador tenían un efecto sobre la variabilidad en el contenido de sodio. Además, se determinó que el JND del producto es 0,2 g/100 g y el contenido de sodio ideal para el consumidor según el sabor salado es un valor cercano a 1,85 g/100 g, por lo que un 73 % de los productos evaluados se encuentran por encima del valor ideal. xvi Se establecieron 17 principales causas al problema utilizando herramientas de evaluación, luego se plantearon y priorizaron 13 propuestas para su solución, las cuales se agruparon en cuatro grupos según afinidad: (1) Protocolo de Producción, (2) Mano de Obra, (3) Materias Primas y (4) Parámetros de Calidad y Proceso. Por último, se desarrolló una propuesta de implementación de las soluciones, donde se elaboró un acta de proyecto para cada uno de los cuatro grupos. Utilizando un Diagrama de Gantt, se definió que se requiere un total de siete meses para la implementación de dichas soluciones y mediante la evaluación del Costo-Beneficio se determinó que es necesario una inversión de ¢1.655.000,00 para su ejecución. 1 I. JUSTIFICACIÓN En los últimos años, las enfermedades no transmisibles (ENT) han sido las causantes de alrededor del 70 % de las muertes a nivel mundial; las cuatro ENT más comunes son las enfermedades cardiovasculares, el cáncer, la diabetes y las enfermedades pulmonares crónicas. En el 2015, el 45 % de las ENT se debió a enfermedades cardiovasculares (OMS, 2015). Según Mozaffarian, et al. (2014) una de cada cinco muertes por enfermedades cardiovasculares se atribuyen al consumo de sodio por encima del nivel recomendado. La Organización Mundial de la Salud (OMS), establece la recomendación de consumir 2,0 g/día de sodio o 5,0 g/día de sal (OMS, 2012). En el caso específico de Latinoamérica y el Caribe la proporción de muertes cardiovasculares asociadas al sodio fue cercana a un 15 %, para el año 2010 (OMS, 2012). El sodio está presente en la mayoría de los alimentos procesados y en alimentos frescos como la leche, carne y mariscos. A su vez, las personas tienden a adicionar voluntariamente un mayor contenido de sodio al utilizar la sal de mesa en sus comidas, lo que lleva a un consumo de concentraciones de sodio mayores al valor diario recomendado. Esta realidad ha llevado a analizar los contenidos de sal o sodio, específicamente, consumidos por persona. Según Powles et al. (2013), el promedio de sodio consumido por un adulto en el 2010 fue de 3,95 g/día, lo cual equivale a 10,06 g/día de sal (asumiendo que la única fuente de sodio es la sal). Dicho valor excede el nivel de sodio recomendado por la OMS en un 50 % (1,95 g/día). Dentro del promedio de sodio consumido por un adulto, 181 países sobrepasan el nivel de sodio recomendado; lo cual implica que un 99,2 % de la población adulta mundial consume sodio en exceso. En el caso específico de Costa Rica, en el año 2010, el consumo promedio para adultos con una edad igual o mayor a los 20 años fue de 3,18 g/día (Powles et al., 2013). Debido al alto consumo de sodio a nivel mundial y las complicaciones de la salud que este implica, se 2 comenzaron a desarrollar programas para combatir dicho problema. En el 2004, la OMS estableció la “Estrategia Mundial sobre Régimen Alimentario, Actividad Física y Salud”; y en el 2009, la Organización Panamericana de la Salud implementó la “Declaración de la política para reducir el consumo de sal en las Américas”. En el 2011, Costa Rica se une a estas iniciativas al establecer el “Plan Nacional de Reducción del Consumo de Sodio y Sal en la Población 2011-2021” (Ministerio de Salud, 2011). De acuerdo con el Ministerio de Salud (2011), «Este plan tiene como meta lograr la reducción del consumo de sal y de sodio en la población nacional, y el contenido de sodio en los alimentos para alcanzar progresivamente la recomendación de la OMS (5 g sal o 2 g sodio/persona/día)». En el plan se habla de abarcar los alimentos procesados que presenten una mayor incidencia en el consumo de sodio. Carmona et al. (2014), determinaron el contenido de sodio en los grupos de alimentos líderes en ventas en los supermercados de Colombia a partir de las etiquetas nutricionales; y comprobaron que los siguientes grupos de alimentos poseen el mayor contenido de sodio en orden descendente: condimentos y especias (5829 mg sodio/100 g porción), salsas y aderezos (2426 mg sodio/100 g), comida lista para consumir (1929 mg sodio/100 g), carnes procesadas (1068 mg sodio/100 g) y snacks (721 mg sodio/100 g). Por otro lado, según un estudio realizado en Colombia por Gaitán et al., (2015), los grupos de alimentos con mayor aporte de sodio a la dieta en orden descendente (excluyendo alimentos naturales y alimentos con menos de 35 mg/porción) son: panadería (30,5 %), embutidos (9,2 %), caldos/cremas/aderezos (7,4 %), preparaciones tradicionales (7,2 %), quesos/lácteos (7,1 %) y snacks (4,5 %). A partir de la creación de dicho plan, el interés de las empresas nacionales de alimentos por reducir el contenido de sodio en sus productos se incrementó. Una empresa nacional de snacks fritos mostró interés en reducir el sodio en uno de sus productos más consumidos, llamado por la empresa “X”. Estos consisten en una base de harina de trigo extruida y frita a la cual se le aplica un sazonador en 3 polvo. El interés de realizar la estrategia de reducción de sodio en el producto X radica en que, al evaluar el contenido de sodio reportado en etiqueta en todos los productos de la empresa, estos presentaron el valor mayor. Según la etiqueta nutricional presente en el empaque, el producto X contiene 1410 mg de sodio por 100 g de producto; lo cual para un paquete de 60 g equivale el 42 % del valor diario recomendado. En el caso de los snacks fritos, el mayor contenido de sodio proviene de la sal o el sazonador aplicados de forma superficial. La sal en los snacks tiene una función sobre el sabor, dado que no solo aporta su propio sabor salado, sino que también realza otros sabores presentes (Ainsworth & Plunkett, 2007). Por lo que, una reducción de sodio en dichos alimentos va a tener un gran impacto sobre la percepción sensorial del consumidor. Al trabajar con productos fritos en los cuales el principal contenido de sodio proviene del sazonador aplicado, se debe considerar que dicho valor va a depender específicamente de la cantidad de sazonador adherida a la superficie de la base frita. La adherencia de un sazonador se va a ver afectada por múltiples variables y condiciones en el proceso. Un ejemplo son las características del sazonador como la fluidez y el tamaño de partícula (Sa-Uram, 2004), las características de la base frita definidas por las condiciones del proceso de fritura (Tainter & Grenis, 2001; Enggalhardjo & Narsimhan, 2005) y las condiciones de la operación de dosificación del sazonador. El verificar la estandarización en la línea de producción es un punto clave en el logro de una reducción de sodio efectiva. Por lo que, antes de realizar una estrategia de reducción de sodio se debe garantizar que la variación asociada al proceso haya sido controlada. Al evaluar la línea de producción del producto X, dando seguimiento a cinco lotes de producción, se encontró el problema de que la variabilidad en el contenido de sodio en el producto terminado es muy elevada, presentando rangos máximos de 700 mg de sodio /100 g de producto (entre 1700 y 2400 mg de sodio /100 g). Por lo que, en las condiciones actuales de la línea de proceso no se puede realizar una estrategia de reducción de 4 sodio, sino que se deben evaluar opciones para la disminución en la variabilidad del proceso. Para el control de la variabilidad en el proceso existen herramientas como Lean Six Sigma basadas en las estrategias Lean Manufacturing y Six Sigma. Lean Manufacturing es una metodología desarrollada con el objetivo de mantener la mejora continua de los procesos de producción a partir de la reducción del desperdicio (Shah et al., 2008). Six Sigma se define como un proceso disciplinado que se enfoca en desarrollar productos casi perfectos y consistentes, eliminando las causas de errores y variabilidad en el proceso (Drohomeretski et al., 2014). En muchas organizaciones los pasos de Six Sigma se describen como DMAIC: definir, medir, analizar, implementar y controlar. Por lo tanto, Lean Six Sigma se define como una estrategia de negocios y al mismo tiempo una metodología que incrementa el rendimiento del proceso, lo que resulta en mejores resultados y una mayor satisfacción del cliente (Snee, 2010). Es por eso que este proyecto tiene como objetivo desarrollar un plan de soluciones estructuradas mediante la metodología DMAIC de Lean Six Sigma, el cual pueda ser aplicado por una empresa de fritura nacional para solventar el problema en la variabilidad del contenido de sodio del producto X. Disminuir la variabilidad en la línea brindaría múltiples beneficios a la empresa, dado que se reducen desperdicios y se mejora el control del proceso. Al obtener un mayor control del proceso, la empresa tendría la posibilidad de aplicar una estrategia de reducción del contenido de sodio en el producto, cumpliendo con los objetivos propuestos por el “Plan Nacional de Reducción del Consumo de Sodio y Sal en la Población 2011-2021” y los requerimientos de salud del consumidor. 5 II. OBJETIVOS • Desarrollar un plan de soluciones estructuradas para el problema de la variabilidad en el proceso que afecta el contenido de sodio en la línea de proceso de un producto frito con sazonador en polvo, mediante la metodología DMAIC de Lean Six Sigma. • Evaluar la situación actual del problema mediante la medición de los parámetros de la línea de proceso y las características sensoriales del producto terminado. • Establecer las principales causas que generan el problema en la variabilidad en el proceso que afecta el contenido de sodio en el producto, mediante herramientas de análisis y priorización. • Identificar las soluciones requeridas para la disminución de la variabilidad en el proceso que afecta el contenido de sodio en el producto a través de un proceso de evaluación y escogencia de posibles soluciones. • Desarrollar una propuesta de implementación de las soluciones identificadas. 6 III. MARCO TEÓRICO Existen múltiples definiciones de lo que es un snack, en la literatura, algunas de ellas se refieren a la hora del día de la comida, el tipo de comida, la cantidad consumida, el lugar donde se consume o bien una combinación de estos factores. Para esta investigación, se utilizará la definición propuesta por Hess et al. (2016), la cual dice que son "alimentos ricos en energía y pobres en nutrientes, con altos contenidos de sodio, azúcar y/o grasa como respostería, chips salados y bebidas azucaradas". Además, existen muchas formas de clasificar los snacks, uno de los más utilizados por los fabricantes se divide en primera, segunda y tercera generación. Los snacks de primera generación son todos aquellos productos naturales/convencionales, como por ejemplo nueces, palomitas de maíz y papas tostadas. La segunda generación está conformada por los productos elaborados a partir de un solo ingredientes y una sola forma, como los chips de tortillas de maíz. Por último, la tercera generación son todos los snacks compuestos por muchos ingredientes y los formados a partir de pellets (Dubey y Bhattacharya, 2014). Dentro de los snacks salados los tipos más comunes son las papas tostadas, tortillas de maíz, extruidos, semillas y palomitas; los cuales se comercializan en distintas formas y con grandes variedades de condimentos. Según Tristán, la composición de las ventas de los tipos de snacks salados en orden descendente es la siguiente: chips (24 %), extruidos (24%), semillas (17%), tortillas de maíz tostadas (9%), palomitas (6%), y pretzels (2%) (2012). El mercado de los snacks va en aumento debido a los cambios en el estilo de vida de los consumidores a nivel mundial. Según el estudio de mercado realizado por “Research and Markets”, se predice que entre el 2016 y el 2024 el mercado de snacks dulces y salados aumentará con una tasa de crecimiento anual de 6,17 % (Grand View Research, 2016). La prevalencia de niños (2-18 7 años) consumidores de snacks en Estados Unidos, aumentó de 74% en los años 1977-1978 a un 98 % en los años 2003-2006; dentro de los cuales los snacks salados fueron los que experimentaron un mayor incremento en su consumo en las últimas tres décadas (Piernas y Popkin, 2010). Según Mozaffarian et al. (2014), una de cada cinco muertes por enfermedades cardiovasculares se atribuyen al consumo de sodio en exceso. En el caso específico de Latinoamérica y el Caribe la proporción de muertes cardiovasculares asociadas al sodio fue cercana a un 15 %, para el año 2010 (OMS, 2012). El sodio es el principal catión del líquido extracelular y su función fundamental es mantener la presión osmótica del fluido extracelular (Belitz et al., 2009). Este elemento se encuentra mayoritariamente en el plasma (10 %), el líquido intersticial (30 %) y los huesos (40 %) (Michell, 2014); y la cantidad necesaria para una función corporal adecuada es de 0,2-0,5 g/día (OMS, 2012). El sodio presenta consecuencias sobre las enfermedades cardiovasculares debido a que tiene un efecto sobre la presión arterial, donde un exceso de sodio en la dieta aumenta la presión arterial y por ende la incidencia de enfermedades cardiovasculares (Chrysant, 2016). Además, su consumo en exceso también puede producir otros efectos nocivos en la salud, un resumen de estos se presenta en el Cuadro I. 8 Cuadro I. Otros efectos adversos del consumo en exceso de sal. Efecto Adverso Fuente Cáncer de estómago El exceso de sal aumenta la probabilidad de que ocurra la infección de Helicobacter pylori lo cual conduce a cáncer gástrico Tsugane et al., 2004 Enfermedades renales El exceso del consumo de sal aumenta la secreción urinaria de proteínas, lo cual aumenta el deterioro de la función renal Du Cailar et al., 2002 Osteoporosis Al aumentar la ingesta de sal, se aumenta la absorción intestinal del calcio y la movilización del calcio de los huesos; lo cual genera deficiencias Devine et al., 1995 Debido a todos los efectos nocivos a la salud que ocasiona el consumo de sodio en exceso, la Organización Mundial de la Salud (OMS) recomienda una ingesta de 2,0 g/día de sodio o 5,0 g/día de sal para los adultos (≥16 años); y en el caso de los niños (2-15 años) recomienda reducir el valor de 2,0 g/día de sodio según los requerimientos de energía de cada individuo (OMS, 2012). De igual forma, según Powles et al. (2013) el promedio de sodio consumido por un adulto en el 2010 fue de 3,95 g/día, equivalente a 10,06 g/día de sal (asumiendo que la única fuente de sodio es la sal); lo cual sobrepasa casi al doble los valores recomendados por la OMS. Los snacks salados se encuentran dentro de la lista de alimentos con el mayor contenido de sodio, como se muestra en el Cuadro II. Según un estudio realizado por Montero et al. (2015), donde se analizaron las marcas de snacks más consumidas en Costa Rica divididas en tres tipos (extruidos, fritos y tostados), los snacks extruidos tienen un promedio de 1112 mg sodio/100 g, los snacks fritos 460 mg sodio/100 g y los snacks tostados 699 mg sodio/100g. 9 Cuadro II. Contenido de sodio aproximado en varios grupos de alimentos (OMS, 2012). Grupo Alimenticio Contenido de sodio (mg/100 g) Sal de mesa, bicarbonato de sodio, polvo de hornear 38 000 Sopas en polvo, caldos deshidratados 20 000 Salsa de soya 7 000 Snacks (ej. palomitas, pretzels, papas tostadas) 1 500 Tocineta 1 500 Salsas y untables 1 200 Queso maduro 800 Vegetales procesados 600 Mantequilla/Margarina 500 Queso fresco 400 Pescado procesados 400 Cereales y productos a base de cereales (ej. pan, cereal de desayuno, repostería) 250 Pescado fresco 100 Huevo 80 Leche 50 Vegetales frescos 10 Frutas frescas 5 Los elevados aumentos en el consumo de snacks salados combinado con los altos contenidos de sodio que presentan estos alimentos, tienen un efecto importante sobre el sodio total que los consumidores están ingiriendo y es por 10 dicha razón que los snacks son considerados dentro de las campañas de reducción de sodio. Por ejemplo, en Estados Unidos los niños con edades entre 2-5 años presentan un consumo promedio de 434 mg sodio/día provenientes de snacks (Shriver et al., 2018). En países como Australia, Holanda, Dinamarca y Francia el consumo de snacks de personas entre 2-18 años y mayores de 19 años aporta un 11-17 % y 6-12 % del valor diario recomendado de sodio, respectivamente (Auestad et al., 2015). El inicio de la campaña de reducción de sodio en los alimentos comenzó en el 2003, cuando la OMS en conjunto con la FAO realizaron un análisis de todas las causas de enfermedades cardiovasculares y concluyeron que efectivamente el consumo de sodio en exceso tenía un efecto directo sobre dichas enfermedades; por lo que surgió la meta de reducir el consumo de sodio a 2 g diarios (OMS, 2003). Para combatir la morbilidad y mortalidad asociadas a una alimentación poco sana, la OMS elaboró la “Estrategia Mundial sobre Régimen Alimentario, Actividad Física y Salud”. El documento mencionado fue realizado con el fin de impulsar a los Estados miembros a elaborar «políticas, estrategias y planes de acción nacionales para mejorar el régimen alimentario y fomentar la actividad física» (OMS, 2004). En consecuencia, al llamado de la OMS, la Organización Panamericana de la Salud (OPS) realizó una declaración política titulada “Prevención de las Enfermedades Cardiovasculares en las Américas mediante la Reducción de la Ingesta de Sal Alimentaria de Toda la Población”. Como su nombre lo menciona, el objetivo de la declaración política es lograr una disminución gradual y sostenida del consumo de sodio hasta alcanzar la meta propuesta por la OMS (2,0 g/día) para el 2020; basándose en tres pilares: «reformulación de alimentos y comidas; concientización del consumidor y campañas de educación; y realización de alteraciones ambientales para elegir las opciones saludables más fáciles y accesibles para todas las personas» (OPS, 2009). 11 En el 2011, Costa Rica se une a estas iniciativas al establecer el “Plan Nacional de Reducción del Consumo de Sodio y Sal en la Población 2011-2021”. De acuerdo con el Ministerio de Salud (2011) «Este plan tiene como meta lograr la reducción del consumo de sal y de sodio en la población nacional, y el contenido de sodio en los alimentos para alcanzar progresivamente la recomendación de la OMS (5 g sal o 2 g sodio/persona/día)». Para la elaboración, coordinación y validación del Plan Nacional se conformó un Equipo Conductor Nacional integrado por representantes del Ministerio de Salud y de INCIENSA. Además, para implementar la validación se cuenta con la participación de organizaciones, instituciones y empresas listadas a continuación: ACDYN, CCCR, CACIA, CCSS (Desarrollo de Servicios de Salud), Colegio de Médicos y Cirujanos, CONAPROSAL, INA, ITCR, MEIC, OMS, OPS, PMA Y UNED. Además de las políticas mencionadas anteriormente, existen diferentes esfuerzos que se están realizando en todo el mundo para combatir la problemática del sodio. Trieu et al. (2015) realizaron un estudio con el fin de proporcionar una visión general de las iniciativas que se están llevando a cabo a nivel mundial para la reducción de sal o sodio en los alimentos y descubrieron que existen 75 países donde se ha efectuado una estrategia nacional para la reducción de sal/sodio. De los países mencionados, 33 han implementado acción legal para la declaración obligatoria del contenido de sodio en los empaques y la implementación de impuestos, 12 países han reportado reducciones en la ingesta de sal de la población, 19 han reducido el contenido de sodio en los alimentos y 6 han conseguido mejorar la concientización y la actitud de los consumidores hacia el consumo de sal/sodio. Estas tendencias de reducción de sodio a nivel global han despertado el interés de las empresas alimentarias costarricenses por comenzar a posicionarse en el mercado como alimentos bajos en sodio. Aun cuando la declaración de “bajo en sodio” no siempre es fácil de alcanzar en algunas categorías de alimentos, las empresas están conscientes de la obligación que tienen por cumplir con el Plan 12 Nacional establecido, por lo que el desarrollo e implementación de estrategias de reducción de alimentos procesados en Costa Rica va en aumento. La elaboración de snacks está constituida por tres etapas generales: preparación de la materia prima, cocción y salado o saborización; dependiendo del tipo de snack que se procese estas etapas van a estar compuestas por diferentes operaciones. • Preparación de la materia prima: En esta etapa se preparan las materias primas con el objetivo de obtener la base del snack que cumpla con los criterios de calidad y sensorial establecidos por el productor. Por ejemplo, para snacks de primera generación se realizan operaciones como selección, lavado, pelado y rebanado. Por el otro lado, cuando se desean producir snacks de la segunda generación se realiza una masa a base de harina, agua y condimentos, mediante operaciones de hidratación, mezclado y calentamiento (Matz, 1984). Además en algunas ocasiones las masas son extruidas para obtener la forma deseada, y a su vez son necesarias las operaciones de hidratación y cocción de la masa. En otras ocasiones se realiza un proceso de extrusión y secado para generar pellets, los pellets son productos semi-acabados que luego de una cocción se transforman en el producto terminado. Estos son usualmente formulados a partir de una mezcla de almidones y harinas (Dubey y Bhattacharya, 2014). • Cocción: El principal objetivo de esta etapa es la transformación del alimento en un producto con una mejor calidad, dado que se dan cambios deseables en la textura, sabor y color del producto; y a su vez debido a procesos de calentamiento y deshidratación el producto presenta una mayor estabilidad microbiológica. Las operaciones normalmente utilizadas en esta etapa para la preparación de los snacks son fritura, horneado y tostado (Berk, 2009). 13 • Salado/Saborización: la saborización y la aplicación de sal se realizan justo a la salida de los freidores u hornos, cuando la base del snack sigue caliente. Las saborizaciones se realizan a partir de sazonadores los cuales se aplican mediante un tambor rotatorio en forma sólida como un polvo fino o en forma líquida como una base oleosa (Seighman, 2001). El proceso de fritura se define como «un proceso de cocción y secado mediante la inmersión de un producto en aceite de grado alimentario a temperaturas entre 150-200 °C, donde la humedad del alimento sale en forma de vapor» (Ahmed y Rahman, 2012). La operación involucra una transferencia simultánea de masa y energía, llevada a cabo en cuatro etapas. Comienza con el calentamiento inicial, donde la temperatura superficial del alimento se iguala a la temperatura de ebullición del agua a la presión de trabajo por medio de convección del aceite al alimento y conducción dentro del alimento, sin ocasionar la evaporación de agua. En una segunda etapa, se da la ebullición superficial en la cual se producen burbujas, se comienza a crear la corteza y se provoca un cambio de convección natural a convección forzada. Además, se da un aumento en la crujencia y porosidad del alimento, lo cual permite mayor absorción de aceite. Seguidamente, sale aún más humedad del interior del producto, se aumenta el espesor de la corteza y por ende la velocidad de transferencia de calor disminuye; hasta llegar a la última etapa llamada punto final de burbuja, donde la temperatura de la corteza se iguala a la temperatura del aceite y se detiene la evaporación de agua (Pedreschi y Enrione, 2015). Existen freidores continuos y por lote, los freidores continuos son los más utilizados en la industria. Estos equipos están conformados por un baño de aceite en el cual se encuentra una banda transportadora para el producto, que permite que este se sumerja en el aceite por un tiempo establecido según su velocidad. El tiempo que pasa el producto sumergido en el aceite se conoce como el tiempo de residencia. El aceite se calienta por sistemas de infrarrojo, convección, gas o electricidad, y su temperatura es controlada a partir de un 14 sistema de control de temperatura. Además los freidores contienen filtros y reguladores del nivel de aceite automáticos para eliminar residuos indeseables y compensar lo consumido por el producto (Berk, 2009). En la fritura es importante mantener el control de parámetros como: temperatura del aceite, velocidad de las bandas y flujo de alimentación. Dependiendo de las condiciones de operación, la transferencia de calor va a ser distinta, lo cual afecta la cinética de vaporización del agua, la intensidad del estrés mecánico interno y la cantidad de agua eliminada (Pedreschi y Enrione, 2015). Dichas variables conducen a variaciones en la porosidad y la absorción de agua en el producto terminado, lo cual a su vez influye sobre el contenido de grasa en el producto terminado. Algunos estudios han determinado que al tener un mayor contenido de grasa la adherencia de los sazonadores en productos fritos aumenta (Enggalhardjo y Narsimhan, 2005). Además, el contenido de grasa superficial y la temperatura del producto luego de la operación de fritura facilitan la adherencia del sazonador, debido a que el aceite funciona como un adhesivo uniendo el saborizante a la base (Ainsworth y Plunkett, 2007). La forma más común de aplicar un sazonador es mediante la aplicación en polvo a través de un tambor rotatorio o una banda transportadora. Al trabajar con la banda transportadora el producto es recubierto por el sazonador únicamente por un lado, mientras que con el tambor rotatorio se obtiene un recubrimiento más homogéneo. Los tambores rotatorios se encuentran de forma horizontal inclinado hacia abajo para que el producto fluya de un extremo al otro. Los polvos pueden dispensarse con distintos tipos de distribuidores, los cuales suelen utilizar la gravedad. Existen diseños como el tubo con tornillo giratorio, el cual contiene agujeros a lo largo del tubo por los cuales el sazonador cae en forma de cortina en todo el largo del tambor. Otro dispositivo de alimentación, comúnmente utilizado para sal, es el dispensador de rollo el cual consiste de dos rodillos ranurados que dejan pasar el polvo por los surcos entre los rodillos hacia la cama de producto. Los dispensadores neumáticos son otro tipo menos 15 común, en el cual a través de aire comprimido flota el sazonador a través del producto (Barringer, 2013). Los sazonadores en polvo requieren que la base frita contenga suficiente aceite a nivel superficial para lograr la adhesión adecuada. Cuando los snacks son muy secos se suelen saborizar con un sazonador en base oleosa llamado “slurry”, el cual se rocía con aspersores a través de todo el tambor (Hall, 2012). En la aplicación de sazonadores en polvo se deben controlar variables del proceso y las materias primas para evitar problemas que afecten la calidad del producto final, como por ejemplo, la cohesividad y adhesión del sazonador. Cuando los sazonadores son muy cohesivos están expuestos a dispensarse de forma menos homogénea dado que el flujo de alimentación y el recubrimiento de la base tienden a tener mayor variación. Además, una adhesión ineficiente en el producto genera pérdida del sazonador durante la aplicación y en el empaque, lo que provoca cambios en el sabor y la composición del producto final (Barringer, 2013). Los sazonadores están compuestos por diversos ingredientes utilizados para obtener el perfil sensorial y las características de apariencia. En el Cuadro III, se listan los diferentes tipos de ingredientes y su función. 16 Cuadro III. Distintos tipos de ingredientes utilizados en la formulación de un sazonador para snacks salados (Seighman, 2001). Ingrediente Función Ejemplos Sal Potenciador de los demás sabores. Sal fina, sal granulada*1 Rellenos Ayudar a ajustar el porcentaje de aplicación del sazonador asegurando la cobertura e intensidad de sabor deseada. Maltodextrina, harina de trigo o maíz, suero Polvos lácteos Aportar sensación en boca y sabor. Mantener la sensación por mayor tiempo gracias al alto contenido de grasa. Queso, crema ácida o mantequilla en polvo Vegetales en polvo Prolongar la experiencia del sabor, dado que se solubilizan más lentamente y por ende se perciben luego del sabor inicial. Cebolla deshidratada, ajo deshidratado, chile deshidratado Especias Aportar sabor y apariencia buscada según la descripción del perfil. Los extractos aceleran la liberación del sabor Pimienta, chile, albahaca, orégano, romero, canela, etc.*2 Sabores compuestos Aportar el sabor principal, debido a la tecnología de preparación se mantienen estables por más tiempo. Naturales, naturales y artificiales, artificiales Potenciadores de sabor Aumentar los sabores por la presencia de nucleótidos en su composición. GMS, levaduras, proteína vegetal 17 Cuadro III (Continuación). Distintos tipos de ingredientes utilizados en la formulación de un sazonador para snacks salados (Seighman, 2001). Ingrediente Función Ejemplos Endulzantes Aportar dulzor deseado según el sabor principal. Azúcar, melazas, dextrosa, fructosa Ácidos Aportar ácido deseado para redondear sabores. Cítrico, láctico, málico, acético Colores Brindar color estable. Amarillo 5, rojo 40, azul 1, anato, etc Ayudantes de proceso Mejorar la adhesión de ingredientes hidrofílicos Evitar segregación. Agentes antiapelmazantes Aceite vegetal, dióxido de silicio Antioxidantes Preservar el producto Vitamina E, BHT, tocoferoles, BHA. *1 Cuando se utiliza la sal como único ingrediente. *2 Molidos, enteros o en extracto. La evaluación sensorial se define como «un método científico utilizado para evocar, medir, analizar e interpretar las respuestas a los alimentos a través de los sentidos de la vista, el olfato, el tacto, el gusto y la audición» (Lawless y Heymann, 1998). Los análisis sensoriales se pueden dividir en dos categorías, la objetiva y la subjetiva. En los métodos objetivos un grupo de panelistas entrenados evalúa los atributos de un producto, mientras que en el método subjetivo los atributos se miden a través de las reacciones de los consumidores 18 al probar el producto (Kemp et al., 2011). Existen distintos tipos de pruebas sensoriales las cuales varían según el objetivo de la prueba; dichas pruebas se dividen en los siguientes grupos: Pruebas de discriminación, pruebas descriptivas y pruebas de aceptación. Las evaluaciones sensoriales se realizan en espacios especiales, los cuales son tranquilos, sin ruido ni olores, donde los jueces evalúan las muestras por separado sin compartir pensamientos entre sí. Además, las muestras presentadas a los evaluadores deben realizarse y alistarse siguiendo el mismo procedimiento. Dos factores críticos en la elaboración de un panel son el uso de muestras codificadas, con números aleatorios para evitar parcialidad, y un orden de presentación aleatorio para evitar obtener alguna tendencia debido a un orden específico (Lawless y Heymann, 1998). La pruebas de discriminación se utilizan para indagar si existen diferencias perceptibles por los consumidores entre dos muestras, por ejemplo entre un producto estándar y su reformulación (Lawless y Heymann, 1998). Estas pruebas pueden categorizarse en dos tipos: direccionadas o no direccionadas. La diferencia entre estas consiste en especificar (direccionadas), o no (no direccionadas), en las instrucciones de la prueba la naturaleza de la diferencia. Las pruebas direccionadas tienen una mayor sensibilidad pero, en casos donde no se conoce con exactitud la naturaleza de la diferencia se utilizan las pruebas no direccionadas (Rousseau, 2015). En las pruebas de diferenciación existen dos tipos de errores, el error tipo I y el error tipo II. El error tipo I se basa en rechazar la hipótesis nula cuando es correcta, lo cual significa que se concluye que las muestras son diferentes cuando en realidad no lo son. Dicho error puede minimizarse al reducir el nivel de significancia (α) de la prueba. Por el otro lado, el error tipo II se basa en aceptar la hipótesis nula cuando era falsa, o en otras palabras decir que las muestras son iguales cuando no lo son. Este error puede minimizarse al reducir 19 el β de la prueba (Kemp et al., 2011). Por lo tanto, para la definición del número de panelistas necesarios en una prueba se utilizan los valores de α y β, además del valor de d’. El d’ es una constante que permite evaluar el grado de similaridad entre dos muestras, el cual corresponde a la distancia entre dos medias medidas en términos de la desviación estándar de la distribución (Rousseau, 2015). Existen varios tipos de pruebas de discriminación, descritas a continuación (Lawless y Heymann, 1998; Nollet, 2004): • Triángulo: La prueba de triángulo es una prueba no direccionada, en la cual se presentan tres muestras simultáneamente, dos de ellas son iguales y la otra es diferente. Se les pide a los jueces que seleccionen la diferente, y luego se analizan los resultados mediante un análisis binomial. La probabilidad de elegir la diferente cuando en realidad no hay diferencias perceptibles es de 1 3⁄ . • Dúo-Trío: En la prueba de dúo-trío también se presentan tres muestras, donde dos de las muestras son codificadas y la otra es de referencia. Se le solicita a los panelistas que indiquen cuál de las dos muestras es igual a la de referencia, por lo que también se trata de una prueba no direccionada. Los resultados son analizados por pruebas binomiales, pero dicha prueba es menos eficiente que la prueba de triángulo dado que la oportunidad de elegir la correcta de forma al azar es de 1 2⁄ . • Tétrada: La prueba tétrada también es una prueba no direccionada en la cual se le presentan a los panelistas cuatro muestras, dos grupos de dos muestras idénticas. Se les instruye que agrupen las muestras en dos pares según su similitud. Al igual que la prueba de triángulo, esta prueba tiene una probabilidad de 1/3; pero presenta una mayor sensibilidad para detectar diferencias y además se requiere un menor tamaño de muestra por lo que es la prueba más recomendada. 20 • Pruebas alternativas de elección forzada (n-AFC): En estas pruebas se les presenta un número n de muestras a los panelistas y se les pide que elijan cual de todas las muestras presenta la intensidad más alta de un atributo específico; por lo tanto estas son pruebas direccionadas y presentan una probabilidad de 1/n. Normalmente las más utilizadas son la prueba 2-AFC y 3-AFC. Se recomienda utilizar estas muestras cuando se conoce el atributo por el cual difieren dado que son pruebas más eficientes y sensibles. Para el análisis estadístico de las pruebas de discriminación se pueden utilizar tres tipos: distribución binomial, chi cuadrado o distribución normal. El análisis binomial permite determinar si el resultado obtenido se debió a una casualidad o bien si en realidad los panelistas percibieron una diferencia a partir del cálculo de una probabilidad. Roessler et al. (1978), publicaron una serie de tablas binomiales para los diferentes tipos de pruebas discriminatorias; con las cuales se determina el número de panelistas necesarios para concluir que existe una diferencia significativa para una probabilidad y número de muestra (jueces) específica. En el caso de la prueba de chi cuadrado se calcula una frecuencia (x2) con el número de respuestas correctas e incorrectas y una probabilidad; dicha frecuencia se compara con la frecuencia esperada (hipótesis). Por último, en la prueba de distribución normal se utiliza la probabilidad debajo del área de la curva normal para determinar un factor Z y así estimar la probabilidad de que el resultado se haya debido al azar. Este factor Z se compara con un factor Z crítico (teórico), determinado a través de tablas. La teoría de umbrales es definida por la ASTM como «el rango de concentración, donde por debajo de dichas concentraciones los aromas y sabores de una sustancia no serán detectables bajo ninguna circunstancia práctica, y por encima del rango los individuos con sentidos normales de gusto y olfato detectarían fácilmente la presencia de la sustancia» (ASTM International, 21 2011). A nivel práctico se establece el umbral como el nivel al cual se logra la detección de la sustancia el 50% de las veces. La teoría de umbrales se utiliza en ejemplos como la determinación de las concentraciones de sustancias químicas para reemplazar aromas naturales, la determinación del umbral de sabores desagradables en productos y la determinación de la sensibilidad de panelistas en la detección de ingredientes claves. Los autores le atribuyen una baja reproducibilidad al método dado que existe una variabilidad de percepción en un mismo individuo debido a variaciones en su sistema nervioso y diferencias fisiológicas (Meilgaard et al., 2006). Los resultados de los umbrales se obtienen a partir de una curva psicofísica de la respuesta sensorial a un estímulo en función de la concentración de dicho estímulo (Figura 1). Hoy en día, se sabe que la relación entre aumento del estímulo y la percepción no es lineal y varía entre individuos, por lo que la definición del umbral representa sólo un punto en la curva de una función psicofísica (Lawless y Heymann, 2010). Figura 1. Curva psicofísica para la determinación del umbral de un estímulo (Lawless y Heymann, 2010). Los umbrales se pueden clasificar en las categorías listadas a continuación: detección, reconocimiento, diferencia y terminal. El umbral de detección, o el Función psicométrica en la determinación del umbral de concentración P O R C E N T A J E D E R E S P U E S T A S P O S IT IV A S Concentración, milimolar 50% respuestas positivas = umbral de concentración 22 umbral absoluto, es el estímulo más leve capaz de producir una sensación. El umbral de reconocimiento es el nivel específico de un estímulo requerido para que este pueda ser reconocido e identificado, por lo que este umbral es mayor al umbral de detección. El umbral de diferencia se define como el cambio requerido de un estímulo para producir una diferencia detectable, este grado de cambio se cuantifica con el valor DAP (Diferencia apenas perceptible) o JND por sus siglas en inglés. El JND determina el incremento de concentración de un estímulo requerido para ocasionar un cambio en la sensación. Por último, el umbral terminal es la concentración sobre la cual no se percibe un incremento en el estímulo sensorial (Clark et al., 2008). Normalmente a nivel práctico se determina el umbral de diferencia mediante el método del estímulo constante. En este método se presentan una serie de muestras con un estímulo de concentración constante (estímulo estándar) comparado contra una serie de muestras de concentración variable (estímulo de comparación) por encima y por debajo del nivel del estímulo constante. Las muestras se colocan en pares y mediante pruebas de comparación pareada se le indica a los panelistas que seleccionen la muestra de cada par que presenta el estímulo más intenso. A partir de la comparación pareada se realiza la curva psicofísica (frecuencia en que estímulo variable fue juzgado más intenso que el estándar versus la concentración del estímulo variable) y se determina el JND como la concentración del estímulo en el cual el 75 % (o 25 %) de los panelistas juzgan la intensidad como mayor a la del estándar. Se dice que es un 25 % de la frecuencia dado que por debajo del umbral absoluto (50 %) la probabilidad de acertar se debe al azar, por lo tanto se utiliza el 50 % como base cero. Al calcular el JND se considera un intervalo de incertidumbre (II), el cual se calcula a partir de la probabilidad de acertar de la prueba. En este caso al utilizar la prueba de comparación pareada se tiene un p= ½, por lo que el intervalo de incertidumbre se define como la diferencia entre la mitad arriba y abajo del 25 % de frecuencia. Por último el II se divide entre dos para obtener el umbral de 23 diferencia (JND) (McBurney y Collings, 1977). Con el valor de JND se puede llevar a cabo una reducción de dicho grado en el producto de interés, y esta no será percibida por el consumidor. La información sobre los gustos, aversiones, preferencias y requisitos de aceptabilidad se pueden obtener mediante las pruebas sensoriales llamadas pruebas orientadas al consumidor. Dentro de las pruebas al consumidor, se encuentran las pruebas cuantitativas de preferencia y de aceptación; las cuales permiten traducir los gustos de una persona en atributos de un alimento (Sharif et al., 2017). Cuando se desea determinar si un producto es gustado por los consumidores, se utilizan las pruebas de aceptación. Para esta prueba, los consumidores evalúan un producto mediante el uso de escalas hedónicas. La escala hedónica más utilizada es la escala de nueve puntos donde se le pide a los panelistas que evalúen las muestras en una escala que va desde “me disgusta extremadamente” hasta “me gusta extremadamente” (Ramíres, 2012). Un tipo de prueba de aceptación utilizada cuando se desea evaluar un atributo específico es la prueba de Justo-Correcto (JAR), en la cual se utiliza una escala que combina los fundamentos hedónicos y la intensidad de un producto. La escala utilizada es de categorías y presenta dos extremos opuestos y un punto central, donde las categorías de los extremos se rotulan como “Muy Poco” y “Mucho” y el punto central como “Ideal”. Su uso consiste en que el juez determine cuanto menos o más de lo ideal tiene este producto para un atributo dado (Meilgaard et al., 2007). La prueba de Justo-Correcto presenta la limitante de que deber de realizarse utilizando atributos específicos y sencillos para que todos los consumidores presenten un consenso en la comprensión del atributo. Además, es importante presentarle a los consumidores instrucciones claras para que evalúen el agrado o desagrado de cierto producto según el atributo y no la intensidad de dicho atributo (Lawless y Heymann, 2010). 24 Debido a que este tipo de prueba se basa en una escala hedónica, se utiliza un análisis de resultados no paramétrico; en el cual se grafican los resultados como un histograma (Figura 2). A partir del histograma se analiza la simetría del gráfico y la frecuencia con la cual se eligió la categoría de ideal. Para concluir si cierta intensidad de un atributo fue evaluado como el ideal por los consumidores el histograma debe mostrar simetría, presentar bajas frecuencias en los extremos y una alta frecuencia en el punto central (cercano al 80 %) (Lawless y Heymann, 2010). Figura 2. Ejemplo de histograma de la prueba Justo-Correcto (Lawless y Heymann, 2010). La industria maneja dos términos claves para la mejora continua de los procesos, los cuales son: calidad y productividad. La calidad es definida por la ISO 9001, como «el grado en que un conjunto de características inherentes cumple con los requisitos preestablecidos» (Hoyle, 2015). Por el otro lado, la productividad se define como la relación entre la producción obtenida por un sistema de producción o servicios y los recursos utilizados para obtenerla (Lopez, 2013). Según Gutiérrez y de la Vara, la calidad y productividad están No suficientemente dulce Algo no suficientemente dulce Justo Correcto PRODUCTO 456 PRODUCTO 873 25 directamente relacionadas ya que al mejorar la calidad también se disminuyen los costos por reprocesos, fallos, retrasos y devoluciones, lo cual genera una mejor utilización de los materiales y recursos (2009). Además, según dichos autores, el éxito de las empresas está ligado a la felicidad del consumidor, la cual se basa en: la calidad en el producto, el precio y la calidad en el servicio de un producto específico; por lo que la mejora continua es un punto clave y es por eso que se han desarrollado múltiples herramientas para su aplicación. Six Sigma es una estrategia de mejora continua que busca optimizar el desempeño de los procesos y reducir la variabilidad, tomando como referencia tres áreas prioritarias: satisfacción del cliente, reducción del tiempo de ciclo y disminución de los defectos. El objetivo de esta estrategia es obtener una calidad 6 sigma, lo cual significa diseñar productos y procesos donde la variación de los parámetros de calidad sea tan pequeña que la campana de distribución quepa dos veces dentro de las especificaciones (Gutiérrez y de la Vara, 2009). Según Snee (1991), algunas razones por las cuales Six Sigma es eficiente son: el impacto financiero, el involucramiento de la gerencia, el uso de un enfoque disciplinado, tiempos cortos para terminar procesos, medidas de éxito bien definidas, enfoque en los clientes y el proceso, y uso de un enfoque estadístico. Un proyecto Six Sigma está formado por el ciclo DMAIC, el cual consta de las siguientes etapas: definir, medir, analizar, mejorar y controlar (Gutiérrez y de la Vara, 2009). La metodología de Lean o proceso esbelto se enfoca en incrementar la velocidad de los procesos por medio de la eliminación de actividades que generan desperdicio; como sobreproducción, esperas, transporte, sobre procesamiento, inventarios, movimientos y retrabajos (Gutierrez, 2014). Se utilizan herramientas para analizar el flujo de proceso, sus restricciones y los tiempos de espera, dado que los dos puntos clave en esta estrategia son el tiempo y el flujo. Tanto la estrategia de Six Sigma como la estrategia de Lean tienen como objetivo mejorar el proceso, por lo que se creó una metodología Lean Six Sigma para obtener «un proceso riguroso de selección y gestión de 26 proyectos, donde se da entrenamiento, seguimiento y revisión de proyectos, se comunican resultados y se da reconocimiento y recompensas» (Gutiérrez y de la Vara, 2013). El objetivo principal de esta primera etapa es definir problemas y métricas, establecer cómo afecta dicho problema al cliente y los beneficios esperados del proyecto. Es importante definir correctamente el problema ya que, a partir de él se concretan los objetivos para el análisis y la búsqueda de oportunidades de mejora. Además, una correcta definición del problema garantiza la solución por completo o en su mayoría; mientras que una mala definición únicamente llevará a un gasto en los recursos y el tiempo (Shankar, 2009). Para la definición del problema es importante plantear adecuadamente el Qué (qué producto, qué defecto), Quién (quién se queja, quién se afecta), Dónde (dónde en el producto, dónde en la fábrica), Cuándo (cuándo comenzó, cuándo en el proceso) y Cuánto (cuántos productos, tendencia). Una herramienta que facilita el planteamiento del problema es el diagrama SIPOC (Figura 3). El nombre diagrama SIPOC proviene de las siglas en inglés: Suppliers (proveedores), Inputs (entradas), Process (proceso), Outputs (salidas) y Customers (clientes). Su objetivo es brindar un amplio panorama del proceso, ya que como lo explica el nombre se organiza la información acerca de proveedores, entradas, procesos, salidas y clientes (Shankar, 2009). 27 Figura 3. Ejemplo de Diagrama SIPOC para el proceso del servicio empapelado de paredes de una empresa (Serpell, 2010). Esta segunda fase, se realiza para tener un mejor entendimiento del proceso, validar las métricas definidas, verificar que pueden ser medidas y determinar la situación actual. Para ello, se desarrolla un plan de recolección de datos que permite recopilar información sobre las entradas, el proceso y las salidas. Las mediciones utilizadas pueden ser realizadas en el momento que se comienza la estrategia Six Sigma o bien utilizar las existentes de la empresa; con ellas se procede a determinar cuáles podrían ser las posibles oportunidades de mejora. Con los datos recolectados, se realizan pruebas de hipótesis y análisis de varianza para determinar si existen diferencias significativas entre ellos. Además, se utilizan herramientas como los diagramas de correlación y gráficos de control para plasmar la situación actual (Gutiérrez y de la Vara, 2009). En los diagramas de correlación se grafica una variable medida versus otra variable, para identificar si existe una relación entre las características y así determinar las causas de las fallas (Shankar, 2009). Existen distintos tipos de relaciones: positivas, negativas, intensas y débiles. Los gráficos de control estadístico de procesos (SPC) son usados para mostrarnos los datos y entender la variación del proceso que está siendo analizado a través del tiempo. En ellos se grafican los resultados de una variable y los límites de control para analizar si 28 hay datos por fuera de ellos. Con el análisis de esta información se podría distinguir si las variaciones del proceso se deben a causas comunes o causas especiales (Serpell, 2010). En esta tercera fase, el objetivo es analizar los datos recolectados identificando fuentes de variación con el fin de establecer la causa raíz del problema y las oportunidades de mejora. Para esta etapa se suelen utilizar herramientas para la evaluación de las 6 M’s, mediante encuestas, entrevistas y observación del proceso. Las 6 M’s se refiere a Mano de obra, Material, Máquina, Método, Medición y administración (Management), donde se evalúan aspectos como (Shankar, 2009): • Mano de obra: conocimiento, entrenamiento, habilidad, capacidad, comportamiento, motivación. • Material: variabilidad, cambios, proveedores. • Máquina: capacidad, condiciones de operación, mantenimiento, ajustes. • Método: definición de operaciones, estandarización, procedimientos, controles, registros. • Medición: instrumentos, repetibilidad, reproducibilidad, calibración, definición, seguimiento. • Administración: principios de la empresa, decisiones estratégicas u operativas Seguidamente, se utilizan herramientas como los diagramas de causa y efecto y el diagrama de Pareto para llegar a la causa principal del problema. En el diagrama de causa y efecto, también llamado diagrama de Ishikawa, se grafican las causas potenciales al problema divididas en categorías para tener un análisis estructurado; generalmente las categorías se componen por las 6 M’s. Para la realización del gráfico, primeramente debe realizarse una lluvia de ideas o 29 utilizarse de una herramienta de evaluación, luego se monta el diagrama y se priorizan las causas (Voehl et al., 2014) (Figura 4). Figura 4. Esquema del Diagrama de ishikawa (Simon, 2017). Para priorizar se puede utilizar el diagrama de Pareto, presente en la Figura 5, este diagrama es un gráfico de barras que ayuda a ordenar las posibles causas en un orden de prioridad mediante la Ley “80-20”. Dicho gráfico se basa en la teoría de Vilfredo Pareto quien dice que “el 80 % de los problemas se deben a un 20 % de las causas” (Voehl et al., 2014). Figura 5. Ejemplo de un Diagrama de Pareto (Grima y Tort-Martorell, 1995). Administración Mano de obra Método Causa Subcausa Problema Material Máquina Medición Quejas de Clientes A B C D E F Significativas No Significativas Línea 80% 30 En esta etapa se tiene como objetivo proponer e implementar las soluciones que ayuden a eliminar la causa raíz o reducir los problemas que se están trabajando a través de un plan de mejoramiento (Gutiérrez y de la Vara, 2009). Según Okes (2009), existen soluciones menores, intermedias y mayores. En las soluciones menores se realizan entrenamientos, advertencias y/o implementación de puntos de control. Mientras que, una solución intermedia es cuando se implementan ayudas en el proceso reduciendo artículos similares y/o distracciones. En el caso de las soluciones mayores, estas se refieren a cambios físicos en el entorno o proceso. El primer paso para la mejora es la realización de una lluvia de ideas con todas las posibles soluciones a las causas principales encontradas. Seguidamente se eligen las soluciones, para ello se considera quién debe tomar la decisión y cuáles criterios deben considerarse. La escogencia de las soluciones puede ser autónoma, consultativa o de consenso. En una decisión autónoma el individuo o grupo toma una decisión según el conocimiento que presenta; mientras que en la consultativa la decisión se toma luego de haber consultado información a otros con conocimiento acerca del proceso; por último, cuando el individuo o grupo toma la decisión en conjunto con otras partes con conocimiento y responsabilidades sobre el cambio se conoce como una decisión por consenso (Okes, 2009). Algunos criterios importantes para la priorización de las soluciones son las potenciales ganancias a nivel técnico, costo/beneficio, tiempo y como se ajusta con la organización de la empresa. Existen varias herramientas que pueden utilizarse para facilitar la selección de las soluciones, por ejemplo: la matriz de pago y la tabla de decisión. La matriz de pago es una matriz simple 2x2, donde en el eje X se colocan los efectos de la solución y en el eje Y las recompensas; si una solución requiere poco esfuerzo y se obtiene una gran recompensa sin duda se elige, mientras que si una solución requiere un gran esfuerzo con una recompensa mínima es mejor no seleccionarla. 31 La tabla de decisión, es una opción más detallada donde se colocan los criterios específicos que se desean evaluar para la selección (Figura 6). A cada criterio se le designa un peso según su importancia y se evalúan las soluciones dándole una puntuación utilizando una escala lineal de 1 a 5 o de 1 a 10. Por último, se suma la puntuación y se pondera con el peso de cada criterio para elegir las soluciones con mejor puntaje (Okes, 2009). Figura 6. Ejemplo de una matriz de decisión para seleccionar la mejor solución (Gutiérrez y de la Vara, 2009). Al seleccionar las soluciones que se deben realizar de forma prioritaria, se utilizan herramientas como los diagramas de Gantt y actas de proyecto para presentar de forma visual los pasos a seguir. Para cada solución se comienza un proyecto. El acta del proyecto se realiza para cada una de las soluciones seleccionadas con el objetivo de documentar la justificación, definición del problema u oportunidad, patrocinadores, gestores, miembros del equipo, duración, alcance, meta, costo aproximado y productos esperados (PMI, 2008). El diagrama de Gantt se utiliza para planificar y programar tareas a lo largo de un período determinado, realizando un calendario general del proyecto. En dicho diagrama se observan de forma gráfica las tareas, duración y secuencia dado que su principal objetivo es mostrar el tiempo de dedicación previsto para cada actividad (Salvendy, 2001). Luego de que las mejoras son implementadas la siguiente fase consiste en controlar los procesos para asegurar que los defectos se hayan eliminado o se encuentren bajo control. El objetivo principal de esta etapa es documentar, 32 monitorear y asignar personas encargadas para mantener las ganancias obtenidas al implementar las mejoras en el proceso. La importancia de esta etapa radica en garantizar el éxito del proceso Six Sigma implementado. Gutiérrez y de la Vara (2013) indican que la importancia del sistema de control es «prevenir que los problemas que tenía el proceso se vuelvan a repetir, impedir que las oportunidades que mejora implementadas se olviden, mantener el desempeño del proceso y alentar a la mejr continua». En muchas ocasiones, a lo largo de los proyectos de Lean Six Sigma se utiliza la herramienta llamada Reporte A3, la cual consiste en una plantilla donde se sintetiza toda la información del trabajo en una hoja tamaño A3 (Figura 7). Su función radica en proveer organización a los proyectos de solución estructurada de problemas y documentar todo el aprendizaje, decisiones y planeamiento involucrado en el proyecto de una forma visual utilizando gráficos, cuadros y figuras (Sobek, 2018). Dicho informe está compuesto por la siguiente información: tema del proyecto, antecedentes, situación actual, análisis de causas, plan de implementación y seguimiento y control de las soluciones. En el tema y antecedentes se realiza una breve descripción del problema, y se indica cual es la importancia de su solución. En la situación actual del proyecto se incorpora información visual que evidencian posibles factores relacionado al problema. Mientras que en el análisis de causas se muestra el análisis realizado para determinar la causa raíz. Luego, en la etapa de implementación viene la recomendación o soluciones a realizar y se describen las tareas específicas, fechas, duración y responsables. Por último, se presentan las tareas pos-implementación y cuadros de resultados del progreso luego de implementado (Gutierrez, 2014). 33 Figura 7. Ejemplo de Reporte A3 (Fuente: Elaboración propia). 34 IV. MATERIALES Y MÉTODO El proyecto se realizó en la empresa Y, en Llano Grande, Cartago y en la sede Rodrigo Facio de la Universidad de Costa Rica, en San Pedro de Montes de Oca, San José. La medición de los parámetros de producción se realizó en la empresa Y. En el Laboratorio de Química del Centro Nacional de Ciencia y Tecnología de Alimentos (CITA) se realizaron los análisis físico-químicos; mientras que los análisis de funcionalidad de la materia prima se llevaron a cabo en el Laboratorio de Química ubicado en la Escuela de Tecnología de Alimentos, en la Facultad de Ciencias Agroalimentarias de la Universidad de Costa Rica. Además, las pruebas sensoriales se realizaron en el Laboratorio de Análisis Sensorial ubicado en la misma Escuela. Para el proyecto se trabajó con el producto llamado por la empresa Y como “X”. Las materias primas utilizadas para el desarrollo de este producto consisten de la base extruida y el sazonador en polvo. La base extruida son pellets de harina de trigo, los cuales son importados y posteriormente freídos en la empresa. Según la especificación del proveedor estos contienen entre un 1,0 a 1,5 g de sodio/100 g producto. Por el otro lado, el sazonador en polvo es formulado y manufacturado por otro proveedor nacional, el cual viene en una presentación en polvo y se aplica directamente a la base frita, sin necesidad de ninguna preparación previa. Dicho sazonador contiene entre 6,9 y 8,5 g de sodio/100 g producto, según lo especificado por el proveedor. 35 Para el desarrollo del proyecto se utilizó una de las líneas de producción de la empresa; la cual consiste de un equipo continuo donde se realiza la dosificación de los pellets, seguido de la fritura y por último la aplicación del sazonador. En la Figura 8 se observa un esquema del equipo. Figura 8. Diagrama esquemático de la línea de proceso utilizada para la elaboración del producto X en la empresa Y. Como se observa en el esquema, primero se dosifican los pellets al freidor para obtener la base del producto con la textura deseada, por expansión del pellet extruido. La dosificación de los pellets consiste en una tolva que por medio de vibración alimenta los pellets a una banda transportadora hasta el equipo de A. Tolva de dosificación de pellets B. Panel de control de alimentación C. Bandeja de alimentación D. Banda de transporte 1 E. Panel de control del freidor F. Tanque de fritura G. Banda de entrada al tanque de fritura H. Banda de salida del tanque de fritura I. Extractor de vapor J. Intercambiador de calor K. Filtro de aceite L. Banda de transporte 2 M. Panel de control de aplicación sazonador N. Tolva de dosificación de sazonador O. Aspersor horizontal de tornillo giratorio P. Tambor giratorio Q. Salida de producto A B C D E F G H I J L M N O P Q K 36 fritura; dicha tolva presenta un panel de control donde se puede regular la intensidad de la vibración y por ende el flujo de alimentación. Para la fritura se utiliza un freidor continuo, que presenta una banda transportadora de entrada y una banda transportadora de salida, las cuales se regulan desde el panel de control para definir el tiempo de residencia del producto sumergido en el aceite. Además, mediante el panel de control se regula la temperatura de entrada y salida del aceite en el freidor. La aplicación del sazonador se realiza mediante el tambor horizontal rotatorio, el cual permite modificar la velocidad de rotación según lo requerido. El sazonador es dosificado en una tolva con un tornillo sin fin, que produce una cortina continua de sazonador a lo largo del tambor; la cantidad dosificada está dada por la velocidad del tornillo sin fin, regulada desde el panel de control. Debido al interés de la empresa de comenzar a implementar estrategias de reducción de sodio en sus productos, se evaluó el contenido de sodio en el producto terminado de cinco producciones entre los meses de mayo y junio para determinar si existía variabilidad en el proceso. Para cada producción se tomaron tres muestras en tres tiempos distintos: el inicio, medio y fin de la producción y se analizó el contenido de sodio en el producto según la metodología descrita en el apartado 4.5. El problema encontrado en la línea de proceso del producto X fue la variabilidad en el contenido de sodio. Con el fin de visualizar la variabilidad encontrada, se elaboró un gráfico de control con los valores del contenido de sodio en el producto terminado. Debido a que la empresa no lleva gráficos de control, se realizó un gráfico inicial utilizando las especificaciones declaradas en la etiqueta nutricional de los envases. Como límite central se utilizó el valor declarado en la información nutricional (1,41 g/100 g) y para determinar los límites críticos se utilizó un 3σ (fórmula 1), utilizando una desviación estándar de 20 %, dado que 37 es la desviación máxima aceptada por el Reglamento Técnico Centroamericano (RTCA) de etiquetado nutricional (RTCA, 2011). 𝐿𝐶𝑆 = �̅� + 3𝜎 𝐿𝐶𝐼 = �̅� − 3𝜎 (1) Donde: LCS: Límite crítico superior LCI: Límite crítico inferior �̅�: Promedio 𝜎: Desviación estándar Seguidamente, se desarrolló un diagrama SIPOC con el cual se determinaron los parámetros a analizar en la evaluación de la situación actual, las partes del proceso donde existe variabilidad y los recursos afectados. Evaluación de la variabilidad en el proceso de producción Se analizaron las condiciones de proceso de ambas operaciones con el fin de determinar la variabilidad que existe entre lotes y en un mismo lote de producción. La medición de las condiciones de proceso se realizó para cinco lotes, en tres tiempos de la producción: inicio, medio y fin (los cuales se establecieron según el volumen de producción de cada lote analizado). Para la operación de fritura y la aplicación del sazonador se midieron los siguientes parámetros: • Cantidad de producción Para cada lote de producción acompañado se registró la cantidad de producto terminado obtenido, reportándose en unidades de kilogramos. 38 • Operario a cargo Para cada lote de producción acompañado se registró el nombre del operador que realizaba dicha producción. • Temperatura del aceite a la entrada y la salida del freidor La temperatura del aceite es registrada por el equipo en el panel de control, por lo tanto, se tomó una única medición de la temperatura de entrada y salida registradas en el panel de control (Figura 8, parte e) para cada tiempo. Dichos resultados se reportan en °C. • Tiempo de residencia Para la medición se tomó una masa de 50 g de los pellets que se tiñeron con colorante negro de grado alimentario. Luego se midió, utilizando un cronómetro, el tiempo que duraba los pellets teñidos desde que ingresaban al freidor hasta que salían. El tiempo de residencia se reporta como un tiempo en segundos y se realizó una única medición para cada tiempo en cada lote, debido a que implica una pérdida de producto para la empresa y se desea minimizar. • Flujo de alimentación Para la medición del flujo de alimentación se colocó una bandeja en el área de alimentación de los pellets (Figura 8, parte c), los cuales se recolectaron por un minuto con el fin de determinar la masa de pellets que se alimentan en un tiempo dado, utilizando una balanza granataria y un cronómetro; dicha medición se realizó por triplicado. A partir de las mediciones realizadas se reporta el flujo de alimentación como un promedio en kg/s. • Humedad ambiental La humedad ambiental se determinó utilizando un higrómetro digital, el cual se colocó cerca de la línea de proceso. El resultado se reporta como un porcentaje, y se tomó una única medición para cada tiempo. 39 • Temperatura del producto antes de la aplicación de sazonador Para la determinación de la temperatura del producto se utilizó un termómetro infrarrojo marca EXTECH Instruments y modelo Min IR Thermometer 42500, con el cual se medió la temperatura de la base frita en cinco puntos horizontales justo a la salida del freidor (Figura 8, parte l). Los resultados se reportan como un promedio en grados Celsius. • Velocidad del tambor La velocidad del tambor influye sobre la homogeneidad de la distribución del sazonador en la base frita. Para la determinación de la velocidad del tambor se colocó una marca visible en el centro del equipo y con el uso de un cronómetro se contó el tiempo que duraba en realizar una revolución, con el fin de determinar las revoluciones por minuto (Figura 8, parte p). Esta medición se realizó por triplicado. • Adhesión del sazonador Para la medición de la adhesión del sazonador se tomó un volumen determinado de base frita justo a la entrada del tambor de aplicación de sazonador (Figura 8, parte l) utilizando un beaker plástico de 1 L, y se midió su masa. Luego se tomó una muestra del mismo volumen (beaker de 1 L) pero de base frita con sazonador, justo a la salida del tambor (Figura 8, parte q) y se midió su masa; ambas mediciones de masa se realizaron utilizando una balanza granataria. Se realizaron 5 repeticiones para cada medición. A partir de las masas medidas se determinó la adhesión mediante la siguiente fórmula: % Adhesión = mfinal − minicial mfinal ∗ 100 mfinal: masa de un volumen de base frita con sazonador (g) minicial: masa de un volumen de base frita sin sazonador (g) (2) 40 Evaluación de la variabilidad en las materias primas Se analizaron las dos materias primas que conforman el producto X (la base frita y el sazonador), con el fin de determinar la variabilidad que existe entre lotes y en un mismo lote de producción. La medición de las condiciones de proceso se realizó para los cinco lotes, en tres tiempos de la producción: inicio, medio y fin (los cuales se establecieron según el volumen de producción de cada lote analizado). Para el caso de la base frita, se apartaron tres muestras las cuales se tomaron justo a la salida del freidor (Figura 8, parte l). Se midieron las siguientes variables respuesta: • Contenido de humedad • Contenido de lípidos • Contenido de sodio La metodología utilizada para cada análisis se muestra en el apartado 4.5: Análisis físico-químicos. A su vez, para cada uno de los lotes, se tomó una única muestra representativa del sazonador antes de añadirlo en el dosificador (Figura 8, parte n). A la cual se le analizaron las siguientes variables: • Contenido de humedad • Contenido de lípidos • Contenido de sodio La metodología utilizada para determinar el contenido de humedad, lípidos y sodio se muestra en el apartado 4.5: Análisis físico-químicos. • Tamaño de partícula Para la determinación del tamaño de partícula se siguió el procedimiento establecido por la ASTM con la designación D6913/D6913M-17, y se realizó una única réplica. A partir de los resultados encontrados en la prueba (diámetro de 41 partícula de los tamices y las masas retenidas en cada tamiz) se determinó el tamaño medio de partícula utilizando la siguiente fórmula: • Cohesividad (ángulo de reposo) La determinación de la cohesividad o fluidez se realizó mediante la determinación del ángulo de reposo de acuerdo al procedimiento establecido por la ASTM con la designación C1444-00 (ASTM International, 2000), y se realizaron tres réplicas según lo determinado por la ASTM. Los productos con ángulos de reposo menores a 30° se consideran no cohesivos, los que presentan ángulos entre 30° y 45° son algo cohesivos, y los productos con ángulos de reposo entre 45° y 55° se consideran cohesivos (De Campos & Ferreira, 2013). Evaluación de la variabilidad en el producto terminado Todas las variables listadas anteriormente influyen sobre la composición del producto final. Debido a que los análisis de percepción sensorial se realizan a partir del producto terminado, es trascendental determinar la composición de dicho producto, en distintos lotes para determinar su variabilidad entre lotes y en el mismo lote. Las muestras analizadas se tomaron en los mismos cinco lotes, al principio, medio y fin de la producción, antes de la operación de empaque (Figura 8, parte q). A continuación, se enlistan las características que se midieron para cada una de las muestras. • Contenido de humedad 𝐷𝑝𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = ∑ ( 𝐷𝑝 ∗ 𝐹𝑅 100 ) 𝐷𝑝𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜: Tamaño medio de partícula (mm) 𝐷𝑝: Diámetro de partícula (mm) 𝐹𝑅: Fracción retenida (%) (3) 42 • Contenido de grasa • Contenido de sodio La metodología a utilizar para cada análisis se muestra en el apartado 4.5: Análisis físico-químicos. Para analizar la relación de las características del producto terminado con respecto a los parámetros del proceso y las variables respuesta medidas y así identificar las variables y/o parámetros con mayor impacto sobre la variabilidad del proceso, se realizaron dos análisis exploratorios de componentes principales (PCA, por sus siglas en inglés). Se realizó un primer PCA para la evaluación de las variables respuesta del proceso, donde se utilizaron como variables principales: cantidad de producción, operario, flujo de alimentación, tiempo de residencia, cohesividad del sazonador, contenido de sodio, lípidos y humedad del sazonador; y como variables secundarias: contenido de sodio, lípidos y humedad del producto terminado, adhesión del sazonador y contenido de sodio, lípidos y humedad de la base frita. Se excluyeron las variables de temperatura inicial del aceite, temperatura final del aceite y velocidad del tambor rotatorio debido a que se observó una baja variabilidad en los resultados, por lo que se concluyó que dichos datos no presentan mayor influencia sobre la variabilidad del proceso encontrada. Además, se eliminó la variable de temperatura superficial de la base frita a la salida del freidor dado que se cuestiona si el instrumento de medición utilizado fue lo suficientemente sensible para que su medición fuera representativa de la realidad. El segundo PCA se realizó para la evaluación de los parámetros del proceso con el objetivo de determinar si los operarios presentaban un efecto sobre el proceso. Se utilizaron las siguientes variables principales: flujo de alimentación, tiempo de residencia, velocidad del tambor rotatorio y temperatura de entrada y 43 salida del aceite y como variable secundaria se utilizó el operario a cargo de la producción. Se definieron dos componentes principales para ambos análisis, tomando en cuenta los residuales, es decir la porción de información no explicada por el modelo, la capacidad predictiva del modelo y el nivel de sobreajuste del mismo. El objetivo de realizar este análisis es entender de manera cualitativa la correlación entre las variables, la presencia de muestras extremas y las relaciones entre variables respuesta. Para el análisis de componentes principales se utilizó el software SIMCA 13.0.2.0 los datos finales fueron pre- procesados, para lo que se eligió el Unit Variance (UV, por sus siglas en inglés) como algoritmo de normalización y centrado de la matriz (Anexo 1). Además, con el objetivo de determinar si la variabilidad de las materias primas era significativa se realizó un diseño experimental irrestricto aleatorio con un solo factor, el lote de producción, de cinco niveles. Se aplicó un análisis de varianza (ANDEVA), reportando la probabilidad asociada (p) cuando se encontró una diferencia significativa y la potencia (1-) para los efectos no significativos. Para los resultados con una diferencia significativa, se realizó una prueba de comparación de medias de Tukey (p<0,05), para determinar a cuáles tratamientos pertenecen las variables respuesta que presentaron la diferencia significativa. Determinación del umbral de diferencia del snack X Con el fin de determinar si el consumidor percibe una diferencia significativa en el sabor salado del producto X (variable íntimamente relacionada con el contenido de sodio) entre lotes, se realizó una prueba de determinación de umbrales de diferencia por el método de estímulo constante, utilizando la prueba 44 de escogencia forzada 2-AFC. Como estímulo constante se utilizó la muestra con un contenido de sodio identificado como la mediana. Para la selección de las concentraciones de los estímulos variables, se partió de la concentración más baja encontrada en el producto en el punto 4.1.2 y se fue incrementando en una relación semilogarítmica con un factor de 1,7. El panel se conformó por 42 panelistas no entrenados consumidores de snacks fritos, tomando en cuenta una potencia de 95 %, un d’ = 1 y un α = 0,05 (Ennis & Jesionka, 1993). Se le solicitó a cada panelista firmar el “acuerdo de participación de pruebas sensoriales con consumidores” (Anexo 2), probar las muestras de izquierda a derecha en el orden presentado e indicar en la pantalla la muestra que presentaba mayor intensidad del atributo sabor salado (Anexo 2). Con los datos recopilados en la prueba, se determinó el umbral de diferencia mediante el valor DAP (Diferencia apenas perceptible) o JND, por sus siglas en inglés. Para el método de estímulo constante se realizó la curva psicofísica graficando los resultados obtenidos de las hojas de respuestas de los panelistas, colocando en el eje Y la frecuencia en que el estímulo variable (salado) fue juzgado más intenso que el estándar, y en el eje X la concentración del estímulo variable (concentración de cloruro de sodio). Seguidamente se construyó una línea de mejor ajuste. A partir de la línea de mejor ajuste, se interpolaron las concentraciones de cloruro de sodio a 87,5% y 62,5% de la frecuencia del eje Y, que corresponde a los valores entre los que se encuentra el intervalo de incertidumbre. La diferencia entre ambas se dividió por un factor de dos para obtener el umbral de diferencia (JND), se puede observar la determinación de forma gráfica en la Figura 9. 45 Figura 9. Medición del intervalo de incertidumbre en la curva psicofísica para la determinación del JND (Lawless y Heymann, 2010). Evaluación del agrado de los consumidores por el sabor salado a partir de una prueba de Justo-Correcto Con el fin de determinar el nivel del sabor salado considerado como ideal por parte del consumidor, se realizó una prueba de agrado de Justo Correcto, en la cual por medio de una escala se evaluó que tan cerca de lo ideal está el sabor salado para los consumidores. Para la prueba se utilizaron cinco muestras que contenían los valores mínimos y máximos de sodio encontrados en el punto 4.4.2; los contenidos de sodio se fueron aumentando con un factor igual al umbral de detección determinado en el punto 4.4.3.1. El panel se conformó por 112 panelistas no entrenados consumidores de snacks fritos. De igual manera se solicitó a cada panelista firmar el “acuerdo de participación de pruebas sensoriales con consumidores” (Anexo 2) y proceder con la evaluación. Para cada muestra, los consumidores evaluaron el agrado del sabor salado en una escala de cinco categorías: muy poco salado, poco salado, ideal, algo salado, muy salado. Se le solicitó al juez que probara las muestras de abajo 𝐼𝐼 = 𝑋2 − 𝑋1 𝐽𝑁𝐷 = 𝐼𝐼 2 Donde, II: Intervalo de incertidumbre 𝑋1: Concentración del estímulo para 62,5 % de frecuencia 𝑋2: Concentración del estímulo para 87,5 % de frecuencia P O R C E N T A J E R E S P U E S T A P O S IT IV A Concentración, milimolar 46 hacia arriba y marcara la categoría que mejor se ajusta al agrado del sabor salado de cada una (Anexo 2). Los datos recopilados en la prueba de Justo-Correcto se analizaron estadísticamente mediante un análisis no paramétrico, utilizando histogramas para cada uno de los porcentajes de contenido de sodio; donde se graficó el número de panelistas que eligieron cada una de las categorías de la escala. A partir de los histogramas, se definió como el contenido de sodio ideal, la muestra