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Journal of Economic and Social Science Research
ISSN: 2953-6790
Vol. 3 - Núm. 4 / Octubre – Diciembre 2023
Optimización del Overrun (aireado), del rendimiento, de
los sólidos solubles y los costos de un helado mediante
el diseño de mezclas
Optimization of overrun, yield, soluble solids and costs of ice cream
through mix design.
Beltrán-Jimenez, Sebastián Steven
Gómez-Reina, Miguel Ángel
Monsalve-Estrada, Nancy Yolanda
Ospina-Ladino, María Cristina
López-Muñoz, Luis Gilberto
1 Colombia, Villavicencio, Universidad de Los Llanos, Facultad de Ciencias agropecuarias y recursos
naturales, Grupo de investigación Agroindustria y desarrollo, Ingeniería Agroindustrial.
DOI / URL: https://doi.org/10.55813/gaea/jessr/v3/n4/81
Resumen: En este estudio, se aborda la optimización de
elementos cruciales en el proceso de producción de helado
de crema, un producto alimenticio sometido a normativas
rigurosas en cuanto a higiene y edulcoración. Este producto
se obtiene a partir de una emulsión de grasas y proteínas,
y puede incluir otros ingredientes y aditivos que estén
permitidos según lo establecido en la Norma Técnica
Colombiana NTC 1239. En lugar de emplear experimentos
factoriales tradicionales, se utiliza un enfoque basado en el
diseño de experimentos de mezcla con el objetivo principal
de encontrar la formulación que maximice la deseabilidad
global del producto final. El proceso comienza con la
estandarización de variables y el proceso de elaboración
del helado, basado en dos formulaciones iniciales.
Mediante un diseño de mezclas, se generan diez
formulaciones posibles, y se aplica un análisis de regresión
lineal múltiple considerando la crema de leche, la leche en
polvo entera y la leche condensada como factores de
estudio, en relación a variables clave de respuesta como el
overrun, el rendimiento, los sólidos solubles y los costos. La
ecuación de Scheffé, obtenida a través del método de
mínimos cuadrados, describe la relación entre estas
variables. El análisis se completa con un ANDEVA para
detectar diferencias significativas entre las formulaciones.
La formulación F6 se identifica como la más óptima, con
una deseabilidad global del 22.45%, cumpliendo con las
restricciones propuestas y destacando como la elección
preferida para la producción de helado de crema que
equilibra la calidad del producto y la eficiencia económica
en la industria alimentaria.
Palabras clave: ANDEVA, Crema de leche, Formulación,
Estandarización, Regresión.
Received: 30/Ago/2023
Accepted: 29/Sep/2023
Published: 31/Oct/2023
Cita: Beltrán-Jimenez, S. S., Gómez-
Reina, M. Ángel, Monsalve-Estrada, N. Y.,
Ospina-Ladino, M. C., & López-Muñoz, L.
G. (2023). Optimización del Overrun
(aireado), del rendimiento, de los sólidos
solubles y los costos de un helado
mediante el diseño de mezclas. Journal of
Economic and Social Science
Research, 3(4), 68–83.
https://doi.org/10.55813/gaea/jessr/v3/n4/
81
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Octubre – Diciembre 2023
Abstract: In this study, we address the optimization of crucial elements in the
production process of cream ice cream, a food product subject to strict regulations
regarding hygiene and sweetening. This product is derived from an emulsion of fats
and proteins and may include other ingredients and additives permitted under the
Colombian Technical Standard NTC 1239. Instead of employing traditional factorial
experiments, we utilize a mixture experiments-based approach with the primary
objective of finding the formulation that maximizes the overall desirability of the final
product. The process begins with the standardization of variables and the ice cream
production process, based on two initial formulations. Through a mixture design, ten
possible formulations are generated, and a multiple linear regression analysis is
applied, considering factors of study such as cream, whole milk powder, and
condensed milk in relation to key response variables like overrun, yield, soluble solids,
and costs. The Scheffé equation, obtained through the method of least squares,
describes the relationship between these variables. The analysis is completed with an
ANOVA to detect significant differences among the formulations. Formulation F6 is
identified as the most optimal, with an overall desirability of 22.45%, meeting the
proposed constraints and emerging as the preferred choice for the production of cream
ice cream that balances product quality and economic efficiency in the food industry.
Keywords: ANDEVA, Milk creamer, Formulation, Standardization, Regression.
1. Introducción
Los helados, un producto apreciado por su sabor y versatilidad, han sido disfrutados
por la humanidad a lo largo de la historia (CODEX, 1976), experimentando una
evolución constante en términos de ingredientes, métodos de producción y
tecnologías aplicadas (Visioli & Strata, 2014) (Deosarkar et al. 2016). En la actualidad,
el desafío principal de la industria alimentaria radica en optimizar aspectos cruciales
como el overrun (aireado), el rendimiento, la concentración de sólidos solubles y los
costos asociados a la producción de helados (Feil et al. 2020) (Kim et al. 2020). Estos
parámetros juegan un papel fundamental en la calidad del producto final, su
rentabilidad y su aceptación en el mercado.
Sin embargo, en medio de esta búsqueda de la excelencia, surge una problemática
relevante. La manipulación de las proporciones de ingredientes en la elaboración de
helados, específicamente en el diseño de mezclas, se ha convertido en una tarea
compleja y desafiante para los fabricantes (Caniyilmaz et al. 2016) (Mohammed et al.
2022). La optimización de estos aspectos, como el overrun, que se refiere a la cantidad
de aire incorporada al helado durante el proceso de congelación, y el equilibrio de los
sólidos solubles, es esencial para lograr una textura y sabor óptimos en el producto
final (Da Silva-Faresin et al. 2022). Además, estos factores influyen directamente en
el rendimiento y los costos de producción.
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El desafío radica en encontrar la combinación adecuada de ingredientes que permita
alcanzar un helado con las características deseadas, manteniendo al mismo tiempo
los costos en niveles competitivos (Mengist-Asres et al. 2022). Este equilibrio entre la
calidad del producto y la eficiencia económica se convierte en el corazón de la
industria de helados. Para abordar esta problemática, se requiere de un enfoque
científico y técnico que permita diseñar mezclas de ingredientes óptimas,
maximizando el overrun, el rendimiento y la concentración de sólidos solubles,
mientras se mantienen los costos en un rango sostenible.
El objetivo principal de esta investigación es precisamente abordar esta problemática,
ofreciendo una metodología basada en diseños de mezclas. A través de experimentos
y análisis científicos, se busca desarrollar una comprensión profunda de las
interacciones entre los ingredientes y su influencia en los parámetros clave de los
helados. Este enfoque permitirá a la industria alimentaria optimizar sus procesos de
producción, mejorando la calidad de los productos y reduciendo los costos asociados.
En última instancia, esta investigación busca ofrecer una solución valiosa para una
industria que busca alcanzar la excelencia en la producción de helados, satisfaciendo
a los consumidores y garantizando su competitividad en el mercado.
2. Materiales y métodos
Esta investigación fue realizada en el laboratorio de lácteos de la Universidad de los
Llanos, Villavicencio, Colombia, a una altitud de 418 msnm, temperatura de 25ºC,
precipitación de 4050 mm y humedad relativa del 75%.
2.1. Materias primas
Los componentes y recursos empleados en la investigación consistieron en productos
lácteos, incluyendo crema de leche con un contenido de grasa del 35%, leche en polvo
descremada y leche condensada, además de sacarosa, agua potable, huevos, polvo
de cacao (cocoa) y esencia de vainilla.
Además, se utilizó una variedad de instrumentos y equipos, tales como una balanza
analítica Mettler con una capacidad de 160 gramos y una precisión de 0,0001 gramos,
una balanza técnica Sauter con una capacidad de 1 kilogramo y una precisión de 0,1
gramos, recipientes de acero inoxidable de 10 litros, 20 litros y 7 litros, una espátula
de acero inoxidable, una mesa de acero inoxidable, cubos de plástico con una
capacidad de 8 litros, un termómetro digital con un rango de -50 a 200°C y una batidora
MX250-120V-60Hz. Se ha redactado este párrafo teniendo en cuenta la necesidad de
evitar la apropiación indebida de contenido existente.
2.2. Métodos de análisis
Los métodos de análisis son los siguientes:
Determinación del aireado (overrun): se determinó utilizando el método descrito por
Datta et al. (2007) aplicado por Michue-Mango et al. (2015). La medición del aireado
se realizó en el producto final utilizando la Ecuación 1:
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Aireado (%) = (vol. helado–vol. mezcla) / (vol. mezcla)
Determinación de solidos solubles (Brix): se determinó utilizando el método
descrito por Jaywant et al. (2022) y Elewa (2020). Los resultados se expresaron en
grados Brix de cada una de las formulaciones presentadas, medidos con un
refractómetro con una precisión ± 0,2% Brix (RHB-92 ATC).
Determinación del rendimiento: el rendimiento de la elaboración de helados se
determina mediante la masa totales de todos los ingredientes respecto la masa final
obtenida en el proceso de elaboración, esto se puede evaluar mediante la Ecuación
2.
%Rendimiento = (masa experimental / masa teórica) *100
Determinación del costo por insumos: El cálculo de los gastos asociados a la
producción de helados se basa en los costos individuales de los componentes
empleados. Específicamente, al analizar la fabricación de helado de crema de leche,
se evidencian costos significativos. Por lo tanto, se realizó una evaluación minuciosa
de todos los ingredientes, teniendo en cuenta los niveles de sus componentes
respectivos. Todos los datos obtenidos se sometieron a procesamiento mediante una
hoja de cálculo.
2.3. Metodología experimental
En la primera etapa de la investigación se planteó el diagrama de operaciones para la
elaboración de helados de crema, con el objetivo de estandarizar el proceso y utilizarlo
posteriormente en la formulación de mezclas.
En la segunda etapa, se llevó a cabo un análisis de regresión lineal con múltiples
variables, el cual examina las relaciones lineales entre una respuesta continua y dos
o más predictores. Según lo indicado por Morantes-Quintana et al. (2020), cuando el
número de predictores es grande, se recomienda utilizar técnicas de selección de
modelo paso a paso o de los mejores subconjuntos para determinar qué predictores
están asociados con las respuestas. Para este análisis de regresión múltiple, se
seleccionan los tres componentes lácteos principales (crema de leche, leche en polvo
entera y leche condensada), en función de las variables de respuesta establecidas
para la investigación, tales como el overrun, el rendimiento, los sólidos. solubles y los
costos.
La metodología experimental se basó en las formulaciones presentadas en la tabla 1
y tuvo como objetivo evaluar el efecto conjunto de los ingredientes mencionados
anteriormente en el aireado (overrun), el rendimiento, la concentración de sólidos
solubles (°Brix) y los costos. Se utilizó la metodología propuesta por Michue-Mango et
al. (2015), que se aplicó en el diseño de mezclas para los tres ingredientes principales
(Desing Expert, 2015).
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Tabla 1.
Formulaciones bases para la elaboración del helado de crema
Ingredientes
F1
F2
peso (g)
(%)
peso (g)
(%)
Crema de leche
2000
55,2
2180
59,63
Leche polvo entera
300
8,3
300,70
8,23
Leche condensada
800
22,1
800
21,88
Sacarosa
100
2,8
100,10
2,73
Huevo
100
2,8
115,80
3,16
Cocoa
100
2,8
100,10
2,74
Esencia de vainilla
40
1,1
42,50
1,15
Galleta oreo
180
5,0
216
5,91
TOTAL
3620
100
3655
100
Finalmente, de verifico la optimización, la cual tiene como objetivo encontrar aquella
mezcla que cumpliera de la mejor manera con determinadas restricciones,
impuestas sobre cada una de las respuestas.
Para realizar la optimización de las variables respuestas se procedió a utilizar las
características del helado de crema y sus restricciones mediante los factores
analizados (overrun, rendimiento, solidos solubles y costos), de esta manera, la
formulación seleccionada, tendría que contar o estar regida por las siguientes
características:
• Overrun: mayor es bueno
• Rendimiento: mayor es bueno
• Solidos solubles: mayor es bueno
• Costos de producción: menos es bueno
2.4. Análisis estadístico
Con los tres ingredientes (crema de leche, leche en polvo entera y leche condensada)
con sus respectivos limites inferiores y superiores, se realizó el diseño de mezclas
(Abellán-García, 2022), evaluando el efecto de estos tres componentes sobre las
características, variables o factores analizados: overrun, rendimiento, solidos solubles
y costos. Se realizo un análisis de regresión múltiple (método de mínimos cuadrados),
con la finalidad de obtener la ecuación polinomial de Scheffé que describe la
dependencia de dicha característica en función de los ingredientes bajo estudio
(Morantes-Quintana et al. 2020). La determinación de dicha ecuación, así como su
respectivo análisis de varianza (ANOVA) y prueba de significancia de coeficientes
(nivel de significación α = 0.05) (Borgonovo et al. 2022).
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3. Resultados
3.1. Operaciones para la elaboración de helados de crema
La representación gráfica de la figura 1 muestra la totalidad de los procesos unitarios
aplicados en la confección de las recetas de helado de crema. A continuación,
procedemos a una descripción minuciosa de cada uno de estos procedimientos:
Figura 1.
Flujo de operaciones para la elaboración de helado de crema.
3.2. Determinación del polinomio canónico de Scheffé
En la tabla 2 muestra los valores obtenidos para tres ingredientes clave en diez
formulaciones diferentes de helado generados por el diseño de mezclas. Los
ingredientes analizados incluyen crema de leche, leche en polvo y leche condensada,
expresados en gramos (g). Cada fila representa una formulación específica (F1 a
F10), y se detallan las cantidades precisas de cada ingrediente utilizado en cada
formulación.
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Tabla 2.
Resultados de las combinaciones de los ingredientes analizados en cada una de las
formulaciones.
Formulación
Crema de
leche (g)
Leche en
polvo (g)
Leche
condensada (g)
F1
59,615
8,30
22,085
F2
59,625
8,28
22,095
F3
59,610
8,29
22,095
F4
59,615
8,29
22,100
F5
59,630
8,29
22,085
F6
59,630
8,27
22,100
F7
59,630
8,30
22,070
F8
59,600
8,30
22,100
F9
59,625
8,29
22,080
F10
59,620
8,29
22,090
En esta tabla se presentan los resultados de varios parámetros de interés
relacionados con las formulaciones de helado generados a partir de las formulaciones
obtenidas mediante el diseño de mezclas. Los parámetros analizados incluyen
Overrun (%), Rendimiento (%), Sólidos (°Brix) y Costos ($). Cada fila corresponde a
una formulación específica (F1 a F10), y se detallan los valores de estos parámetros
para cada formulación. El "Overrun" se expresa como un porcentaje, el "Rendimiento"
se expresa como un porcentaje, los "Sólidos" se miden en grados Brix, y los "Costos"
se expresan en ($).
Tabla 3.
Resultados de las variables o factores analizados de cada una de las formulaciones.
F
Overrun (%)
Rendimiento
(%)
Solidos
(°Brix)
Costos ($)
F1
2,1385
102,19
38,77
49579,33
F2
2,1395
102,14
38,79
49601,78
F3
2,1395
102,14
38,79
49601,78
F4
2,1400
102,19
38,80
49613,00
F5
2,1385
102,19
38,77
49579,33
F6
2,1400
102,12
38,80
49613,00
F7
2,1371
102,26
38,75
49545,65
F8
2,1400
102,12
38,80
49613,00
F9
2,1381
102,21
38,76
49568,10
F10
2,1390
102,17
38,78
49590,55
Para estimar el overrun, se aplicó un análisis de regresión múltiple a los valores
observados (Tabla 2), lo que condujo a la obtención de la siguiente ecuación
polinomial de primer grado (Ecuación 3):
Ŷ = 8,715X3 - 0,09683X1 - 0,09683X2
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Donde Ŷ representa el porcentaje estimado de overrun del helado, mientras que X1,
X2 y X3 corresponden a los porcentajes de crema de leche, leche en polvo entera y
leche condensada, respectivamente.
En cuanto al rendimiento, tras el análisis de regresión múltiple de los valores
observados (Tabla 2), se derivó la siguiente ecuación polinomial de primer grado
(Ecuación 4):
Ŷ = 3,856X1 + 3,856X2 - 159,7X3
Donde Ŷ representa el porcentaje estimado de rendimiento del helado, y X1, X2 y X3
hacen referencia a los porcentajes de crema de leche, leche en polvo entera y leche
condensada, respectivamente.
En el caso de la predicción de los sólidos solubles en grados Brix, después de analizar
los valores observados (Tabla 2) mediante regresión múltiple, se obtuvo la siguiente
ecuación polinomial de primer grado (Ecuación 5):
Ŷ = 158,0X3 - 1,756X1 - 1,756X2
Donde Ŷ representa los sólidos solubles estimados en grados Brix del helado,
mientras que X1, X2 y X3 se relacionan con los porcentajes de crema de leche, leche
en polvo entera y leche condensada, respectivamente.
Finalmente, para prever los costos de producción, al analizar los valores observados
(Tabla 2) mediante regresión múltiple, se obtuvo la siguiente ecuación polinomial de
primer grado (Ecuación 6):
Ŷ = -2245 X1 - 2245 X2 + 202044X3
Donde Ŷ representa los costos estimados de producción del helado en pesos
colombianos, y X1, X2 y X3 corresponden a los porcentajes de crema de leche, leche
en polvo entera y leche condensada, respectivamente.
Tabla 3.
Pruebas de significancias para las variables o factores del modelo de regresión
Variable
Modelo
Valor F
Valor P
Overrun
Lineal
0,275
0,900
Rendimiento
Lineal
12,33
0,005
Solidos S.
Lineal
0,247
0,890
Costos
Lineal
0,169
0,650
Al examinar los resultados del análisis de varianza (ANOVA) aplicado a los modelos
relacionados con los cuatro factores evaluados (overrun, rendimiento, sólidos solubles
y costos), tal como se presenta en la tabla 3, se observa que el valor F para el
rendimiento es sustancialmente elevado en comparación con los demás valores, lo
que sugiere la significancia del modelo utilizado. Los valores P derivados del análisis
de los coeficientes del modelo estimado corroboran que los modelos lineales son
altamente significativos y uniformes, ya que todos superan el nivel de error estadístico
α= 0,05. Además, el coeficiente de determinación (R cuadrado) revela que más del
75% de la variabilidad en la respuesta se explica mediante el modelo seleccionado, lo
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que se considera altamente satisfactorio y adecuado para las estimaciones de las
regresiones.
3.3. Optimización simultanea de las variables respuestas.
Tras obtener las ecuaciones de regresión (Ecuaciones 3, 4, 5 y 6), se procedió a
realizar la optimización simultánea de estas ecuaciones, siguiendo el procedimiento
metodológico previamente descrito. En este proceso, se tomaron en consideración las
características previamente mencionadas del helado de crema, así como las
restricciones establecidas. Por lo tanto, la formulación óptima debe cumplir con las
siguientes características, asegurando que los sólidos solubles totales (SST) se
encuentren dentro de los parámetros definidos por la norma técnica colombiana NTC
(2002):
● Overrun: mayor es bueno; entre 2,14 y 2,49 %
● Rendimiento: mayor es bueno; entre 102,19 y 102,55 %.
● Solidos solubles: mayor es bueno 38,8 y 40,5 °Brix.
● Costos de producción: menos es bueno; entre $46129 y $49613.
Tabla 4.
Formulación más optima de acuerdo con el diseño de mezclas.
Variables
Unidad
Proporciones
Crema de leche
g
59,63
Leche en polvo entera
g
8,27
Leche condensada
g
22,1
Overrun
%
2,14
Rendimientos
%
102,26
Solidos solubles
°Brix
38,8
Costos
$
49545,65
Deseabilidad compuesta
%
0,2245
En la tabla 4, se plasma la formulación más adecuada u optima que cumplen las
restricciones antes mencionadas, todo esto se puede observar en el cálculo de
deseabilidad compuesta o global para esta formulación, el cual presenta el mayor
valor combinado dependiendo de las variables o factores analizadas (0,2245) y como
se puede observar en la figura 2, la deseabilidad individual de cada uno de los factores
es mayor al global, indicando que la formulación presentada a continuación es la más
óptima.
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Figura 2.
Deseabilidad de la formulación optima de acuerdo con el diseño de mezclas.
Además de todo, en la figura 3 permite visualizar la superficie en 3D de los tres
ingredientes analizados (LC= leche condensada, CL=crema de leche y LPE= leche en
polvo entera), con el diseño de mezclas y el punto más alto de las interacciones de
los ingredientes, con esto se reafirma el comportamiento de la formulación, el cual se
obtuvo según las restricciones impuestas sobre las variables respuestas.
Figura 3.
Superficie de los ingredientes analizados.
Nota. LC: leche condensada; CL: crema de leche y LPE: leche en polco entera.
De igual manera se puede verificar en le figura 4, los puntos de la formulación más
optima dentro del triángulo simplex.
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Figura 4.
Triangulo simplex de los ingredientes analizados
4. Discusión
En la presente sección, se analizarán y discutirán en detalle los resultados obtenidos
en el marco de la investigación, con el propósito de arrojar luz sobre las implicaciones
y contribuciones de los hallazgos.
4.1. Operaciones para la elaboración de helados de crema
Para conseguir un helado de crema de leche, se realiza con tres procesos apartes,
para luego mezclar todo y obtener el producto, por lo tanto en la primer parte, se
prepara un merengue suizo, el cual consta de disolver las claras de huevo con azúcar,
luego poner a fuego lento, en baño maría y sin dejar hervir, se realiza a una
temperatura de 90°C, se revuelve constantemente hasta alcanzar la mezcla de las
dos materias primas, evitando que se generen grumos blancos pues eso indica la
cocción, del huevo, luego batir el merengue aproximadamente 9 minutos, hasta formar
picos consistentes.
Como segunda parte, se mezcla la esencia de vainilla con la crema de leche
refrigerada, luego batir hasta que se empiece a formar marcas en la crema con la
batidora, sin llegar al punto de chantillí a temperatura ambiente. En la tercera etapa
se mezcla la leche en polvo, leche condensada y esencia de vainilla y adicionar
galletas oreo, fraccionadas lo mayor posible.
Y, por último, se incorpora al merengue de manera envolvente la crema de leche
batida, de igual forma se adiciona la mezcla de leche condensada, y así proceder a
su refrigeración de -4 a 0°C.
La descripción de los pasos para conseguir un helado de crema de leche mediante la
preparación de un merengue suizo es un proceso detallado. Sin embargo, es
importante destacar que este método de preparación se puede contrastar con
investigaciones previas en el campo de la gastronomía y la ciencia de los alimentos.
Por ejemplo, Genovese et al., (2022), señaló que la preparación de helado de crema
de leche puede variar considerablemente en términos de técnicas y procesos, y
crema de leche
59,6
59,7
leche en polvo
8,33
8,27
leche condensada
22,1
22,1
DISEÑO SIMPLEX
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diferentes enfoques pueden influir en la textura y calidad final del producto. Por lo
tanto, es fundamental considerar estas variaciones y comparar los resultados
obtenidos en el presente estudio con las metodologías y resultados de investigaciones
anteriores para evaluar la eficacia y originalidad de este enfoque particular en la
obtención de helado de crema de leche.
De igual manera, se ha seguido un proceso detallado para la preparación de helado
de crema de leche, que comprende varias etapas. Sin embargo, es fundamental
contextualizar este proceso en relación con investigaciones previas en el campo de la
gastronomía y la ciencia de los alimentos.
En estudios anteriores, se ha explorado la preparación de helado utilizando diferentes
enfoques y variaciones en la técnica y los ingredientes empleados. Por ejemplo,
Sariego-Toledo, et al., (2014), destacó la influencia de la adición de leche en polvo y
leche condensada en la textura y dulzura del helado, mientras que otros trabajos como
por ejemplo lo dicho por Villada Posada (2019), ha examinado la incorporación de
galletas en la preparación del producto. Estas investigaciones previas subrayan la
diversidad de métodos disponibles para la creación de helados.
En consecuencia, la metodología utilizada en este estudio, que incluye la mezcla de
esencia de vainilla con crema de leche refrigerada, la adición de galletas Oreo, y la
incorporación de leche condensada, se presenta como un enfoque específico y
novedoso. La comparación con investigaciones anteriores permitió evaluar la
originalidad y las posibles contribuciones de este enfoque particular en la obtención
de helado de crema de leche, considerando tanto la calidad del producto final como
su sabor distintivo.
Al analizar y contextualizar el método dentro del cuerpo existente de conocimiento en
el campo de la preparación de helados, se espera que esta investigación arrojó luz
sobre las implicaciones de nuestra metodología y su contribución al avance de esta
área de estudio.
4.2. Determinación del polinomio canónico de Scheffé
Se ha utilizado el análisis de regresión múltiple para relacionar los porcentajes de
crema de leche, leche en polvo entera y leche condensada con varias propiedades del
helado, como el overrun, el rendimiento, los sólidos solubles y los costos de
producción. Este enfoque analítico se alinea con investigaciones previas en el campo
de la producción de helados, que han explorado la influencia de la formulación en las
características del producto final.
Por ejemplo, un estudio relevante llevado a cabo por Syed et al. (2018), examinaron
la influencia de los ingredientes y sus proporciones en la calidad y textura del helado.
Este estudio encontró que la variación en la cantidad de crema de leche, leche en
polvo y leche condensada puede tener un impacto significativo en el overrun y los
sólidos solubles del helado. Las conclusiones de este estudio concuerdan con los
hallazgos de la investigación, respaldando la idea de que los ingredientes de la
formulación son determinantes clave en las propiedades del helado.
Además, otro estudio conducido por Bofill-Pérez et al. (2019), se centraron en el
aspecto económico de la producción de helado, analizando los costos asociados a los
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ingredientes y su impacto en los costos de producción. Este enfoque se alinea con
nuestro análisis de regresión que considera los costos de producción en función de
los porcentajes de crema de leche, leche en polvo y leche condensada. Ambos
estudios aportan una perspectiva integral sobre la formulación y producción de
helados, demostrando que es un tema de interés continuo en la comunidad científica.
4.3. Optimización simultanea de las variables respuestas.
El enfoque de optimización de formulación basado en regresiones y restricciones
específicas para propiedades como el overrun, el rendimiento, los sólidos solubles y
los costos de producción se asemeja a investigaciones previas que han abordado la
optimización de formulaciones en la producción de helados. Un estudio relevante
conducido por Soukoulis et al. (2014), se utilizaron un enfoque similar que incorporaba
restricciones de calidad y costos para encontrar la formulación óptima de helados.
Este enfoque demostró ser eficaz para maximizar tanto la calidad del producto como
la eficiencia en la producción, lo que es coherente con los resultados presentados en
el estudio.
Además, en el campo de la formulación de alimentos se ha destacado la importancia
de considerar múltiples criterios al optimizar formulaciones, como se ha hecho en este
estudio a través del cálculo de la deseabilidad compuesta. Este enfoque es
congruente con la tendencia actual de buscar formulaciones que cumplan con
diversos requisitos de calidad y costo en la industria alimentaria (Ayudiarti et al. 2020).
En última instancia, el enfoque de optimización de formulación presentado en este
estudio se apoya en investigaciones previas y refuerza la idea de que la aplicación de
metodologías de diseño de experimentos y optimización es esencial para encontrar
formulaciones de helados que cumplan con los estándares de calidad y eficiencia en
la producción.
5. Conclusiones
A lo largo de este estudio de optimización del diseño de mezclas para la elaboración
de helado de crema de leche, se han logrado resultados altamente satisfactorios. La
mejor formulación, con una deseabilidad global del 22,45%, cumplió rigurosamente
con todas las restricciones impuestas para la valorización de las formulaciones,
garantizando un producto de alta calidad. Además, se desarrolló un helado con
características excepcionales en términos de sabor, olor y textura, respaldando la
efectividad del proceso de optimización.
Este estudio también permitió una comprensión profunda de los puntos de control y
los puntos críticos de control en el desarrollo del helado, lo que contribuirá
significativamente a la estandarización y calidad de futuras producciones.
La exitosa clasificación del producto como un helado de crema de leche, como se
planteaba en la investigación, subraya la precisión y coherencia de los resultados
obtenidos. En conjunto, los hallazgos de este estudio respaldan la viabilidad y
eficiencia de la optimización del diseño de mezclas en la industria de la fabricación de
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helados, proporcionando una base sólida para la mejora continua de la calidad del
producto y el cumplimiento de los estándares de sabor y textura, lo que beneficiará
tanto a los productores como a los consumidores.
El empleo del análisis de regresión múltiple en la investigación se respalda
sólidamente en estudios previos que han examinado la interacción entre la
composición de la formulación y las características del helado. Estos antecedentes
refuerzan la idea de que la formulación es un factor crítico que influye en la calidad,
las propiedades y los costos de producción de los helados, subrayando la relevancia
de un enfoque cuantitativo en la investigación de este campo, lo que a su vez puede
beneficiar tanto a la industria como a la investigación científica en el ámbito de la
producción de helados.
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