Análisis de la retrogradación del pan molde blanco mediante métodos experimentales convencionales...

ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL

Facultad de Ingeniera en Mecnica y Ciencias de laProduccin

Anlisis de la Retrogradacin del Pan Molde Blanco Mediante

Mtodos Experimentales Convencionales y Anlisis Trmico

TESIS DE GRADO

Previo a la obtencin del Ttulo de:

INGENIEROS DE ALIMENTOS

Presentada por:

Alejandro Gabriel Quintong Santana

Jackeline del Roco Tenesaca Bustos

GUAYAQUIL ECUADOR

AO 2013

AGRADECIMIENTO

Agradecemos a nuestra

directora de tesis, Ing. Fabiola

Cornejo, quien nos gui y apoy

de manera incondicional en este

estudio.

Al laboratorio LEMAT, por haber

colaborado significativamente a

lo largo del trabajo.

Jackeline y Alejandro

DEDICATORIA

A Dios por sus bendiciones que

me ha brindado, a mi familia

por ser los pilares de mi vida y

por su constante e

incondicional apoyo y a todos

mis verdaderos amigos.

Jackeline

DEDICATORIA

A Dios por guiarme en todos

los pasos dados y poder

cumplir esta meta anhelada.

A mis padres y hermano por el

apoyo incondicional brindado

durante todo este tiempo, por

demostrarme que con empeo

y esfuerzo se puede lograr y

cumplir cualquier objetivo

planteado en esta vida.

Alejandro

TRIBUNAL DE GRADUACIN

______________________ ________________________Dr. Kleber Barcia V., Ph.D. M.Sc. Fabiola Cornejo Z.

DECANO DE LA FIMCP DIRECTORAPRESIDENTE

______________________Ing. Rodrigo Perugachi B.

VOCAL

DECLARACIN EXPRESA

La responsabilidad del contenido de esta

Tesis de Grado, nos corresponde

exclusivamente; y el patrimonio

intelectual de la misma a la ESCUELA

SUPERIOR POLITCNICA DEL

LITORAL

(Reglamento de Graduacin de la ESPOL)

_____________________________Jackeline del Roco Tenesaca Bustos

______________________________Alejandro Gabriel Quintong Santana.

II

RESUMEN

La finalidad de este trabajo fue demostrar la utilidad y precisin del uso de los

mtodos convencionales y anlisis trmico para determinar la retrogradacin

del pan molde blanco. A su vez elaborar el protocolo de uso del Calormetro

Diferencial de Barrido, DSC, para este producto.

Los anlisis convencionales se realizaron en una industria de panificacin,

utilizando los mtodos que actualmente se emplean. Las tcnicas que se

realizaron fueron: microbiologa, humedad, textura y anlisis sensorial. Las

muestras se analizaron por triplicado y pertenecieron a un mismo lote de

produccin.

Posteriormente, se desarroll un protocolo de uso para el equipo DSC Q200

del Laboratorio LEMAT de la ESPOL, dnde se detall los parmetros y uso

del equipo para determinar la retrogradacin del pan molde blanco. Slo se

analizaron dos muestras de pan molde blanco, debido al alto costo que

implica el uso del DSC Q200 y fueron evaluadas con un patrn de referencia

dentro del equipo a una velocidad de 5 C/min desde 20 a 110C. Los

resultados obtenidos con este mtodo son las entalpas de retrogradacin.

III

Con los resultados de todos los mtodos se realiz una comparacin del

comportamiento del pan molde blanco durante el transcurso del tiempo de

almacenamiento, concluyendo que el anlisis de textura es el que brinda

mayor informacin sobre el envejecimiento del pan molde blanco.

IV

NDICE GENERAL

Pg.

RESUMEN. II

NDICE GENERAL.. IV

ABREVIATURAS VII

SIMBOLOGA. VIII

NDICE DE FIGURAS IX

NDICE DE TABLAS. XI

INTRODUCCIN. 1

CAPTULO 1

1. FUNDAMENTOS TERICOS................................................................... 3

1.1 Generalidades del pan...................................................................... 3

1.2 Elaboracin de pan molde blanco..................................................... 7

1.3 Tiempo de vida til del pan ............................................................. 11

1.4 Retrogradacin del pan................................................................... 12

1.4.1 Efectos de los componentes de la harina en la retrogradacin

....................................................................................................... 13

1.4.2 Mecanismo de retrogradacin............................................... 15

1.4.3 Aditivos para evitar la retrogradacin.................................... 17

1.4.4 Factores que afectan la retrogradacin................................. 18

1.5 Mtodos de medicin de retrogradacin ......................................... 20

V1.5.1 Mtodos convencionales....................................................... 20

1.5.2 Anlisis trmico .................................................................... 23

CAPTULO 2

2. MATERIALES Y METODOLOGA.......................................................... 25

2.1 Mtodos convencionales para determinar la conservacin del pan

molde blanco.................................................................................. .25

2.1.1 Anlisis microbiolgico.......................................................... 26

2.1.2 Anlisis fsico ........................................................................ 28

2.1.3 Anlisis reolgicos ............................................................... 29

2.1.4 Anlisis sensorial ................................................................. 31

2.2 Anlisis trmico............................................................................... 32

2.2.1 Protocolo de uso del DSC del laboratorio LEMAT de la ESPOL

para envejecimiento del pan molde blanco ........................... 41

CAPTULO 3

3. ANLISIS DE RESULTADOS. ............................................................... 51

3.1 Resultados de mtodos convencionales........................................ 51

3.2 Resultados del anlisis trmico (DSC)........................................... 63

3.3 Comparacin entre los mtodos convencionales y el anlisis

trmico.65

VI

CAPTULO 4

4. CONCLUSIONES................................................................................... 67

APNDICES

BIBLIOGRAFA

VII

ABREVIATURAS

DSC: Calormetro Diferencial de BarridoESPOL: Escuela Superior Politcnica del LitoralAIB: Instituto Americano de PanificacinINEN: Instituto Ecuatoriano de NormalizacinCO2: Dixido de CarbonoM.P: Materia PrimaUFC: Unidades Formadoras de ColoniasDMA: Anlisis Dinmico Mecnicog: Gramosmm: Milmetross: SegundosN: Newtonmg: Miligramosmin: Minutosml: MililitrosmJ: MiliJouleTo: Temperatura inicialTp: Temperatura pico

Tc: Temperatura de conclusinHg: Diferencial de entalpas de gelatinizacinHr: Diferencial de entalpas de retrogradacinTr: Diferencial de temperaturas de conclusin e inicialX1: Temperatura inicial a baja temperaturaFW: Agua congelableUFW: Agua no congelable

VIII

SIMBOLOGA

%: PorcentajeC: Grados Centgrados

IX

NDICE DE FIGURAS

Figura 1.1 Diagrama de flujo pan molde blanco ........................................... 10

Figura 1.2 Esquema de la gelatinizacin del almidn ................................... 16

Figura 1.3 Re-cristalizacin de la amilopectina............................................. 16

Figura 2.1 Monitoreo de temperatura en percha de envejecimiento de pan . 26

Figura 2.2 Placa petrifilm y agua de peptona estril utilizado para el anlisis

microbiolgico ................................................................................ 28

Figura 2.3 Balanza de humedad infrarrojo .................................................... 28

Figura 2.4 Penetrmetro ............................................................................... 29

Figura 2.5 ndice de retrogracin del pan sin mejorador............................... 37

Figura 2.6 ndice de retrogracin del pan con mejorador.............................. 37

Figura 2.7 Efecto de almacenamiento de pan sobre el contenido de humedad

en miga y corteza........................................................................... 41

Figura 2.8 Tzero hermetic pan.................................................................... 42

Figura 2.9 Utensilios para manipular muestras............................................. 42

Figura 2.10 Sellado hermtico de Tzero Hermetic pan .............................. 43

Figura 2.11 Sistema del DSC Q 200............................................................. 44

Figura 2.12 Celda de ubicacin de los pan ................................................ 45

Figura 2.13 cono wizard experiment.......................................................... 46

Figura 2.14 Ventana del wizart experiment ................................................ 47

XFigura 2.15 Ventana de corrida DSC.......................................................... 47

Figura 2.16 Ventana de parmetros experimentales .................................... 48

Figura 2.17 Ventana de resumen de corrida experimental ........................... 49

Figura 2.18 Ventana sample information .................................................... 49

Figura 2.19 Ventana de notes y mass flow control................................... 50

Figura 3.1 Crecimiento microbiolgico de aerobios totales en el pan molde

blanco ............................................................................................ 52

Figura 3.2 Crecimiento microbiolgico de mohos y levaduras en el pan molde

blanco ............................................................................................ 53

Figura 3.3 Prdida de humedad (%) en el pan molde blanco ....................... 54

Figura 3.4 Prdida de suavidad (mm) en el pan molde blanco ..................... 57

Figura 3.5 Aumento de dureza (N) en el pan molde blanco.......................... 59

Figura 3.6 Aumento de firmeza (N) en el pan molde blanco ......................... 59

Figura 3.7 Aumento de masticabilidad (mJ) en el pan molde blanco............ 60

Figura 3.8 Anlisis de olor en el pan molde blanco....................................... 61

Figura 3.9 Anlisis de sabor en el pan molde blanco.................................... 62

Figura 3.10 Anlisis de textura en el pan molde blanco................................ 62

Figura 3.11 Curva de retrogradacin del pan molde blanco en el da 4........ 64

Figura 3.12 Curva de retrogradacin del pan molde blanco en el da 8........ 64

XI

NDICE DE TABLAS

Pg.

Tabla 1. Requisitos microbiolgicos (UFC/g) ............................................... 21

Tabla 2. Cronograma de anlisis de muestras............................................. 25

Tabla 3. Parmetros de calibracin del texturmetro................................... 30

Tabla 4. Escala empleada en evaluacin sensorial ..................................... 32

Tabla 5. Estudios de referencias para uso de DSC Q200 en el pan............ 33

Tabla 6. Resumen de resultados obtenidos usando Calorimetra Diferencial

de Barrido....................................................................................... 36

Tabla 7. Codificacin de muestras de pan molde blanco............................. 39

Tabla 8. Parmetros de calibracin del DSC Q200 ..................................... 40

Tabla 9. Resultado microbiolgico en pan molde blanco (UFC/g) ............... 51

Tabla 10. Resultados de porcentaje de humedad (%) .................................. 54

Tabla 11. Resultados de medicin con el penetrmetro (mm)...................... 56

Tabla 12. Resultado de medicin con texturmetro en el pan molde blanco 58

Tabla 13. Resultados de los anlisis sensoriales.......................................... 61

1INTRODUCCIN

El pan es uno de los alimentos ms antiguos y bsicos de la humanidad,

forma parte importante de la alimentacin de las poblaciones a nivel mundial.

Sin embargo, la retrogradacin o envejecimiento del pan es uno de los

principales factores que afectan a la industria de panificacin y al

consumidor, generando prdidas econmicas en ambos casos. Esto se debe

a que el consumidor final asocia esta caracterstica con la calidad del

producto final.

Durante el almacenamiento del pan se producen cambios moleculares en su

estructura, ocasionados por la migracin del agua desde la miga hacia la

corteza del pan. Estos cambios originan un aumento de la firmeza de la miga,

teniendo como consecuencia la prdida de la aceptacin del producto ante el

consumidor. Uno de los indicadores ms utilizados a nivel industrial para

determinar el envejecimiento del pan, es por medio del anlisis de textura.

Para comprender el comportamiento de la retrogradacin, se han realizado

diversos estudios que permitan analizar estos comportamientos, siendo su fin

contrarrestar el envejecimiento del pan durante su tiempo de

almacenamiento. Sin embargo, an no se conoce con exactitud el

mecanismo que provoca la retrogradacin.

2Esta tesis propone analizar el envejecimiento del pan molde blanco durante

su almacenamiento mediante mtodos convencionales utilizados en la

industria de panificacin y determinar su utilidad y precisin con el uso el del

calormetro diferencial de barrido, DSC, elaborando un protocolo de uso del

equipo que sea til para el laboratorio LEMAT de la ESPOL.

3CAPTULO 1

1. FUNDAMENTOS TERICOS.

1.1. Generalidades del Pan

El Instituto Americano de Panificacin (AIB) indica que el trmino de

panificacin se aplica a la produccin de productos alimenticios

procesados mediante calor seco aplicado directamente por

radiacin o convencin en un horno o en un aparato similar (1). La

norma ecuatoriana INEN 93 1979-06 define al pan como el producto

alimenticio que resulta de la coccin de la masa fermentada

proveniente de la mezcla de harina de trigo y de ciertos ingredientes

bsicos (2).

Para la elaboracin del pan se pueden emplear diferentes

ingredientes, mtodos y tcnicas, con la finalidad de mejorar su

composicin nutricional o ayudar a mejorar su proceso de

produccin, adems de brindar al producto final caractersticas

4organolpticas que son agradables al consumidor (1). Una de las

distintas variedades de pan existentes es el molde, la norma INEN

94 1979-06 lo define como las porciones de masa horneada en

molde, cubiertas de corteza, de forma alargada, rectangular y de

tamao relativamente grande cortado o no en rebanadas (3).

Los ingredientes principales del pan molde blanco son:

Harina

La harina es el ingrediente bsico de mayor importancia en la

elaboracin del pan, se lo puede obtener de distintos cereales. Sin

embargo, la harina de trigo es la ms usada debido a que es la

nica que puede generar una masa adhesiva y elstica que permite

la retencin de gases, sus protenas (gliadina y glutenina) al entrar

en contacto con el agua forman el gluten, que proporciona esta

estructura.

El almidn del trigo tambin juega un rol importante en la formacin

de la estructura cuando se gelatiniza durante el horneado. Los

grnulos del almidn se hinchan y rompen a una temperatura de de

60 a 82C durante el proceso de horneado, absorbiendo todo el

agua que est disponible y aumentando as su volumen. En este

5punto es cuando el producto cambia del estado de una masa

viscosa y elstica al estado de un producto horneado ms rgido. (1)

Agua

El agua permite la hidratacin de los ingredientes secos, siendo

esta la principal funcin en la panificacin. Se combina con las

protenas del trigo, gliadina y glutenina, para formar el gluten.

Tambin acta como solvente de los otros ingredientes como

azcar, sal, etc. El agua tambin es necesaria para el proceso de

gelatinizacin del almidn durante el proceso de horneado (1). La

proporcin de agua que se usa con relacin a la harina,

denominada absorcin, gobierna las propiedades reolgicas de la

masa (movilidad, plasticidad, extensibilidad y pegajosidad) y

determinan en gran parte la calidad del producto final (1).

Levadura

La levadura es un organismo vivo que requiere condiciones

apropiadas y nutrimentos para una actividad ptima en la masa. La

principal funcin de la levadura es leudar la masa mediante la

produccin del gas dixido de carbono (CO2). Las enzimas de la

levadura y de la harina actan para hidrolizar las molculas del

almidn en azcares fermentables, convirtindose en CO2. La

6actividad de fermentacin de la levadura tambin es responsable

del sabor y aroma caracterstico del pan (1).

Azcar

La principal funcin del azcar es servir como alimento para la

levadura. Los azcares fermentables se consumen durante el

proceso de fermentacin, los que permanecen en el producto

despus de haber cesado la actividad de la levadura contribuyen

con al sabor y color de la corteza mediante las reacciones de

caramelizacin. El azcar retiene humedad, lo que aumenta el

tiempo de vida del producto terminado (1).

Grasa

La grasa acta como lubricante para la expansin de las celdas en

la masa y como resultado, contribuye a la formacin de una

estructura de miga ms fina, textura ms suave y un mayor volumen

de producto terminado (1).

Sal

La principal funcin de la sal es acentuar el sabor del pan.

Adicionalmente fortalece el gluten, formando masa ms firmes y

menos elsticas, es por esto que la sal se la incorpora en los

7minutos finales del mezclado, asegurando una adecuada dispersin

de los dems ingredientes (1).

1.2. Elaboracin de Pan Molde Blanco.

El proceso de elaboracin del pan molde blanco inicia con la

recepcin y almacenamiento de los ingredientes, continuando con el

pesado de sus ingredientes segn la frmula.

Amasado

Durante el amasado se van a homogenizar todos los ingredientes y

se va a formar la red del gluten, esto ocurre cuando la gliadina y

glutenina, protenas de la harina, se combinan con el agua aadido.

La accin continua del amasado somete al gluten a condiciones

fsicas que brindan a la masa ciertas propiedades de resistencia,

tenacidad, extensibilidad y elasticidad (1).

Al final del mezclado la temperatura de la masa debe estar en un

rango de 25 y 29C para minimizar el efecto de la levadura.

8Laminado y divisin

El objetivo del laminado es eliminar el aire y crear en la masa

desarrollada un grosor parejo para que pueda ser dividida

uniformemente en peso y espesor (1).

Moldeado

Las masas divididas son moldeadas o enrolladas, consiste en dar

a la masa forma de un rollo o cilindro largo para luego ser colocadas

en los moldes (1).

Fermentacin

Los moldes ingresan a la cmara de fermentacin, donde se inyecta

vapor, se controla la temperatura y humedad relativa de la cmara

para acelerar la actividad de las levaduras, produciendo gas (CO2).

La temperatura de la cmara de fermentacin debe igualar o

superar ligeramente la temperatura de la masa (1).

Horno

Despus que los trozos de masa entran al horno, el calor penetra

en la superficie y se desplaza al interior, produciendo un constante

aumento de temperatura en la masa. Este aumento de temperatura

acelera la actividad de la levadura, produciendo una sbita

evolucin del gas de dixido de carbono. Adicional, se acelera la

9actividad de las enzimas, desdoblando el almidn en azcares y

provocando su gelatinizacin (1). El grnulo de almidn gelatinizado

sufre los siguientes cambios en su estructura: a) Migracin del agua

hacia el interior del grnulo; b) La fusin o transicin de las regiones

cristalinas; c) Incremento del tamao del grnulo. (4)

Al continuar aumentando la temperatura, se morirn las levaduras y

las enzimas se inactivarn. La expansin de la masa contina hasta

que el gluten se coagula, inmediatamente da inicio a la formacin

de la corteza y el desarrollo del color. El producto final obtiene una

temperatura interna que alcanza los 100C, lo que produce una

considerable evaporacin de la humedad del pan, llevando a un

ligero encogimiento del volumen y prdida de peso.

Enfriamiento, rebanado y empaquetado

El pan que sale del horno debe enfriarse hasta llegar a una

temperatura ptima entre 35 y 38C antes de ser rebanado y

empaquetado, caso contrario se producir una condensacin en el

interior del empaque, dando lugar a un ambiente propicio para el

crecimiento microbiano.

En la figura 1.1 se muestra el diagrama de flujo del proceso de

elaboracin del pan molde blanco:

10

FIGURA 1.1 DIAGRAMA DE FLUJO PAN MOLDE BLANCOElaborado por: Jackeline Tenesaca B., Alejandro Quintong S., 2012

Caractersticas del producto final

El pan a la salida del horno se presenta con una corteza crujiente y

con una miga mrbida, elstica y hmeda que no se desmigaja;

estas propiedades tienen una gran influencia al momento de ser

cortado, el pan debe conservar su forma y soportar las laceraciones

Fermentacin

Horno

Enfriamiento

Laminado yDivisin

Amasado

PesadoIngredientes

Almacenamiento

Recepcin M.P

Rebanado

Enfundado

Almacenamiento

Tiempo amasado:12 minutosTemperatura masa: 25-29C

Temperatura cmara: 37CHumedad relativa: 80-85%

Tiempo horno: 30 minutosTemperatura horno: 200C

Tiempo: 60 minutosTemperatura producto: 35-38C

11

causadas por las cuchillas y el aflojamiento de la estructura del pan,

siendo este proceso un punto de control en la industria de

panificacin.

Con el paso del tiempo estas caractersticas sufren cambios, y

mientras la corteza tiende a ablandarse, y despus a endurecerse,

la miga se desmigaja y despus tambin se endurece. (5)

1.3. Tiempo de Vida til del Pan

El tiempo de vida til del pan est determinado principalmente por

los siguientes factores:

Deterioro microbiano del producto: se debe a los elevados

valores de humedad en el pan (mximo 38%).

Envejecimiento del producto: se debe a la retrogradacin del

almidn, prdida de humedad y aumento de firmeza de del pan.

Normas internacionales establecen especificaciones sobre la carga

microbiana que un producto de panificacin puede contener para

que sea considerado inocuo. Existen adems ingredientes usados

como antimicticos para ayudar a retardar el deterioro. Sin

embargo, un producto puede encontrarse dentro de la

especificacin ms por sus caractersticas organolpticas que han

12

sido alteradas debido al envejecimiento que ha experimentado el

pan, puede hacer que el tiempo de vida sea disminuido, debido a

que el consumidor lo considere como un producto no agradable. Es

por ello que existen mtodos en el que se mide su estado fsico,

reolgico y sensorial, que ayudan a determinar el tiempo de vida del

pan, entre ellos se obtiene:

Anlisis fsicos, como la humedad

Anlisis reolgicos, como el penetrmetro y texturmetro

Anlisis sensoriales, evaluado por consumidores

1.4. Retrogradacin del Pan

La retrogradacin es un proceso el cual se lo relaciona directamente

con el envejecimiento o endurecimiento del pan, se lo define como

la insolubilizacin y la precipitacin, principalmente de las molculas

de amilosa, debido a que sus cadenas lineales reaccionan entre s

por sus puentes de hidrgeno, formando zonas con una

organizacin cristalina muy rgida (6). Cuando ocurre este

reordenamiento, el agua retenida es expulsada fuera de la red es

decir, se separan la fase slida (cristales de amilosa y de

amilopectina) y la fase acuosa (agua lquida).

13

1.4.1. Efectos de los Componentes de la Harina en la

Retrogradacin

Para entender el mecanismo del envejecimiento del pan es

importante conocer la naturaleza de su principal componente,

la harina de trigo, el cual est compuesto principalmente de:

almidn, protenas (gliadina y glutenina), y pentosanos

(arabinoxilanos y arabinogalactosanos) que contribuyen a las

caractersticas del proceso y del producto final (7).

Almidn

Es un polmero semicristalino y es el componente mayoritario

tanto de la harina de trigo (74 -90% en base seca) como del

pan (80% en base seca), siendo esta la fraccin responsable

de la mayora de los cambios en la textura del pan, no

obstante, el almidn no participa solo en estos cambios

indeseables (8).

Los grnulos de almidn estn formados por dos

polisacridos incompatibles entre s (amilosa y amilopectina)

que se encuentran distribuidos en capas concntricas,

formando una estructura rgida. Estos grnulos son nicos y

caractersticos para cada especie de almidn. La amilosa

14

consiste en cadenas lineales sencillas sin ramificar, unidas

por enlaces (1-4), representan el 25% de la estructura del

almidn. Por su parte, la amilopectina es la responsable de la

estructura del granulo de almidn, es el componente

ramificado del almidn, est formada por cadenas de

residuos D- glucopiransidos, unidos principalmente por

enlaces (1-4). La amilopectina representa el 75% de la

estructura del almidn (9).

Protena

La protena en la harina es un factor importante que

repercute en la velocidad de la retrogradacin del pan,

debido a que la protena formada (gluten) reduce el grado

de firmeza del pan durante la retrogradacin, es decir, que el

endurecimiento va a depender de las interacciones que

existan entre el gluten y el almidn. (7)

Pentosanos

Dentro del grupo de los pentosanos se encuentra a los

arabinoxilanos (que se encuentran en mayores

concentraciones) y arabinogalactanos, su funcin principal

es la de incrementar la retencin del agua en el pan. (10) y

15

por ende ayudar a que se disminuya la retrogradacin, por

reduccin de los componentes capaces de producir

cristalizacin, debido a inhibe la retrogradacin de la

amilosa.

1.4.2. Mecanismo de Retrogradacin

Durante la retrogradacin del pan se producen los siguientes

cambios en el almidn:

Retrogradacin del almidn

El material amorfo obtenido despus de la gelatinizacin y

enfriamiento del almidn no est en un estado de equilibrio,

por lo tanto, en el almacenamiento del pan se lleva a cabo un

proceso de re-asociacin y re-cristalizacin de las cadenas

del polisacrido, conocido como retrogradacin (10).

Estudios indican que la retrogradacin se presenta en 2

procesos separados:

1) Gelificacin de las molculas de amilosa de los grnulos

de almidn,

2) Re-cristalizacin de la amilopectina.

16

Ambas molculas se re-asocian e incrementan la rigidez de

los grnulos de almidn hinchados. (11). En las figuras 1.2 y

1.3 se pueden apreciar los procesos de gelatinizacin del

almidn y re-cristalizacin de la amilopectina,

respectivamente.

FIGURA 1.2 ESQUEMA DE LA GELATINIZACIN DELALMIDN (12)

FIGURA 1.3 RE-CRISTALIZACIN DE LA AMILOPECTINA(4)

17

La retrogradacin de la amilosa y la amilopectina

caracterizan la cristalizacin de los geles de almidn el

primer da de almacenamiento, despus del cual solo la

amilopectina controla la retrogradacin; por lo que se

considera que el envejecimiento se debe bsicamente a la

asociacin de las cadenas de amilopectina (4).

1.4.3. Aditivos para Evitar la Retrogradacin

Enzimas

El empleo de enzimas en el pan tiene algunas ventajas, entre

ellas es mejorar la vida del producto disminuyendo la

velocidad de envejecimiento. Su mecanismo de anti

envejecimiento de estas enzimas es la ruptura de las

cadenas de almidn que estn conectados en diferentes

zonas cristalinas. La influencia de las enzimas agregadas

depende de su estabilidad al calor (10).

Grasas y emulsificantes

Las grasas contribuyen con la retencin de la humedad en el

producto final, la cual prolonga su duracin y favorecen con

una corteza ms tierna.

18

Por su parte los emulsificantes (suavizadores) son un grupo

que funcionan en la masa principalmente enlazndose con el

almidn. Retardan el endurecimiento de la miga del producto,

extendiendo as su duracin (4).

Aditivos

El empleo de aditivos, como el hidrocoloide (hidroxi propil

metil celulosa) en la panificacin mejora las propiedades de

la masa, aumentando la calidad del pan fresco e

incrementando la vida til del producto almacenado.

Los hidrocoloides pueden modificar las propiedades

reolgicas del almidn y prolongan la vida til del pan debido

a posibles interacciones entre el almidn y el gluten.

1.4.4. Factores que Afectan la Retrogradacin

Actividad de agua

Los resultados obtenidos de los anlisis trmicos

diferenciales han evidenciado una reduccin significativa del

contenido del agua ligada del pan durante la conservacin,

por lo cual el contenido de agua ligada en el pan puede ser

un ndice de frescura.

19

La velocidad de prdida de agua se reduce con la inclusin

de grasas en la formulacin y la conservacin del pan a baja

temperatura. En consecuencia un pan conteniendo

inicialmente una humedad muy elevada se caracteriza por un

proceso ms lento de endurecimiento con respecto a

muestras de pan con un contenido de humedad inicial ms

bajo. (5)

Humedad Relativa

Durante la conservacin, y especialmente en los momentos,

que siguen a la coccin, en la superficie del producto se

produce una evaporacin de la humedad que inicialmente

ablanda la corteza para despus endurecerla. Para reducir

este fenmeno deber mantenerse el producto en un

ambiente con una humedad relativa del 65 al 75%; con

mayor humedad la evaporacin aumenta. En la conservacin

del pan embalado es necesario emplear materiales

permeables al agua para que esta humedad pueda salir a

travs de la envoltura. (5)

20

Temperatura

La temperatura ejerce una influencia determinada sobre el

envejecimiento del pan, en el intervalo entre +50 C y -7 C,

la velocidad de endurecimiento aumenta a medida que se

acerca a la temperatura de -2 C, en cuyo momento el

fenmeno alcanza los mximos valores. A temperaturas

inferiores o superiores se dan condiciones de relativa

estabilidad y el producto puede mantener el estado de

frescura por un largo periodo de tiempo (5).

1.5. Mtodos de Medicin de Retrogradacin

En la industria de panificacin no existen mtodos para determinar

la retrogradacin del pan. Sin embargo, se realizaron anlisis con

mtodos convencionales que determinan el tiempo de vida til del

pan para comparar sus los resultados con los obtenidos de los

mtodos no convencionales, logrando determinar la utilidad y

exactitud de estos mtodos.

1.5.1. Mtodos Convencionales.

Anlisis Microbiolgicos.

El pan molde blanco luego de salir del horno elimina todo

microorganismo. Sin embargo, el pan est sujeto a una

21

nueva contaminacin despus de la coccin, cuando el pan

est expuesto al aire, en contacto con las superficies o por la

manipulacin del operador, distribuidor o del consumidor

final; sumado adems las condiciones atmosfricas en las

que sea almacenado el producto. A pesar que estos factores

influyen en el tiempo de vida til del producto, en las normas

ecuatorianas no se ha considerado especificaciones del tipo

microbiolgico para el pan, se ha considerado la norma

mexicana de productos de panificacin, el cual establecen

lmites mximos permisibles de unidades formadoras de

colonias por gramo de producto (UFC/g) para determinar su

inocuidad, mismos que se muestran en la tabla 1.

TABLA 1REQUISITOS MICROBIOLGICOS (UFC/g)

Fuente: Norma Oficial Mexicana NOM-247-SSA1-2008 (13)

Especificaciones Lmite Mximo

Mesoflicos aerobios 1000 UFC/g

Mohos 20 UFC/g

Levaduras 20 UFC/g

22

Anlisis fsicos

La determinacin del porcentaje de humedad es de vital

importancia para el pan molde blanco, debido a que es un

factor de calidad en su conservacin, al transcurrir los das el

pan va perdiendo humedad, haciendo que el pan se

endurezca.

Anlisis reolgicos

La reologa se define como la deformacin de un cuerpo bajo

la influencia de esfuerzos. En el pan el principal objetivo de la

evaluacin es medir las propiedades su suavidad y firmeza

mediante condiciones mecnicas impuestas (carga/fuerza)

durante un tiempo determinado; sin embargo existen otras

propiedades mecnicas que se pueden determinar:

caractersticas sensoriales primarias y secundarias:

Caracterstica sensorial primaria: dureza, cohesividad,

elasticidad, adherencia, viscosidad.

Caracterstica sensorial secundaria: fragilidad,

masticabilidad, gomosidad.

23

Anlisis sensorial

El anlisis sensorial es usado en la industria de panificacin

para ayudar a determinar la aceptacin del producto en un

tiempo determinado. Siendo el objetivo principal, encontrar

durante cunto tiempo puede almacenarse el pan antes de

que tenga lugar un deterioro inaceptable de su calidad

sensorial, haciendo uso de los sentidos como la vista, el

olfato, el gusto y el tacto.

1.5.2. Anlisis Trmico

Las tcnicas termo-analticas han sido y siguen siendo en la

actualidad ampliamente utilizadas en la caracterizacin de

materiales. El anlisis trmico abarca todos los mtodos de

medida basados en el cambio con la temperatura de una

propiedad fsica o mecnica del material.

La calorimetra diferencial de barrido, o DSC, por sus siglas

en ingles Diferential Scaning Calorimetry, es un anlisis

trmico cuyo propsito es registrar la diferencia entre el

cambio de entalpa que ocurre en una muestra y un material

inerte de referencia cuando ambos se calientan, permitiendo

identificar en un sistema compuesto de almidn y agua las

24

transiciones y modificaciones de la estructura del grnulo,

verificando la asociacin de fragmentos de amilosa y

amilopectina (retrogradacin) e identificando los cambios en

sus caractersticas trmicas como consecuencia de

tratamientos combinados de calor y humedad (9).

25

CAPTULO 2

2. MATERIALES Y METODOLOGA.

2.1. Mtodos convencionales para determinar la conservacin del

pan molde blanco.

Se seleccion muestras de pan molde blanco de un mismo lote de

produccin. Todos los anlisis se realizaron por triplicado. El

cronograma establecido de anlisis se muestra detallado en la tabla

2.

TABLA 2

CRONOGRAMA DE ANLISIS DE MUESTRAS

Control N 1 2 3 4 5 6 7

Da de almacenamiento 0 4 7 8 9 10 11

Elaborado por: Jackeline Tenesaca B., Alejandro Quintong S., 2012

26

Las muestras fueron almacenadas en una percha de estabilidad

dentro de la planta de produccin de la industria de panificacin,

dnde se monitore la temperatura de almacenamiento. En la figura

2.1 se puede apreciar la fluctuacin de la temperatura durante el

almacenamiento.

FIGURA 2.1 MONITOREO DE TEMPERATURA EN PERCHA DEENVEJECIMIENTO DE PAN


2.1.1. Anlisis Microbiolgico

La calidad microbiolgica del pan en la industria de panificacin

se evala mediante la presencia de aerobios totales, levaduras

y mohos. El tiempo de vida til del pan en la industria es

27

considerado de 9 das. Sin embargo el recuento se lo extiende

hasta los 11 das.

Se emple lminas petrifilm para aerobios totales, mohos y

levaduras, que contienen un medio especfico listo para usar,

facilitando el anlisis.

Las muestras se las prepararon en dilucin 1:10. Se pes 10

gramos de pan y se diluy en 90 mililitros de agua de peptona

estril. Se inocul 1 ml de la dilucin en cada lmina. Las

lminas incubadas de aerobios totales se las coloc en la

incubadora a 35C por 2 das, mientras que las lminas

incubadas para mohos y levaduras se las coloc en una

incubadora a temperatura ambiente (22-25C) por 5 das,

posteriormente se procedi a realizar la lectura de las placas.

En la figura 2.2 se muestra los utensilios principales que se

usaron para el anlisis microbiolgico.

28

FIGURA 2.2 PLACA PETRIFILM Y AGUA DE PEPTONAESTRIL UTILIZADO PARA EL ANLISIS

MICROBIOLGICO

2.1.2. Anlisis Fsico

Debido a que no existe una norma que estandarice la

metodologa para determinar el porcentaje de humedad el

pan, la prueba se realiz mediante el mtodo termo

gravimtrico, utilizando una balanza infrarroja automtica, y

se tom como referencia la norma AOAC 925.10 para

humedades en harinas (14), figura 2.3.

FIGURA 2.3 BALANZA DE HUMEDAD INFRARROJO

29

2.1.3. Anlisis Reolgicos

Penetrmetro

Para determinar la textura del pan molde blanco, en la

industria de panificacin, se utiliz un equipo llamado

penetrmetro, figura 2.4.

FIGURA 2.4 PENETRMETRO

Para las pruebas, se situaron 3 rebanadas del pan molde

blanco por debajo del mbolo del equipo, se gradu su altura

para que la punta est al nivel de las rebanadas y se dej

caer el mbolo durante 5 segundos. Suavemente, se baj la

varilla hasta que tope con las pesas del equipo. Su dial de

lectura es de 120mm; a mayor escala dada por el

penetrmetro la suavidad del pan ser mayor.

30

Texturmetro

Se utiliz el equipo CTE Texture Analyzer de Brookfield de la

ESPOL. En la tabla 3 se muestran los parmetros usados

para calibrar el equipo.

TABLA 3PARMETROS DE CALIBRACIN DEL

TEXTURMETRO

Tipo del Test: APTObjetivo del Test

Tipo Objetivo: % deformacinValor meta: 50%Esperar tiempo: 0 s

Parmetros Generals del TestCarga Activacin: 0.05NVelocidad del test: 1 mm/sSonda: TA4/1000Elemento: TA-RT-KIT

Test Mltiples CiclosContador ciclos: 2TiempoRecuperacin: 20 s


Los atributos a medir son los siguientes:

Dureza: Simula la mxima fuerza para comprimir un alimento.

Firmeza: Cualidad de suave. Liso y blando al tacto, libre de

brusquedad.

31

Masticabilidad: Simula el tiempo de periodo requerido para

masticar una muestra de alimento a una velocidad constante

para reducir su consistencia y as poder ser tragado.

2.1.4. Anlisis Sensorial

Para el anlisis sensorial se realiz la prueba de aceptacin

con escala hednica, debido a que permite conocer el grado

de aceptacin o grado de satisfaccin del producto durante

un tiempo determinado.

El anlisis sensorial se lo realiz con un grupo de 5 jueces

semi-entrenados. Se consider las caractersticas

organolpticas del pan molde blanco como olor, sabor y

textura. Las muestras fueron evaluadas segn el cronograma

de la tabla 2 descrita al inicio del captulo.

Las escalas empleadas para las caractersticas se las puede

apreciar en la tabla 4.

32

TABLA 4ESCALA EMPLEADA EN EVALUACIN SENSORIAL

Escala Puntaje

Me gusta mucho 5

Me gusta moderadamente 4

Ni me gusta ni me disgusta 3

Me disgusta moderadamente 2

Me disgusta mucho 1


2.2. Anlisis Trmico

Existen diferentes estudios relacionados al anlisis trmico para la

retrogradacin del pan. Sin embargo no se ha podido determinar

una metodologa a seguir que pueda definir el comportamiento del

pan durante el envejecimiento. En la tabla 5 se citan algunos

estudios relacionados con la retrogradacin del pan utilizando el

Calormetro Diferencial de Barrido, DSC.

TABLA 5ESTUDIOS DE REFERENCIAS PARA USO DE DSC Q200 EN EL PAN

Ttulo del Artculo Autor Objetivo de la Tcnica Parmetros para uso DSC Resultados

Dierent approaches forincreasing the shelf life ofpartially baked bread: Low

temperatures andhydrocolloid addition

Mara Eugenia Barcenas,Cristina M. Rosell,Universidad de lasAmricas, Puebla,

Mxico

Adicionar mejoradores de pan queeviten envejecimiento, como elhidroxipropilmetilcelulosa (HPMC),tanto en panes horneados y prehorneados; con el objetivo de ver elcomportamineto de aumento dedureza y retrogradacin deamilopectina durante elalmacenamiento de ambas muestras.

Tratamiento Pan Pre-Horneado:Se calienta la muestra de 25 a 90 Cpara simular horneado y se vuelve abajar la temperatura a 25 C Temperatura almacenamiento: 2 CDas de anlisis: 0, 1, 2, 4, 7Tratamiento Pan Horneado:Almacenamiento: 25 CDas de anlisis: 1, 2 y 4Experimentacin en DSC en ambasmuestras:Preparacin muestra: 20 mg pan encpsulas hermticasUsar cpsula hermtica de referenciaTemperatura inicial: 25 CTemperatura final: 110 CVelocidad de calentamiento: 10C/minutos

El uso del hidrocoloide (HPMC)tuvieron la capacidad de interferir conel proceso de envejecimiento del panhorneado y pre horneado. El uso deeste hidrocoloide evit elendurecimiento de la miga del pan prehorneado y reduce la dureza de lamiga del pan horneado por completo.Adems, el HPMC redujo laretrogradacin de la amilopectina.

Effect of dietary breenrichment on selectedproperties of gluten-free

bread

D. Sabanis, D. Lebesi, C.Tzia, Laboratory of Food

Chemistry andTechnology, School ofChemical Engineering,

National TechnicalUniversity of Athens

Estudiar el comportamiento dediferentes fibras cereales en un pansin gluten, para determinar medianteanlisis de propiedades trmicas,viscocidad y consistencia a susmasas, cul se puede aadir aformulacin y que tenga masimpactos positivos nutricionales ysensoriales.

Preparacin de muestra: 40-45 mgpan en cpsulas hermticasUsar cpsula hermtica de referenciaTemperatura inicial: 25 CTemperatura final: 110 CVelocidad de calentamiento: 10C/minutos

La adicin de fibras a partir de maz yavena en formulaciones a un pandieron como resultado un pan convolmen significativamente mayor a losotros, as como la mejora en lasuavidad de la miga. Estos estudioshan demostrado el potencial dedesarrollo en panes ricos en fibra singluten, con el fin de aumentar laaceptabilidad y la ingesta de fibradiettica.


Ttulo del Artculo Autor Objetivo de la Tcnica Parmetros para uso DSC Resultados

Effect of HPMC addition onthe microstructure, qualityand aging of wheat bread

Mara Eugenia Barcenas,Cristina M. Rosell,Universidad de lasAmricas, Puebla,

Mxico

Analizar el uso del HPMC en lamicroestructura del pan , paraverificar sus cualidades de agentemejorador del pan yantienvejecimiento. La calidad delpan se evala mediante parametrosfisicos, sensoriales y termicos duranteel almacenamiento del pan.

Tratamiento Pan Pre-Horneado:Calentar muestra de 25 a 100 C parasimular horneadoVelocidad de calentamiento: 10 C/minMantener a 100 C durante 5 minutosAlmacenar muestras a: 4 CExperimentacin en DSC:Das de anlisis: 2, 4 y 7Preparacin muestra: 20 mg pan encpsulas hermticasUsar cpsula hermtica de referenciaTemperatura inicial: 25 CTemperatura final: 110 CVelocidad de calentamiento: 10C/minutos

El uso de HPMC en la panificacinpermite mejorar la calidad del pan, esdecir: volumen, humedad y textura demiga. El HPMC es un agenteantienvejecimiento que ayuda aretardar el endurecimiento de la miga yla retrogradacin de amilopectina. Elanlisis de la microestructura sugierela existencia de mltiples interaccionesentre el polmero y los componentes depan, lo que podra explicar lacapacidad de este hidrocoloide pararetardar el proceso de envejecimientodel pan.

Thermo-physicalassessment of bread

during staling

Pablo D. Ribotta, AlainLe Bail, Universidad de

Crdoba, Argentina

Examinar los efectos delenvejecimiento por DSC y DMA parademostrar el comportamineto demigracin del agua de la miga a lacorteza.

Preparacin muestra: 30 mg pan encpsulas hermticasUsar cpsula hermtica de referenciaPre tratamiento de muestra:Durante 5 minutos bajar la temperaturade 25 a -50 CExperimentacin en DSC:Temperatura inicial: 25 CTemperatura final: 110 CVelocidad de calentamiento: 2C/minutos

Se determin que existe la migracindel agua de la miga a la corteza , endonde la temperatura inicial y de fusindisminuyen despus del primer da dealmacenamiento. Se demostr elaumento gradual de la retrogradacinde la amilopectina durante elalmacenamiento. Durante esteproceso hay una decada del agua friay un aumento del agua no congelableen las muestras de pan.

Aplicacin del Anlisis porCalorimetra diferencial de

barrido (DSC) para lacaracterizacin de las

modificaciones del almidn

Anglica Sandoval,Eduardo Rodriguez,Alejandro Fernandez,Universidad del Valle,

Colombia

El estudio presenta conceptos sobreel DSC, la estructura y lastransiciones de fase del grnulo delalmidn.

N/A

Calorimetra diferencial de barrido esun anlisis trmico que permiteobtener datos de entalpa ytemperaturas de transicin o dereaccin, en funcin de la temperaturade calentamiento.

35

El estudio de BARCENAS M, ROSELL C, 2007 (15), tuvo como

objetivo la adicin de un mejorador para evitar el envejecimiento del

pan. La metodologa se bas en 3 partes: 1) Anlisis trmico en un pan

pre horneado, 2) Anlisis trmico al pan horneado, y 3) Anlisis trmico

en un pan con adicin del mejorador (pre horneado y horneado,

respectivamente). En este estudio se logr demostrar que existe un

retardo en la retrogradacin del pan que contiene el mejorador. Las

termogramas obtenidas en el DSC mostraron los siguientes

parmetros trmicos para ayudar a determinar la retrogradacin del

pan: To, Tc, Tp, Hg, Hr, Tr y el ndice de retrogradacin. En la

tabla 6 se muestra un resumen de los resultados que se obtuvieron.

TABLA 6RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS USANDO CALORIMETRA DIFERENCIAL DE

BARRIDO (15)

Prueba Das To Tp Tc Tr

1

2

4

7

1247

Prueba Das To Tp Tc Tr12471247

Pan Horneado Almacenado a Temperatura Ambiente

Sinmejorador

Temperaturas entre: 49 a 47 C- Hay disminucin progresivoen el transcurso de los das

Temperaturas entre: 61 a 60 C- No hay diferenciassignificaticas en el transcursode los das

Temperaturas entre: 75 a 74 C- hay disminucin progresivo enel transcurso de los das

Temperaturas entre: 24 a 28 C- Existe aumento significativoentre el 4to y 7mo da

Conmejorador


Temperaturas entre: 58 a 60 C- Hay aumento progresivo en eltranscurso de los das

Temperaturas entre: 67 a 75 C- Hay aumento significativos enel transcurso de los das

Temperaturas entre: 18 a 26 C- Hay aumento progresivo entreel 1er y 4to da- Entre el 4to y 7mo da existeun aummento significativo

Pan Pre Horneado Almacenado a Bajas Temperaturas





Sinmejorador

Conmejorador

Temperaturas entre: 38 a 37 C- No hay diferenciassignificaticas en el transcursode los das.

Temperaturas entre: 54 a 52 C- Entre el 1er y 4to da no haydisminucin significativa en eltranscurso de los das.- Durante el 4to y 7mo daexiste un decrecimientosignificativo

Temperaturas entre: 73 a 68 C- Hay disminucin progresivaen el transcurso de los das- En el 4to y 7mo da hay unadisminucin significativa

Temperaturas entre: 36 a 30 C- No existe variacinsignificativa entre el 1er y 4toda.- Entre el 4to y 7mo da existeuna disminucin representativa

37

En la figura 2.5 y 2.6 se aprecia el comportamiento del ndice de

retrogradacin del pan pre horneado - horneado sin mejorador y

pan pre horneado - horneado con mejorador, respectivamente.

FIGURA 2.5 NDICE DE RETROGRACIN DEL PAN SINMEJORADOR (15)

FIGURA 2.6 NDICE DE RETROGRACIN DEL PAN CONMEJORADOR (15)

38

Se evidenci en el pan pre horneado un mayor ndice de

retrogradacin con o sin mejorador, debido a que se produce una

retrogresin de molculas de amilopectina, formando estructuras de

cristales fuertes que requieren una mayor cantidad de energa para

su fusin. Sin embargo, se observ que con la adicin del

mejorador se retarda la retrogradacin.

Otro estudio realizado por los mismos autores (16), se bas en los

cambios fsicos, sensoriales y trmicos, que se puedan presentar en

el pan que tiene el mejorador durante su almacenamiento. Los

resultados obtenidos con el DSC fueron similares al descrito

anteriormente. Adems de revelar las posibles interacciones entre

el mejorador y los dems componentes del pan, disminuyendo el

endurecimiento de la miga y la retrogradacin de la amilopectina.

Los dos estudios mencionados concluyeron que el uso del

mejorador limita la difusin y la prdida del agua del pan para evitar

la re cristalizacin de la amilopectina.

Si bien, estos estudios se basaron en la adicin de un mejorador, se

los seleccion como referencia para el uso de los parmetros en el

DSC Q200 del laboratorio LEMAT de la ESPOL, debido a que

39

ambos presentaron similitud en el tratamiento del pan horneado y

su almacenamiento. Adems de brindar informacin sobre la

relacin que tiene la retrogradacin del pan vs sus atributos

caractersticos, como: humedad y sensorial.

Durante el estudio, se analizaron 2 muestras de pan molde blanco

en un da, debido al alto costo del Nitrgeno Lquido. Esto ocasion

que no se pueda realizar otros experimentos para determinar la

retrogradacin del pan molde blanco basado en otros estudios. En

la tabla 7 se detalla la codificacin de las muestras.

TABLA 7

CODIFICACIN DE MUESTRAS DE PAN MOLDE BLANCO


En la tabla 8 se detallan los parmetros que se utiliz para el DSC

Q200.

Muestra A B

Da de almacenamiento 4 8

40

TABLA 8PARMETROS DE CALIBRACIN DEL DSC Q200

Peso muestra: 20 mgAlmacenamiento: 25 CTemperatura inicio: 20 CTemperatura final: 110 C

Velocidad de Calentamiento: 5 C/minElaborado por: Jackeline Tenesaca B., Alejandro Quintong S., 2013

Para experimentos futuros, se recomienda aplicar la tcnica

utilizada por RIBOTTA P., LE BAIL P., (2007) (17). Debido a que

brinda informacin ms precisa con respecto a los parmetros que

se usan en el experimento para un pan que se encuentra horneado

sin la necesidad de pasar por un pre horneo. Los parmetros que se

obtienen en la termograma son los siguientes: X1, Tp, Tc y la

entalpia de transicin de la fusin de hielo y la retrogradacin de la

amilopectina, que permite determinar: 1) prdida de humedad en la

miga, debido a disminucin del FW, y 2) aumento de humedad en la

corteza por aumento del UFW.

En la figura 2.7 muestra el efecto del almacenamiento del pan sobre

el contenido de humedad de la miga de pan y la corteza.

41

FIGURA 2.7 EFECTO DE ALMACENAMIENTO DE PANSOBRE EL CONTENIDO DE HUMEDAD EN MIGA Y

CORTEZA (17)

El estudio comprob la migracin de agua de la miga a la corteza,

que sucede durante la retrogradacin del pan.

2.2.1. Protocolo de Uso del DSC del Laboratorio LEMAT de la

ESPOL para Envejecimiento del Pan Molde Blanco

A continuacin se detalla el protocolo de uso del DSC Q200

del laboratorio LEMAT para el pan molde blanco (18).

Definiciones

Tzero Hermetic pan: Cpsula en donde se coloca la

muestra. Para efecto de la experimentacin, la cpsula

deber ser sellada hermticamente con su respectiva tapa

Tzero Lid Hermetic, figura 2.8

Corteza

Miga

42

FIGURA 2.8 TZERO HERMETIC PAN

Tzero estndar pan: Cpsula vaca y sellada

hermticamente que sirve como referencia durante la

ejecucin de las pruebas (19).

Preparacin de la muestra

1. Seleccionar y desmenuzar con ayuda de una pinza la

miga de una rodaja de la muestra de pan molde blanco,

figura 2.9. La muestra no debe ser manipulada

directamente con la mano.

FIGURA 2.9 UTENSILIOS PARA MANIPULAR MUESTRAS

43

2. Colocar un Tzero Hermetic pan en una balanza

analtica, proceder a encerarlo. Pesar 20mg de la miga

de pan desmenuzada, la exactitud en los pesos

requeridos influyen en la lectura de los datos finales del

experimento.

3. Colocar sobre la cpsula la tapa del Tzero Hermetic pan

y proceder a prensar la muestra en el Sample Press, la

muestra debe quedar hermticamente sellado para evitar

contaminar la muestra, figura 2.10. Las tapas son

especficas para cada Tzero Hermetic pan y deben ser

colocadas con ayuda de una pinza.

FIGURA 2.10 SELLADO HERMTICO DE TZERO HERMETICPAN

Corrida de la prueba

Para ejecutar las pruebas se debe realizar los siguientes

pasos:

44

1. Verificar que el equipo DSC Q200 y el equipo refrigerante

se encuentren conectados entre s y de que se

encuentren encendidos.

2. Habilitar la computadora nicamente si se ha verificado el

paso 1.

3. Iniciar el programa TA Instruments Explorer que se

sita en el escritorio del computador. Seleccionar

Connect to the Instruments para acceder al sistema del

DSC Q200, aparecer la ventana principal del programa

como se ve en la figura 2.11.

FIGURA 2.11 SISTEMA DEL DSC Q 200

4. Pulsar el cono Control situada en la parte superior

izquierdo de la barra de herramienta, seleccionar Lid-

45

Open para proceder a abrir la celda del equipo DSC

Q200 y Lid-Close para cerrar la celda una vez que se

haya colocado las cpsulas con las muestras. Las

cpsulas se colocan con ayuda de una pinza. En el lado

derecho del equipo se coloca la cpsula que contiene la

muestra y en el lado izquierdo la cpsula de referencia,

como se indica en la figura 2.12.

FIGURA 2.12 CELDA DE UBICACIN DE LOS PAN

5. Pulsar el cono Append que se encuentra en la parte

inferior central de la pantalla principal del programa, esto

se realiza con la finalidad de borrar la corrida anterior. Si

no se ha borrado la corrida anterior al experimento, el

sistema no permitir realizar una nueva corrida.

46

6. Seleccionar el cono Wizard Experiment que se

encuentra en la barra de herramientas de la pantalla

principal, figura 2.13.

FIGURA 2.13 CONO WIZARD EXPERIMENT

7. Elegir en la ventana del Wizard Experiment lo siguiente:

a. Seleccionar Conventional DSC, es el tipo de ensayo a

realizar.

b. Seleccionar en Heat Flow Selection la opcin Heat

Flow T4, indica que el flujo de calor ser medido en

cuatro periodos.

c. Seleccionar en Cooler Type la opcin LNCS, es el tipo

de enfriador conectado al equipo.

d. Pulsar Next para continuar con los siguientes pasos,

figura 2.14.

47

FIGURA 2.14 VENTANA DEL WIZART EXPERIMENT

8. Seleccionar el tipo de corrida DSC (Ramp) y pulsar Next,

ver figura 2.15.

FIGURA 2.15 VENTANA DE CORRIDA DSC

48

9. Ingresar los parmetros experimentales con los que se

desea trabajar para el pan molde blanco, ver figura 2.16.

Start Temperature (Temperatura de Inicio): 20C

Heating Rate (Velocidad de Calentamiento): 5C/min

Final Temperature (Temperatura Final): 110C

FIGURA 2.16 VENTANA DE PARMETROS

EXPERIMENTALES

10.Pulsar Next al resumen que se presenta de las

condiciones experimentales, ver figura 2.17.

49

FIGURA 2.17 VENTANA DE RESUMEN DE CORRIDAEXPERIMENTAL

11.Llenar con los datos necesarios de la muestra (nombre,

tamao, comentarios) en la ventana de Sample

Information, pulsar Next, como se ve en la figura 2.18.

Anotar el nombre de la carpeta con el que se grabar su

experimento en el programa.

FIGURA 2.18 VENTANA SAMPLE INFORMATION

50

12. Ingresar en la seccin Notes la informacin que se

solicita (nombre de la persona que ejecuta el

experimento, tipo de cpsula y/o cualquier otra

observacin que se crea necesaria sobre el experimento

a ejecutar), ver figura 2.19.

13.Seleccionar en la seccin Mass Flow Control Settings el

tipo de gas a utilizar en el experimento (Nitrgeno) y

escribir la velocidad de flujo (Flow Rate: 50 ml/min),

pulsar next, ver figura 2.19.

FIGURA 2.19 VENTANA DE NOTES Y MASS FLOWCONTROL

14.Seleccionar el botn Finish para comenzar el anlisis

de la muestra.

51

CAPTULO 3

3. ANLISIS DE RESULTADOS.

3.1. Resultados de Mtodos Convencionales

Anlisis microbiolgico

Los resultados de los recuentos microbiolgicos de aerobios totales,

mohos y levaduras se observan en la tabla 9.

TABLA 9RESULTADO MICROBIOLGICO EN PAN MOLDE BLANCO

(UFC/g)

Da Aerobios Totales Mohos y Levaduras

0 0.0 +/- 0.0 0.0 +/- 0.04 0.0 +/- 0.0 0.0 +/- 0.07 0.0 +/- 0.0 0.0 +/- 0.08 0.0 +/- 0.0 0.0 +/- 0.09 0.0 +/- 0.0 0.0 +/- 0.0

10 0.0 +/- 0.0 0.0 +/- 0.011 1480 +/- 250.99 50 +/- 52.91


52

En microbiologa los valores expresados como

53

FIGURA 3.2 CRECIMIENTO MICROBIOLGICO DE MOHOS YLEVADURAS EN EL PAN MOLDE BLANCO


Se evidenci que en el da once existe un crecimiento

microbiolgico que supera los lmites establecidos por la norma

mexicana.

Anlisis Fsicos

Los resultados de los anlisis del porcentaje humedad se detallan

en la tabla 10.

54

TABLA 10

RESULTADOS DE PORCENTAJE DE HUMEDAD (%)

Da Humedad

0 39.85 +/- 1.16

4 39.67 +/- 2.18

7 39.22 +/- 1.29

8 38.63 +/- 1.418

9 38.96 +/- 0.26

10 38.03 +/- 0. 43

11 37.78 +/- 0.66


En la figura 3.3 se muestra el comportamiento de prdida del

porcentaje de humedad del pan molde blanco en el transcurso de los

das.

FIGURA 3.3 PRDIDA DE HUMEDAD (%) EN EL PAN MOLDEBLANCO


55

Los resultados muestran que el pan molde blanco pierde alrededor

del 2% de su humedad desde el da de su elaboracin hasta el

transcurso de los 9 das de vida til. En el anexo A se muestra los

resultados estadsticos para la prdida de humedad del pan molde

blanco.

En el anlisis de ANOVA se obtuvo un valor-P 0.002 que indica que

existe una diferencia significativa entre las medias de la prdida del

porcentaje de humedades en el transcurso de los das durante el

almacenamiento del pan molde blanco con un nivel del 95% de

confianza.

La prueba de mltiples rangos muestra cmo se comportan los

pares segn los das de almacenamiento. Se identific que al

noveno da ya existe un cambio significativo en el porcentaje de la

humedad con respecto a los das anteriores.

Anlisis reolgicos

Penetrmetro

Los resultados de la medicin de textura con el penetrmetro se

muestran en la tabla 11.

56

TABLA 11

RESULTADOS DE MEDICIN CON EL PENETRMETRO (mm)

Da Medicin

0 38.63 +/- 0.75

4 33.06 +/- 1.05

7 31.76 +/- 0.15

8 29.80 +/- 1.35

9 27.23 +/- 4.07

10 28.56 +/- 3.79

11 27.56 +/- 0.73


En la figura 3.4 se muestra el comportamiento de la prdida de la

suavidad del pan molde blanco a travs del tiempo. A partir del da

7 se evidenci un decrecimiento de la prdida de suavidad y una

desviacin amplia entre los datos obtenidos, esto se debi a que los

resultados estn directamente relacionados con la fuerza que ejerce

la persona que realiza la prueba.

57

FIGURA 3.4 PRDIDA DE SUAVIDAD (MM) EN EL PAN MOLDE

BLANCO


En el anexo B se muestra los resultados estadsticos para la

suavidad.

En el anlisis ANOVA se obtuvo un valor-P de 0.003 que indica que

existe una diferencia significativa entre las medias de la prdida de

suavidad en el transcurso de los das durante el almacenamiento

del pan molde blanco con un nivel del 95% de confianza.

Texturmetro

El anlisis con el texturmetro se realiz a base de tres atributos del

pan: dureza, firmeza y masticabilidad. En la tabla 12 se muestra el

resumen de los resultados obtenidos.

58

TABLA 12RESULTADO DE MEDICIN CON TEXTURMETRO EN EL PAN

MOLDE BLANCO

Da Dureza Firmeza Masticabilidad

1 1.66 +/- 0.08 1.22 +/- 0.06 5.62 +/- 0.25

2 2.19 +/- 0.14 1.53 +/- 0.09 6.90 +/- 0.52

3 1.95 +/- 0.14 1.59 +/- 0.11 7.47 +/- 0.61

4 1.66 +/- 0.15 1.23 +/- 0.22 5.95 +/- 0.78

5 1.59 +/- 0.13 1.25 +/- 0.09 5.43 +/- 0.49

8 2.86 +/- 0.13 2.01 +/- 0.11 8.99 +/- 0.64

9 3.84 +/- 0.33 2.58 +/- 0.20 11.74 +/- 0.83


En el anexo C, D y, E se muestran los resultados estadsticos para

la dureza, firmeza y masticabilidad, respectivamente.

En los anlisis ANOVA para la dureza, firmeza y masticabilidad del

pan molde blanco, se obtuvieron valores-P menor a 0.05, indica que

existen diferencias significativas entre las medias de los atributos

mencionados del pan molde blanco durante el almacenamiento con

un nivel de confianza del 95%.

59

Las figuras 3.5, 3.6, 3.7 muestran los comportamientos a travs del

tiempo de cada uno de los atributos: dureza, firmeza y

masticabilidad, respectivamente.

FIGURA 3.5 AUMENTO DE DUREZA (N) EN EL PAN MOLDEBLANCO


FIGURA 3.6 AUMENTO DE FIRMEZA (N) EN EL PAN MOLDEBLANCO


60

FIGURA 3.7 AUMENTO DE MASTICABILIDAD (mJ) EN EL PANMOLDE BLANCO


Se concluy que los tres atributos analizados: dureza, firmeza y

masticabilidad del pan molde blanco se encuentran relacionadas,

demostrando un patrn de comportamiento similar en el transcurso

de los 9 das de almacenamiento. En las figuras se definen 2

tiempos: Los primeros cinco das cuando los valores permanecen

casi constantes, para luego experimentar un segundo momento de

crecimiento acelerado en dichas variables a partir del sexto da.

Anlisis sensorial

Los resultados de los anlisis sensoriales se encuentran en la tabla

13.

61

TABLA 13

RESULTADOS DE LOS ANLISIS SENSORIALES

Da Olor Sabor Textura

0 5.00 +/- 0.00 5.00 +/- 0.00 5.00 +/- 0.004 5.00 +/- 0.00 5.00 +/- 0.00 4.00 +/- 0.007 5.00 +/- 0.00 5.00 +/- 0.00 3.00 +/- 0.008 5.00 +/- 0.00 4.00 +/- 0.00 2.00 +/- 0.009 5.00 +/- 0.00 4.00 +/- 0.00 2.00 +/- 0.00

10 5.00 +/- 0.00 4.00 +/- 0.00 1.33 +/- 0.5711 4.00 +/- 0.00 3.00 +/- 0.00 1.00 +/- 0.00


En las figuras 3.8, 3.9, 3.10 se muestran los comportamientos de

las prdidas de los atributos organolpticos analizados en el pan

molde blanco: olor, sabor y textura, respectivamente.

FIGURA 3.8 ANLISIS DE OLOR EN EL PAN MOLDEBLANCO


62

FIGURA 3.9 ANLISIS DE SABOR EN EL PAN MOLDEBLANCO


FIGURA 3.10 ANLISIS DE TEXTURA EN EL PAN MOLDEBLANCO


63

Las figuras muestran la prdida de los atributos organolpticos

principales del pan. La prdida del olor disminuye de manera ms

lenta que el de los dems atributos. El pan molde blanco mantiene

su olor caracterstico hasta el dcimo da.

El sabor caracterstico del pan molde blanco se mantiene hasta el

sptimo da, se consider que el atributo se pierde moderadamente

y se mantiene en los das 8, 9 y 10.

El atributo de la textura en el transcurso del tiempo va perdiendo su

aceptacin, se consider que a partir del da 8 ya existe un disgusto

moderado del producto.

3.2. Resultados del Anlisis Trmico (DSC)

Con el anlisis trmico se obtuvo las siguientes termogramas

correspondientes a los das 4 y 8, figura 3.11 y 3.12

respectivamente, dnde se aprecia el aumento de las entalpas de

retrogradacin del pan, Hr. Estas entalpas son el calor absorbido

por la muestra y el calor absorbido por la referencia, indicando las

transiciones y modificaciones que ocurre en la estructura del

grnulo de almidn.

64

FIGURA 3.11 CURVA DE RETROGRADACIN DEL PAN MOLDEBLANCO EN EL DA 4


FIGURA 3.12 CURVA DE RETROGRADACIN DEL PANMOLDE BLANCO EN EL DA 8


65

Las figuras muestran que las entalpas de retrogradacin obtenidas

estn relacionadas con el aumento de temperatura y los das de

almacenamiento del pan. La temperatura de retrogradacin del pan

molde blanco se encontr dentro del rango de 60C y 65C.

La metodologa establecida para el calormetro diferencial de

barrido se seleccion de manera que abarque los rangos de

temperatura en los que ocurre el proceso de retrogradacin con

velocidades de calentamiento mnimas de 5 C/min para poder

visualizar con mayor exactitud los cambios que ocurren en la

retrogradacin. (15).

3.3. Comparacin entre los Mtodos Convencionales y el Anlisis

Trmico

A excepcin de los anlisis microbiolgicos, existi una similitud

entre los resultados obtenidos con los diferentes mtodos

realizados:

La determinacin de humedad, suavidad (penetrmetro) y

sensorial, demostraron que a partir del da 7 ya existe un

cambio significativo que altera las caractersticas organolpticas

y fsicas del pan molde blanco. La prdida de humedad, se

66

debi a que existe una migracin del agua libre de la miga del

pan hacia la corteza.

El texturmetro demostr con ms precisin el da en que

comenz el endurecimiento del pan molde blanco, quinto da de

almacenamiento. Los resultados obtenidos se consideraron ms

confiables debido a que la fuerza que ejerce el equipo no

depende de la intervencin humana, como es el caso del

penetrmetro.

El equipo calormetro diferencial de barrido (DSC Q200) obtiene

datos ms especficos sobre el endurecimiento del pan. Sin

embargo, no se logr obtener datos concluyentes para

relacionarlo con los mtodos convencionales.

El anlisis de microbiologa para fin de determinar el

endurecimiento del pan no se consider necesario. No existi

una relacin que indique en qu da el pan envejece. El anlisis

sirve para determinar en qu da el pan deja de ser apto para el

consumo.

67

CAPTULO 4

4. CONCLUSIONES.

Los datos obtenidos con el Calormetro Diferencial de Barrido, DSC

Q200, en la experimentacin para determinar la retrogradacin del pan

molde blanco, no permiti demostrar la utilidad y precisin de los

mtodos no convencionales, debido a que por factor econmico no se

logr analizar con la metodologa seleccionada los 9 das de vida til del

pan. Teniendo pocos datos que no permiti concluir alguna relacin de

comportamiento del envejecimiento del producto.

Sin embargo, los anlisis convencionales relacionados a la textura,

permitieron tener datos concluyentes sobre el envejecimiento del pan

molde blanco. A partir del sptimo da, se comenz a tener un cambio

significativo en las caractersticas organolpticas y fsicas del pan. Esto

se corrobor con los anlisis sensoriales realizados para determinar la

aceptacin del producto durante el tiempo de almacenamiento del pan.

68

A nivel industrial, no se considera factible el uso del equipo DSC por

motivo de su alto costo operativo. Si se deseara aplicarlo ser necesario

encontrar un reemplazo al sistema actual de refrigeracin del equipo,

siendo el principal rubro que eleva los costos de la experimentacin.

Debido a que no se logr conocer el mecanismo exacto de la

retrogradacin del pan, se recomienda realizar anlisis basados en otros

estudios para poder establecer los parmetros adecuados para el uso del

DSC Q200 en el pan molde blanco y determinar su retrogradacin.

APNDICES

APNDICE A

RESULTADOS ESTADSTICOS PARA LA PRDIDA DE HUMEDADDEL PAN MOLDE BLANCO


APNDICE B

RESULTADOS ESTADSTICOS DEL PENETRMETRO (SUAVIDAD)DEL PAN MOLDE BLANCO


APNDICE C

RESULTADOS ESTADSTICOS PARA LA DUREZA DEL PANMOLDE BLANCO


APNDICE D

RESULTADOS ESTADSTICOS PARA LA FIRMEZA DEL PANMOLDE BLANCO


APNDICE E

RESULTADOS ESTADSTICOS PARA LA MASTICABILIDAD DELPAN MOLDE BLANCO


BIBLIOGRAFA

(1) AIB INTERNATIONAL, Folleto de Curso por Correspondencia,

Tecnologa Aplicada a la Panificacin, 2011, Mdulo 1 y Mdulo 5.

(2) INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACIN, Norma INEN 93,

Pan Terminologa, 1976.

(3) INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACIN, Norma INEN 94,

Pan Clasificacin por tamao y forma; 1979.

(4) FLORES, A,. Estudio de Retrogradacin de Almidn presente en las

Tortillas, utilizando diversas tcnicas, Tesis Maestra de Instituto

Politcnico Nacional, Mxico; 2006.

(5) QUAGLIA, G., Ciencia y Tecnologa de la Panificacin, Acribia S.A,

Zaragoza, Espaa, 1991, Pag. 385-388.

(6) Concepto de Retrogradacin del Almidn. Disponible en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Almid%C3%B3n.

(7) GRAY, J; BEMILLER, J., Bread Staling: Molecular Basis and Control,

Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2003, Vol.

2, Pag. 2.

(8) TORRES, R., Efecto de la Adicin de Hidrocoloides sobre las

Caractersticas del Pan Recalentado en Horno Microoondas, Tesis de

Licenciatura de la Universidad de las Amricas, Puebla, Mxico, 2008.

(9) SANDOVAL, A.; RODRGUEZ, E.; FERNNDEZ, A., Aplicacin del

Anlisis por Calorimetra Diferencial de Barrido (DSC) para la

Caracterizacin de las Modificaciones del Almidn, DYNA, 2004, Vol 72.

Pag 45-53.

(10) ELIASSON, A.; LARSSON, K., Cereals in Breadmaking: a Molecular

Colloidal Approach, Marcel Dekker, Inc., New York, EE.UU.

(11) BILIADARIS, C.; ARVANITOYANNIS, L.; IZYDROCZYCK, M.;

PROKOPOWICH, D., Effect of Hydrocolloids on gelatinization and

structure formation in concentrated waxy maze and wheat starch gel,

Starch/Starke, 1997, Vol 49, Pag 278-283.

(12) Esquema de Gelatinizacin del Almidn. Disponible en:

http://www.webs.ulpgc.es/nutranim/tema5.htm.

(13) NORMA OFICIAL MEXICANA, No. 247-SSA1-2008, Productos y

Servicios de Productos de Panificacin, 2008.

(14) AOAC INTERNATIONAL, No. 925.10, Mtodo de Determinacin de

Humedad, 1990.

(15) BARCENAS, E.; ROSSELL C., Different approaches for increasing the

self life of partially baked bread low temperatures and hydrocolloid

addition, Food Chemestry, 2007, Vol 100, Pag 1594-1601.

(16) BARCENAS, E.; ROSSELL C., Effect of HPMC addition in the

microstructure quality and aging of wheat bread, Food Hidrocolloids,

2005, Vol 19, Pag 1037-1043.

(17) RIBOTTA P., LE BAIL P., Thermo-physical assessment of bread

during staling, LWT, 2007, Vol 40, Pag 879-884.

(18) DSC Differential Scanning Calorimeter, TA Instruments. Disponible en:

http://www.artisantg.com/info/ta_differential_scanning_calorimeter_man

ual.pdf.

(19) COELLO, V.; GARCS, C., Anlisis de Propiedades Trmicas durante

Gelatinizacin en tres variedades de arroz INIAP aplicando el

Calormetro Diferencial de Barrido (DSC), Tesis de Grado de la

ESPOL, Ecuador, 2012.

Análisis de la retrogradación del pan molde blanco mediante métodos experimentales convencionales...

Documents

Transcript of Análisis de la retrogradación del pan molde blanco mediante métodos experimentales convencionales...