ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL - Repositorio...
Transcript of ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL - Repositorio...
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y
AGROINDUSTRIA
DESARROLLO DE UN ALIMENTO FUNCIONAL A PARTIR DE LA
SUSTITUCIÓN PARCIAL DE LA HARINA DE TRIGO POR HARINA
DE BANANO
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA
QUÍMICA
MAYRA LUCÍA GUANÍN CATOTA
DIRECTOR: ING. JENNY RUALES Ph.D.
Quito, diciembre 2016
© Escuela Politécnica Nacional (2016) Reservados todos los derechos de reproducción
DECLARACIÓN
Yo, Mayra Lucía Guanín Catota, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi
autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación
profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en
este documento.
La Escuela Politécnica Nacional puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad
Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
Mayra Lucía Guanín Catota
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Mayra Lucía Guanín Catota,
bajo mi supervisión.
Ing. Jenny Ruales Ph.D. DIRECTOR DE PROYECTO
AGRADECIMIENTO A Dios por darme la fortaleza para levantarme y seguir adelante en los momentos
difíciles.
A la Dra Ruales, que con su paciencia y apoyo constante colaboró con el desarrollo de
este proyecto.
A mi mami Elena, a mi papá Julio, a mis hermanos Paty, Memo, Carlos, Margarita y
Edwin que con sus palabras y consejos supieron guiarme. Gracias por apoyarme siempre
y ser esos ángeles que Dios envía a la tierra para cuidarte.
A mis sobrinos Alan, Emilio y Carlitos que con su sonrisa hicieron que un día triste se
convirtiera en un día alegre.
A mis amigas Mony, Karlita, Majito, Mary que con sus ocurrencias hicieron más fácil la
vida estudiantil.
A mis otros amigos del Decab, Mayrita, Normita, Naty, Vlady, Grace, Danilo, Lili y Magui
por su ayuda durante la realización de la tesis.
DEDICATORIA A mi mamita, a mi papi, a mis hermanos y a mis sobrinos que con su amor supieron darme
la fortaleza para seguir luchando por mis sueños.
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA RESUMEN xiii INTRODUCCIÓN xv 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 1 1.1. Alimentos funcionales ricos en fibra dietética y compuestos fenólicos 1
1.1.1. Fibra dietética 2 1.1.2. Compuestos fenólicos 5 1.1.3. Incorporación y efectos de la fibra dietética y compuestos
fenólicos en el pan 7 1.1.3.1. Incorporación de fibra dietética y compuestos
fenólicos en el pan 7 1.1.3.2. Efectos de la adición de fibra dietética y compuestos
fenólicos en el pan 8 1.2. Características y propiedades utilizadas para la determinación de la
calidad del pan 9 1.2.1. Características usadas para la determinación de la calidad del pan 17 1.2.2. Propiedades empleadas para la determinación de la calidad del pan 21
1.2.2.1. Propiedades reológicas 21 1.2.2.2. Propiedades térmicas 30
2. PARTE EXPERIMENTAL 45 2.1. Evaluación física, química, farinológica y reológica de la harina de
trigo, la harina de banano y las harinas compuestas 45 2.1.1. Obtención de harina de banano 45 2.1.2. Evaluación física y química de la harina de trigo y harina de
banano 46 2.1.3. Evaluación farinológica de la harina de trigo, las harinas de
banano y de las harinas compuestas 49 2.1.4. Evaluación reológica de la harina de trigo, las harinas de
banano y de las harinas compuestas 50 2.2. Evaluación de la calidad del producto obtenido a través de las
características de panificación, propiedades sensoriales y características funcionales 51 2.2.1. Evaluación de las características de panificación 52
ii
2.2.2. Evaluación de las propiedades sensoriales 53 2.2.2.1. Diseño Experimental 53
2.2.3. Evaluación de las propiedades funcionales 57 2.2.3.1. Evaluación del porcentaje de fibra dietética total 57 2.2.3.2. Evaluación de la cantidad de polifenoles totales 57 2.2.3.3. Evaluación de la capacidad antioxidante 57 2.2.3.4. Evaluación del porcentaje de gelatinización del almidón 58 2.2.3.5. Evaluación de la retrogradación del almidón 59
2.3. Diseño de la planta para la elaboración del pan a escala industrial 60 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 61 3.1. Caracterización de la harina de trigo, la harina de banano y las
harinas compuestas 61 3.1.1. Caracterización física de la harina de trigo y la harina de banano 61 3.1.2. Caracterización química de la harina de trigo y la harina de banano 62
3.1.2.1. Análisis proximal 62 3.1.2.2. Análisis del contenido de amilosa 64 3.1.2.3. Análisis del contenido de compuestos fenólicos 65
3.1.3. Caracterización farinológica de la harina de trigo, la harina de banano y las harinas compuestas 67 3.1.3.1. Análisis de farinogramas 67 3.1.3.2. Análisis de extensogramas 73 3.1.3.3. Análisis de amilogramas 74 3.1.3.4. Análisis de fermentogramas 80
3.1.4. Caracterización reológica de la harina de trigo, la harina de banano y las harinas compuestas 85
3.2. Caracterización del producto obtenido 88
3.2.1. Análisis de las características de panificación 88 3.2.1.1. Análisis del volumen del pan 91 3.2.1.2. Análisis de la simetría 92 3.2.1.3. Análisis de la corteza 93 3.2.1.4. Análisis del color de la miga 94 3.2.1.5. Análisis de la estructura de la miga 96 3.2.1.6. Análisis del aroma 97 3.2.1.7. Análisis de la textura de la miga 98
3.2.2. Análisis del diseño expermiental para la evaluación de las propiedades sensoriales 98 3.2.2.1. Análisis del efecto del estado de maduración del
banano y del porcentaje de sustitución sobre el volumen del pan 99
iii
3.2.2.2. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre la apariencia y simetría del pan 101
3.2.2.3. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre el color de la corteza 103
3.2.2.4. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre la estructura de la miga 104
3.2.2.5. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre el color de la miga 110
3.2.2.6. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre el aroma a pan 111
3.2.2.7. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre la textura de la miga 113
3.2.2.8. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre el sabor a banano 115
3.2.2.9. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre los sabores extraños 117
3.2.3. Análisis de las características funcionales 119 3.2.3.1. Análisis del contenido de compuestos fenólicos totales 119 3.2.3.2. Análisis de capacidad antioxidante 120 3.2.3.3. Análisis de fibra dietética total 121 3.2.3.4. Análisis del porcentaje de gelatinización 123 3.2.3.5. Análisis de la retrogradación del almidón 124
3.3. Desarrollo del diseño de la planta a escala industrial para la
elaboración del pan 127 3.3.1. Definición del producto 127 3.3.2. Capacidad y ubicación de la planta 128
3.3.2.1. Capacidad de la planta 128 3.3.2.2. Ubicación de la planta 128
3.3.3. Caracterización de materia prima e insumos 129 3.3.3.1. Materia prima 129 3.3.3.2. Insumos 129
3.3.4. Descripción del alcance del proyecto 129 3.3.5. Descripción detallada del proceso 130
3.3.5.1. Obtención de harina de banano 130
iv
3.3.5.2. Elaboración del pan tipo molde 131 3.3.6. Diagrama de bloques (BFD) 131 3.3.7. Diagrama de flujo (PFD) 131 3.3.8. Diseño básico de la planta 137
3.3.8.1. Nomenclatura utilizada en equipos 137 3.3.8.2. Diseño de los equipos 138 3.3.8.3. Lay Out y Cortes 143
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 147 4.1. Conclusiones 147 4.2. Recomendaciones 149 BIBLIOGRAFÍA 150 ANEXOS 178
v
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1.1. Contenido de fibra dietética de algunos alimentos 3 Tabla 1.2. Contenido de polifenoles de varios alimentos 6
Tabla 2.1. Puntuación de las características de panificación según la
norma INEN 530:2013 53
Tabla 3.1. Tamaño de partícula de la harina de trigo y harina de banano 61 Tabla 3.2. Composición proximal de la harina de trigo y la harina de
banano en los tres estados de maduración 62 Tabla 3.3. Contenido de amilosa en la harina de trigo y la harina de
banano en los tres estados de maduración 64 Tabla 3.4. Contenido de polifenoles en la harina de banano en los tres
estados de maduración 65 Tabla 3.5. Parámetros obtenidos de los farinogramas para masas de
harina de trigo y masas de las 9 harinas compuestas de banano y trigo 67
Tabla 3.6. Parámetros obtenidos del extensograma para la harina de
trigo a 135 min 73 Tabla 3.7. Parámetros obtenidos de los amilogramas para suspensiones
de harina de trigo, de harina de banano en los 3 estados de maduración y de las 9 harinas compuestas de trigo y banano 74
Tabla 3.8. Parámetros obtenidos de los fermentogramas para la masa
de harina de trigo y para las masas de las 9 harinas compuestas de banano y trigo 81
Tabla 3.9. Resultados de los módulos de almacenamiento y pérdida y
de la tangente del ángulo de fase determinados en masas de harina de trigo y harinas compuestas de banano y trigo 85
Tabla 3.10. Evaluación de las características de aptitud panadera según la
norma INEN 530:2013 89
vi
Tabla 3.11. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje de sustitución sobre el volumen del pan 99
Tabla 3.12. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje
de sustitución sobre la apariencia y simetría del pan 101 Tabla 3.13. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje
de sustitución sobre el color de la corteza del pan 103 Tabla 3.14. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje
de sustitución sobre la estructura de la miga del pan 105 Tabla 3.15. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje
de sustitución sobre el número de alvéolos/cm2 de la miga del pan 107
Tabla 3.16. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje
de sustitución sobre el área total de los alvéolos 108 Tabla 3.17. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje
de sustitución sobre el color de la miga del pan 110 Tabla 3.18. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje
de sustitución sobre el aroma a pan 112 Tabla 3.19. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje
de sustitución sobre la textura de la miga del pan 114 Tabla 3.20. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje
de sustitución sobre el sabor a banano en el pan 115 Tabla 3.21. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje
de sustitución sobre los sabores extraños en el pan 117 Tabla 3.22. Porcentaje de gelatinización en muestras de pan de harina
de trigo y de mezclas de trigo y banano 124 Tabla 3.23. Nomenclatura de los equipos empleados en las distintas
áreas de la planta 137 Tabla 3.24. Características de varios equipos 138 Tabla 3.25. Características de la marmita 139 Tabla 3.26. Características del secador tipo túnel 140
vii
Tabla 3.27. Características del molino de martillos 141 Tabla 3.28. Características de la amasadora 141 Tabla 3.29. Características de la cámara de fermentación 142 Tabla 3.30. Características del horno 142 Tabla AX.1. Diseño de cuadro latino incompleto empleado en la
evaluación sensorial 189 Tabla AXIII.1. Resultados del análisis sensorial al panel semientrenado 195
viii
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA Figura 1.1. Estructura de las proantocianidinas 5 Figura 1.2. Parámetros obtenidos de un farinograma 22 Figura 1.3. Datos obtenidos de un extensograma 23 Figura 1.4. Parámetros obtenidos de un amilograma 25 Figura 1.5. Geometrías empleadas en un reómetro 26 Figura 1.6. Comportamiento lineal y no lineal de un material expuesto
a una deformación 27 Figura 1.7. Módulos de almacenamiento y pérdida en función de la
frecuencia 28 Figura 1.8. Estructura de la amilopectina 31 Figura 1.9. Condiciones aproximadas de agua y temperatura requeridas
para la gelatinización del almidón 32 Figura 1.10. Cambios producidos en el almidón nativo durante el proceso
de gelatinización 34 Figura 1.11. Parámetros registrados en el termograma obtenido por DSC 35 Figura 1.12. Termograma de gelatinización obtenido con un mínimo
contenido de agua 37 Figura 1.13. Termogramas en muestra de (a) miga de pan fresco,
(b) corteza de pan fresco 39 Figura 1.14. Cambios que ocurren durante la retrogradación del almidón 40 Figura 3.1. Color de la corteza en pan elaborado con mezclas de trigo
y banano 94 Figura 3.2. Color de la miga en pan elaborado con mezclas de trigo y
banano 95 Figura 3.3. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje
de sustitución sobre el volumen del pan 100
ix
Figura 3.4. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre la apariencia y simetría del pan 102
Figura 3.5. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje
de sustitución sobre el color de la corteza del pan 103 Figura 3.6. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje
de sustitución sobre la estructura de la miga del pan 105 Figura 3.7. Estructura de la miga analizada con el software Image J en
pan elaborado con mezclas de harina de trigo y banano 106 Figura 3.8. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje
de sustitución sobre el número de alvéolos/cm2 107
Figura 3.9. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje
de sustitución sobre el área total de alvéolos 109 Figura 3.10. Efecto del estado de maduración y del porcentaje de sustitución
sobre el color de la miga del pan 110 Figura 3.11. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje
de sustitución sobre el aroma del pan 112 Figura 3.12. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje
de sustitución sobre la textura de la miga del pan 114 Figura 3.13. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje
de sustitución sobre el sabor a banano del pan 116 Figura 3.14. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje
de sustitución sobre los sabores extraños percibidos en el pan 118 Figura 3. 15. Contenido de polifenoles totales en pan elaborado con harinas
compuestas de trigo y banano de grado de maduración 2, 3 y 4 119 Figura 3.16. Actividad antioxidante del pan elaborado con harinas
compuestas de trigo y banano de grado de maduración 2, 3 y 4 120 Figura 3.17. Contenido de fibra dietética total en el pan obtenido a partir
de harinas compuestas que contienen harina de banano de grado de maduración 2, 3 y 4 122
Figura 3.18. Retrogradación del almidón en harinas compuestas de trigo
y banano y de 100 % harina de trigo 126
x
Figura 3.19. Diagrama de Bloques (BFD) del proceso de elaboración de harina de banano 132
Figura 3.20. Diagrama de Bloques (BFD) del proceso de obtención de
pan tipo molde 133 Figura 3.21. Diagrama de Flujo (PFD) del proceso de elaboración de
harina de banano 134 Figura 3.22. Diagrama de Flujo (PFD) del proceso de obtención de pan
tipo molde 136 Figura 3.23. Distribución en planta y flujo de operarios, materia prima
y producto 144 Figura 3.24. Corte frontal A-A’ 145 Figura 3.25. Corte posterior B-B’ 146
Figura AIV.1. Tabla de corrección de peso según el contenido de humedad de la harina 183
Figura AXIV.1. Contenido de polifenoles totales 197
xi
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA ANEXO I Escala de madurez del banano 179
ANEXO II Tamaño de partícula 180
ANEXO III Contenido de amilosa 181
ANEXO IV Método del uso del farinógrafo 182
ANEXO V Método del uso del extensógrafo 184
ANEXO VI Método del uso del amilógrafo 185
ANEXO VII Método del uso del fermentógrafo 186
ANEXO VIII Método del uso del reómetro 187
ANEXO IX Test de aptitud panadera según norma técnica INEN 530:2013 188
ANEXO X Diseño de cuadro latino 189
ANEXO XI Test de evaluación sensorial 190
ANEXO XII Porcentaje de gelatinización 194
ANEXO XIII Resultados del análisis sensorial al panel semientrenado 195
xii
ANEXO XIV Contenido de polifenoles en banano en distintos grados de maduración 197
ANEXO XV Diseño de varios equipos 198
ANEXO XVI Diseño de la marmita 201
ANEXO XVII Diseño del secador tipo túnel 207
ANEXO XVIII Diseño del molino 214
ANEXO XIX Hoja de especificación de la amasadora 215
ANEXO XX Diseño de la cámara de fermentación 216
ANEXO XXI Diseño de un horno rotativo 218
xiii
RESUMEN
El objetivo de esta investigación fue desarrollar un alimento funcional a partir de la
sustitución parcial de harina de trigo por harina de banano. Se emplearon 9
harinas compuestas, que resultaron de la mezcla de ambos tipos de harina. En
las harinas compuestas, la harina de trigo y las harinas de banano se realizaron
evaluaciones farinológicas y reológicas para predecir su calidad y el
comportamiento de la masa durante los distintos procesos de panificación.
Además, en las harinas de banano se determinó el contenido de amilosa y la
cantidad de compuestos fenólicos. Por otro lado, la calidad del pan se evaluó a
través de propiedades sensoriales y características funcionales. Se evaluaron
atributos como la apariencia y simetría, el color de la corteza y miga, la estructura
de la miga, el aroma a pan, la textura de la miga, el sabor a banano y los sabores
extraños, empleando un diseño factorial 32, en donde los factores de diseño
fueron el estado de maduración del banano (2, 3 y 4) y el porcentaje de
sustitución (10 %, 20 % y 30 %). Las características funcionales determinadas
fueron la cantidad de compuestos fenólicos y fibra dietética, la capacidad
antioxidante, el porcentaje de gelatinización y la retrogradación del almidón.
La adición de una mayor cantidad de harina de banano produjo el incremento de
los parámetros evaluados en el farinógrafo, a excepción de la estabilidad y la
disminución de los parámetros determinados en el amilógrafo y fermentógrafo. De
la evaluación reológica se determinó que las mezclas de harinas exhiben un
comportamiento elástico. La cantidad de polifenoles y la capacidad antioxidante
se incrementaron con el avance de la maduración y con el porcentaje de
sustitución, mientras que la fibra dietética total se incrementó con la adición de
una mayor cantidad de harina de banano en la mezcla. El análisis de las
características de panificación determinó que las mezclas de harina de banano de
estado de maduración 3 y 4 con sustituciones del 10 % son aptas para
panificación. La adición de harina de banano produjo la disminución de las
propiedades sensoriales. Las mezclas de harinas con sustituciones del 10 %
obtuvieron la mayor aceptación por parte de los consumidores. El estudio de
xiv
retrogradación del almidón determinó que las mezclas con sustitución del 10 % de
harina de banano de grado de maduración 3 y 4, retrogradaron en menor grado.
xv
INTRODUCCIÓN
En la actualidad el ritmo de vida acelerado, los nocivos hábitos alimenticios y el
sedentarismo han conducido al incremento de enfermedades tales como la
obesidad, la diabetes, afecciones cardiovasculares y cáncer. Por otro lado, la
inequidad económica ha ocasionado el incremento de la desnutrición, afectando a
gran parte de la población (Rubiano, 2006, pp. 16-17).
Ante esta situación se ha incrementado el consumo de un cierto tipo de alimentos,
que además de contribuir con la nutrición del ser humano, ayuden en la
prevención de enfermedades, como los alimentos funcionales (Siró, Kápolna,
Kápolna y Lugasi, 2008, p. 457).
El desarrollo de alimentos funcionales obtenidos a partir de productos de
panificación, constituye una alternativa en países como el Ecuador, donde el pan
es el alimento más consumido por la población. Los panes funcionales son
elaborados con harinas compuestas, que son una mezcla de distintos tipos de
harinas, que pueden ser producidas a partir de frutas como el banano,
leguminosas, tubérculos, entre otros. La FAO ha considerado que las harinas
compuestas pueden ser una opción en países donde el trigo no es un cultivo
endémico, como es el caso del Ecuador (INEC, 2012, p. 29; Olaoye y Ade, 2011,
pp. 183-184).
El banano posee una cantidad significativa de fibra dietética y compuestos
fenólicos, que le permite ser empleado en alimentos funcionales, luego de su
posterior procesamiento a harina (Bello, Agama, Osorio, Utrilla y García, 2011, p.
240).
xvi
Actualmente el banano constituye una importante fuente de ingresos para el país,
porque es el segundo producto agrícola de mayor exportación. Sin embargo
aproximadamente el 17 % del banano producido no es apto para la exportación.
Por otro lado, según el Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca
(2014), el trigo constituye el segundo producto que se importa en el Ecuador (pp.
2-3).
Esta situación sugiere el aprovechamiento del banano en la elaboración de un
alimento funcional, que resultará de una harina compuesta, obtenida de la mezcla
de harina de trigo y harina de banano, disminuyendo así la cantidad y el valor de
la importación de la harina de trigo.
Este trabajo tiene como objetivo el desarrollo de un pan funcional a partir de la
sustitución parcial de harina de trigo por harina de banano en estado de
maduración 2, 3 y 4.
1
1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
1.1. ALIMENTOS FUNCIONALES RICOS EN FIBRA
DIETÉTICA Y COMPUESTOS FENÓLICOS
En la actualidad se ha disminuido el consumo de alimentos saludables como
consecuencia del ritmo de vida acelerado y la falta de actividad física provocando
desequilibrios alimentarios que están relacionados con el aparecimiento de
enfermedades. Ante esta situación surge la necesidad de consumir alimentos que
presenten beneficios para la salud del ser humano, a los que se les denomina
alimentos funcionales (Siró et al., 2008, p. 457).
Los alimentos funcionales se definen como alimentos que proporcionan beneficios
en la salud y disminuyen el riesgo de adquirir enfermedades. Tienen como
finalidad mejorar las condiciones del cuerpo, reducir el riesgo de diversas
enfermedades y además se los emplea para el tratamiento de distintas afecciones
(Siró et al., 2008, p. 457).
Existen distintos tipos de ingredientes funcionales como los prebióticos, los
probióticos, las vitaminas, los minerales, los antioxidantes, los ácidos grasos y los
fitoquímicos. Los ingredientes funcionales pueden estar formando parte de
distintos productos como las bebidas, los cereales, los productos de panificación,
entre otros. Las bebidas se encuentran fortificadas con ingredientes funcionales
tales como las vitaminas A, C y E, y además pueden incluir Ca y Mg. Los cereales
pueden ser empleados por los microorganismos probióticos como sustratos
fermentables y además ser utilizados como elementos de encapsulación para
probióticos (León, Jiménez y Dávila, 2015, p. 42; Siró et al., 2008, p. 459).
2
El desarrollo de distintos tipos de alimentos funcionales como los productos de
panificación está tomando gran importancia. Entre los productos de panificación
como las galletas, el pan, las pastas entre otros, el de mayor consumo en
Latinoamérica es el pan. En el Ecuador el pan constituye el principal alimento
consumido por la población (INEC, 2012, p. 29; Ronayne, Brites, Ferrero, Aroche
y León, 2009, p. 121).
Los productos de panificación, especialmente el pan, elaborados con mezclas de
harinas, en las que se usa sustituciones parciales de harina de trigo por distintas
fuentes como frutas, leguminosas, entre otras, constituyen una alternativa
especialmente en países donde el trigo no es un cultivo endémico. Entre las frutas
empleadas en alimentos funcionales el banano constituye una de más empleadas,
debido a que presenta un bajo índice glucémico y además posee elevadas
cantidades de compuestos fenólicos que contribuyen con propiedades
antioxidantes (Mohapatra, Mishra y Sutar, 2010, pp. 324-325; Olaoye y Ade, 2011,
pp. 183-184).
Los alimentos funcionales presentan en su composición compuestos bioactivos,
que se clasifican con base en el tipo de biopolímero que lo constituyen en: fibra
dietética, polifenoles, lípidos funcionales, proteínas, péptidos y carotenoides
(Gnanavinthan, 2013, p. 1).
1.1.1. FIBRA DIETÉTICA
La fibra dietética es un componente de las paredes celulares de las plantas que
no se digiere ni tampoco se absorbe en el intestino delgado. Está formada
principalmente de polisacáridos y ligninas. Los polisacáridos son carbohidratos
formados de 10 o más unidades de monosacáridos (Gnanavinthan, 2013, pp. 9-
10; Guillon, Champ, Thibault y Saulnier, 2011, p. 583).
3
La fibra dietética está clasificada de acuerdo a su solublilidad en agua, en soluble
e insoluble. La fibra dietética soluble se encuentra constituida por pectinas,
mucílagos y gomas y generalmente está presente en frutas, vegetales, salvado de
avena y frejol. La fibra dietética insoluble está compuesta de celulosa,
hemicelulosa y lignina y se la puede encontrar en alimentos como el trigo,
vegetales y en cereales integrales. La fibra dietética está constituida de
aproximadamente un 75 % de fibra insoluble. La Tabla 1.1 muestra la cantidad de
fibra dietética soluble, insoluble y total de algunos alimentos (Gao y Yue, 2012, p.
261; Rodríguez, Jiménez, Fernández, Guillen y Heredia, 2006, p. 4).
Tabla 1.1. Contenido de fibra dietética de algunos alimentos
Alimento Fibra dietética (g/100 g)
Total Insoluble Soluble
Tomates 1,20 0,80 0,40
Manzana 1,50 1,30 0,20
Banano 1,70 1,20 0,50
Arándanos 2,70 2,40 0,30
Pan de harina de trigo
2,50 - -
Pan enriquecido con fibra
4,20 - -
Pan francés 2,70 1,90 0,80
Cereales para el desayuno
35,30 32,80 2,50
Fréjol cocinado 2,50 1,50 1,00
(Guillon et al., 2011, p. 596; Rosell, 2011, p. 12)
El consumo de fibra dietética puede ser a través de alimentos que posean
naturalmente este polisacárido o de productos en los que se la incorpora como
suplemento. Las fuentes intrínsecas de fibra dietética son los cereales y
derivados, frutos secos, frutas, tubérculos y raíces. Los suplementos se obtienen
de dos formas, como concentrados y como aislados. Los concentrados son fibras
enriquecidas que se obtienen del procesamiento de frutas, cereales, leguminosas
y vegetales y se emplean como ingredientes con el objetivo de incrementar la
4
cantidad de fibra en los alimentos. Los aislados se consiguen a partir de un
proceso de extracción, purificación y recuperación del polisacárido de interés
(Guillon et al., 2011, pp. 589-590 y 592).
En la actualidad la fibra dietética se está empleando en varios sectores de la
industria alimenticia, debido a los efectos beneficiosos que presenta. Los
alimentos concentrados de fibra dietética que se consumen con mayor frecuencia
son los cereales para el desayuno y los productos panificables. Los productos
panificables usaban como ingredientes cereales sin refinar, pero actualmente
están siendo sustituidos por otras fuentes de fibra como las frutas, debido a que
poseen mejores características nutricionales como altos contenidos de fibra
dietética total, bajo contenido calórico, mejores propiedades antioxidantes y mayor
retención de agua (Rodríguez et al., 2006, p. 9).
El contenido de fibra dietética depende de la fuente alimenticia. Los alimentos que
no contienen almidón poseen entre 20-35 g/100 g de peso seco, los alimentos
que incluyen almidón contienen 10 g/100 g de peso seco y las frutas y vegetales
aportan con 1,5-2,5 g/100 g de peso seco (Rodríguez et al., 2006, p. 8).
La fibra dietética cumple con las propiedades necesarias para ser incluida como
ingrediente en el desarrollo de alimentos funcionales, debido a que promueve
varios efectos positivos en la salud del ser humano, pues contribuye a la
prevención de varias afecciones tales como la obesidad, la diabetes, el cáncer de
colon, el cáncer estomacal y enfermedades cardiovasculares. La fracción soluble
de la fibra está relacionada con la disminución del nivel de colesterol, mientras
que el constituyente insoluble se encuentra vinculado con la regulación intestinal
(Gao y Yue, 2012, pp. 262-267; Rodríguez et al., 2006, p. 5).
Se recomienda que la ingesta diaria de fibra dietética sea de 25 g/d para mujeres
y de 38 g/d para hombres (Gao y Yue, 2012, p. 261; Rodríguez et al., 2006, p. 8).
5
1.1.2. COMPUESTOS FENÓLICOS
Los compuestos fenólicos son un conjunto de fitoquímicos que presentan en su
estructura uno o más anillos aromáticos y dos o más grupos hidroxilo fenólicos.
Estos compuestos se clasifican en flavonoides, tocoferoles, ácidos fenólicos,
lignanos, estilbenos, taninos y cumarinas. La Figura 1.1 exhibe la estructura de
los taninos condensados o también conocidos como proantocianidinas
(Gnanavinthan, 2013, pp. 1-3; Stevenson y Hurst, 2007, p. 2 900).
Figura 1.1. Estructura de las proantocianidinas (Gnanavinthan, 2013, p. 10)
Los polifenoles se encuentran presentes principalmente en frutas y vegetales. Los
flavonoides se pueden encontrar en frutas como la manzana, la papaya, la
naranja, el kiwi, etc. Las ciruelas, las bayas, los kiwis y las manzanas contienen
ácidos fenólicos. Los estilbenos están presentes en el vino. El banano y las uvas
contienen taninos, específicamente taninos condensados. La Tabla 1.2 presenta
la cantidad de polifenoles de varios alimentos (Gnanavinthan, 2013, pp. 2-9).
6
Tabla 1.2. Contenido de polifenoles de varios alimentos
Alimento Polifenoles totales
(mg GAE/100 g peso fresco)
Guayaba 462,00
Capulí 331,00
Fresas 238,00
Naranjilla 91,00
Tomate de árbol 81,00
Harina de quinua* 280,00
Harina de trigo sarraceno* 725,00
Pan de 15 % quinua y 85 % trigo* 188,00
Pan de 15 % amaranto y 85 % trigo* 173,00
* (mg/100 mg peso seco) (Chlopicka, Pasko, Gorinstein, Jedryas y Zagrodzki, 2012, p. 550; Vasco, Ruales y Eldin, 2008, p. 820)
Entre los principales antioxidantes incluidos en la dieta diaria del ser humano
como la vitamina C, la vitamina E y los carotenoides, los polifenoles resultan ser
los más consumidos. Este creciente interés por los compuestos fenólicos se
atribuye a las propiedades antioxidantes que exhiben. El carácter antioxidante
está relacionado con la capacidad que presentan los polifenoles para captar
radicales libres. Los radicales libres resultan de las reacciones biológicas del
cuerpo humano y pueden causar severos daños en las biomoléculas. Se conoce
que los radicales libres que originan efectos degenerativos crónicos son las
especies reactivas del oxígeno, tales como los superóxidos (O2-), el radical
hidroxilo (Gnanavinthan, 2013, p. 3; Scalbert, Manach, Morand, Rémésy y
Jiménez, 2005, p. 287).
Se plantean dos mecanismos de acción antioxidante. El primer mecanismo
incluye la capacidad que posee el grupo hidroxilo fenólico de ceder un protón al
radical libre. El segundo mecanismo se basa en la transferencia de un electrón
desde el polifenol hacia el radical libre promoviendo la formación de un catión. Los
polifenoles que poseen en su estructura grupos catecol exhiben una mayor
capacidad antioxidante que aquellos que tienen un grupo fenol (Cheynier, 2012, p.
7
166; Gnanavinthan, 2013, p. 3; Quideau, Deffieux, Douat y Pouységu, 2011, p.
597; Scalbert et al., 2005, p. 289).
La incorporación de estos compuestos en la dieta permite la prevención de varias
enfermedades como el cáncer, la diabetes, la osteoporosis, las afecciones
cardiovasculares y las afecciones neurodegenerativas (Scalbert et al., 2005, p.
288).
La fibra dietética y los compuestos fenólicos son considerados potenciales
ingredientes en el desarrollo de alimentos funcionales debido a los efectos
benéficos que presentan para la salud del ser humano (Rodríguez et al., 2006, p.
8; Sivam, Sun, Young y Perera, 2010, p. 163).
1.1.3. INCORPORACIÓN Y EFECTOS DE LA FIBRA DIETÉTICA Y
COMPUESTOS FENÓLICOS EN EL PAN
1.1.3.1. Incorporación de fibra dietética y compuestos fenólicos en el pan
Se han realizado varias investigaciones en las que se sustituye parcialmente la
harina de trigo por harina de banano para la elaboración de pan, utilizando
distintas materias primas y aditivos.
Ho, Abdul y Azahari (2013) emplearon harina obtenida a partir del pseudotallo del
banano para reemplazar un 10 % de harina de trigo por harina de banano. En la
formulación se incorporó un 0,8 % de mejoradores como la goma xantan (XG) y la
carboximetilcelulosa (CMC). Los resultados determinaron que la incorporación de
harina del pseudotallo del banano, mejoró las características nutricionales, debido
a que se incrementó el contenido de fibra dietética en el pan, pero redujo la
calidad del producto final. Sin embargo, la carboximetilcelulosa mejoró el volumen
de pan, la densidad y el peso, a diferencia de la goma xantan que no presentó
ningún efecto mejorador (pp. 532 y 538).
8
En la investigación realizada por Zuwariah y Aziah (2009) se empleó harina de
banano en estado de maduración 2, para reemplazar un 10 y 20 % de harina de
trigo por harina de banano en la elaboración de pan. Los resultados determinaron
que la adición de harina de banano, incrementó el contenido nutricional del
producto, debido a la adición de polifenoles, que fue mayor en la sustitución del
20 % (p. 40).
1.1.3.2. Efectos de la adición de fibra dietética y compuestos fenólicos en el pan
La incorporación de fibra a un alimento depende de los efectos biológicos y físicos
que se desean en el producto final. La adición de fibra dietética insoluble en
productos de panificación presenta un efecto limitado, debido a su baja
funcionalidad y fermentabilidad, mientras que la fibra dietética soluble puede ser
fermentada por la microflora del intestino delgado, consiguiendo los efectos
metabólicos deseados (Sivam et al., 2010, p. 169).
La adición de fibra dietética puede producir algunos efectos negativos en la
calidad del pan, como la obtención de un pan de menor volumen, el incremento
de la firmeza del pan y una miga más oscura (Sivam et al., 2010, p. 170).
El procesamiento de los alimentos, como el calentamiento puede alterar los
polifenoles presentes en los alimentos. En el caso del horneado, la reducción de
compuestos fenólicos puede atribuirse a las interacciones que ocurren entre los
polifenoles y las proteínas del trigo, a través de puentes de hidrógeno, formados
durante la preparación de la masa (Sivam et al., 2010, p. 171).
La capacidad antioxidante de un producto horneado puede proceder de los
polifenoles propios presentes en la harina o de ingredientes fenólicos añadidos.
La adición de un alto nivel de polifenoles en formulaciones de alimentos, puede
producir efectos negativos en los atributos sensoriales del producto final, tales
como la astrigencia y el sabor amargo. Por otro lado, la incorporación de una
adecuada cantidad de compuestos fenólicos, que coexisten naturalmente con
9
otros compuestos bioactivos como los polisacáridos, puede incrementar la
aceptabilidad del consumidor, debido a los efectos benéficos de los atributos
sensoriales, originados como consecuencia de las interacciones entre los
polifenoles y otros compuestos (Sivam et al., 2010, p. 171).
1.2. CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES UTILIZADAS PARA
LA DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD DEL PAN
El pan constituye uno de los alimentos básicos incluidos en la dieta del ser
humano, pues su consumo se remonta a la era neolítica en donde se elaboraban
panes con agua y trigo triturado, pero fueron los egipcios quienes emplearon por
primera vez la levadura en la preparación del pan, desarrollando así nuevas
técnicas de panificación. Actualmente en países como Alemania, Reino Unido,
Chile y Perú, el pan constituye el mayor componente de la dieta diaria de la
población, e incluso en el Ecuador este producto es el alimento más consumido
de los hogares (Hernández y Majem, 2010, pp. 67-69, INEC, 2012, p. 29).
El pan es una espuma sólida, elástica e inestable que se encuentra formada por
una fase continua y una fase discontinua. La fase continua está constituida por
una red elástica de moléculas entrecruzadas de gluten y por moléculas de
amilosa lixiviada. La fase discontinua incluye gránulos de almidón hinchados y
gelatinizados (Gray y Bemiller, 2003, p. 1).
Los principales ingredientes empleados en la preparación del pan son la harina de
trigo, la grasa, el agua, el azúcar, la levadura y la sal; sin embargo, la harina y el
agua son sus mayores componentes. La harina de trigo está constituida
principalmente de almidón, agua, proteínas, pentosanos, lípidos y cenizas. El
almidón constituye alrededor del 70-75 %, el agua representa el 14 %, las
proteínas se encuentran en un 15 %, los pentosanos constituyen el 2,5 %, los
lípidos representan el 2,5 % y las cenizas se encuentran en un 0,5 % (Goesaert,
Brijs, Veraverbeke, Courtin, Gebruers y Delcour, 2005, p. 12; Mondal y Datta,
2008, p. 466; Pateras, 2007, p. 284).
10
La principal función de la harina de trigo en el proceso de panificación, es el
aporte de las proteínas que permiten la creación de la red del gluten. La harina de
trigo posee dos grupos de proteínas, clasificadas de acuerdo a su funcionalidad:
las proteínas del gluten y las no proteínas del gluten. Las gluteninas y las
gliadinas que representan entre el 80 y 85 % del total de la proteína del trigo,
conforman el grupo de las proteínas del gluten, mientras que el 15 a 20 %
restante está compuesto por las albúminas y las globulinas. La estructura
molecular de estas proteínas son diferentes; las gluteninas son polímeros lineales
largos de alto peso molecular, mientras que las gliadinas son cadenas simples.
Las gluteninas y las gliadinas desempeñan una función muy importante en la
calidad del pan, porque con su estructura e interacciones contribuyen al desarrollo
de las propiedades de extensibilidad y elasticidad de la masa, parámetros que son
necesarios para la obtención de una red de gluten que sea capaz de resistir las
celdas de gas, consiguiendo así un adecuado volumen de pan (Stauffer, 2007, pp.
299 y 308; Goesaert et al., 2005, p. 18).
El agua, al ser uno de los mayores componentes del pan, ejerce una influencia
importante en la reología de la masa. La variación de las propiedades reológicas
dependerá de la cantidad de agua adicionada, porque al añadir mucha agua se
obtendrá una masa suave y difícil de moldear, mientras que al incorporar muy
poca agua la masa será firme. En los dos casos se elaborará un pan de inferior
calidad. Los componentes de la harina que absorben agua son las proteínas, el
almidón nativo, el almidón dañado y los pentosanos (Cauvain, 2007, p. 6; Stauffer,
2007, p. 305; Cauvain, 2003, p. 16).
La grasa que se encuentra constituida mayoritariamente por lípidos que pueden
ser de origen animal o vegetal, tiene dos funciones, retener el gas y proveer la
suavidad de la miga del pan (Cauvain, 2007, p. 32).
La sal permite controlar la velocidad de fermentación de la levadura, reforzar el
gluten y además le proporciona sabor al pan (Mondal y Datta, 2008, p. 467;
Williams y Pullen, 2007, p. 87).
11
El azúcar empieza el proceso de fermentación (Mondal y Datta, 2008, p. 467).
La levadura se emplea para la producción del CO2 (Yang, 2006, p. 262).
· Proceso de panificación
El proceso de panificación comprende las siguientes etapas:
a) Mezclado y amasado: en estos procesos se lleva a cabo la homogenización
de los ingredientes, la hidratación de los gránulos de almidón, de los pentosanos y
de las proteínas de la harina, el desarrollo de la red del gluten y además la
incorporación de aire dentro de la masa (Marsh y Cauvain, 2007, pp. 93-94).
El proceso de mezclado se inicia con la homogenización de todos los ingredientes
y la absorción simultánea de agua por parte de las proteínas, el almidón nativo, el
almidón dañado y los pentosanos. Durante la hidratación, se produce la
asociación de las fibrillas de proteínas formando cadenas largas, que por acción
del mezclado se estiran y orientan, permitiendo así la interacción entre las
cadenas (Stauffer, 2007, pp. 312 y 315).
La mezcla de harina, agua y demás ingredientes forman inicialmente una
suspensión viscosa y espesa que posteriormente se transforma en una masa
viscoelástica. Durante el proceso de mezclado y amasado se producen algunos
cambios a nivel molecular que contribuyen posteriormente al desarrollo del gluten.
Por acción del mezclado las gluteninas se rompen específicamente en los enlaces
disulfuro, obteniendo unidades más pequeñas de gluteninas. Estos enlaces que
permiten la interacción entre las subunidades de gluteninas, ahora son
reordenados para formar nuevamente las gluteninas. Otros enlaces importantes
que se forman durante el mezclado son los puentes de hidrógeno (Stauffer, 2007,
pp. 315-316).
Mientras ocurre el proceso de mezclado se produce el ingreso de aire, que es
distribuido como burbujas dentro de la fase líquida, dando como resultado la
12
formación de la espuma. Las celdas de gas que han sido formadas a partir de la
introducción de las burbujas de aire en la masa, se encuentran diseminadas en
una matriz constituida por almidón y proteína (Cauvain, 2007, p. 25; Mills, Wilde,
Salt y Skeggs, 2003, p. 190).
Como consecuencia de la acción de mezclado las celdas se expanden,
provocando el aumento de volumen en la masa. El CO2 por sí solo no puede
formar burbujas de gas en la masa, sino que necesita difundirse en el N2 del aire
para permanecer en la masa, puesto que todo el O2 del aire ha sido consumido en
la fermentación previa de la levadura (Cauvain, 2007, p. 25).
El tamaño de las burbujas de aire creadas que ejerce influencia sobre la
estructura del producto final, depende de varios parámetros como la energía
impartida durante el mezclado, la viscosidad, la tensión superficial y la presión de
mezclado. La energía impartida que hace referencia a la velocidad y el tiempo de
mezclado, determina que existe una mayor cantidad de gas incorporado cuando
el mezclado se realiza a mayor velocidad. El aumento de presión durante el
proceso de mezclado permite obtener un tamaño grande de las celdas de gas,
mientras que al aplicar un vacío parcial la masa cuenta con un tamaño de celdas
más pequeñas, que resulta en una estructura fina de la miga de pan (Wilde, 2003,
pp. 322-323).
La estabilidad de la espuma se consigue cuando se crea una capa alrededor de
las celdas de gas para evitar que ocurra la coalescencia. Esta capa se crea
cuando las proteínas y los lípidos que actúan como superficies activas, son
adsorbidos en la superficie de las celdas (Wilde, 2003, pp. 325 y 328).
Como resultado de los procesos de mezclado y amasado se produce el desarrollo
del gluten, que le confiere propiedades viscoelásticas apropiadas para su
posterior manipulación (Stauffer, 2007, pp. 318-319).
b) Fermentación: durante este proceso, continúa la fermentación de la
levadura, a temperaturas aproximadas de 40 °C – 45 °C y humedad relativa del
13
85 %, dando como resultado la producción de CO2. En esta etapa se dispone
solamente de N2 para la retención del CO2 producido, debido a que todo el
oxígeno fue empleado durante una fermentación previa en la etapa de mezclado
(Campbell, 2003, p. 359; Stauffer, 2007, p. 319).
Durante el proceso de fermentación se producen cambios en la masa, que son
atribuidos a la transformación de los azúcares en CO2 por la levadura y a la
hidrólisis del almidón por acción de las enzimas (Yang, 2006, p. 261).
La harina de trigo en su composición posee algunos azúcares como la glucosa y
fructosa que son monosacáridos o azúcares simples y disacáridos como la
sacarosa que está formada de glucosa y fructosa y la maltosa que está
constituida por dos moléculas de glucosa. La levadura utiliza directamente los
azúcares simples, mientras que los disacáridos necesitan ser transformados a
monosacáridos para poder ser metabolizados (Maloney y Foy, 2003, p. 52).
Al inicio del proceso de fermentación la levadura utiliza la glucosa y fructosa
disponible como sustrato y la transforma en CO2, produciendo la expansión de la
masa. La sacarosa es descompuesta en glucosa y fructosa por acción de las
enzimas. El CO2 producido se disuelve en la masa hasta que este gas alcanza el
punto de saturación en la masa. Luego de esto, el CO2 producido se difundirá en
las burbujas de aire que han sido introducidas durante el proceso de mezclado
(Yang, 2006, p. 262).
Mientras ocurre el proceso de fermentación las α-amilasas que son enzimas que
se encuentran en la harina de trigo, hidrolizan el almidón dañado y lo convierten a
dextrinas, que son transformadas por acción de las β-amilasas en maltosa y
glucosa. La levadura utiliza la maltosa una vez que toda la glucosa ha sido
consumida. La hidrólisis del almidón reblandece el gluten, provocando que
adquiera una mayor elasticidad, y permitiendo el incremento de la capacidad de
retención del CO2 (Maloney y Foy, 2003, p. 52; Yang, 2006, p. 262).
14
El CO2 generado provoca que las celdas de gas que han sido formadas en la fase
de mezclado, incrementen su tamaño, causando así la expansión de la espuma
(Campbell, 2003. p. 357; Mills et al., 2003, p. 190).
En este proceso se consigue el equilibrio en la fase acuosa entre las pequeñas
celdas de gas creadas durante el mezclado con el CO2 generado. Este hecho
provoca que las celdas de gas no desaparezcan y se mantengan estables (Wilde,
2003, p. 340).
Es necesario que exista un balance entre la velocidad del gas producido por la
levadura y la velocidad de expansión del gluten para obtener un pan de buena
calidad. Si la velocidad del CO2 producido excede a la velocidad de expansión del
gluten, se tendrá una baja capacidad de retención del gas. En tanto que, si la
velocidad de obtención de CO2 es menor que la velocidad de expansión del
gluten, se retendrá menos gas (Yang, 2006, p. 262).
El proceso de fermentación constituye uno de los principales parámetros que
influyen en la calidad del pan. Entre los factores que afectan el proceso de
fermentación se encuentran los componentes de la harina, el azúcar, la sal, la
levadura, la temperatura y la humedad de la cámara de fermentación (Yang,
2006, p. 268).
El contenido y las características de la proteína de la harina, influyen en la
cantidad de agua absorbida y en la resistencia del gluten. El uso de harinas
compuestas, provoca el debilitamiento de la red del gluten, ocasionando la
disminución de la tolerancia al mezclado y de la capacidad del gluten para
mantener tiempos largos de fermentación. Esto conduce a la obtención de un pan
de menor tamaño (Yang, 2006, p. 268)
El azúcar constituye la principal fuente de energía de la levadura. El contenido de
azúcar empleado generalmente en la elaboración del pan es del 5 %. Cuando se
excede la adición de la cantidad de azúcar en un 8 %, la presión osmótica
15
aumenta, causando la destrucción de las células de la levadura y la posterior
disminución de la velocidad de fermentación (Yang, 2006, p. 269).
La sal cumple una importante función en el proceso de fermentación. La adición
de una excesiva cantidad de sal, retrasa la velocidad de la fermentación, mientras
que el uso de una adecuada cantidad, mejora la estructura de la red del gluten y
estabiliza el proceso de fermentación (Yang, 2006, p. 269).
En panificación se usan tres clases de levaduras: la levadura prensada, la
levadura seca activa y la levadura seca activa instantánea, que difieren por su
velocidad de fermentación. La levadura prensada permite obtener una velocidad
de fermentación más rápida, mientras que la levadura seca activa exhibe la menor
velocidad de fermentación (Yang, 2006, p. 269).
La calidad y el contenido de proteína influyen en el tiempo de fermentación, así
harinas con un mayor contenido de proteínas requieren de mayores tiempos de
fermentación para obtener un producto de buena calidad (Cauvain, 2007, p. 26;
Mondal y Datta, 2008, p. 470).
Cuando el proceso de fermentación finaliza, la masa aumenta el volumen de gas
en un 70-75 %, y está preparada para ser llevada al proceso de división
(Campbell, 2003, p. 364).
c) División: en este proceso se realiza la división de la masa fermentada en
fracciones (Marsh y Cauvain, 2007, p. 112).
d) Horneado: en este proceso ocurren algunos cambios físicos, químicos y
bioquímicos. Se producen principalmente 2 cambios físicos. El primer cambio es
la transformación de una masa semifluida a un sólido, que provocan la
modificación de las propiedades reológicas. El incremento de la temperatura por
encima de los 60 °C, afecta las propiedades viscoelásticas del gluten, causando el
incremento del módulo de almacenamiento. Este hecho es atribuido a la
16
polimerización de las gluteninas (Campbell, 2003, pp. 357 y 364; Therdthai y
Zhou, 2003, p. 221).
El segundo cambio es el desarrollo de la masa hasta que su estructura es fijada.
Durante esta fase el CO2 generado en el proceso de fermentación, permite la
expansión de la masa, que está influenciada por la temperatura. El volumen de la
masa se ve afectado ligeramente a temperaturas inferiores a los 55 °C, mientras
que al alcanzar los 60 °C, la expansión de la masa disminuye (Therdthai y Zhou,
2003, p. 221).
Entre los cambios químicos que se producen se encuentra la gelatinización del
almidón. El gradiente de temperatura no permite que el proceso de gelatinización
del almidón se realice en toda la masa al mismo tiempo. Esto ocurre porque en
las regiones externas de la masa se alcanza mayor temperatura, provocando que
el agua de la superficie de la masa se evapore rápidamente, mientras que en el
agua contenida en las regiones cercanas al centro de la masa sucede lo contrario.
Como consecuencia de la rápida evaporación del agua en la superficie, se forma
la corteza del pan, que impide la expansión de la masa (Primo, van
Nieuwenhuijzen, Hamer y van Vliet, 2007, p. 224; Schiraldi y Fessas, 2003, p.
314).
Otro cambio químico que ocurre es la desnaturalización de la proteína, que se
produce cuando la miga ha alcanzado una temperatura de 60-70 °C. El gluten
desnaturado pierde su capacidad de retener agua, provocando la liberación de
agua que es transferida desde el gluten hacia el almidón, para ser empleada
durante la gelatinización del almidón (Chang, 2006, p. 277).
La principal transformación bioquímica que sucede en esta etapa de horneado es
un breve proceso de fermentación, que finaliza cuando la levadura ha sido
inactivada. Esto ocurre una vez que en el proceso se han alcanzado temperaturas
superiores a 50 °C (Campbell, 2003, pp. 357 y 364-365; Therdthai y Zhou, 2003,
p. 221).
17
Los parámetros que afectan al proceso de horneado son la temperatura y el
tiempo. La temperatura influye en todos los cambios físicos, químicos y
bioquímicos que ocurren durante el horneado del producto. Además una elevada
temperatura durante las etapas iniciales del horneado podría producir la formación
anticipada de la corteza y la obtención de un color más oscuro en la corteza. El
tiempo de horneado extenso puede producir la obtención de un producto menos
suave (Therdthai y Zhou, 2003, p. 223).
Durante el proceso de horneado, se produce entonces la transformación de un
sistema espumoso con burbujas incorporadas, en un sistema de celdas de gas
interconectadas, denominado pan (Campbell, 2003, pp. 357 y 364).
e) Enfriamiento: durante el enfriamiento del pan, se produce la transición vítrea
de los componentes amorfos en la miga y corteza del pan. La diferencia en el
contenido de agua de la miga y corteza origina distintos estados. La miga debido
a su alto contenido de humedad se encuentra en un estado gomoso, mientras
que la corteza se localiza en un estado vidrioso como consecuencia de su bajo
contenido de agua (Cuq, Abecassis y Guilbert, 2003, p. 764).
1.2.1. CARACTERÍSTICAS USADAS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA
CALIDAD DEL PAN
La evaluación de la calidad del pan se realiza a partir del análisis sensorial de sus
características, que pueden ser determinadas a través de los sentidos de la
visión, del gusto, del olfato y del tacto (Callejo, 2011, p. 255).
· Color de la corteza: durante el proceso de horneado la corteza,
generalmente adquiere una coloración café, que es atribuida a las reacciones de
caramelización y de Maillard. Las reacciones de Maillard que se realizan entre los
aminoácidos y los azúcares reductores presentes en la harina, dan lugar a la
formación de melanoidinas, que son las responsables del color de la corteza. Las
18
reacciones de caramelización se producen en ausencia de un aminoácido y a
temperaturas superiores a los 120 °C (Purlis, 2010, pp. 240-241).
La tonalidad de la corteza también puede cambiar dependiendo del tipo de harina
empleada en la elaboración del pan. Algunos parámetros como la temperatura y
el tiempo de horneado y además los componentes de la harina como el almidón
dañado ejercen influencia sobre esta propiedad. Generalmente cuando se
emplean altas temperaturas de horneado se obtienen panes con la tonalidad de la
corteza más oscura. Cuando la harina presenta un nivel alto de almidón dañado
se obtiene la liberación de grandes cantidades de azúcar provocando que la
corteza adquiera una mayor coloración (Cho y Peterson, 2010, p. 576; Sahi y
Little, 2006, pp. 326-327; Vanin, Lucas y Trystram, 2009, p. 336).
Entre los métodos que se emplean en la medición del color de la corteza se
encuentran el uso del sentido de la vista y de colorímetros (Callejo, 2011, p. 259;
Sahi y Little, 2006, p. 329).
· Volumen del pan: se encuentra relacionado con la capacidad de la masa
para la retención de gas. La retención de gas está influenciada por la habilidad
que posee el gluten en la retención del CO2 producido en la fermentación de la
levadura. Entre los factores que perjudican la retención de gas, están una baja
cantidad de proteína, la oxidación insuficiente, entre otros.
Algunos de los métodos usados para la estimación del volumen del pan son el
método del desplazamiento de semillas y el uso de un software de análisis de
imagen, siendo el primero el más empleado (Cauvain, 2007, p. 12; Sahi y Little,
2006, pp. 324-325).
· Estructura de la miga: es una de las principales características que
contribuye con aproximadamente el 20 % de la aceptabilidad del consumidor. La
estructura de la miga se la puede caracterizar a través de atributos tales como la
cantidad de celdas, el tamaño de las celdas, la uniformidad de la disposición del
tamaño de las celdas y la porosidad. Estas propiedades están vinculadas con la
19
cantidad de gluten presente en la harina y con el proceso de fermentación
(Callejo, 2011, p 256).
En el proceso de mezclado se forma la estructura de las celdas de gas que
influyen sobre el tipo de estructura de la miga y por lo tanto en la clase de pan que
se desea elaborar. Así, en el pan común se requiere de una estructura cerrada,
mientras que en pan baguette se necesita una estructura abierta e irregular. La
elevada producción de CO2 en las últimas fases de elaboración de pan, establece
la formación de la estructura abierta de la miga. El crecimiento de las burbujas de
aire incorporadas durante el mezclado, le proporcionan al pan la estructura
aereada que es característica de este alimento (Dobraszczyk y Morgenstern,
2003, p. 236; Sahi y Little, 2006, p. 327).
Actualmente el análisis de imagen es el método empleado en la medición de las
características de la estructura de la miga (Sahi y Little, 2006, p. 329).
· Textura: es la principal propiedad que influye en la aceptabilidad del
producto. En la textura de la miga se evalúan las propiedades mecánicas de
firmeza, suavidad y elasticidad, que están afectadas por la estructura de la miga,
la calidad y la proporción del gluten. La firmeza está asociada con la fuerza
mínima requerida para conseguir la compresión, mientras que la elasticidad se
refiere a la capacidad de recuperación, luego de aplicar una fuerza de compresión
con los dedos (Callejo, 2011, pp. 261-262; Cauvain, 2007, p. 14).
La determinación de la textura del pan se realiza utilizando texturómetros y
también empleando los sentidos del tacto y del gusto (Callejo, 2011, p. 262; Sahi
y Little, 2006, p. 329).
· Aroma: alrededor de 540 compuestos son los responsables del olor
característico del pan, pero los principales son los aldehídos, los alcoholes, las
cetonas, los ésteres y las pirrolinas. Estos compuestos químicos son producidos a
través de las distintas etapas de panificación. En la etapa de mezclado estos
compuestos son producidos por acción de las enzimas. La actividad enzimática se
20
inicia con la hidratación de la harina y termina en la etapa de horneado cuando las
proteínas han sido denaturadas por efecto de la temperatura. La producción de
los compuestos continua durante la fermentación de la levadura y el proceso de
horneado, en donde se llevan a cabo las reacciones de Maillard y las reacciones
de caramelización (Callejo, 2011, pp. 259-260; Cho y Peterson, 2010, p. 576).
En la miga, los compuestos volátiles son producidos durante los procesos de
amasado y de fermentación, mientras que en la corteza, las reacciones
caramelización y de Maillard son las responsables de la formación de dichos
compuestos (Pico, Bernal y Gómez, 2015, pp. 201-202).
La generación de compuestos volátiles durante el proceso de fermentación,
depende del tiempo y la temperatura de fermentación. Así, un largo período de
fermentación, resulta en la obtención de una cantidad elevada de compuestos
volátiles (Pico et al., 2015, p. 206).
En las reacciones de Maillard, la cantidad de compuestos carbonilos producidos y
la clase de aroma obtenido, dependen de la clase de azúcar y del tipo de
aminoácido empleado, respectivamente. La lisina y la leucina generan un aroma
agradable, en tanto que la metionina produce un aroma desagradable. Respecto
al tipo de azúcar, la xilosa forma una mayor cantidad de compuestos carbonilos,
en comparación con la glucosa y la maltosa (Pico et al., 2015, pp. 208-209).
Algunos factores que pueden influenciar en el aroma del pan, son el tipo de harina
empleada, y el uso de enzimas. El uso de otro tipo de harina, por ejemplo, de
harina de trigo integral, produce la liberación del ácido ferúlico, inhibiendo la
generación del principal compuesto que proporciona el aroma característico de la
corteza del pan (2-acetil-1-pirrolina). La adición de enzimas mejora el aroma del
pan, debido a que las enzimas proporcionan los precursores para las reacciones
térmicas y de fermentación (Pico et al., 2015, p. 212).
· Sabor: el análisis sensorial del sabor comprende la identificación de
características como el sabor amargo, la salinidad y la acidez. Los atributos de
21
acidez y el sabor amargo están relacionados con los compuestos de alto peso
molecular que se producen durante la caramelización del azúcar. En general las
reacciones de Maillard y las reacciones de caramelización son las responsables
del sabor del pan (Callejo, 2011, p. 263).
1.2.2. PROPIEDADES EMPLEADAS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA
CALIDAD DEL PAN
1.2.2.1. Propiedades reológicas
La reología comprende el estudio del comportamiento del flujo y deformación de
los materiales. Los objetivos de la evaluación reológica son la determinación
cuantitativa de las propiedades mecánicas y la obtención de información del
comportamiento del material durante su procesamiento. Los métodos usados en
la medición de las características reológicas de cereales son las propiedades
reológicas empíricas y las propiedades reológicas fundamentales (Dobraszczyk y
Morgenstern, 2003, pp. 229-230).
a) Propiedades reológicas empíricas
La evaluación de las propiedades reológicas empíricas permite predecir las
características de las harinas y el comportamiento de la masa en las distintas
fases de elaboración del pan. Para la determinación de dichas propiedades se
emplean varios equipos, entre los más utilizados se encuentran: el farinógrafo, el
extensógrafo, el amilógrafo y el fermentógrafo. Estos instrumentos se emplean
generalmente para evaluar harina de trigo, pues es la más usada en panificación
por las características que posee (Hrušková, Švec y Jirsa, 2006, p. 439).
· Farinógrafo
Este equipo permite medir las propiedades físicas de la masa durante las fases de
mezclado y amasado. El proceso de mezclado permite la homogenización de los
22
ingredientes, mientras que durante el amasado ocurre la formación de la red
tridimensional del gluten (Dapčević, Pojić, Hadnadev y Torbica, 2011, p. 336;
Marsh y Cauvain, 2007, p. 93).
Los parámetros que se obtienen de la interpretación del gráfico de la Figura 1.2
denominado farinograma son: la absorción de agua, el índice de tolerancia, la
estabilidad y el tiempo de desarrollo de la masa (Dapčević et al., 2011, p. 337).
Figura 1.2. Parámetros obtenidos de un farinograma (Dapčević et al., 2011, p. 337)
Absorción de agua: determina el contenido de agua requerido para obtener el
valor de 500 U.B. Este parámetro está influenciado principalmente por la cantidad
de proteína y el nivel de almidón dañado. Los gránulos de almidón dañado
poseen la capacidad de absorber 4 veces más agua que los gránulos de almidón
intactos (Stauffer, 2007, p. 301; Vizitiu y Danciu, 2011, p. 34).
Índice de tolerancia: está relacionado con el grado de ablandamiento de la masa
durante la etapa de mezclado. Este valor corresponde a las U.B. que se miden
desde que la curva alcanza el pico máximo en 500 U.B. hasta 5 min después de
alcanzado el pico (Migliori, de Cindio y Correra, 2009, p. 374).
Estabilidad: indica la resistencia de la masa antes de perder sus propiedades
cuando es sometida a un esfuerzo mecánico. Se define como un intervalo entre
el tiempo requerido para alcanzar 500 U.B. (tiempo de llegada) y el tiempo en el
23
cual se abandona la línea de 500 U.B. (tiempo de partida) (Migliori et al., 2009, p.
374).
Tiempo de desarrollo de la masa: provee información del tiempo apropiado de
mezclado, en donde la masa ha alcanzado las óptimas propiedades
viscolelásticas requeridas para la retención del gas. Se encuentra influenciado por
las características de la proteína y el almidón y además por el diámetro de
partícula de la harina. Constituye el tiempo requerido para obtener el punto más
alto en la curva del farinograma (Dapčević, Hadnadev y Pojić, 2009, p. 172;
Migliori et al., 2009, p. 374; Vizitiu y Danciu, 2011, p. 35).
· Extensógrafo
Es un equipo que registra información de la resistencia que presenta la masa a la
extensión y su extensibilidad, cuyos parámetros son importantes para la retención
del gas producido durante el proceso de fermentación (Anderssen, Bekes, Gras,
Nikolov y Wood, 2004, p. 197).
En la Figura 1.3 se muestran los parámetros que se obtienen del esquema
denominado extensograma y son: la resistencia a la extensión, la extensibilidad,
la energía y la relación resistencia a la extensión-extensibilidad (Dapčević et al.,
2011, p. 343; Sahin y Sumnu, 2006, p. 98).
Figura 1.3. Parámetros obtenidos de un extensograma (Dapčević et al., 2011, p. 343)
24
Resistencia a la extensión: está relacionada con las propiedades elásticas que
posee la masa. Se expresa en U.B. y se obtiene de la altura de la curva, la cual es
medida desde el origen hasta cuando la masa ha alcanzado 5 cm de longitud
(Sahin y Sumnu, 2006, p. 98; Stauffer, 2007, p. 322).
Extensibilidad: este parámetro se encuentra vinculado con las propiedades
viscosas de la masa. Se mide en cm y representa la longitud total de la curva, es
decir la longitud alcanzada por la masa antes de su ruptura (Sahin y Sumnu,
2006, p. 98; Stauffer, 2007, p. 322).
Energía: es la energía requerida para causar la ruptura de la masa. Se obtiene de
la medición del área bajo la curva y es expresada en cm2 (Dapčević et al., 2011,
p. 343).
Relación resistencia a la extensión-extensibilidad: evalúa el equilibrio entre las
propiedades elásticas y viscosas de la masa. Es un valor adimensional que
resulta del cociente entre el valor de la resistencia que presenta la masa a la
extensión y el valor de la extensibilidad (Sahin y Sumnu, 2006, p. 98).
· Amilógrafo
Este equipo permite predecir el comportamiento de la masa en la etapa de
horneado, en donde se produce la gelatinización del almidón. Los parámetros que
se representan en el amilograma de la Figura 1.4 son la temperatura de inicio de
la gelatinización, la viscosidad máxima, la viscosidad a 50 °C (Sahin y Sumnu,
2006, p. 100).
25
Figura 1.4. Parámetros obtenidos de un amilograma (Dapčević et al., 2011, p. 348)
Temperatura de inicio de la gelatinización: provee información de la
temperatura a la cual la viscosidad se incrementa. Se expresa en °C e indica la
temperatura de inicio del proceso de gelatinización (Pojić, Hadnadev y Dapčević,
2013, p. 301; Sroan y Kaur, 2004, p. 382).
Viscosidad máxima: es el máximo valor de la viscosidad alcanzado cuando se
produce un equilibrio entre los gránulos de almidón hinchados y fracturados, antes
de la disrupción y lixiviación de la amilosa. Representa la viscosidad expresada en
UB cuando se alcanza el primer pico de la curva (Pojić et al., 2013, p. 302; Sroan
y Kaur, 2004, p. 382).
Viscosidad medida al final de transcurridos 20 min a 90 °C: es la viscosidad
mínima alcanzada en el período en el que se mantiene constante la temperatura
(Ngozi, Aminat, Adediran y Ebunoluwa, 2013, p. 17)
Viscosidad a 50 °C: es la viscosidad medida cuando se ha alcanzado una
temperatura de 50 °C. Se expresa en UB (Sroan y Kaur, 2004, p. 382).
26
· Fermentógrafo
Con este equipo se mide el volumen de CO2 producido durante el proceso de
fermentación (Dapčević et al., 2011, p. 340).
b) Propiedades reológicas fundamentales
La determinación de las propiedades reológicas fundamentales proporciona
información del comportamiento de la masa durante su procesamiento y además
permite caracterizar un producto alimenticio (Song y Zheng, 2007, p. 132).
El reómetro es el equipo que se emplea en la determinación de las propiedades
reológicas fundamentales. La Figura 1.5 muestra las distintas geometrías que
emplea este equipo. El uso de las diferentes configuraciones depende del tipo de
muestra que se quiere analizar. La geometría de platos paralelos que se usa
usualmente cuando se aplican velocidades bajas de cizallamiento, puede
emplearse cuando se tienen dispersiones de tamaño de partícula grande y para
suspensiones de viscosidad elevada. La geometría de cono-plato se emplea para
muestras que exhiben un diámetro de partícula inferior a 20 μm. La configuración
de cilindros concéntricos es empleada para muestras líquidas (Miri, 2011, pp. 23-
25; Rao, 2007, p. 72; Tabilo y Barbosa, 2005, p. 155).
Figura 1.5. Geometrías empleadas en un reómetro (Miri, 2011, p. 24)
27
Existen varias técnicas empleadas en la medición de las propiedades reológicas
fundamentales, clasificadas de acuerdo al tipo de deformación aplicada:
compresión, extensión, cizallamiento, torsión, entre otras. Sin embargo, las
pruebas más utilizadas en el estudio de la reología de materiales viscoelásticos es
la aplicación de pequeñas deformaciones de oscilación de cizallamiento dinámico.
Estos ensayos no destructivos consisten en la aplicación de una deformación
sobre una muestra, provocando tensiones que son difundidas a través de la
muestra. En materiales en donde predomina el componente viscoso el esfuerzo
aplicado se disipa, mientras que en materiales elásticos el esfuerzo se transmite
(Dobraszczyk y Morgenstern, 2003, pp. 230 y 232; Miri, 2011, p. 18).
En la Figura 1.6 se indica el comportamiento lineal y no lineal de un material
cuando se aplica un esfuerzo que causa la deformación del material. Las pruebas
reológicas de cizallamiento oscilatorio se realizan generalmente dentro de la
región viscoelástica lineal, en donde se tienen deformaciones menores al 1 %. En
este régimen las características del material son independientes de la magnitud
del esfuerzo, de la magnitud de la deformación de tensión o de la velocidad de la
deformación aplicada (Dobraszczyk y Morgenstern, 2003, p. 232; Miri, 2011,
p.17).
Figura 1.6. Comportamiento lineal y no lineal de un material expuesto a una deformación (Miri, 2011, p. 17)
28
Los ensayos que se usan frecuentemente son el barrido de frecuencia, el barrido
de deformación y el barrido de esfuerzo. Las propiedades reológicas que se
obtienen de estos ensayos son el módulo de almacenamiento (G’), el módulo de
pérdida (G’’), la viscosidad dinámica (η’), la tangente del cambio de fase (tan δ),
entre otros, pero los más empleados en el estudio de la reología de masas son los
módulos de pérdida y almacenamiento y la tan δ. La Figura 1.7 muestra que estos
parámetros se grafican en función de la frecuencia, la temperatura, la
deformación, el esfuerzo o el tiempo (Miri, 2011, pp. 16-17).
Figura 1.7. Módulos de almacenamiento y pérdida en función de la frecuencia (Miri, 2011, p. 20)
El módulo de almacenamiento permite la evaluación del componente elástico de
la masa, en tanto que el módulo de pérdida determina el comportamiento viscoso
de la masa. La tangente de cambio de fase está definida como la relación entre
los módulos de almacenamiento y pérdida (tan δ = G’’/G’) (Miri, 2011, pp. 17 y
19).
Los factores que afectan la reología de una masa son el contenido de agua, la
cantidad de almidón, la cantidad de sal y el nivel de proteína.
El incremento del agua, que actúa como una carga inerte y como un lubricante
que mejora la relajación, provoca la disminución del módulo de almacenamiento y
del módulo de pérdida. La adición de una cantidad de agua en exceso produce el
predominio del constituyente viscoso de la masa, disminuyendo la resistencia a la
29
extensión e induciendo así el incremento de la extensibilidad y la obtención de
una masa pegajosa. De lo contrario, cuando se tiene un escaso contenido de
agua, la hidratación incompleta del gluten impide el adecuado desarrollo de las
propiedades elásticas de la masa (Mirsaeedghazi, Emam y Mousavi, 2008, p. 114;
Song y Zheng, 2007, p. 134).
El almidón y el gluten de la proteína interactúan entre si formando una red
continua que afecta la reología de la masa. Cuando se reduce el contenido de
almidón ocurre una disminución en el módulo de almacenamiento, debido a la
menor adhesión de los gránulos de almidón a la matriz del gluten. En tanto que la
adición de almidón produce el incremento del módulo de almacenamiento,
mejorando las características elásticas de la masa (Edwards, Dexter y Scanlon,
2002, p. 856; Song y Zheng, 2007, p. 134).
El incremento de la cantidad de sal en la masa, produce la disminución de los
módulos de almacenamiento y pérdida, como consecuencia de la disminución de
las interacciones hidrofóbicas entre las cadenas de proteínas (Salvador, Sanz y
Fiszman, 2006, p. 784).
La principal característica que presenta la harina de trigo respecto a otros
cereales es la formación de una red tridimensional viscoelástica a la que se le
denomina gluten. El gluten está constituido de gliadinas y gluteninas. Las
gliadinas proveen el comportamiento viscoso y las gluteninas confieren las
propiedades elásticas y de resistencia. La presencia de elevados contenidos de
proteína resulta en valores altos de G’ y bajos de G’’ (Song y Zheng, 2007, pp.
132-133).
Las masas obtenidas con harina de trigo de buena calidad poseen un predominio
del comportamiento elástico y valores bajos de tan δ, mientras que las masas
elaboradas con harina de baja calidad presentan un predominio del componente
viscoso (Song y Zheng, 2007, p. 132).
30
1.2.2.2. Propiedades térmicas
Las propiedades térmicas usadas en la determinación de la calidad del almidón
del pan son: la temperatura y entalpía de gelatinización y la retrogradación del
almidón.
· Temperatura y entalpía de gelatinización
El almidón que representa el mayor componente de la harina, está constituido por
25-28 % de amilosa y 72-75 % de amilopectina. La amilosa es una molécula lineal
que está formada por moléculas de glucosa unidas por enlaces glucosídicos α-
(1,4) y contiene aproximadamente 4 000 unidades de glucosa. La amilosa se
encuentra presente generalmente en las zonas amorfas, en tanto que la
amilopectina se encuentra constituyendo las regiones cristalinas del gránulo de
almidón. La amilosa posee una estructura helicoidal que contiene en el interior
átomos de hidrógeno y en el exterior grupos hidroxilo (Koehler y Wieser, 2013, p.
13; Pateras, 2007, p. 284).
La amilopectina es una macromolécula ramificada que comprende alrededor de
100 000 unidades de glucosa. La Figura 1.8 muestra que la estructura de la
amilopectina incluye cadenas de enlaces glucosídicos α-(1,4) interconectadas a
través de enlaces glucosídicos α-(1,6). La estructura del almidón también
presenta dobles hélices que son formadas por las ramificaciones de las moléculas
de amilopectina. Las zonas cristalinas además de estar constituidas por cadenas
ramificadas de amilopectina poseen capas amorfas alternadas (Koehler y Wieser,
2013, p. 14; Pateras, 2007, p. 284).
31
Figura 1.8. Estructura de la amilopectina (Wang, Henry y Gilbert, 2014, p. 16)
El almidón se encuentra constituido por gránulos que varían en tamaño, forma y
estructura, dependiendo de la fuente botánica. El diámetro del gránulo varía entre
1-100 μm y su forma puede ser esférica, poligonal o lenticular (Copeland, Blazek,
Salman y Chiming, 2009, p. 1 528; Da Rosa y Guerra, 2011, p. 318).
El gránulo de almidón presenta 3 tipos de cristalinidad: A, B y C, que se
diferencian por la disposición de las dobles hélices de las moléculas de
amilopectina. El tipo A se encuentra generalmente en almidones de cereales, el
tipo B en almidones de raíces, tubérculos y frutas y el tipo C que es una
combinación del tipo A y B, está presente en granos y leguminosas. Los cristalitos
del tipo A son los más estables, mientras que los del tipo B y C son los menos
estables (Eliasson y Gudmundsson, 2006, p. 398).
El proceso de gelatinización del almidón es la transición del orden molecular del
gránulo de almidón a un estado de desorden, en donde se pasa de un estado
semicristalino a un estado amorfo. Esto ocurre cuando el almidón se somete a un
calentamiento en un determinado contenido de agua. La gelatinización del
almidón se efectúa bajo ciertas condiciones de agua y temperatura. La Figura 1.9
muestra que se deben alcanzar dos requisitos para lograr la gelatinización: un
contenido de humedad mínimo y una cierta temperatura (Eliasson y
Gudmundsson, 2006, p. 402).
32
Figura 1.9. Condiciones aproximadas de agua y temperatura requeridas para la
gelatinización del almidón (Eliasson y Gudmundsson, 2006, p. 403)
Cuando estas condiciones requeridas no se alcanzan se realizan dos procesos
distintos a la gelatinización: el tratamiento de calor-humedad y el recalentamiento.
El tratamiento de calor-humedad ocurre cuando se presentan bajos contenidos de
agua y temperaturas elevadas. El almidón que se expuso a este tipo de proceso
experimenta cambios en la cristalinidad, pues ocurre una transición desde el
cristal menos estable (tipo B) a otro más estable (tipo A). Después de este
procedimiento si el almidón se somete a la gelatinización, se produce un
incremento de la temperatura de gelatinización (Da Rosa y Guerra, 2011, pp. 320
y 322; Eliasson y Gudmundsson, 2006, p. 412).
El recalentamiento es un proceso que requiere de elevados contenidos de
humedad y de una temperatura que sea mayor a la temperatura de transición
vítrea y menor a la temperatura de gelatinización. Los cambios que ocurren al
aplicar este tratamiento son el incremento en la cristalinidad, la reducción de la
retrogradación, entre otros. El aumento de la temperatura de gelatinización es
producido luego de que el almidón es expuesto al recalentamiento. A diferencia
del proceso de calor-humedad, con este tratamiento se obtienen cristales más
perfectos (Da Rosa y Guerra, 2011, pp. 323 y 325; Eliasson y Gudmundsson,
2006, p. 413).
33
Los gránulos de almidón a temperatura ambiente son insolubles en agua como
consecuencia de su estructura semicristalina y de los puentes de hidrógeno
formados a través de los grupos hidroxilo de las moléculas de amilosa y
amilopectina. Cuando a temperatura ambiente, se pone en contacto el almidón
con un exceso de agua, los gránulos de almidón absorben reducidas cantidades
de agua, dando lugar a la formación de una suspensión. Durante este primer
hinchamiento del gránulo, la suspensión no experimenta un considerable aumento
de la viscosidad. Si la suspensión es calentada, la absorción de agua y el
hinchamiento del gránulo continúan, hasta que una determinada temperatura es
alcanzada. Bajo esta temperatura los cambios son reversibles, pero al exceder
esta temperatura los gránulos de almidón experimentan cambios irreversibles
como la pérdida de birrefringencia, el hinchamiento de los gránulos, la pérdida de
cristalinidad y la lixiviación de la amilosa (Eliasson y Gudmundsson, 2006, pp.
402-411; Koehler y Wieser, 2013, p. 15).
La temperatura a la cual suceden estos cambios irreversibles se le denomina
temperatura de gelatinización, que constituye un rango de temperatura que
comprende la temperatura de inicio (To), la temperatura del pico (Tp) y la
temperatura final (Te). La Figura 1.10 presenta los cambios producidos en el
almidón nativo (I) durante la gelatinización como el hinchamiento del gránulo (IIa)
la lixiviación de la amilosa y la disrupción del gránulo (IIb) (Eliasson y
Gudmundsson, 2006, p. 402; Goesaert et al., 2005, p. 14).
34
Figura 1.10. Cambios producidos en el almidón nativo durante el proceso de gelatinización
(Goesaert et al., 2005, p. 14)
Durante el proceso de gelatinización ocurre un segundo hinchamiento de los
gránulos, que se debe a la absorción de agua que es producida por la formación
de enlaces de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de las moléculas de amilosa y
amilopectina y las moléculas de agua. El hinchamiento ocurre inicialmente en las
regiones amorfas, comienza a To y continúa a temperaturas mayores a Te. En
esta segunda fase una pequeña proporción del almidón se solubiliza y se produce
el aumento de la viscosidad de la suspensión. Además durante el segundo
hinchamiento de los gránulos se produce la pérdida de birrefringencia. La pérdida
de birrefringencia se refiere a la pérdida del orden en el gránulo de almidón
(Eliasson y Gudmundsson, 2006, pp. 405 y 408-409; Ratnayake y Jackson, 2009,
p. 233).
Mientras ocurre un tercer hinchamiento de los gránulos, se realiza
simultáneamente la lixiviación de la amilosa. La lixiviación de la amilosa ocurre
por efecto del incremento en el hinchamiento de los gránulos. Este hecho
conduce a la solubilización y difusión de la amilosa en la suspensión. Durante el
enfriamiento esta suspensión posee la habilidad de formar un gel. Los gránulos de
almidón hinchados, se desestabilizan y destruyen los cristales de amilopectina,
35
originando la pérdida de cristalinidad (Eliasson y Gudmundsson, 2006, pp. 402-
411; Hoover, 2001, p. 258).
Existen varios métodos empleados en la evaluación de la gelatinización del
almidón, entre los cuales se encuentran la pérdida de birrefringencia, la medición
de la viscosidad, la difracción de rayos X, entre otros; pero el más empleado es el
de calorimetría diferencial de barrido (DSC). Este método consiste en medir la
diferencia de entalpía como función de la temperatura, entre una muestra y un
elemento de referencia, mientras se produce un proceso de calentamiento o
enfriamiento. Los parámetros que se pueden determinar con este método son la
temperatura de inicio (To), la temperatura media (Tp), la temperatura final (Te) y la
entalpía de gelatinización (ΔH). Estos parámetros se registran en el termograma
de la Figura 1.11, que representa a la gelatinización del almidón como un proceso
endotérmico (Eliasson y Gudmundsson, 2006, pp. 402-411; Hoover, 2001, p. 258;
Karim, Norziah y Seow, 2000, p. 20).
Figura 1.11. Parámetros registrados en el termograma obtenido por DSC (Quintero, Lucas y Álzate, 2013, p. 23)
La To indica que la gelatinización se inicia con la fusión de los cristalitos menos
estables. La Tp representa una medida de la calidad de los cristalitos, es decir de
la longitud de las dobles hélices. La entalpía (ΔH) indica la pérdida del orden
molecular en las dobles hélices y constituye una medida de la cristalinidad. La
36
entalpía se la determina con la medición del área bajo la curva. El sentido de la
curva señala si el proceso es endotérmico o exotérmico (Ratnayake y Jackson,
2009, p. 243; Singh, Singh, Kaur, Singh y Singh, 2003, p. 225; Wang et al., 2014,
p. 24).
Los factores más importantes que influyen en la temperatura de gelatinización son
el contenido de agua, la fuente botánica del almidón, el azúcar, los lípidos y la sal.
El origen botánico determina la composición química del almidón, que ejerce
influencia sobre las propiedades térmicas como la temperatura de gelatinización.
La diferencia de la temperatura de gelatinización entre almidones de distintas
fuentes botánicas está relacionada con la diferencia del grado de cristalinidad. El
almidón que posee un alto grado de cristalinidad exhibe altas temperaturas de
gelatinización, porque la cristalinidad proporciona estabilidad a la estructura del
gránulo. La cristalinidad está asociada con el contenido de amilopectina. Los
gránulos de almidón que presentan en su estructura cadenas de amilopectina de
mayor longitud, necesitan de una temperatura más elevada para descomponerse
por completo. Esto indica que el almidón que presente una mayor cantidad de
amilopectina, requerirá de más energía para fundir las zonas cristalinas, es decir
exhibirá temperaturas de gelatinización más elevadas (Singh et al., 2003, pp. 223
y 225).
Otro factor que influye sobre la temperatura de gelatinización es el contenido de
agua. Cuando el almidón se calienta con un bajo contenido de humedad, se
observa la obtención de tres picos en el termograma de la Figura 1.12. El primer
pico muestra el desorden incompleto de los cristalitos de almidón, el segundo pico
indica la fusión de los cristalitos restantes y el tercer pico está vinculado con la
separación de los complejos amilosa-lípido (Eliasson y Gudmundsson, 2006, p.
404; Fukuoka, Ohta y Watanabe, 2002, p. 40).
37
Figura 1.12. Termograma de gelatinización obtenido con un mínimo contenido de agua (Fukuoka et al., 2002, p. 40)
El efecto del azúcar sobre la temperatura de gelatinización, depende del
contenido de agua presente en el sistema. Cuando se añade azúcar en un
sistema que contiene agua en exceso, se obtiene el incremento de la temperatura
de inicio de gelatinización, debido a que el azúcar reduce la movilidad molecular,
provocando el aumento de la temperatura de fusión de los cristalitos del almidón.
Mientras que la incorporación de azúcar a un sistema con limitado contenido de
agua, produce la disminución del rango de la temperatura de gelatinización del
almidón (Eliasson y Gudmundsson, 2006, p. 436).
Los lípidos afectan la temperatura de gelatinización, a través de la creación del
complejo amilosa-lípido. Durante el proceso de gelatinización, la formación del
complejo en la superficie del gránulo, entre la amilosa lixiviada fuera de los
gránulos, y los lípidos nativos o adicionados, producen el retraso del hinchamiento
de los gránulos, resultando en el ligero aumento de la temperatura de
gelatinización. El complejo amilosa-lípido se funde generalmente en el rango de
100-120 °C (Eliasson y Gudmundsson, 2006, pp. 437-438).
El efecto de la sal sobre la temperatura de gelatinización depende de la clase y de
la cantidad de sal añadida. La adición de una mayor cantidad de sal, pero hasta
38
una cierta concentración, incrementa la temperatura de gelatinización, luego la
temperatura disminuye. Esto es atribuido a la interacción que se produce entre el
almidón y los iones. Los aniones de densidad de carga alta estabilizan los
gránulos de almidón, porque repelen a los grupos hidroxilo del almidón. Los
cationes presentan el efecto contrario, ya que atraen a los grupos hidroxilo del
almidón, resultando en la desestabilización de los gránulos de almidón (Jyothi,
Sasikiran, Sajeev, Revamma y Moorthy, 2005, p. 552).
Durante el proceso de horneado se produce la gelatinización del almidón, que
provoca la coalescencia y ruptura de las burbujas de gas, dando lugar a la
creación de los alvéolos en la miga del pan (Schiraldi y Fessas, 2003, p. 314).
El grado de gelatinización del almidón en un alimento horneado, depende de
factores tales como su composición y el tiempo de horneado. Sin embargo, esta
propiedad no solamente puede variar en distintos alimentos, sino también en el
mismo, como es el caso del pan. En el pan, la miga y la corteza presentan
distintos grados de gelatinización del almidón. En la miga se produce una
gelatinización completa del almidón, mientras que en la corteza aproximadamente
un 40 % del almidón no se gelatiniza. La Figura 1.13 muestra un termograma de
la gelatinización de una muestra de miga y corteza de pan fresco, en donde se
observa que la muestra de miga de pan exhibe un solo pico, el cual es atribuido a
la separación del complejo amilosa-lípido. La presencia de este pico indica que el
almidón se ha gelatinizado completamente en la fase de horneado. La existencia
de dos picos en la muestra de corteza, señala que el primero corresponde al
almidón que no se ha gelatinizado en la etapa de horneado, mientras que el
segundo pico representa la descomposición del complejo amilosa-lípido (Primo et
al., 2007, pp. 223 y 226; Vanin et al., 2009, p. 336).
39
Figura 1.13. Termogramas en muestra de (a) miga de pan fresco, (b) corteza de pan fresco (Primo et al., 2007, p. 224)
Este hecho se debe a que en el almidón de la corteza no se produce la fusión de
todas las regiones cristalinas, como consecuencia del bajo contenido de agua que
no es suficiente para garantizar la gelatinización de todo el almidón. Los cristales
que se funden corresponden a aquellos que son menos estables. La temperatura
de gelatinización del almidón que no se gelatiniza en la corteza presenta un
incremento respecto a un almidón nativo, porque durante el horneado del pan, la
corteza se exhibe al tratamiento de calor-humedad, que ocasiona la transición del
tipo de cristalinidad desde un cristal menos estable a otro más estable (Primo et
al., 2007, pp. 223-226).
· Retrogradación del almidón
La retrogradación del almidón es un proceso en donde existe el cambio de la
estructura amorfa adquirida luego del proceso de gelatinización, a una estructura
cristalina. En la Figura 1.14 se observa los cambios producidos durante el
enfriamiento y el posterior almacenamiento del gel de almidón obtenido luego de
la gelatinización del almidón. El gel de almidón está formado por una fase
dispersa que contiene gránulos de almidón gelatinizados enriquecidos de
amilopectina y una fase continua que incluye la amilosa lixiviada. La fase
dispersa, además de encontrarse introducida en la matriz continua de moléculas
40
de amilosa, tiene la función de reforzar esta matriz (Liu, 2005, p. 338; Goesaert et
al., 2005, p. 14).
Figura 1.14. Cambios que ocurren durante la retrogradación del almidón (Goesaert et al., 2005, p. 14)
La retrogradación del almidón produce varios cambios físicos como el incremento
de la viscosidad, la formación de un gel y el incremento del grado de cristalinidad.
Un alto contenido de amilosa está asociado con la obtención de geles más fuertes
(Wang, Li, Copeland, Niu y Wang, 2015, p. 570).
La amilosa y la amilopectina, que constituyen los principales componentes del
almidón, sufren cambios durante la retrogradación. El proceso de retrogradación
ocurre en dos fases: durante la etapa de enfriamiento que constituye la primera
fase, se produce la retrogradación de la amilosa. La amilosa lixiviada durante la
gelatinización del almidón se agrupa a través de puentes de hidrógeno para
formar dobles hélices constituidas por 40-70 unidades de glucosa, que conducen
a la creación de zonas cristalinas. En esta primera fase, la amilosa puede
retrogradarse en minutos u horas y constituir un gel insoluble que es responsable
de la formación de la estructura inicial de la miga. El gel insoluble no interviene en
el envejecimiento del pan porque se mantiene invariable durante el
almacenamiento (Liu, 2005, p. 337; Goesaert et al., 2005, p. 15; Pateras, 2007, p.
285).
41
La segunda fase del proceso de retrogradación consiste en el almacenamiento del
gel de almidón, en donde se produce la retrogradación de la amilopectina. La
retrogradación del almidón es inducida principalmente por la recristalización de las
ramificaciones cortas externas de las moléculas de amilopectina. A este proceso
se le atribuye la firmeza en la miga de pan adquirida durante el almacenamiento.
Esta firmeza se debe al cambio de la posición de las ramificaciones de la
molécula de amilopectina dentro del gránulo de almidón hinchado. La
retrogradación de la amilopectina es un proceso que puede demorar días o
semanas. Se considera que la retrogradación de la amilopectina es la principal
causa del envejecimiento del pan (Gray y Bemiller, 2003, p. 3; Liu, 2005, pp. 337-
338; Pateras, 2007, p. 286).
Existen varias técnicas que se emplean para medir la retrogradación del almidón,
entre las cuales se encuentran: los métodos reológicos como la compresión
uniaxial y la reometría dinámica oscilatoria, la difracción de rayos X, el análisis
térmico como la calorimetría diferencial de barrido (DSC) y el análisis térmico
diferencial (DTA), los métodos espectroscópicos como la resonancia magnética
nuclear (NMR) y la espectroscopía de infrarrojo (IR), entre otros. Una de las
técnicas más empleadas es la calorimetría diferencial de barrido. Esta técnica
consiste en medir la energía requerida para la fusión de la amilopectina
recristalizada, por efecto de la retrogradación. La información que se obtiene de
este proceso endotérmico es To, Tp, Te y ΔH que se registran en un termograma
(Gray y Bemiller, 2003, p. 14-17; Karim et al., 2000, pp. 11 y 20).
En el endoterma obtenido de la evaluación de geles y panes envejecidos,
generalmente se registran temperaturas de fusión de la amilopectina retrogradada
de 55-60 °C. La entalpía asociada al proceso de retrogradación, incrementa su
magnitud con el tiempo de almacenamiento, hasta que alcanza un cierto límite y
posteriormente permanece constante (Eliasson y Gudmundsson, 2006, p. 417).
Los cristales de amilopectina se funden en un rango de temperaturas de 40-
100 °C, mientras que los cristalitos de amilosa a temperaturas de 120-170 °C. En
la retrogradación del almidón se obtienen valores de entalpía que son menores en
42
un 60-80 %, en comparación a los obtenidos durante el proceso de
gelaninización. Las temperaturas de transición (To, Tp y Te) también presentan el
mismo comportamiento, de la disminución de 10-26 °C, en relación a las
temperaturas determinadas para la gelatinización. Esto se atribuye a que en la
retrogradación se producen cristales menos estables a los presentados
originalmente en el almidón nativo (Karim et al., 2000, p. 21).
Un fenómeno que afecta a la calidad del pan es el envejecimiento, que se
encuentra relacionado directamente con la retrogradación del almidón. Durante el
envejecimiento del pan, que ocurre cuando el pan es almacenado, se producen
cambios físicos. Los cambios físicos que se producen son el incremento de la
firmeza de la miga y la variación en el sabor del pan (Mondal y Datta, 2008 p.
469).
La velocidad de envejecimiento del pan se encuentra influenciada por la
retrogradación del almidón, los ingredientes del pan, la temperatura de
almacenamiento y la cantidad de agua (Gray y Bemiller, 2003, pp. 2 y 6).
El pan está constituido principalmente de harina, agua, azúcar, grasa, sal y
levadura. Cada uno de estos componentes ejercen influencia sobre el proceso de
retrogradación. Los componentes que se encuentran en mayor cantidad en la
harina son el almidón, la proteína y los pentosanos. Un bajo contenido de amilosa
y una elevada fracción de amilopectina atenúan el envejecimiento del pan como
consecuencia de la alta retención de agua en la miga, provocando así el retraso
de la retrogradación de la amilopectina (Fadda, Sanguinetti, Del Caro, Collar y
Piga, 2014, p. 475).
La cantidad de proteína desempeña una importante función en el envejecimiento
del pan, debido a las interacciones que ocurren entre el almidón y el gluten. Estas
interacciones evitan el envejecimiento del pan, a través de la creación de enlaces
de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de las moléculas de almidón y los grupos
amida de la gliadina y glutenina. El contenido de proteína mantiene una relación
inversa con la velocidad de envejecimiento del pan. Así, cuando se produce un
43
incremento en el contenido de proteína, la firmeza de la miga disminuye (Gray y
Bemiller, 2003, pp. 4-5; Pateras, 2007, p. 286)
Los pentosanos solubles e insolubles en agua, retrasan la retrogradación del
almidón (Gray y Bemiller, 2003, p. 5).
La velocidad de retrogradación del almidón está directamente relacionada con el
contenido de humedad. Una vez que el pan comienza a enfriarse luego del
horneado, se crea un gradiente de humedad debido a la diferencia de la presión
de vapor entre la corteza y la miga, originando la disminución del contenido de
humedad en la miga del pan, porque el agua migra desde la miga hacia la
corteza, provocando que la miga adquiera mayor firmeza. La migración del agua
en la miga se efectúa desde el gluten hacia las zonas cristalinas del almidón. La
transición de un estado amorfo a un estado cristalino durante el envejecimiento de
la miga de pan, causa la pérdida de movilidad de las moléculas de agua que
están ingresando a la región cristalina (Gray y Bemiller, 2003, pp. 6-7; Pateras,
2007, p. 287; Schiraldi y Fessas, 2003, p. 315).
Los lípidos como los monoglicéridos a través de la creación de complejos con la
amilosa, retardan el proceso de envejecimiento del pan durante el
almacenamiento. La presencia de átomos de hidrógeno en el interior de la
estructura helicoidal de la amilosa posibilita la interacción con los lípidos,
permitiendo la creación del complejo amilosa-lípido. La incorporación de lípidos
podría retrasar el proceso de retrogradación de dos formas. En primera, el
complejo podría impedir la cocristalización de la amilosa con la amilopectina. En
segunda, los lípidos pueden formar un complejo con las ramificaciones externas
de la amilopectina (Copeland et al., 2009, p. 1 530; Da Rosa y Guerra, 2011, p.
318; Putseys, Lamberts y Delcour, 2010, p. 243).
El NaCl, comúnmente conocido como sal, es otro ingrediente del pan que afecta
la retrogradación del almidón. La sal se encuentra constituida de cationes y
aniones. Los cationes evitan el reordenamiento de las moléculas de almidón,
provocando el retraso del proceso de retrogradación. Los cationes se introducen
44
en la molécula de almidón y expulsan a los iones hidrógeno de los grupos
hidroxilo del almidón, ocasionando que los iones hidrógeno se desplacen hacia la
fase acuosa. La retención de cationes de mayor tamaño en lugar de los iones
hidrógeno de menor tamaño producen una menor recristalización de las
moléculas de almidón (Beck, Jekle y Becker, 2011, p. 798; Fu, Chen, Jing, Mei y
Liu, 2015, p. 73; Thirathumthavorn y Trisuth, 2008, p. 862).
El azúcar común o sacarosa retrasa el proceso de retrogradación a causa de las
interacciones que ocurren entre el almidón y el azúcar, produciendo la
estabilización de la matriz amorfa del almidón gelatinizado (Kohyama y Nishinari,
1991, p. 1 409).
Las condiciones de almacenamiento como la temperatura, pueden retardar o
acelerar la retrogradación del almidón. El gel de almidón almacenado a 4 °C
exhibe una velocidad de cristalización más rápida de la amilopectina que a -20 o
25 °C. Este comportamiento indica que la temperatura de almacenamiento del
almidón a bajas temperaturas resulta en el incremento de la velocidad de
retrogradación del almidón (Baek, Yoo y Lim, 2004, p. 138; Wang et al., 2015, p.
575).
Otro factor que influye en la retrogradación es la fuente botánica del almidón. Los
almidones del tipo A (cereales) retrogradan en menor grado, en relación a los
almidones tipo B y C, debido a que presentan en su estructura una mayor
cantidad de cadenas pequeñas en las moléculas de amilopectina (Eliasson y
Gudmundsson, 2006, p. 421).
45
2. PARTE EXPERIMENTAL
2.1. EVALUACIÓN FÍSICA, QUÍMICA, FARINOLÓGICA Y
REOLÓGICA DE LA HARINA DE TRIGO, LA HARINA DE
BANANO Y LAS HARINAS COMPUESTAS
2.1.1. OBTENCIÓN DE HARINA DE BANANO
La materia prima que se empleó para la obtención de la harina, es el banano de la
variedad Musa Cavendish, en estado de maduración 2, que se lo hizo madurar a
temperatura ambiente de aproximadamente 20 °C hasta alcanzar los grados de
maduración 3 y 4. Para la identificación del estado de madurez de la fruta se
empleó la escala representada en Freitas, Rezende y Rodrigues (2013), que se
muestra en el Anexo I (p. 203).
En la obtención de la harina de banano se realizaron las siguientes operaciones:
la fruta seleccionada se lavó con agua clorada, posteriormente se peló y se colocó
en una solución de ácido cítrico (1 % w/v) y ácido ascórbico (1 % w/v) en relación
1:1 para evitar el pardeamiento de la fruta mientras se pelaba toda la materia
prima que sería procesada. Luego la fruta se cortó en rodajas de 2 mm de
espesor y fue sometida al proceso de inhibición enzimática, que consistió en
sumergir a la fruta por 10 min en la solución antes mencionada. El proceso
descrito anteriormente se realizó para cada uno de los tres estados de
maduración. Posteriormente la fruta se sometió al escaldado en agua en
ebullición por 20 min para el estado de maduración 2, y 10 min para el estado de
maduración 3 y 4. Luego la fruta se deshidrató en una estufa a 60 °C hasta
obtener una humedad de aproximadamente 7 %. Finalmente se realizó la
reducción de tamaño de partícula, empleando un molino de pines.
Reactivos
· Ácido ascórbico
· Ácido cítrico
46
Equipos
· Balanza electrónica digital Fidelity Measurement, modelo FM 18, 500 kg, 0,1
kg
· Marmita Hamilton Kettles, modelo B 2928, 20 gal
· Estufa Selecta, 100 °C ± 1 °C
· Molino de pines Alpine, modelo 160 UPZ
2.1.2. EVALUACIÓN FÍSICA Y QUÍMICA DE LA HARINA DE TRIGO Y
HARINA DE BANANO
Se realizó la evaluación física de la harina de trigo comercial y las harinas de
banano obtenidas, a través de la determinación del tamaño de partícula,
empleando el método INEN 517:2013 que se detalla en el Anexo II. Se empleó
una balanza digital marca Sartorius, modelo 1204 MP, de capacidad 2 kg y
sensibilidad 0,01 g, un juego de tamices marca Fisher Scientific de malla No. 80,
100, 140, 200, 230, 270 y una coctelera marca W.S. Tyler, modelo RX-29. Se
realizó una réplica de la caracterización física de las harinas.
La caracterización proximal de la harina de trigo comercial y las harinas de
banano obtenidas en los tres estados de maduración, consistió en la
determinación de: humedad usando el método AOAC 925.10, 32.1.03, cenizas
con el método AOAC 923.03, 32.1.05, grasa por el método AOAC 920.85, 32.1.13
y proteína mediante el método AOAC 2001.11, 4.2.11. Además se analizó la fibra
cruda empleando el método ICC Standard 113, los azúcares con el método AOAC
968.28, 44.2.08 y el almidón total aplicando los métodos AOAC 920.44, 25.1.11;
AOAC 923.09, 44.1.15. Se realizó una réplica de la caracterización proximal de
las harinas.
Se realizó la determinación de la cantidad de amilosa y la cuantificación de los
compuestos fenólicos. La cantidad de amilosa se analizó utilizando un calorímetro
diferencial de barrido (DSC) y se determinó en la harina de trigo comercial y en
las tres harinas de banano obtenidas, siguiendo el método de Aboubakar,
47
Njintang, Scher y Mbofung (2008) (p. 295). Este método consiste en medir la
variación de entalpía producida por la formación del complejo amilosa-fosfolípido,
mientras se producen dos procesos de calentamiento y uno de enfriamiento
(Ceballos et al., 2007, p. 7 471). El primer calentamiento consiste en elevar la
temperatura desde los 35 °C hasta los 160 °C con un incremento de 15 °C/min y
mantener a 160 °C por 2 min. Luego se produce una disminución de la
temperatura hasta alcanzar los 35 °C a una velocidad de 10 °C/min. Finalmente,
se lleva a cabo el segundo calentamiento desde los 35 °C hasta los 160 °C con
una velocidad de 10 °C/min. La determinación del contenido de amilosa se
especifica en el Anexo III. Se realizó una réplica del contenido de amilosa.
Reactivos
· Amilosa de papa, 95 %, ICN
· L-α-Lysophosphatidylcholine (LPC) de yema de huevo, ≥ 99 %, Sigma Aldrich
Materiales
· Celdas de acero inoxidable de capacidad 70 μL
Equipos
· Balanza analítica Boeco, modelo BBC 22, 210 g, 0,00001 g
· Equipo de calorimetría diferencial de barrido (DSC) Perkin Elmer, modelo
DSC7
El contenido de amilosa se calculó con la ecuación 2.1.
% Amilosa!= P1*∆H1
P2*∆H2*100 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![2.1]
Donde: P1: peso de la amilosa (g)
P2: peso de la muestra (g)
ΔH1: entalpía de la muestra (J/g)
ΔH2: entalpía de la amilosa (J/g)
48
La cantidad de compuestos fenólicos se cuantificó en las harinas de banano
obtenidas con los tres grados de maduración usando el protocolo del Folin-
Ciocalteu (Georgé, Brat, Alter y Amiot, 2005, p. 1 371), el cual es un método
colorimétrico que se basa en una reacción de oxidación-reducción entre los
compuestos fenólicos de la muestra y el reactivo Folin-Ciocalteu, para la
formación de un complejo de color azul que es cuantificado en un
espectrofotómetro a una longitud de onda de 760 nm, con base en una recta
estándar de ácido gálico (Blainski, Lopes y Palazzo, 2013, p. 6 853). Se realizaron
dos réplicas de la evaluación del contenido de polifenoles.
Reactivos
· Acido gálico, Sigma
· Acetona, Merck
· Carbonato de sodio, Mallinckrodt
· Folin & Ciocalteu’s phenol, 2 N, Sigma-Aldrich
· Metanol, Merck
Materiales
· Matraces de 10 mL y 50 mL
· Probetas de 10 mL y 20 mL
· Cartuchos Oasis HLB
· Botellas ámbar
· Papel parafilm
· Papel aluminio
· Papel filtro Whatman
· Micropipetas automáticas de 1000 μL y 5 mL
Equipos
· Balanza analítica Mettler Toledo, modelo AG 204, 210 g, 0,0001 g
· Agitador magnético Variomag Multipoint, modelo HP 15, 800 rpm, 50 rpm
· Agitador de ultrasonido Branson, modelo 3210, 99 min, 1 min
· Agitador Vortex Mixer, modelo VM-300
49
· Baño termostático Precision Scientific, modelo 25, 99,9 °C ± 0,1 °C
· Espectrofotómetro UV-VIS, Shimadzu, modelo UV-160ª
2.1.3. EVALUACIÓN FARINOLÓGICA DE LA HARINA DE TRIGO, LAS
HARINAS DE BANANO Y DE LAS HARINAS COMPUESTAS
Se realizó la caracterización farinológica de la harina de trigo, las harinas de
banano obtenidas con los tres grados de maduración y de las harinas
compuestas. Las harinas compuestas se prepararon en un mezclador marca
Crypto Peerless, modelo EC-30. La primera harina compuesta se constituyó con
la mezcla de 10 % de harina de banano y 90 % de harina de trigo, la segunda
resultó de la mezcla de 20 % de harina de banano y 30 % de harina de trigo y la
tercera consistió en la mezcla de 30 % de harina de banano y 70 % de harina de
trigo. Se elaboraron 3 tipos de harinas compuestas por cada estado de
maduración, es decir se obtuvieron 9 harinas compuestas.
El farinógrafo marca Brabender®, modelo No. 180504, se usó para determinar los
siguientes parámetros: el porcentaje de agua absorbido por la harina, el índice de
tolerancia, la estabilidad, el tiempo de desarrollo y el tiempo de llegada de la masa
(Nikolić, Radulović, Momcilović, Nikolić, Lazić y Todorovic, 2008, p. 1 544),
empleando el método AACC 54-21. Este procedimiento se basa en la adición de
agua necesaria para obtener un valor de 500 U.B. (Unidades Brabender), se
detalla en el Anexo IV.
En el extensógrafo marca Brabender®, modelo No. 176536, se registraron: la
extensibilidad, la resistencia a la extensibilidad a 5 cm del inicio, la energía
necesaria para estirar la masa y la relación resistencia a la
extensibilidad/extensibilidad (Dapčević et al., 2011, p. 343). El método que se usó
es el AACC 54-10, y consiste en ejercer una fuerza sobre la masa hasta causar
su ruptura (Dapčević et al., 2011, p. 342), se especifica en el Anexo V. En la
preparación de la muestra se utilizó el farinógrafo marca Brabender® y NaCl
grado reactivo, marca Merck.
50
Se empleó un amilógrafo marca Brabender®, modelo No. 176506, para evaluar: la
temperatura de inicio de gelatinización, la viscosidad máxima medida a 90 °C, la
viscosidad medida al final de transcurridos 20 min a 90 °C y la viscosidad medida
a 50 °C (Sroan y Kaur, 2004, p. 382). Se siguió el método AACC 61-01, en el cual
una suspensión de agua y harina es agitada a velocidad constante mientras se
calienta desde 22 °C hasta 90 °C, se mantiene a esta temperatura y se enfría
hasta 50 °C (Henry y Kettlewell, 2012, p. 69). El ensayo se describe en el Anexo
VI.
El fermentógrafo marca Brabender®, modelo No. 176503 se utilizó para
determinar la producción de CO2 y el tiempo de fermentación, a través del método
AACC 89-01, que se describe en el Anexo VII. Para la preparación de la muestra
se emplearon el farinógrafo marca Brabender, NaCl grado reactivo, marca Merck
y levadura fresca marca Levapan.
La muestra que se empleó para el ensayo en los cuatro equipos anteriores se
pesó en la balanza marca Ohaus, con capacidad de 2 610 g y sensibilidad 0,1 g.
Se realizó una réplica de cada evaluación farinológica.
2.1.4. EVALUACIÓN REOLÓGICA DE LA HARINA DE TRIGO, LAS
HARINAS DE BANANO Y DE LAS HARINAS COMPUESTAS
Las propiedades reológicas dinámicas oscilatorias fueron evaluadas en la masa
de harina de trigo, en las harinas de banano de estado de maduración 2, 3 y 4 y
en las 9 harinas compuestas. La preparación de las masas se efectuó en el
farinógrafo, empleando harina y agua destilada. Se utilizó la cantidad de agua
absorbida por la harina, determinada anteriormente con el farinógrafo. Los
módulos de almacenamiento y pérdida se determinaron empleando la geometría
de platos paralelos y el reómetro marca TA Instruments, modelo AR 2000. Se
utilizó el método descrito en Upadhyay, Ghosal y Mehra (2012) (p. 107). El rango
lineal de trabajo se identificó a partir de una prueba de barrido de deformación
(Strain Sweep). Este ensayo se realizó en un rango de 0,001-1 000 % de
51
deformación y empleando las siguientes condiciones: 20 °C, 6,36 Pa y 1 Hz. El
procedimiento se describe en el Anexo VIII. Se realizó una réplica de la
evaluación reológica de las harinas.
2.2. EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL PRODUCTO
OBTENIDO A TRAVÉS DE LAS CARACTERÍSTICAS DE
PANIFICACIÓN, PROPIEDADES SENSORIALES Y
CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES
El pan se elaboró con sustituciones parciales de 10 %, 20 % y 30 % de harina de
trigo por harina de banano, es decir se obtuvieron 9 muestras de pan, además de
una muestra de pan de trigo. La preparación del pan se realizó empleando los
ingredientes y el procedimiento descrito en la norma INEN 530:2013 (pp. 2-3). Los
ingredientes que se usaron son: harina de trigo comercial marca Pani Plus, harina
de banano obtenida, levadura fresca marca Levapan, sal marca Cris-Sal, azúcar
marca Valdez, margarina industrial Danec y agua.
La preparación del pan se realizó empleando el procedimiento especificado en la
norma INEN 530:2013, que consiste de una sola fermentación (p. 3). El proceso
constó de: formulado, amasado, moldeo, fermentación, horneado y desmoldado.
En la formulación los ingredientes fueron dosificados de acuerdo al porcentaje
establecido en la norma INEN 530:2013, en donde las harinas de trigo y banano
suman el 100 % (p. 2). La cantidad de levadura fresca usada fue del 4 %, de sal
del 2 %, de azúcar del 4 %, de margarina industrial del 4 %. Los ingredientes se
pesaron en la balanza marca Sartorius, modelo 1204 MP, con capacidad de 2 000
kg y sensibilidad 0,01 g.
Los ingredientes dosificados fueron colocados en la mezcladora marca
KitchenAid, modelo KP26M1XWH y se homogenizaron durante 2 min. El amasado
se realizó en la misma mezcladora hasta obtener el desarrollo completo de la red
52
del gluten. La masa cubierta con una funda de plástico se dejó reposar en una
mesa de acero inoxidable por 20 min a una temperatura ambiente de 26 °C.
El moldeo consistió en dividir y pesar 100 g de masa y colocar en los moldes
empleados para panificación. Los moldes que se emplearon, cumplieron con las
especificaciones descritas en la norma INEN 530:1980 (pp. 9-10). La masa se
pesó en la balanza marca Sartorius, modelo 1204 MP, con capacidad de 2 000 g
y sensibilidad 0,01 g.
La fermentación o leudo de la masa colocada en los moldes se efectuó en una
cámara de fermentación marca Nova. Las condiciones empleadas en la
fermentación fueron de 39 °C, 75 % de humedad relativa, y un tiempo de 35 min.
El horneado se realizó en un horno marca Nova, modelo Max 2000 a 165 °C por
23 min.
2.2.1. EVALUACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE PANIFICACIÓN
Las características de panificación que se evaluaron fueron: el volumen, el color,
la estructura y la textura de la miga, la simetría, la corteza, y el aroma. Estos
parámetros corresponden a las características relacionadas con la aptitud
panadera de la harina que se describen en la norma INEN 530:2013 (p. 4).
La evaluación de las características de panificación se realizó a un panel técnico
comprendido por 5 personas. A cada persona se le entregó las 10 muestras de
pan, que estuvieron codificadas cada una con tres dígitos designados al azar. La
Tabla 2.1 presenta la calificación de cada parámetro de acuerdo con el puntaje
establecido en la norma INEN 530:2013 (p. 4).
53
Tabla 2.1. Puntuación de las características de panificación según la norma INEN 530:2013
Parámetro Puntuación
Volumen 0-30
Simetría 0-15
Corteza 0-10
Color de la miga 0-5
Estructura de la miga 0-20
Aroma 0-15
Textura de la miga 0-5
TOTAL 100
(INEN, 2013, p. 4)
La norma INEN 530:2013 establece que la harina puede considerarse como apta
para panificación, cuando obtiene una puntuación igual o mayor a 80 puntos (p.
4).
La determinación de la estructura de la miga, se realizó en una rebanada de pan.
La encuesta que se empleó para la evaluación de las características de
panificación se presenta en el Anexo XI. Se realizaron dos réplicas.
2.2.2. EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES SENSORIALES
2.2.2.1. Diseño Experimental
En la evaluación de la influencia del estado de maduración del banano y del
porcentaje de sustitución, sobre las propiedades sensoriales de: volumen,
apariencia y simetría, color de la corteza, estructura, color y textura de la miga,
aroma a pan, sabor a banano y sabores extraños, se empleó un diseño factorial
32, en donde cada factor de diseño tuvo tres niveles.
54
Los niveles del factor estado de maduración fueron: 2, 3 y 4, en tanto que para el
factor porcentaje de sustitución los niveles fueron: 10 %, 20 % y 30 %. Se
realizaron dos repeticiones del proceso de obtención del pan.
El volumen del pan se midió con el método del desplazamiento de semillas,
descrito en la norma INEN 530:1980, que consiste en llenar un recipiente con
semillas de nabo, que fueron medidas previamente empleando una probeta.
Luego se retiró una cantidad de semillas y se introdujo el pan dentro del
recipiente, y se cubrió el pan con las semillas, hasta llenar completamente el
recipiente. El volumen del pan corresponde a la cantidad de semillas no
empleadas (p. 4).
La evaluación de la apariencia y simetría del pan obtenido a partir de las 9 harinas
compuestas, se realizó empleando las características descritas en el método
AACC 10-12.01, para determinar si la apariencia y simetría es no uniforme o
uniforme (p. 2).
El color de la corteza fue determinado a partir de la observación visual del grado
de intensidad del color, que varió desde un café oscuro hasta un café claro
(Callejo, 2011, p. 259).
La estructura de la miga fue evaluada usando las características descritas en el
método AACC 10-12.01, como la distribución del tamaño de las celdas en la miga,
el tamaño y el número de las celdas (p. 4). A partir de estos parámetros se
determinó si la estructura de la miga es heterogénea u homogénea.
La estructura de la miga se evaluó también empleando el software ImageJ,
siguiendo el método descrito en Ozge, Sumnu y Sahin (2009) y Rubel, Pérez,
Manrique y Genovese (2015) (p. 2 183) (p. 24). Se siguió el siguiente
procedimiento para el análisis de la estructura de la miga: se abrió la imagen de la
rebanada de pan que previamente fue escaneada en el escáner marca Epson,
modelo L220 y se cambió la escala de pixeles a centímetros, trazando una línea
con el ícono “Straight” sobre la rebanada de pan, luego se escogió la opción “Set
55
Scale” del menú “Analyze”, posteriormente se introdujo la distancia conocida y se
marcó la opción “Global”. Luego se trazó un rectángulo con el ícono “Rectangular”
y se duplicó la imagen haciendo clic derecho sobre la imagen y escogiendo la
opción “Duplicate”. Después se convirtió la imagen de jpg a mapa de bits,
empleando el menú “Image” y escogiendo la opción “Type” y 8 bit. Posteriormente
se seleccionó la opción “Adjust” del menú “Image” y luego la opción “Threshold”, y
se presionó el botón “Apply”. Con este paso se cambió el color de la imagen a una
escala de blanco y negro, en donde los alvéolos o celdas estaban representados
por el color negro y la miga por el color blanco. Para rellenar por completo las
regiones negras (alveolos), se seleccionó el menú “Process” y se escogió la
opción “Binary” y luego la opción “Fill Holes”. Se binarizó la imagen seleccionando
el menú “Process”, y escogiendo la opción “Binary” y después la opción
“MakeBinary”. Posteriormente se seleccionaron los parámetros a medir,
escogiendo la opción “Set Measurements” del menú “Analyze”. Por último se
analizó el número de alvéolos/cm2 y el área total de los alvéolos (cm2) empleando
la opción “Analyze Particles” del menú “Analyze”. El análisis de la estructura de la
miga se lo realizó por triplicado.
El color de la miga se determinó a través de la observación visual, evaluando el
grado de intensidad del color, que varió desde un café oscuro hasta un color
crema (Callejo, 2011, p. 259).
En la evaluación del aroma del pan se determinó si el pan obtenido tenía un
aromo débil o intenso, del aroma característico que posee un pan de trigo
(Callejo, 2011, p. 260).
La textura de la miga se determinó empleando el sentido del tacto, a través de la
descripción de la capacidad de la miga de regresar a la posición inicial después
de haber aplicado una compresión con los dedos. La textura varió de rígida a
elástica (Callejo, 2011, p. 263).
56
La evaluación del sabor a pan se realizó para determinar en el producto obtenido,
la presencia del sabor característico de un pan elaborado con harina de trigo, o la
presencia de un sabor imperceptible o intenso a banano (Callejo, 2011, p. 265).
Finalmente se determinó la presencia de sabores extraños en el pan, que varió
desde imperceptible hasta intenso.
La caracterización de las propiedades sensoriales se realizó a un panel de 10
personas semientrenadas. El entrenamiento consistió en una explicación previa a
los panelistas de los atributos sensoriales mencionados anteriormente y se
determinaron en pan comercial de harina de trigo.
La encuesta empleada para la evaluación sensorial, se realizó en base a una
escala hedónica (0-10), en donde los valores de 0 y 10 corresponden a la menor y
a la mejor calificación, respectivamente. Para la asignación de las muestras se
empleó el diseño de cuadro latino incompleto presentado en Cochran (2008) (p.
522). El diseño que se presenta en el Anexo X, consta de 5 repeticiones y 11
bloques. Las repeticiones representan el número de muestras que se le entregó a
cada panelista y los bloques el número de panelistas requeridos. Cada panelista
recibió cinco muestras diferentes, que fueron designadas con tres dígitos al azar.
Se evaluaron 11 muestras, 9 muestras se obtuvieron de la mezcla de harina de
trigo y banano, y 2 muestras se elaboraron con harina de trigo, que se emplearon
como muestras de referencia. Como resultado de la aplicación del diseño de
cuadro latino incompleto se obtuvieron 5 mediciones de cada muestra por cada
réplica. Se realizaron dos réplicas del análisis sensorial.
La encuesta que se empleó para la evaluación de las propiedades sensoriales se
presenta en el Anexo XI.
57
2.2.3. EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FUNCIONALES
La determinación del contenido de fibra dietética, de polifenoles totales y de
capacidad antioxidante se realizó en las 9 muestras de pan que previamente
fueron preparadas siguiendo el método descrito en Vogrinčič, Timoracka,
Melichacova, Vollmannova y Kreft (2010) (p. 4 884). Las muestras de pan se
colocaron en un congelador marca Revco/Legaci, modelo ULT 1340 y se
mantuvieron a una temperatura de -17 °C. Posteriormente, las muestras
completamente congeladas se llevaron al liofilizador marca Lyovac, modelo GT2 y
permanecieron ahí durante 24 h. Luego las muestras liofilizadas se redujeron de
tamaño, empleando un molino de café marca KitchenAid, modelo BCG111OB.
Finalmente las muestras se colocaron en el congelador marca Revco/Legaci y se
mantuvieron a una temperatura de -17 °C hasta su posterior análisis.
2.2.3.1. Evaluación del porcentaje de fibra dietética total
El porcentaje de fibra dietética total fue determinado empleando el procedimiento
descrito en Sudha, Vetrimani y Leelavathi (2007) (p. 1 366). Este método consiste
en cuantificar la fibra recuperada luego de un proceso de degradación del almidón
y las proteínas de la muestra empleando enzimas (Rodríguez et al., 2006, p. 6).
2.2.3.2. Evaluación de la cantidad de polifenoles totales
La cantidad de compuestos fenólicos totales fue determinada empleando el
protocolo del Folin-Ciocalteu, descrito anteriormente en el numeral 2.1.2.
2.2.3.3. Evaluación de la capacidad antioxidante
La capacidad antioxidante se determinó en las 9 muestras de pan empleando el
método descrito en Vasco et al. (2008) (p. 818). El método se basa en la reacción
58
entre el radical catiónico ABTS y los antioxidantes presentes en la muestra. Como
consecuencia de la reducción del radical catiónico se produce una disminución de
su coloración inicial, que es cuantificada por un espectrofotómetro a una longitud
de onda de 734 nm, en base a una recta patrón de trolox (Roginsky y Lissi, 2005,
p. 245).
Reactivos
· ABTS, 98 %, Sigma
· Etanol, Merck
· Peroxidisulfato de potasio, 99 %, Sigma
· Trolox, 97 %, Sigma-Aldrich
Materiales
· Matraces de 25 mL y 100 mL
· Papel parafilm
· Papel aluminio
· Micropipetas automáticas de 1 000 μL y 10 μL
Equipos
· Balanza analítica Mettler Toledo, modelo AG 204, 210 g, 0,0001 g
· Agitador Vortex Mixer, modelo VM-300
· Baño termostático Precision Scientific, modelo 25, 99,9 °C ± 0,1 °C
· Espectrofotómetro UV-VIS, Shimadzu, modelo UV-160ª
2.2.3.4. Evaluación del porcentaje de gelatinización del almidón
El porcentaje de gelatinización fue determinado empleando un DSC y muestras
de harina y miga de pan. Las 4 muestras a evaluarse resultaron de la selección de
las muestras de pan que alcanzaron el puntaje más alto en la evaluación del
análisis sensorial y una muestra adicional de miga de pan de harina de trigo se
empleó como referencia. La evaluación del porcentaje de gelatinización se realizó
según el método descrito en De la Torre, Chel y Betancur (2008) (p. 1 139). Este
59
método consiste en medir la variación de entalpía producida por la gelatinización
del almidón, al calentar el almidón en presencia de agua. Se realizaron dos
réplicas de la determinación del porcentaje de gelatinización. El procedimiento se
especifica en el Anexo XII.
El porcentaje de gelatinización se calculó empleando la ecuación 2.2.
% Gelatinización= "1!-!∆H1
∆H2# *100 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![2.2]
Donde:
ΔH1: entalpía de la muestra de pan (J/g)
ΔH2: entalpía de la muestra de harina (J/g)
Materiales
· Celdas de acero inoxidable de capacidad 70 μL
Equipos
· Balanza analítica Boeco, modelo BBC 22, 210 g, 0,00001 g
· Equipo de calorimetría diferencial de barrido (DSC) Perkin Elmer, modelo
DSC7
2.2.3.5. Evaluación de la retrogradación del almidón
La retrogradación del almidón se determinó en las 5 muestras de miga de pan
usadas anteriormente en la determinación del porcentaje de gelatinización,
empleando el DSC, marca Perkin Elmer, modelo DSC 7, usando el método de
Segura, López, Castellanos, Betancur y Chel (2015) con algunas modificaciones
(p. 4). Las muestras previamente gelatinizadas se almacenaron 1, 3, 7 y 10 días a
4 °C.
La determinación de la retrogradación del almidón se realizó también en 5
muestras de harina a partir de la cuales se obtuvieron los panes anteriormente
60
evaluados, empleando el mismo método. Se pesó alrededor de 10 mg de muestra
y luego se gelatinizó en una estufa marca Lab-Line Instruments, modelo Imperial
31.05 a 105 °C durante 15 min. Luego las muestras fueron almacenadas a 4 °C
en un refrigerador marca Electrolux, modelo DEF-444 por 1, 7 y 14 días. Luego
del almacenamiento las muestras fueron equilibradas durante 1 h a temperatura
ambiente antes de realizar el análisis. Las muestras fueron calentadas desde
20 °C hasta 145 °C, a una velocidad de 10 °C/min. Se realizaron dos réplicas de
la retrogradación del almidón.
2.3. DISEÑO DE LA PLANTA PARA LA ELABORACIÓN DEL
PAN A ESCALA INDUSTRIAL
El diseño de la planta del proceso de obtención del pan, se realizó para una
producción de 250 kg/día de pan, que serviría para abastecer al Centro de
Rehabilitación Regional Sierra Centro Sur, en donde se encuentran 1 780
personas privados de libertad provenientes de las provincias de Azuay, Cañar y
Morona Santiago (Ministerio de Justicia, Derechos Humanos y Cultos).
En el proceso de elaboración del pan se incluyeron todas las operaciones
unitarias necesarias para la obtención del producto. El diseño de la planta se
realizó a partir de los datos experimentales obtenidos y de los resultados de la
mejor muestra de pan obtenido de la evaluación sensorial. Se diseñaron los
siguientes equipos: una marmita, un secador, un molino, una amasadora, una
cámara de fermentación y un horno.
Se realizó el diagrama de bloques (BFD), de flujo del proceso (PFD) y el lay out.
61
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1. CARACTERIZACIÓN DE LA HARINA DE TRIGO, LA
HARINA DE BANANO Y LAS HARINAS COMPUESTAS
3.1.1. CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE LA HARINA DE TRIGO Y LA
HARINA DE BANANO
La Tabla 3.1 presenta la determinación del tamaño de partícula de la harina de
trigo y banano.
Tabla 3.1. Tamaño de partícula de la harina de trigo y harina de banano
Malla No. Diámetro de partícula
(μm) Porcentaje de harina de
trigo retenida (%) Porcentaje de harina de
banano retenida (%)
80 177 0,83 ± 0,01 20,80 ± 0,05
100 149 3,68 ± 0,66 7,84 ± 0,00
140 105 23,34 ± 1,23 16,61 ± 0,02
200 74 37,51 ± 0,61 17,35 ± 0,11
230 63 25,20 ± 0,33 9,06 ± 0,11
270 53 7,31 ± 0,42 6,04 ± 0,06
Fondo < 53 2,13 ± 1,73 22,29 ± 0,01
!$!%± s (n = 2)
La norma NTE INEN 616:2015 establece que al menos el 95,00 % de la harina
sometida a una prueba de tamizado debe pasar por un tamiz No. 70 (210 μm)
(INEN, 2006, p. 2). Los resultados mostrados en la Tabla 3.1 cumplen con lo
establecido por la norma INEN, las harinas de trigo y banano presentaron una
distribución del diámetro de partícula menor a la requerida por la norma.
Sakhare, Inamdar, Soumya, Indrani y Rao (2014), encontraron que las fracciones
finas de tamaño de partícula comprendidas entre 75-118 μm permiten la
obtención de panes que exhiben características sensoriales y de panificación
62
superiores, en comparación con tamaños de partícula mayor a 118 μm (p. 4 113).
El 95 % y 71 % de la harina de trigo y banano respectivamente poseen un
diámetro de partícula inferior a 118 μm.
3.1.2. CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DE LA HARINA DE TRIGO Y LA
HARINA DE BANANO
3.1.2.1. Análisis proximal
La caracterización proximal de las harinas de banano obtenidas en los tres
estados de maduración y de la harina de trigo, se muestra en la Tabla 3.2.
Tabla 3.2. Composición proximal de la harina de trigo y la harina de banano en los tres estados de maduración
Parámetro (g/100 g)
Harina de trigo
Harina de banano en estado de
maduración 2
Harina de banano en estado de
maduración 3
Harina de banano en estado de
maduración 4
Humedad 13,51 ± 0,10 7,15 ± 0,02 7,49 ± 0,06 7,14 ± 0,00
Cenizas 1,32 ± 0,02 0,76 ± 0,01 1,40 ± 0, 00 1,61 ± 0,01
Grasa 1,25 ± 0,07 0,36 ± 0,03 0,50 ± 0,03 0,75 ± 0,05
Proteína 11,09 ± 0,12 3,35 ± 0,05 4,69 ± 0,08 6,25 ± 0,00
Fibra cruda 0,30 ± 0,01 2,14 ± 0,04 1,69 ± 0,02 2,34 ± 0,03
Almidón 69,04 ± 0,04 58,10 ± 0,99 37,75 ± 0,35 34,55 ± 0,78
Azúcares totales
1,52 ± 0,01 0,55 ± 0,07 16,35 ± 0,78 24,50 ± 0,57
$!%± s (n = 2)
El contenido de humedad, proteína y extracto etéreo, cumplen con los requisitos
señalados en la norma NTE INEN 616:2015 para harina de trigo empleada en
panificación. La norma establece que la harina debe tener un valor de humedad
máximo de 14,5 %, de contenido de proteína mínimo de 10,5 % y de valor de
extracto etéreo máximo de 2 % (INEN 616, 2015, pp. 3-4).
63
El parámetro almidón de la harina de trigo es similar al valor reportado en Osorio y
Aristizábal (2009) (p. 43). El contenido de fibra cruda se encuentra dentro de las
especificaciones expuestas en la norma mexicana NMX F-007-1982, que
establece un rango de 0,2-0,4 % de fibra cruda para harina de trigo usada en
panificación (NMX, 1982, p. 3). La cantidad de cenizas presentes en la harina de
trigo es congruente al publicado por Vizitiu y Danciu (2011) (p. 32).
El análisis proximal mostrado de la harina de banano obtenida en los distintos
estados de maduración, difiere dependiendo del estado de maduración. El valor
de humedad de la harina de banano en estado de maduración 2, concuerda con
el presentado en Juarez, Agama, Sáyago, Rodríguez y Bello (2006) (p. 133).
El contenido de almidón presenta un comportamiento similar con el registrado en
Zhang, Whistler, BeMiller y Hamaker (2005), de la disminución del almidón con el
avance de la maduración del banano (p. 445).
Los resultados del contenido de ceniza concuerdan con los reportados en Ayo,
Adeyemi y Otunola (2010), en donde el contenido de ceniza aumenta con el
estado de maduración del banano (p. 2 607). El valor del contenido de ceniza en
la harina de banano en estado de maduración 2 posee un valor semejante al
reportado por Daramola y Osanyinlusi (2006) (p. 993).
Los valores del contenido de grasa exhiben un comportamiento semejante al
presentado en Ayo et al. (2010), en donde el contenido de grasa del banano se
incrementa con el grado de maduración (p. 2 607). La cantidad de grasa presente
en la harina de banano en estado de maduración 2, es equivalente al reportado
en da Mota, Lajolo, Ciacco y Cordenunsi (2000) (p. 64).
El contenido de proteína se incrementa conforme aumenta el grado de
maduración de la fruta de 3,35 % a 6,25 %. Estos valores son equivalentes a los
expuestos por Ayo et al. (2010) para pulpa de banano en distintos estados de
maduración (p. 2 607). El incremento de proteína durante la maduración de la
fruta se atribuye a la síntesis de la proteína durante la maduración (Ayo et al.,
64
2010, p. 2 607). La cantidad de proteína obtenida en la harina de banano en
estado de maduración 2, es similar a la registrada en Menezes et al. (2011) (p.
235) y da Mota et al. (2000) (p. 64).
3.1.2.2. Análisis del contenido de amilosa
La cantidad de amilosa de las harinas de banano de grado de maduración 2, 3 y 4
y de la harina de trigo, se presentan en la Tabla 3.3.
Tabla 3.3. Contenido de amilosa en la harina de trigo y la harina de banano en los tres estados de maduración
Muestra Contenido de amilosa (%)*
Harina de trigo 36,62c ± 0,61
Harina de banano en estado de maduración 2
22,37a ± 2,02
Harina de banano en estado de maduración 3
32,44b ± 0,64
Harina de banano en estado de maduración 4
35,08bc ± 0,06
* En base a almidón
$!%± s (n = 2). Letras diferentes en la columna muestran diferencias estadísticamente significativas (p<0,05) según el método LSD
En la Tabla 3.3 se muestra que el contenido de amilosa presenta diferencias
estadísticamente significativas, debido al estado de maduración del banano.
La diferencia del contenido de amilosa entre las distintas harinas de banano que
se presentan en esta investigación se atribuye a la pregelatinización del almidón,
causada por el tratamiento térmico (escaldado) durante el procesamiento de la
harina y además al tiempo de tratamiento.
La pregelatinización del almidón provoca la disminución del contenido de amilosa,
de esta manera un almidón nativo presenta un mayor contenido de amilosa que
un almidón pregelatinizado (Adedokun y Itiola, 2010, p. 820).
65
Rodríguez, De La Rosa, Agama, Osorio y Bello (2012), reportan que la cocción
del banano podría provocar la lixiviación de la amilosa, disminuyendo así el
contenido de amilosa. En ese estudio el banano fue sometido a distintos tiempos
de cocción, provocando una mayor lixiviación de la amilosa, cuando el banano fue
sometido a un mayor tiempo de cocción (p. 990).
La presencia de un menor contenido de amilosa en la harina de banano en estado
de maduración 2, puede ser atribuido a un mayor de tiempo de cocción (20 min)
que recibió el banano. En tanto que la harina de banano de grado de maduración
4, presenta un mayor contenido de amilosa, al haber recibido un menor tiempo de
tratamiento (10 min).
La cantidad de amilosa obtenida en este trabajo para harina de trigo, posee un
valor semejante al presentado por Bocharnikova et al. (2003) para almidón de
trigo (p. 683).
3.1.2.3. Análisis del contenido de compuestos fenólicos
La cantidad de compuestos fenólicos totales de la harina de banano en estado de
maduración 2, 3 y 4, se exhibe en la Tabla 3.4.
Tabla 3.4. Contenido de polifenoles en la harina de banano en los tres estados de maduración
Muestra Contenido de polifenoles (mg
AG/100 g peso seco)
Harina de banano en estado de maduración 2
217,94a ± 13,69
Harina de banano en estado de maduración 3
901,82b ± 3,88
Harina de banano en estado de maduración 4
1 091,00c ± 36,92
AG: Ácido gálico $!% ± s (n = 3). Letras diferentes en la columna muestran diferencias estadísticamente significativas (p<0,05) según el método LSD
66
Los resultados del contenido de polifenoles en harina de banano, que se
presentan en la Tabla 3.4, indican que el estado de maduración del banano
influye sobre este parámetro, al mostrar diferencias estadísticamente
significativas.
En la investigación realizada por Fernando, Srilaong, Pongprasert,
Boonyaritthongchai y Jitareerat (2014) se encontró que durante la maduración del
banano el contenido de polifenoles totales disminuye, luego se mantiene casi
constante y finalmente disminuye cuando la fruta se ha madurado por completo,
como se muestra en la Figura AXIV.1 del Anexo XIV (p. 751).
Sin embargo, en el presente estudio el banano en estado de maduración 2 no
presenta el mismo comportamiento al registrado en bibliografía, mientras que el
banano en estado de maduración 3 y 4 exhiben el mismo comportamiento al
presentado en la Figura AXIV.1 del Anexo XIV. Esto pudo producirse por efecto
del tiempo de escaldado al que fue sometido el banano en los distintos estados de
maduración. El tiempo de escaldado para el banano en estado de maduración 2
fue de 20 min, y para el banano de grado de maduración 3 y 4 fue de 10 min.
Amin y Lee (2005) reportaron que el tiempo de escaldado en vegetales influye
sobre el contenido de polifenoles. En su trabajo encontraron que el incremento en
el tiempo de escaldado, produce una mayor pérdida de compuestos fenólicos,
como consecuencia de la degradación de los compuestos bioactivos o de su
liberación desde el tejido vegetal hacia el agua usada en el escaldado (p. 2 319).
67
3.1.3. CARACTERIZACIÓN FARINOLÓGICA DE LA HARINA DE TRIGO,
LA HARINA DE BANANO Y LAS HARINAS COMPUESTAS
3.1.3.1. Análisis de farinogramas
La Tabla 3.5 presenta los parámetros obtenidos de la interpretación de los
farinogramas de masas de harina de trigo y de masas de las 9 harinas
compuestas.
Tabla 3.5. Parámetros obtenidos de los farinogramas para masas de harina de trigo y masas de las 9 harinas compuestas de banano y trigo
Muestra A1 A2 A3 A4 A5
100 % Harina trigo 69,25a ±
0,35
20,00a ± 0,00
6,00g ± 0,00
2,00a ± 0,00
2,00a ± 0,35
90 % Harina Trigo + 10 % Harina Banano
maduración 2
80,25d ± 0,35
120,00e ± 0,00
5,25f ± 0,35
2,00a ± 0,00
2,00a ± 0,00
80 % Harina Trigo + 20 % Harina Banano
maduración 2
88,00i ± 0,00
150,00f ± 14,14
2,50d ± 0,00
2,25ab ± 0,35
2,50b ± 0,00
70 % Harina Trigo + 30 % Harina Banano
maduración 2
92,25j ± 0,35
160,00f ± 0,00
1,50b ± 0,00
2,25ab ± 0,35
3,00c ± 0,00
90 % Harina Trigo + 10 % Harina Banano
maduración 3
77,25c ± 0,35
45,00bc ± 7,07
3,25e ± 0,35
2,00a ± 0,00
2,50b ± 0,00
80 % Harina Trigo + 20 % Harina Banano
maduración 3
82,75f ± 0,35
50,00bcd ± 14,14
3,00e ± 0,00
2,50b ± 0,00
3,00c ± 0,00
70 % Harina Trigo + 30 % Harina Banano
maduración 3
85,00h ± 0,00
60,00cd ± 0,00
2,00c ± 0,35
4,50d ± 0,00
6,50e ± 0,00
$!% ± s (n = 2). Letras diferentes en la columna muestran diferencias estadísticamente significativas (p < 0,05) según el método LSD
A1: absorción de agua (%) A2: índice de tolerancia (UB) A3: estabilidad (min) A4: tiempo de llegada (min) A5: tiempo de desarrollo (min) UB: Unidades Brabender
68
Tabla 3.5. Parámetros obtenidos de los farinogramas para masas de harina de trigo y masas de las 9 harinas compuestas de banano y trigo (Continuación….)
Muestra A1 A2 A3 A4 A5
90 % Harina Trigo + 10 % Harina Banano
maduración 4
75,30b ± 0,42
65,00d ± 7,07
2,00c ± 0,00
2,50b ± 0,00
2,50b ± 0,00
80 % Harina Trigo + 20 % Harina Banano
maduración 4
81,40e ± 0,28
40,00b ± 0,00
1,50b ± 0,35
3,25c ± 0,35
3,75d ± 0,35
70 % Harina Trigo + 30 % Harina Banano
maduración 4
83,85g ± 0,21
20,00a ± 0,00
1,00a ± 0,00
5,00e ± 0,00
7,75f ± 0,35
$!% ± s (n = 2). Letras diferentes en la columna muestran diferencias estadísticamente significativas (p < 0,05) según el método LSD
A1: absorción de agua (%) A2: índice de tolerancia (UB) A3: estabilidad (min) A4: tiempo de llegada (min) A5: tiempo de desarrollo (min) UB: Unidades Brabender
Los farinogramas de las harinas de banano en estado de maduración 2, 3 y 4 no
se obtuvieron porque no se pudo lograr una mezcla homogénea durante la
preparación de las muestras. Las harinas requerían de una cantidad de agua
mayor al 100 % y el insuficiente espacio en la cámara de mezcla evitó la
obtención de una mezcla homogénea.
Los valores del porcentaje de absorción de agua, mostrados en la Tabla 3.5
indican que el grado de maduración y el porcentaje de sustitución influyeron sobre
este parámetro, al mostrar diferencias estadísticamente significativas. La cantidad
de agua absorbida por las distintas harinas compuestas, fue mayor a la
presentada para la harina de trigo. El porcentaje de absorción de agua más
elevado, lo presentó la mezcla 70:30 que contiene harina de banano en estado de
maduración 2, con un valor de 92,25 %, en tanto que la harina de trigo exhibió el
menor valor con un 69,25 % de absorción. En general, la adición de una mayor
cantidad de harina de banano incrementó la absorción de agua. Esto hecho se
atribuye al proceso térmico (escaldado) al que fue expuesto el banano durante su
procesamiento para la obtención de la harina, que produjo la pregelatinización del
almidón (Cunningham, Mcminn, Magee y Richardson, 2008, p. 220). La
pregelatinización cambió la estructura del gránulo, produciendo su ruptura y
69
facilitando de esta manera la absorción de agua (Pongjaruvat, Methacanon,
Seetapan, Fuongfuchat y Gamonpilas, 2014, p. 146).
El valor de la cantidad de agua absorbida por la harina de trigo es semejante al
reportado por Akasha (2008, p. 91). Se presenta un comportamiento similar en la
investigación realizada por Mepba, Eboh y Nwaojigwa (2007) para mezclas de
harina de trigo y plátano, en donde se precoció el alimento durante la preparación
de la harina de plátano (p. 9). El posterior uso de la harina de plátano precocida
en la mezcla con harina de trigo, produjo el aumento de absorción de agua
conforme se incrementó el porcentaje de sustitución de harina de plátano
(Mephba et al., 2007, p. 9).
El incremento de la absorción de agua en las mezclas de harina de banano y trigo
en estado de maduración 2 conforme aumenta el porcentaje de sustitución, es
similar al publicado por Othira, Bhattacharjee y Wanjama (2004) (p. 537).
El incremento del estado de maduración del banano produjo la disminución de la
cantidad de agua absorbida. Las harinas compuestas de harina de trigo y banano
en estado de maduración 2 absorbieron un mayor porcentaje de agua, respecto a
las harinas compuestas de harina de trigo y banano en estado de maduración 3 y
4. Esto puede deberse al mayor tiempo de tratamiento que recibió el banano en
estado de maduración 2 (20 min) en relación al banano en estado de maduración
3 y 4 (10 min). La aplicación de mayor tiempo de tratamiento pudo provocar
mayores cambios en la estructura del gránulo, originando un incremento de la
cantidad de agua absorbida. El estudio efectuado por Alkarkhi, bin Ramli, Yong y
Easa (2011) para harinas de banano en estado de maduración 2 y 4, concuerdan
con los resultados presentados en este trabajo, en donde el incremento en el
estado de maduración provocó la absorción de una menor cantidad de agua (p.
315).
La determinación del índice de tolerancia en harina de trigo y mezclas de harina
de banano y trigo se exhibe en la Tabla 3.5, en donde se muestra que los valores
son estadísticamente diferentes, lo que indica que el nivel de maduración y el
70
porcentaje de sustitución influyeron sobre este parámetro. El mayor valor del
índice de tolerancia lo presentó la harina compuesta 70:30 de estado de
maduración 2 (160,00 UB) y el menor valor la harina de trigo (20 UB). En la Tabla
3.2 se observa que el avance del estado de maduración, produjo el incremento de
la cantidad de azúcar de la harina de banano. En las harinas compuestas de
estado de maduración 2 y 3, que poseen valores de azúcar bajo e intermedio,
respectivamente, se produjo el incremento del índice de tolerancia cuando se
incrementó el contenido de harina de banano, mientras que en las harinas
compuestas de grado de maduración 4, que poseen un contenido elevado de
azúcar, este parámetro disminuyó al incrementarse el contenido de harina de
banano. Este comportamiento se atribuye a la competencia que se produce entre
el azúcar y el gluten por el agua, provocando así la disminución del índice de
tolerancia (Mohamed, Xu y Singh, 2010, p. 622).
La investigación realizada por Schmiele, Zafalon, Cardoso, Steel y Chang (2012)
reporta un valor equivalente al presentado en este trabajo para la harina de trigo
(p. 2 144). Othira et al. (2004) presentan resultados similares para harinas
compuestas de trigo y banano en estado de maduración 2 (p. 538). En estudios
realizados por Mohamed et al. (2010) se registra un comportamiento similar a los
presentados en este estudio, de la disminución del índice de tolerancia en harinas
compuestas de trigo y banano en estado de maduración 4, al incrementarse el
reemplazo con harina de banano (p. 622).
Los resultados de la estabilidad de la masa expuestos en la Tabla 3.5, presentan
diferencias estadísticamente significativas. Esto indica que el estado de
maduración del banano y el porcentaje de sustitución, influyeron en la estabilidad
de la masa. Los resultados muestran que las mezclas 80:20 y 70:30 en estado de
maduración 4 y 2, respectivamente, no presentaron diferencias estadísticamente
significativas, al igual que las mezclas 70:30 y 90:10 de grado de maduración 3 y
4, respectivamente. Además las mezclas 90:10 y 80:20 de estado de maduración
3 tampoco presentaron diferencias significativas.
71
La estabilidad indica la resistencia de la masa antes de perder sus propiedades
cuando se somete a un esfuerzo mecánico (Migliori et al., 2009, p. 374). La harina
de trigo, con un valor de 6 min, tuvo el valor más elevado de estabilidad, mientras
que la mezcla 70:30 de grado de maduración 4 con un valor de 1 min presentó el
menor valor de dicho parámetro. El incremento del estado de maduración y del
porcentaje de sustitución, produjo la disminución de la estabilidad de la masa.
Esto es atribuido a la presencia de azúcar, que disminuye el tiempo de estabilidad
de la masa, como resultado del debilitamiento de la red del gluten (Mohamed et
al., 2010, p. 622).
El valor de la estabilidad de la harina de trigo es semejante al publicado por
Mohammed, Ahmed y Senge (2012) (p. 198).
Indrani y Venkateswara (2007) obtuvieron un comportamiento similar de la
disminución de la estabilidad de la masa, al adicionar una mayor cantidad de
azúcar en la harina de trigo (p. 102).
Los resultados del valor del tiempo de llegada mostrados en la Tabla 3.5,
presentan diferencias estadísticamente significativas, indicando que el porcentaje
de sustitución y el estado de maduración del banano, influyeron sobre el
comportamiento del tiempo de llegada. La harina de trigo y las mezclas 90:10 de
estado de maduración 2 y 3 no exhiben diferencias estadísticamente signifcativas,
al igual que las mezclas 80:20 y 70:30 de grado de maduración 2. Además las
mezclas 80:20 y 90:10 de estado de maduración 3 y 4, respectivamente, tampoco
exhiben diferencias estadísticamente significativas.
El tiempo de llegada es el tiempo requerido para alcanzar 500 U.B. (Mohamed et
al., 2010, pp. 622-623). El mayor valor de este parámetro lo exhibió la mezcla con
el 30 % de sustitución de harina de banano en estado de maduración 4 (5 min),
mientras que el valor más bajo lo mostró la harina de trigo y las mezclas de trigo y
banano de grado de maduración 2 y 3 con el 10 % de sustitución (2 min). El
tiempo de llegada se encuentra afectado por la adición de la harina de banano y
por el estado de maduración, así cuando se incrementa el porcentaje de
72
sustitución y la maduración de la fruta, el tiempo de llegada también aumenta.
Este comportamiento se atribuye a la presencia de azúcar, que produce el
incremento del tiempo de llegada, debido a que el azúcar compite con el gluten
por el agua, provocando el desarrollo más lento de la red del gluten durante la
etapa de mezclado (Mohamed et al., 2010, p. 623).
Van Hung, Maeda, Yoshikawa y Morita (2004) registran un valor semejante de
tiempo de llegada de 2,5 min para harina de trigo (p. 392).
En la investigación realizada por Mohamed et al. (2010) se reporta un
comportamiento similar al presentado en este trabajo, del incremento del tiempo
de llegada de la harina compuesta de trigo y banano en estado de maduración 4,
en comparación con harina de trigo (p. 623).
En la Tabla 3.5 se indica que el parámetro tiempo de desarrollo presenta
diferencias estadísticamente significativas, debido a la influencia del estado de
maduración y del porcentaje de sustitución. La harina de trigo y la mezcla 90:10
de estado de maduración 2 no presentaron diferencias estadísticamente
significativas, al igual que las mezclas 80:20 de estado de maduración 2 y las
mezclas 90:10 de estado de maduración 3 y 4. Además las mezclas 70:30 de
estado de maduración 2 y 80:20 de grado de maduración 3, tampoco presentaron
diferencias estadísticamente significativas.
El tiempo de desarrollo determina el tiempo adecuado de mezclado, en donde la
masa alcanza las óptimas propiedades viscoelásticas necesarias para la retención
del gas (Vizitiu y Danciu, 2011, p. 35). La harina compuesta con sustitución del
30 % de harina de banano de estado de maduración 4, presentó el mayor tiempo
de desarrollo (7,75 min), en tanto que la mezcla 90:10 de harina de trigo y banano
de grado de maduración 2 y la harina de trigo, mostraron el menor tiempo de
desarrollo (2 min). La adición de una mayor cantidad de harina de banano y el
incremento del estado de maduración produjeron el incremento del tiempo de
desarrollo. Este hecho puede atribuirse a que durante la etapa de amasado ocurre
el debilitamiento de la red del gluten, como consecuencia de la incompatibilidad
73
entre las proteínas del banano y las proteínas del gluten del trigo. Además el
azúcar produce la competencia por el agua con el gluten, resultando en el retraso
del desarrollo de la red del gluten y en el incremento del tiempo de desarrollo
(Mohamed et al., 2010, p. 623; Mohammed et al., 2012, p. 199).
El tiempo de desarrollo de la masa de harina de trigo es similar al reportado por
Iqbal, Pasha, Abrar, Masih y Hanif (2015) (p. 261).
Othira et al. (2004) presentan un comportamiento similar al presentado en este
trabajo, en donde la adición de harina de banano en estado de maduración 2,
resulta en el incremento del tiempo de desarrollo (p. 537).
3.1.3.2. Análisis de extensogramas
Los resultados de los parámetros obtenidos de la interpretación del extensograma
de harina de trigo, se presentan en la Tabla 3.6.
Tabla 3.6. Parámetros obtenidos del extensograma para la harina de trigo a 135 min
Muestra B1 B2 B3 B4
100 % Harina trigo 156,00 ± 1,41 525,00 ± 7,07 100,50 ± 0,71 3,37 ± 0,01
$!% ± s (n = 2) B1: extensibilidad (mm) B2: resistencia a la extensibilidad a 5 cm del inicio (UB) B3: energía (cm2) B4: relación resistencia a la extensibilidad / extensibilidad UB: Unidades Brabender
La dificultad en la obtención de una mezcla homogénea para las harinas de
banano 100 % en estado de maduración 2, 3 y 4, como se mencionó
anteriormente, imposibilitó la obtención de los extensogramas para dichas
harinas. La alta viscosidad que presentaron las 9 mezclas de harina de trigo y
banano dificultó la obtención de los respectivos extensogramas, debido a que
durante la preparación de las muestras en el equipo, estas se adhirieron a las
paredes del equipo, produciendo la pérdida de la muestra.
74
Akasha (2008) exhibe resultados similares de extensibilidad, resistencia a la
extensión y de relación resistencia/extensibilidad de 148 mm, 553 UB, 3,3
respectivamente (p. 94). El alto valor de la relación resistencia/extensibilidad
indica que no existe un adecuado equilibrio entre los parámetros resistencia a la
extensibilidad y la extensibilidad (p. 104).
El valor de la energía requerida para causar la ruptura de la masa de harina de
trigo concuerda con los resultados presentados en Ahmed, Almusallam, Al-
Salman, AbdulRahman y Al-Salem (2012) (p. 412)
3.1.3.3. Análisis de amilogramas
Los parámetros obtenidos de la interpretación de los amilogramas, para
suspensiones de harina de trigo, de harina de banano en los 3 estados de
maduración y de las 9 harinas compuestas de trigo y banano, se exhiben en la
Tabla 3.7.
Tabla 3.7. Parámetros obtenidos de los amilogramas para suspensiones de harina de trigo, de harina de banano en los 3 estados de maduración y de las 9 harinas compuestas de trigo
y banano
Muestra C1 C2 C3 C4
100 % Harina Trigo 67,50d ± 0,71 160,00e ± 0,00 220,00de ± 0,00 280,00b ± 0,00
100 % Harina Banano maduración 2
46,50a ± 0,71 1 220,00j ± 0,00 1 080,00i ± 42,43 1 590,00h ± 14,14
100% Harina Banano maduración 3
58,50b ± 0,71 595,00i ± 7,07 550,00g ± 0,00 740,00g ± 0,00
100% Harina Banano maduración 4
63,50c ± 0,71 370,00h ± 14,14 400, 00f ± 0,00 505,00f ± 7,07
90 % Harina Trigo + 10 % Harina Banano
maduración 2 85,00e ± 0,00 180,00f ± 0,00 240,00de ± 0,00 340,00d ± 0,00
$!% ± s (n = 2). Letras diferentes en la columna muestran diferencias estadísticamente significativas (p < 0,05) según el método LSD C1: temperatura de inicio de gelatinización (°C) C2: viscosidad máxima medida a 90 °C (UB) C3: viscosidad medida al final de transcurridos 20 min a 90 °C (UB) C4: viscosidad medida a 50 °C (UB) UB: Unidades Brabender
75
Tabla 3.7. Parámetros obtenidos de los amilogramas para suspensiones de harina de trigo, de harina de banano en los 3 estados de maduración y de las 9 harinas compuestas de trigo
y banano (Continuación….)
Muestra C1 C2 C3 C4
80 % Harina Trigo + 20 % Harina Banano
maduración 2 87,00g ± 0,00 80,00b ± 0,00 230,00de ± 14,14 280,00b ± 0,00
70 % Harina Trigo + 30 % Harina Banano
maduración 2 87,00g ± 0,00 60,00a ± 0,00 155,00ab ± 7,07 240,00a ± 0,00
90 % Harina Trigo + 10 % Harina Banano
maduración 3 85,00e ± 0,00 240,00g ± 0,00 250,00e ± 14,14 390,00e ± 0,00
80 % Harina Trigo + 20 % Harina Banano
maduración 3 86,00f ± 0,00 160,00e ± 0,00 170,00ab ± 14,14 270,00b ± 14,14
70 % Harina Trigo + 30 % Harina Banano
maduración 3 86,00f ± 0,00 125,00c ± 7,07 145,00a ± 7,07 240,00a ± 0,00
90 % Harina Trigo + 10 % Harina Banano
maduración 4 86,50fg ± 0,71 145,00d ± 7,07 235,00de ± 7,07 330,00d ± 0,00
80 % Harina Trigo + 20 % Harina Banano
maduración 4 87,00g ± 0,00 145,00d ± 7,07 205,00cd ± 7,07 300,00c ±0,00
70 % Harina Trigo + 30 % Harina Banano
maduración 4 87,00g ± 0,00 125,00c ± 7,07 180,00bc ± 0,00 280,00b ± 0,00
$!% ± s (n = 2). Letras diferentes en la columna muestran diferencias estadísticamente significativas (p < 0,05) según el método LSD C1: temperatura de inicio de gelatinización (°C) C2: viscosidad máxima medida a 90 °C (UB) C3: viscosidad medida al final de transcurridos 20 min a 90 °C (UB) C4: viscosidad medida a 50 °C (UB) UB: Unidades Brabender
Los resultados de los valores de la temperatura de inicio de gelatinización
presentados en la Tabla 3.7, indican que poseen diferencias estadísticamente
significativas. Esto señala que el estado de maduración del banano y el
porcentaje de sustitución, influyeron sobre este parámetro. Las mezclas de
sustitución 90:10 de estado de maduración 2 y 3 no mostraron diferencias
estadísticamente significativas, al igual que las mezclas 80:20 y 70:30 de grado
de maduración 3. De igual forma las mezclas 80:20 y 70:30 de estado de
maduración 2 y 4 no presentaron diferencias estadísticamente significativas.
76
La temperatura de inicio de gelatinización indica la resistencia del almidón al
hinchamiento (Sandhu y Singh, 2007, p. 1 504). La temperatura de inicio de
gelatinización de la harina de trigo de 67,50 °C, es menor que las temperaturas
obtenidas para las harinas compuestas de trigo y banano (85,00-87,00 °C), pero
mayor que las presentadas para la harina de banano en distintos estados de
maduración (46,50-63,50 °C). Las sustituciones del 20 y 30 % de harina de
banano en estado de maduración 4 exhibieron el mayor valor de temperatura de
inicio de gelatinización (87,00 °C) y la harina de banano 100 % en grado de
maduración 2 presentó el menor valor (46,50 °C). Este comportamiento se
atribuye al tratamiento térmico (escaldado) que se empleó para la elaboración de
la harina y a la presencia de azúcar. El tratamiento pregelatinizó el almidón y
provocó la disminución de la temperatura de inicio de gelatinización de la harina
de banano de grado de maduración 2, 3 y 4.
Un comportamiento similar se presenta en Muyonga, Ramteke y Eipeson (2001),
en donde se trató al banano con vapor, produciendo la pregelatinización del
almidón y la posterior disminución de la temperatura de inicio de gelatinización del
almidón de la harina de banano en estado de maduración 2 (p. 44).
La investigación realizada por Pongjaruvat et al. (2014), exhibe un
comportamiento semejante al mostrado en este estudio para las mezclas de
harinas. En esa investigación, la adición de una mayor cantidad de almidón de
yuca pregelatinizado en la mezcla con harina de arroz, resultó en el incremento de
la temperatura de inicio de gelatinización (p. 146).
Otro factor que afecta a la temperatura de gelatinización es el azúcar. El azúcar
retrasa la gelatinización del almidón, a través de la interacción entre los grupos
hidroxilo del azúcar y los grupos hidroxilo del almidón, causando una mayor
estabilidad de las zonas amorfas del almidón, requiriendo de mayor energía y por
lo tanto provocando el incremento de la temperatura de inicio de gelatinización
(Gunaratne, Ranaweera y Corke, 2007, pp. 114-117). El contenido de azúcar está
relacionado con el estado de maduración del banano, así la harina de banano en
estado de maduración 2 posee un bajo contenido de azúcar, mientras que la
77
harina de banano en estado de maduración 4 posee un alto contenido de azúcar,
como se puede observar en la Tabla 3.2. Por lo tanto en las harinas compuestas
de trigo y banano, el contenido de azúcar se incrementa conforme aumenta el
grado de maduración de la fruta y el nivel de sustitución.
Gunaratne et al. (2007) muestran un comportamiento similar al presentado en
este trabajo, cuando se añade sacarosa al almidón de trigo, de modo que al
incrementar la concentración de azúcar, la temperatura de inicio de la
gelatinización del almidón se incrementa (pp. 114-115). Ng, Abbas, Tan y Azhar
(2014) exhiben también un valor semejante de inicio de temperatura de
gelatinización de la harina de trigo y un comportamiento similar de la adición de
una mayor cantidad de harina de banano en estado de maduración 4 a la harina
compuesta de trigo y banano, para estudios realizados en un RVA (p. 659).
Los valores exhibidos en la Tabla 3.7 indican que el grado de maduración y el
porcentaje de sustitución influyen sobre la viscosidad máxima, al mostrar
diferencias estadísticamente significativas. Las mezclas 70:30 de harina de
banano en estado de maduración 3 y 4 y las sustituciones del 10 y 20 % de harina
de banano de grado de maduración 4, no exhibieron diferencias estadísticamente
significativas. Además la harina de trigo y el reemplazo de 20 % de harina de
banano de estado de maduración 3, tampoco presentaron diferencias
estadísticamente significativas.
La viscosidad de una suspensión sometida a calentamiento, se incrementa hasta
un cierto valor conocido como viscosidad máxima. La viscosidad máxima está
relacionada con la capacidad de los gránulos de almidón para absorber agua e
hincharse durante el proceso de cocción (Ng et al., 2014, p. 659). La harina de
trigo presentó un valor de viscosidad máxima de 160,00 UB; que es menor a los
expuestos para harina de banano en los distintos estados de maduración (1 220 -
370 UB), y para algunas harinas compuestas de trigo y banano, pero mayor para
determinadas harinas compuestas de banano y trigo. La harina de banano 100 %
en estado de maduración 2 registró el valor más elevado de viscosidad máxima
(1 220 UB) y la harina de trigo exhibió el menor valor de viscosidad (60 UB). Dicho
78
comportamiento puede atribuirse a que las harinas de banano absorben una
mayor cantidad de agua en comparación con la harina de trigo, como se observa
en la Tabla 3.5. El porcentaje de absorción de agua influye sobre el hinchamiento
de los gránulos. Un mayor hinchamiento del gránulo produce el incremento de la
viscosidad.
Estudios realizados por Pongjaruvat et al. (2014) registran un comportamiento
similar al mostrado en esta investigación, de la disminución de la viscosidad
máxima conforme se incrementa el reemplazo de harina de arroz por almidón
pregelatinizado de yuca (p. 146).
Otro factor que influye sobre este comportamiento es la presencia de azúcar en la
harina de banano. Gunaratne et al. (2007) señalan que este comportamiento se
debe a que las moléculas de azúcar limitan el movimiento y la flexibilidad de las
cadenas de almidón, a través de la formación de un puente entre las moléculas de
azúcar y las cadenas de almidón, que restringe la capacidad de hinchamiento de
los gránulos de almidón, disminuyendo así la viscosidad (p. 114). Ng et al. (2014)
propone que el azúcar provoca la competencia por la absorción de agua entre el
almidón y el azúcar, impidiendo así el hinchamiento de los gránulos de almidón
porque los gránulos tienen menor cantidad de agua disponible para hincharse (p.
659). Entonces la harina que posea bajas cantidades de azúcar como la harina de
banano en estado de maduración 2 y 3 y sus respectivas mezclas presenta
valores elevados de viscosidad, mientras que la harina de banano de grado de
maduración 4 y sus respectivas mezclas exhiben un menor valor de viscosidad.
En estudios realizados por Gunaratne et al. (2007) se muestra un comportamiento
similar, al añadir sacarosa al almidón de trigo. La adición de una cantidad elevada
de azúcar, produjo la disminución de la viscosidad, mientras que al añadir un bajo
contenido de azúcar, la viscosidad se incrementó (p. 114).
Ng et al. (2014) reportan un comportamiento similar al presentado en este trabajo,
de la disminución de la viscosidad al incrementarse el contenido de harina de
79
banano de grado de maduración 4 en la harina compuesta de trigo y banano, para
estudios realizado en un RVA (p. 659)
Los valores de la Tabla 3.7, indican que la viscosidad medida luego de
transcurridos 20 min a 90 °C, presenta diferencias estadísticamente significativas,
debido al porcentaje de sustitución y al estado de maduración de la fruta. Las
mezclas 90:10 de estado de maduración 2 y 4, la harina de trigo y el reemplazo
del 20 % con harina de banano de grado de maduración 2 no mostraron
diferencias estadísticamente significativas, al igual que las mezclas 70:30 y 80:20
de estado de maduración 2 y 3, respectivamente.
La viscosidad medida luego de transcurridos 20 min a 90 °C representa la
resistencia del gel a la ruptura durante el enfriamiento (Ng et al., 2014, p. 659). El
valor de la viscosidad medida luego de transcurridos 20 min a 90 °C de la harina
de trigo es de 220 UB. Este valor es menor que los valores obtenidos para las
harinas de banano 100 % en los distintos estados de maduración (1 080-400 UB)
y es mayor o menor en comparación con las harinas compuestas de trigo y
banano, dependiendo del nivel de sustitución. Los resultados muestran que el gel
de harina de banano en estado de maduración 2 registró la mayor resistencia a la
ruptura (1 080 UB), mientras que el gel de la mezcla 70:30 de harina de banano
de grado de maduración 3 presentó la menor resistencia a la ruptura (145 UB).
Los resultados de la viscosidad medida a 50 °C que se presentan en la Tabla 3.7,
exhiben diferencias estadísticamente significativas, como consecuencia del
estado de maduración de la fruta y del nivel de sustitución. El reemplazo del 20 %
con harina de banano de estado de maduración 2 y 3, la sustitución del 30 % con
harina de banano de estado de maduración 4 y la harina de trigo no mostraron
diferencias estadísticamente significativas, al igual que la sustitución del 10 % con
harina de banano de grado de maduración 2 y 4. De igual forma las mezclas
70:30 de estado de maduración 2 y 3 no exhibieron diferencias estadísticamente
significativas.
80
La viscosidad medida a 50 °C indica la capacidad del almidón de producir un gel
luego de la etapa de enfriamiento (Ng et al., 2014, p. 660). La harina de trigo
posee un valor de viscosidad de 280 UB, que es menor en comparación a las
harinas de banano 100 % (1 590-505 UB) y también para algunas mezclas de
harina de trigo y banano. El mayor valor de viscosidad lo presentó la harina de
banano 100 % en estado de maduración 2 (1 590 UB), y el menor valor la
sustitución del 30 % de harina de banano en los estados de maduración 2 y 3
(240 UB). Es decir que la harina de banano 100 % en estado de maduración 2
produjo un gel más viscoso y la mezcla con el 30 % de sustitución de harina de
banano de grado de maduración 2 y 3 originaron un gel menos viscoso durante el
enfriamiento.
La disminución de la viscosidad final al incrementarse la cantidad de harina de
banano en la mezcla, concuerda con la investigación realizada por Pongjaruvat et
al. (2014), en donde el incremento de la sustitución de harina de arroz por almidón
pregelatinizado de yuca, produjo la disminución del valor de la viscosidad final (p.
146).
3.1.3.4. Análisis de fermentogramas
Los resultados del CO2 producido y del tiempo de fermentación, obtenidos de la
interpretación de los fermentogramas realizados durante 4 periodos, para masas
de harina de trigo y masas de harinas compuestas de banano y trigo, se muestran
en la Tabla 3.8.
81
Tabla 3.8. Parámetros obtenidos de los fermentogramas para la masa de harina de trigo y para las masas de las 9 harinas compuestas de banano y trigo
Muestra
Período
Primero Segundo Tercero Cuarto
D1 D1 D1 D1
D2 D2 D2 D2
100 % Harina Trigo 61,25bc ± 1,77 47,50ab ± 3,54 41,25cd ± 1,77 40,00b ± 0,00
950,00e ± 70,71 1 000,00c ± 0,00 1 000,00a ± 0,00 1 000,00a ± 0,00
90 % Harina Trigo + 10 % Harina
Banano estado 2
60,00ab ± 0,00 59,00c ± 1,41 43,25d ± 1,06 42,50bc ± 0,00
745,00c ± 7,07 1 000,00c ± 0,00 1 000,00a ± 0,00 1 000,00a ± 0,00
80 % Harina Trigo + 20 % Harina
Banano estado 2
60,00ab ± 0,00 58,75c ± 1,77 50,50e ± 0,71 45,00cd ± 0,00
595,00b ± 7,00 875,00b ± 7,07 1 000,00a ± 0,00 1 000,00a ± 0,00
70 % Harina Trigo + 30 % Harina
Banano estado 2
60,00ab ± 0,00 60,00c ± 0,00 60,00f ± 0,00 47,50d ± 3,54
535,00a ± 7,07 755,00a ± 7,07 1 000,00a ± 0,00 1 000,00a ± 0,00
90 % Harina Trigo + 10 % Harina
Banano estado 3
59,00a ± 1,41 46,25ab ± 1,77 39,00bc ± 1,41 40,00b ± 1,41
975,00e ± 7,07 1 000,00c ± 0,00 1 000,00a ± 0,00 1 000,00a ± 0,00
80 % Harina Trigo + 20 % Harina
Banano estado 3
60,00ab ± 0,00 44,50a ± 0,71 38,75bc ± 1,77 40,50b ± 0,71
965,00e ± 7,07 1 000,00c ± 0,00 1 000,00a ± 0,00 1 000,00a ± 0,00
70 % Harina Trigo + 30 % Harina
Banano estado 3
60,00ab ± 0,00 48,75b ± 1,77 37,50ab ± 0,00 36,00a ± 0,00
770,00c ± 14,14 1 000,00c ± 0,00 1 000,00a ± 0,00 1 000,00a ± 0,00
90 % Harina Trigo + 10 % Harina
Banano estado 4
62,25c ± 0,35 43,75a ± 1,77 41,25cd ± 1,77 41,25b ± 1,77
990,00e ± 14,14 1 000,00c ± 0,00 1 000,00a ± 0,00 1 000,00a ± 0,00
80 % Harina Trigo + 20 % Harina
Banano estado 4
60,00ab ± 0,00 43,75a ± 1,77 36,75ab ± 1,06 40,00b ± 0,00
875,00d ± 7,07 1 000,00c ± 0,00 1 000,00a ± 0,00 1 000,00a ± 0,00
70 % Harina Trigo + 30 % Harina
Banano estado 4
62,75c ± 0,35 43,75a ± 1,77 35,00a ± 0,00 35,00a ± 0,00
865,00d ± 7,07 1 000,00c ± 0,00 1 000,00a ± 0,00 1 000,00a ± 0,00
$!% ± s (n = 2).Valores con color de letra y letras diferentes en la columna muestran diferencias estadísticamente significativas (p < 0,05) según el método LSD D1: tiempo de fermentación (min) D2: CO2 producido (cm3)
Los fermentogramas de las harinas de banano en estado de maduración 2, 3 y 4
no se obtuvieron debido a que durante la preparación de la muestra no se pudo
obtener una mezcla homogénea en el farinógrafo.
82
En la Tabla 3.8, se indica que los parámetros tiempo de fermentación y CO2
producido durante cada uno de los periodos, presentan diferencias
estadísticamente significativas, a causa de la influencia del grado de maduración
y del nivel de sustitución. Los resultados del tiempo de fermentación durante el
primer periodo muestran que la sustitución del 10 %, 20 % y 30 % de harina de
banano en estado de maduración 2, las mezclas 80:20 y 70:30 de harina de
banano de grado de maduración 3 y la sustitución del 20 % en estado de
maduración 4 no presentaron diferencias estadísticamente significativas, al igual
que las mezclas 90:10 y 70:30 que contienen harina de banano de estado de
maduración 4. La mezcla 90:10 que contiene harina de banano en estado de
maduración 2 y la mezcla 70:30 de harina de banano de grado de maduración 3,
no registraron diferencias estadísticamente significativas para el CO2 producido
durante el primer período, al igual que la harina de trigo, las mezclas 90:10 y
80:20 que contienen harina de banano de grado de maduración 3 y la harina
compuesta 90:10 que presenta harina de banano en estado de maduración 4.
Además, las mezclas 80:20 y 70:30 que presentan harina de banano en estado de
maduración 4 tampoco exhibieron diferencias significativas del CO2 producido
durante el primer periodo.
Los resultados del CO2 producido durante el primer periodo de fermentación que
se exhiben en la Tabla 3.8, señalan que la producción de CO2 disminuye con el
aumento del nivel de sustitución. Además se observa que las harinas compuestas
que contienen harina de banano en estado de maduración 3 y 4 exhibieron una
mayor producción de CO2 en comparación a las mezclas en estado de
maduración 2. El azúcar presente en la harina de banano en los estados de
maduración 3 y 4, es el responsable del incremento del CO2 obtenido durante el
proceso de fermentación. La adición de azúcar en las harinas compuestas que
presentan harina de banano en estado de maduración 3 y 4, produjo el
incremento de la producción de CO2.
Voica y Codină (2009) señalan que este hecho se debe a que el azúcar en
concentraciones intermedias estimula la producción de CO2, mientras que al
añadir una elevada cantidad de azúcar se produce la inhibición del proceso de
83
fermentación porque se incrementa la presión osmótica en la fase líquida de la
masa (p. 123).
Akasha (2008) presenta un valor de CO2 producido (980 cm3) similar al
presentado en este trabajo (p. 105).
Durante el primer periodo de fermentación las mezclas 80:20 y 70:30 de estado
de maduración 4, presentaron la inhibición de la fermentación porque poseen las
mayores concentraciones de azúcar, obteniendo un menor volumen de CO2
producido en comparación a las mezclas 90:10 y 80:20 de grado de maduración 3
y la mezcla 90:10 de estado de maduración 4, que exhibieron un contenido
intermedio de azúcar, lo que produjo la estimulación de la fermentación
obteniendo un mayor volumen de CO2 producido.
Los valores del CO2 producido durante el segundo periodo de fermentación que
se muestran en la Tabla 3.8, señalan que el estado de maduración y el porcentaje
de sustitución influyeron sobre este parámetro, porque presentan diferencias
estadísticamente significativas. Las mezclas de grado de maduración 4 y la
mezcla 80:20 de estado de maduración 3 no presentaron diferencias
estadísticamente significativas respecto al tiempo de fermentación, al igual que la
harina de trigo y la mezcla 90:10 de grado de maduración 3.
Durante el segundo periodo de fermentación, se observa que todas las mezclas y
la harina de trigo produjeron 1 000 cm3, a excepción de las mezclas 80:20 y 70:30
que contienen harina de banano en estado de maduración 2. Las mezclas en
estado de maduración 4 requieren de menores tiempos de fermentación en
comparación a la harina de trigo y a las demás mezclas, para producir 1 000 cm3
de CO2. Esto se debe a que el azúcar añadida, que durante el primer periodo
inhibió la fermentación de la levadura, ahora produce una mayor velocidad de
fermentación, requiriendo de menor tiempo para la producción de CO2 (Maloney y
Foy, 2003, p. 61).
84
Voica y Codină (2009), exhiben resultados similares a los presentados en este
trabajo, de la inhibición de la fermentación y el incremento de CO2 durante los
primeros 60 min (primer periodo de fermentación) para concentraciones altas e
intermedias de azúcar respectivamente, en donde se añadió el azúcar a la harina
de trigo (p. 123).
La Tabla 3.8 muestra que los valores del tiempo de fermentación evaluado en el
tercer periodo, presentan diferencias estadísticamente signifcativas. Esto indica
que el nivel de sustitución y el estado de maduración de la fruta influyeron sobre
este parámetro. La mezcla 80:20 y 70:30 de estado de maduración 4 y 3
respectivamente no presentaron diferencias estadísticamente diferentes, al igual
que las mezclas 90:10 y 80:20 de grado de maduración 3.
En las mezclas de grado de maduración 2 el azúcar disponible para ser empleada
por la levadura para la producción de CO2, pertenece a los monosacáridos y
disacáridos presentes en la harina de trigo, mientras que en las mezclas que
presentan harina de banano en estado de maduración 3 y 4, el azúcar proviene
de la harina de trigo y banano, que poseen en su composición glucosa, fructosa y
sacarosa. La cantidad de azúcar adicional es la que permite que el proceso de
fermentación continúe, requiriendo de un menor tiempo para la producción de CO2
(Maloney y Foy, 2003, p. 62).
En las mezclas en estado de maduración 2, el volumen de CO2 disminuye
conforme aumenta la sustitución, debido a que disminuye la cantidad de azúcar
disponible para ser metabolizada por la levadura.
Las mezclas que presentan mayor contenido de azúcar como las mezclas 80:20 y
70:30 de grado de maduración 4, requieren de menor tiempo de fermentación
porque poseen mayor cantidad de azúcar disponible para la fermentación (Voica y
Codină, 2009, p. 123).
El mismo comportamiento del tiempo de fermentación en las harinas compuestas,
se registra durante el cuarto periodo de fermentación.
85
3.1.4. CARACTERIZACIÓN REOLÓGICA DE LA HARINA DE TRIGO, LA
HARINA DE BANANO Y LAS HARINAS COMPUESTAS
La Tabla 3.9 muestra los resultados de los módulos de almacenamiento y pérdida
y de la tangente del ángulo de fase, evaluados en masas de harina de trigo, y
masas de harinas compuestas de banano y trigo.
Tabla 3.9. Resultados de los módulos de almacenamiento y pérdida y de la tangente del ángulo de fase determinados en masas de harina de trigo y harinas compuestas de banano y
trigo
Muestra E1 E2 E3
100 % Harina Trigo 25 759,13h ± 1 674,95 9 774,50d ± 1 069,85 0,38a ± 0,02
90 % Harina Trigo + 10 % Harina Banano
maduración 2 16 162,45def ± 474,87 6 829,41ab ± 1 021,83 0,42ab ± 0,08
80 % Harina Trigo + 20 % Harina Banano
maduración 2 12 958,81b ± 1 146,71 6 509,81ab ± 277,72 0,50c ± 0,02
70 % Harina Trigo + 30 % Harina Banano
maduración 2 10 457,86a ± 213,81 6 214,99a ± 129,76 0,59d ± 0,02
90 % Harina Trigo + 10 % Harina Banano
maduración 3 17 821,19fg ± 460,96 7 022,26abc ± 808,29 0,39ab ± 0,04
80 % Harina Trigo + 20 % Harina Banano
maduración 3 15 615,48de ± 347,15 6 748,56ab ± 115,75 0,43abc ± 0,00
70 % Harina Trigo + 30 % Harina Banano
maduración 3 13 162,12bc ± 416,85 6 104,77a ± 504,20 0,46bc ± 0,02
90 % Harina Trigo + 10 % Harina Banano
maduración 4 18 714,29g ± 712,49 8 190,33c ± 579,89 0,44abc ± 0,05
80 % Harina Trigo + 20 % Harina Banano
maduración 4 16 845,00ef ± 777,48 7 600,24bc ± 215,82 0,45abc ± 0,03
70 % Harina Trigo + 30 % Harina Banano
maduración 4 14 750,20cd ± 600,31 6 721,50ab ± 181,73 0,46abc ± 0,01
$!% ± s (n = 2). Letras diferentes en la columna muestran diferencias estadísticamente significativas (p < 0,05) según el método LSD E1: módulo de almacenamiento (Pa) E2: módulo de pérdida (Pa) E3: tangente del ángulo de fase
86
Los módulos de almacenamiento y pérdida de las harinas de banano de grado de
maduración 2, 3 y 4 no se determinaron porque no se pudo obtener una mezcla
homogénea durante la preparación de la muestra en el farinógrafo.
Los resultados del módulo de almacenamiento que se muestran en la Tabla 3.9,
se encuentran influenciados por el estado de maduración del banano y por el nivel
de sustitución, al presentar diferencias estadísticamente significativas. Todas las
mezclas mostraron diferencias estadísticamente significativas.
La Tabla 3.9 indica que la evaluación del módulo de pérdida en masas de harina
de trigo y en masas de harinas compuestas, exhibieron diferencias
estadísticamente significativas. Los valores del módulo de pérdida de la
sustitución 90:10 y 80:20 de estado de maduración 2, la mezcla 80:20 de estado
de maduración 3 y la sustitución 70:30 de grado de maduración 4 no presentaron
diferencias estadísticamente significativas.
Entre los factores que afectan el módulo de almacenamiento se encuentran el
contenido de agua.
El comportamiento viscoelástico de la masa es evaluado a través de los módulos
de almacenamiento y de pérdida, que representan el componente elástico y
viscoso de la masa, respectivamente (Pongsawatmanit, Temsiripong y
Suwonsichon, 2007, p. 243).
La disminución de la cantidad de agua, causa el incremento de los módulos de
almacenamiento y pérdida (Song y Zheng, 2007, p. 134). En la Tabla 3.5. se
muestra que las mezclas de harinas absorben distinta cantidad de agua. La
absorción de agua disminuyó conforme aumentó el estado de maduración, pero
se incrementó con la adición de una mayor cantidad de harina de banano. Las
harinas compuestas de estado de maduración 4, que absorben menor cantidad de
agua presentaron módulos de almacenamiento y de pérdida más elevados,
respecto a las mezclas de estado de 3 y 2, que absorben cantidades de agua
intermedias y altas, respectivamente. En general se observa que en todas las
87
mezclas, el módulo de almacenamiento exhibe valores más elevados, en relación
al módulo de pérdida.
En la investigación realizada por Van Bockstaele, De Leyn, Eeckhout y Dewettinck
(2008) se registra un valor semejante del módulo de almacenamiento al mostrado
en este estudio, para la harina de trigo (p. 764).
Uthayakumaran, Newberry, Phan-Thien y Tanner (2002) obtuvieron un valor
similar del módulo de pérdida de la harina de trigo, al registrado en esta
investigación (p. 165).
Los valores de la tangente del ángulo de fase, que se exhiben en la Tabla 3.9,
presentan diferencias estadísticamente significativas, a causa de la influencia del
grado de maduración y del porcentaje de sustitución. La mezcla 80:20 de grado
de maduración 3 y todas las mezclas de estado de maduración 4 no presentaron
diferencias estadísticamente significativas, al igual que las harinas compuestas
90:10 de grado de maduración 2 y 3.
Cuando la masa exhibe un valor de tan δ < 1, existe el predominio del
componente elástico, en tanto que un valor de tan δ > 1, indica que la masa
presenta un comportamiento viscoso (Upadhyay et al., 2012, p. 109).
La Tabla 3.9 indica que todas las harinas compuestas y la harina de trigo,
presentan un comportamiento elástico, al poseer valores de tan δ < 1. La harina
de trigo que exhibe el menor valor de tan δ, presenta un comportamiento más
elástico, mientras que la harina compuesta 70:30 de estado de maduración 2
muestra el comportamiento menos elástico al poseer el mayor valor de tan δ.
Peressini y Sensidoni (2009) registran un valor similar de la tan δ al presentado en
este trabajo para la harina de trigo (p. 194).
88
3.2. CARACTERIZACIÓN DEL PRODUCTO OBTENIDO
3.2.1. ANÁLISIS DE LAS CARACTERÍSTICAS DE PANIFICACIÓN
La Tabla 3.10 exhibe los resultados del volumen, simetría, corteza, color de la
miga, estructura de la miga, aroma, y textura de la miga, evaluados en el pan
elaborado con harina de trigo y harinas compuestas de banano y trigo. Estos
parámetros corresponden a las características relacionadas con la aptitud
panadera de la harina descritos en la norma INEN 530:2013.
La evaluación de las características de panificación que se exhiben en la Tabla
3.10, indica que el reemplazo del 10 % de harina de banano de grado de
maduración 3 y 4, cumplen con el puntaje requerido para ser consideradas como
aptas para panificación según la norma INEN 530:2013, al obtener una
puntuación mayor a 80 puntos.
89
Tab
la 3
.10.
Eva
luac
ión
de la
s ca
ract
erís
tica
s de
apt
itud
pan
ader
a se
gún
la n
orm
a IN
EN
530
:201
3
Mu
estr
a F
1 F
2 F
3 F
4 F
5 F
6 F
7 T
OT
AL
100
% H
arin
a T
rigo
29
,25d ±
1,5
0 14
,00c ±
1,4
1 9,
25c ±
0,9
6 4,
63b ±
0,4
8 18
,25a ±
2,3
6 13
,00a ±
2,4
5 4,
63a ±
0,4
8 93
,00
90 %
Har
ina
Tri
go +
10
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 2
23,7
5bc ±
2,5
0 11
,50ab
c ± 3
,11
8,75
bc ±
0,9
6 3,
25ab
± 1
,26
14,0
0a ± 4
,90
12,7
5a ± 1
,71
4,00
a ± 1
,15
78,0
0
80 %
Har
ina
Tri
go +
20
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 2
18,7
5ab ±
4,7
9 8,
50a ±
1,7
3 7,
00ab
± 0
,82
3,25
ab ±
1,2
6 13
,50a ±
5,0
7 12
,50a ±
2,0
8 3,
63a ±
1,2
5 66
,88
70 %
Har
ina
Tri
go +
30
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 2
17,5
0a ± 2
,89
8,25
a ± 2
,06
6,50
a ± 1
,29
3,00
a ± 0
,82
13,2
5a ± 5
,74
12,5
0a ± 1
,91
3,63
a ± 1
,25
64,8
8
90 %
Har
ina
Tri
go +
10
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 3
24,7
5cd ±
4,5
0 12
,25bc
± 2
,22
8,50
abc ±
1,2
9 3,
88ab
± 0
,85
16,2
5a ± 2
,63
13,0
0a ± 1
,63
4,50
a ± 0
,58
83,1
3
80 %
Har
ina
Tri
go +
20
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 3
19,5
0ab ±
4,2
0 12
,25bc
± 2
,50
8,50
abc ±
1,2
9 3,
38ab
± 1
,25
15,5
0a ± 3
,42
12,5
0a ± 2
,38
4,13
a ± 1
,03
75,7
6
70 %
Har
ina
Tri
go +
30
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 3
18,7
5ab ±
4,7
9 12
,25bc
± 2
,22
8,00
abc ±
1,6
3 2,
75a ±
1,2
6 15
,25a ±
3,9
5 11
,00a ±
1,8
3 3,
75a ±
1,2
6 71
,75
$!% ± s
(n
= 3
). L
etra
s di
fere
ntes
en
la c
olum
na m
uest
ran
dife
renc
ias
esta
díst
icam
ente
sig
nifi
cati
vas
(p <
0,0
5) s
egún
el m
étod
o L
SD
F
1: v
olum
en
F2:
sim
etrí
a
F3:
cor
teza
F
4: c
olor
de
la m
iga
F
5: e
stru
ctur
a de
la m
iga
F6:
aro
ma
F7:
text
ura
de la
mig
a
90
Tab
la 3
.10.
Eva
luac
ión
de la
s ca
ract
erís
tica
s de
apt
itud
pan
ader
a se
gún
la n
orm
a IN
EN
530
:201
3 (C
on
tin
uac
ión
….)
Mu
estr
a F
1 F
2 F
3 F
4 F
5 F
6 F
7 T
OT
AL
90 %
Har
ina
Tri
go +
10
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 4
27,7
5cd ±
2,6
3 13
,00bc
± 2
,31
8,00
abc ±
1,6
3 3,
50ab
± 1
,29
17,0
0a ± 2
,58
12,7
5a ± 2
,06
4,13
a ± 1
,03
86,1
3
80 %
Har
ina
Tri
go +
20
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 4
19,5
0ab ±
3,3
2 13
,13bc
± 1
,31
7,25
abc ±
1,8
9 3,
25ab
± 0
,96
16,0
0a ± 3
,37
12,2
5a ± 2
,22
3,94
a ± 0
,83
75,3
1
70 %
Har
ina
Tri
go +
30
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 4
17,0
0a ± 3
,56
10,5
0ab ±
3,7
0 7,
00ab
± 2
,16
3,00
a ± 0
,82
14,5
0a ± 2
,65
12,5
0a ± 1
,91
3,50
a ± 1
,29
68,0
0
$!% ± s
(n
= 3
). L
etra
s di
fere
ntes
en
la c
olum
na m
uest
ran
dife
renc
ias
esta
díst
icam
ente
sig
nifi
cati
vas
(p <
0,0
5) s
egún
el
mét
odo
LS
D
F1:
vol
umen
F
2: s
imet
ría
F
3: c
orte
za
F4:
col
or d
e la
mig
a
F5:
est
ruct
ura
de la
mig
a
F
6: a
rom
a F
7: te
xtur
a de
la m
iga
91
3.2.1.1. Análisis del volumen del pan
Los valores del volumen del pan obtenido a partir de harinas compuestas y harina
de trigo, que se presentan en la Tabla 3.10, indican que la mezcla 90:10 que
contiene harina de banano de estado de maduración 4 no exhibe diferencias
estadísticamente significativas con la mezcla 70:30 que contiene harina de
banano de grado de maduración 2, al igual que las mezclas 80:20 de grado de
maduración 2, 3 y 4 y la mezcla 70:30 de estado de maduración 3. Además las
sustituciones del 10 % de harina de banano de estado de maduración 3 y 4
tampoco presentan diferencias estadísticamente significativas.
En la Figura 3.2 se observa que la adición de una mayor cantidad de harina de
banano en la mezcla, produjo la obtención de un pan de menor volumen. Esto se
atribuye a que la harina de banano impidió el desarrollo de la red del gluten, como
consecuencia de la dilución de la proteína de la harina de trigo (Ho et al., 2013, p.
536).
El incremento del volumen del pan obtenido con sustituciones de harina de
banano de grado de maduración 3 y 4, en comparación al pan elaborado con
harina de banano de estado de maduración 2, se debe al azúcar presente en la
harina.
Voica y Codină (2009) reportaron el incremento del volumen del pan al añadir
azúcar a la harina de trigo, debido a que el azúcar estimula el proceso de
fermentación (p. 123).
Zuwariah y Aziah (2009) también registraron una disminución del volumen del
pan, al incrementarse la cantidad de harina de banano en estado de maduración 2
a la mezcla con harina de trigo (p. 36).
En la investigación realizada por Mohamed et al. (2010) se exhibe un
comportamiento semejante al mostrado en el presente estudio, de la reducción
92
del volumen del pan, al adicionar una mayor cantidad de harina de banano de
grado de maduración 4 a la harina compuesta de trigo y banano (p. 623).
3.2.1.2. Análisis de la simetría
Los valores de la simetría del pan que se muestran en la Tabla 3.10, indican que
las mezclas 80:20 y 70:30 de estado de maduración 2, no exhiben diferencias
estadísticamente significativas, al igual que todas las mezclas de grado de
maduración 3 y las sustituciones 90:10 y 80:20 de estado de maduración 4.
La simetría da una noción de la cantidad de gas retenido durante la etapa final del
proceso de horneado y además indica la diferencia de altura entre la región
central y la región lateral del pan (Gómez, Oliete, Rosell, Pando y Fernández,
2008, p. 1 705).
La simetría al encontrarse relacionada con la cantidad de gas retenido (volumen
del pan), sugiere que los panes que alcanzaron un mayor volumen muestran una
mejor simetría. Por lo tanto los resultados del volumen del pan concuerdan con
los resultados conseguidos en simetría. Las mezclas que contienen harina de
banano en estado de maduración 4 alcanzaron los valores más altos de simetría,
en tanto que las harinas compuestas de grado de maduración 2, exhibieron los
valores más bajos. Esto es atribuido al azúcar presente en las mezclas de harina
de banano de estado de maduración 4, que favorece la mayor producción de CO2.
El incremento en la obtención de CO2 produjo panes de mayor volumen,
provocando así la obtención de una mejor simetría.
La disminución de la simetría del pan, al incrementarse el contenido de harina de
banano, se atribuye a la reducción del contenido de gluten (Mahmood, Rakha y
Sohail, 2015, p. 55).
De acuerdo a la investigación realizado por Bakare, Ogunbowale, Adegunwa y
Olusanya (2016), el incremento de la cantidad de harina de banano en estado de
93
maduración 2 pretratada (escaldado) en la harina compuesta de trigo y banano,
también resultó en la disminución de la simetría del pan (p. 11).
3.2.1.3. Análisis de la corteza
Los resultados de la calificación de la corteza que se exhiben en la Tabla 3.10,
señalan que el color de la corteza aumenta con la adición de una mayor cantidad
de harina de banano. En la Tabla 3.10 se observa que todas las mezclas con
harinas de banano de estado de maduración 3 y las sustituciones 90:10 y 80:20
de grado de maduración 4, no presentan diferencias estadísticamente
significativas, al igual que las mezclas 80:20 y 70:30 de estado de maduración 2 y
4, respectivamente.
El color de la corteza se atribuye a las reacciones de caramelización y de Maillard,
que ocurren en el proceso de horneado. Las reacciones de Maillard se producen
entre un aminoácido o un compuesto que posea un grupo amino disponible y un
azúcar reductor (glucosa). Esta reacción implica un conjunto de varias reacciones
que producen la formación de melanoidinas, que son las responsables de la
coloración de la corteza (Purlis, 2010, p. 240).
El incremento del contenido del reactante (azúcar reductor), resulta en la
obtención de una mayor cantidad de producto (melanoidinas), causando una
mayor coloración de la corteza (Goesaert, Gebruers, Courtin, Brijs y Delcour,
2006, p. 346; Purlis, 2010, p. 242).
La adición de azúcar a través del incremento de una mayor cantidad de harina de
banano en la mezcla, resultó en una mayor coloración de la corteza como se
puede observar en la Figura 3.1. Las harinas compuestas de grado de
maduración 4 que presentaron un mayor contenido de azúcar en relación a las
mezclas de estado de maduración 3, mostraron una mayor coloración. El menor
contenido de azúcar presente en la harina de trigo, resultó en una coloración de la
94
corteza más clara, al igual que en las mezclas de estado de maduración 2, en
comparación con las harinas compuestas de grado de maduración 3 y 4.
Figura 3.1. Color de la corteza en pan elaborado con mezclas de trigo y banano
Letras: A, B y C representan sustituciones con 10, 20 y 30 % de harina de banano, respectivamente Números: 1, 2, 3 y 4 representan pan de harina de trigo y pan con mezclas de harina de banano de grado de
maduración 2, 3 y 4, respectivamente
En la investigación efectuada por Mohamed et al. (2010), el incremento de la
sustitución de harina de banano en estado de maduración 4 en la mezcla con
harina de trigo, produjo también el oscurecimiento de la corteza del pan, en
relación con la muestra de referencia de harina de trigo (p. 624).
3.2.1.4. Análisis del color de la miga
Los resultados de la calificación del color de la miga que se presentan en la Tabla
3.10, muestran que las mezclas 90:10 y 80:20 de estado de maduración 2, 3 y 4
A
B
C
2
3
4
1 2 A
2 A
2 A
1
1
3
3
3 4
4
4
B
B
B 1
1
1
C
C
C
95
no exhiben diferencias estadísticamente significativas, al igual que las
sustituciones 70:30 de los tres estados de maduración.
La adición de una mayor cantidad de harina de banano en la mezcla, produjo el
oscurecimiento del color de la miga del pan, como se observa en la Figura 3.2.
Figura 3.2. Color de la miga en pan elaborado con mezclas de trigo y banano
Letras: A, B y C representan sustituciones con harina de banano de estado de maduración 2, 3 y 4, respectivamente. Números: 1, 2, 3 y 4 representan sustituciones con 0, 10, 20 y 30 %, respectivamente, de
harina de banano
El oscurecimiento de la miga del pan es producido por las reacciones de Maillard
que ocurren entre aminoácidos y azúcares reductores (Purlis, 2010, p. 240).
Las mezclas de harinas de grado de maduración 3 y 4 presentaron una mayor
coloración de la miga en comparación a la muestra referencia (harina de trigo) y a
las mezclas de estado de maduración 2. Sin embargo las harinas compuestas de
grado de maduración 4 mostraron un mayor oscurecimiento de la miga, que las
mezclas de estado de maduración 3. El mismo efecto se observó al añadir mayor
A
B
C
1
1
1
2
2
2
3
3
3
4
4
4
96
cantidad de harina de banano de estado de maduración 3 y 4. El alto e intermedio
contenido de azúcar presente en las harinas compuestas de grado de maduración
4 y 3, respectivamente, es el responsable de la coloración más oscura.
En el estudio realizado por Zuwariah y Aziah (2009) se muestra un
comportamiento similar al presentado en este trabajo. La adición de harina de
banano en estado de maduración 2 en la harina compuesta de trigo y banano,
produjo el oscurecimiento de la miga de pan en comparación con la muestra de
referencia (p. 37).
Mohamed et al. (2010) registran también un incremento de la coloración de la
miga, con la adición de una mayor cantidad de harina de banano de grado de
maduración 4 a la mezcla con harina de trigo (p. 624).
3.2.1.5. Análisis de la estructura de la miga
Los resultados de la estructura de la miga exhibidos en la Tabla 3.10, indican que
las mezclas de harinas y la muestra de referencia, no presentan diferencias
estadísticamente significativas.
La caracterización de la estructura de la miga se realiza a partir de la descripción
de atributos tales como el número de celdas, el tamaño de las celdas, la
uniformidad del tamaño de las celdas y la distribución de las celdas en la miga
(Callejo, 2011, p. 256).
La estructura de la miga de un pan de buena calidad debe poseer celdas finas
con una estructura regular (Angioloni y Collar, 2009, p. 25).
Zuwariah y Aziah (2009) reportan también que el tamaño de las celdas de la miga
del pan obtenido con las mezclas 90:10 y 80:20, que contienen harina de banano
de grado de maduración 2, no presentan diferencias estadísticamente
significativas, en relación a la muestra estándar (p. 38).
97
El estudio realizado por Onwuka y Onwuka (2005) muestra un comportamiento
semejante al obtenido en esta investigación. La homogeneidad de la miga del
pastel de trigo no mostró diferencias estadísticamente significativas, respecto al
pastel obtenido a partir de harinas compuestas de trigo y plátano de estado de
maduración 2 y 4 (p. 352).
3.2.1.6. Análisis del aroma
Los resultados de la calificación del aroma del pan obtenido a partir de harinas
compuestas, que se muestran en la Tabla 3.10, indican que la harina de trigo y las
mezclas de harinas, no presentan diferencias estadísticamente significativas.
Los compuestos volátiles que son los responsables del aroma del pan, se
producen principalmente durante el proceso de fermentación y de horneado. En la
etapa de fermentación se generan los compuestos que proporcionan el aroma
característico de la miga, en tanto que durante el horneado, las reacciones de
caramelización y de Maillard son las encargadas de la formación de los
compuestos volátiles que son inherentes a la corteza del pan (Pico et al., 2015,
pp. 204 y 208).
Adebayo, Ogundipe y Adeeko (2016) registran también que el aroma del pan no
mostró efectos estadísticamente significativos entre la muestra de pan elaborado
con harina de trigo y la muestra de pan obtenido a partir de una mezcla de harina
de trigo y harina de banano fermentada de estado de maduración 2 (p. 368).
La investigación realizada por Baba, Manga, Daniel y Danrangi (2015) exhibe un
comportamiento similar al mostrado en este estudio. La adición de harina de
banano no produjo efectos estadísticamente significativos en el aroma del pan,
entre la muestra de referencia y las mezclas que contienen harina de banano de
grado de maduración 4 (p. 11).
98
3.2.1.7. Análisis de la textura de la miga
La calificación de la textura de la miga que se presenta en la Tabla 3.10, indica
que la harina de trigo y las harinas compuestas no muestran efectos
estadísticamente significativos.
La evaluación de la textura de la miga a través de los sentidos del tacto y del
gusto, se encuentra relacionada con la estructura de la miga. El pan que posea
una estructura de la miga delgada, de paredes delgadas y con celdas de tamaño
homogéneo, exhibe una textura de mayor suavidad y elasticidad. Cuando el pan
presenta una miga gruesa, se obtiene una estructura abierta con paredes gruesas
(Scanlon y Zghal, 2001, p. 852).
Adebayo et al. (2016) registran también, que la incorporación de harina de banano
fermentada en estado de maduración 2 en la harina compuesta de trigo y banano,
no presenta efectos estadísticamente significativos entre el pan de referencia y el
pan sustituido con el 10 % de harina de banano de grado de maduración 2 (p.
368).
El estudio realizado por Baba et al. (2015) presenta un comportamiento similar al
obtenido en este trabajo. La adición de harina de banano de estado de
maduración 4 en la mezcla, no produjo diferencias estadísticamente significativas
sobre la textura del pan elaborado con harinas compuestas y la muestra de
referencia (p. 11).
3.2.2. ANÁLISIS DEL DISEÑO EXPERMIENTAL PARA LA EVALUACIÓN DE
LAS PROPIEDADES SENSORIALES
La evaluación estadística del efecto del estado de maduración del banano y del
porcentaje de sustitución, sobre las propiedades sensoriales de: apariencia y
simetría, color de la corteza, estructura de la miga, aroma a pan, color de la miga,
textura de la miga, sabor a banano y sabores extraños, se realizó empleando el
99
programa STATGRAPHICS CENTURION XV. Para conocer si existieron
diferencias estadísticamente significativas se evaluó el valor P.
3.2.2.1. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de
sustitución sobre el volumen del pan
La Tabla 3.11 muestra que el volumen del pan analizado con el método del
desplazamiento de semillas presenta efectos estadísticamente significativos
(p<0,05) respecto a las dos variables de estudio, es decir que el estado de
maduración y el porcentaje de sustitución ejercieron influencia sobre el volumen
del pan.
Tabla 3.11. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje de sustitución sobre el volumen del pan
Efectos Suma de
Cuadrados Cuadrado
Medio Razón-F Valor-P
A: Estado de Maduración
3683,68 3683,68 4,78 0,0416
B: Porcentaje de Sustitución
33583,7 33583,7 43,54 0,0000
Efecto cuadrático AA
4134,38 4134,38 5,36 0,0319
Interacción AB 15950,5 15950,5 20,68 0,0002
Efecto cuadrático BB
9,375 9,375 0,01 0,9134
La Figura 3.3 muestra que el menor reemplazo de harina de banano de estado de
maduración 4 en la harina compuesta, resulta en la obtención de un pan de mayor
volumen.
100
Figura 3.3. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre el volumen del pan
La adición de una mayor cantidad de harina de banano en la mezcla, produce la
disminución del volumen del pan, debido a la dilución de la proteína de la harina
de trigo que impide un adecuado desarrollo de la red del gluten (Ho et al., 2013, p.
536).
La obtención de un pan de mayor volumen con la harina compuesta de harina de
banano de grado de maduración 4, es atribuido a la cantidad de azúcar que posee
la fruta en ese estado de maduración, provocando la mayor producción de CO2.
Sin embargo la adición de una elevada de cantidad de azúcar inhibe la obtención
de CO2, resultando en panes de menor volumen como se puede observar en la
Figura 3.3 (Voica y Codină, 2009, p. 123).
El estudio realizado por Zuwariah y Aziah (2009), presenta un comportamiento
semejante al obtenido en el presente trabajo, de la disminución del volumen del
pan, con la adición de una mayor cantidad de harina de banano de estado de
maduración 2 en la harina compuesta de trigo y banano (p. 36).
Mohamed et al. (2010) registran también la reducción del volumen del pan, al
incrementarse la cantidad de harina de banano de grado de maduración 4 en la
mezcla con harina de trigo (p. 623).
23
4
Estado de Maduración
1020
30Porcentaje de Sustitución
180
210
240
270
300
330
360
Volu
men
101
3.2.2.2. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de
sustitución sobre la apariencia y simetría del pan
El análisis ANOVA que se presenta en la Tabla 3.12, indica que la apariencia y
simetría del pan presenta efectos estadísticamente significativos (p<0,05)
respecto al estado de maduración y al porcentaje de sustitución.
Tabla 3.12. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje de sustitución sobre la apariencia y simetría del pan
Efectos Suma de
Cuadrados Cuadrado
Medio Razón-F Valor-P
A: Estado de Maduración
9,27369 9,27369 7,86 0,0113
B: Porcentaje de Sustitución
77,4598 77,4598 65,66 0,0000
Efecto cuadrático AA
0,308267 0,308267 0,26 0,6151
Interacción AB 7,17653 7,17653 6,08 0,0233
Efecto cuadrático BB
0,552067 0,552067 0,47 0,5022
En la Figura 3.4 se observa que el reemplazo del 10 % de harina de banano en
las harinas compuestas, mejora la apariencia y simetría del pan. Sin embargo
cuando se incrementa el porcentaje de sustitución, se obtiene mejores
características de apariencia y simetría con el grado de maduración 4.
102
Figura 3.4. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre la apariencia y simetría del pan
La simetría al proporcionar una idea de la cantidad de CO2 retenido durante el
proceso de horneado, sugiere que se obtiene una mejor simetría en el pan que
alcanza un mayor volumen (Gómez et al., 2008, p. 1 705).
La obtención de una mejor apariencia y simetría en las mezclas que contienen
harina de banano de grado de maduración 4, es atribuido a la mayor cantidad de
azúcar presente en estas mezclas, que provocan una mayor producción de CO2.
El incremento de la obtención de CO2 produjo panes de mayor volumen y por lo
tanto de mejor apariencia y simetría.
La incorporación de una mayor cantidad de harina de banano en las mezclas,
causó la menor aceptación de los panelistas. Esto se debe a que la disminución
del gluten conforme se incrementó la harina de banano, disminuyó la apariencia y
simetría del pan (Mahmood et al., 2015, p. 55).
Bakare et al. (2016) muestran un comportamiento similar al presentado en este
estudio, de la disminución de la apariencia del pan, al incrementar el contenido de
harina de banano pretratado de estado de maduración 2, en la harina compuesta
de trigo y banano (p. 11).
23
4
Estado de Maduración
1020
30Porcentaje de Sustitución
2.4
3.4
4.4
5.4
6.4
7.4
8.4
Apa
rienc
ia y
Sim
etrí
a
103
3.2.2.3. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de
sustitución sobre el color de la corteza
El análisis ANOVA que se exhibe en la Tabla 3.13, muestra que el color de la
corteza presenta un efecto estadísticamente significativo (p<0,05), respecto al
porcentaje de sustitución.
Tabla 3.13. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje de sustitución sobre el color de la corteza del pan
Efectos Suma de
Cuadrados Cuadrado
Medio Razón-F Valor-P
A: Estado de Maduración
9,01709 9,01709 4,21 0,0542
B: Porcentaje de Sustitución
15,9048 15,9048 7,43 0,0134
Efecto cuadrático AA
7,01281 7,01281 3,28 0,0862
Interacción AB 0,0901333 0,0901333 0,04 0,8396
Efecto cuadrático BB
0,605896 0,605896 0,28 0,6009
El incremento del contenido de harina de banano de estado de maduración 4 en
la harina compuesta de trigo y banano, resulta en el oscurecimiento del color de la
corteza, como se puede observar en la Figura 3.5.
Figura 3.5. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre el color de la corteza del pan
23
4 Estado de Maduración
1020
30Porcentaje de Sustitución
2.7
3.7
4.7
5.7
6.7
Col
or d
e la
Cor
teza
104
La harina compuesta que contiene un 10 % de harina de banano de grado de
maduración 2, mostró una mejor calificación por parte de los panelistas, respecto
al color de la corteza del pan. El contenido de azúcar influyó sobre este
parámetro.
Las reacciones de Maillard que ocurren durante la fase de horneado, producen
melanoidinas, que son las responsables del oscurecimiento de la corteza. El
incremento del nivel de azúcar provoca la producción de una mayor cantidad de
melanoidinas (Purlis, 2010, pp. 240 y 242).
Los panes elaborados con harina de banano de estado de maduración 2 que
contienen la menor cantidad de azúcar, exhibieron una coloración de la corteza
más clara, respecto a los panes obtenidos con las mezclas de estado de
maduración 3 y 4. Las mezclas de harina de banano de estado de maduración 3 y
4 al poseer una mayor cantidad de azúcar, produjeron el mayor oscurecimiento de
la corteza del pan.
La investigación realizada por Adebayo et al. (2016) registra también, que la
mezcla con la sustitución del 10 % de harina de banano fermentada constituye la
muestra más aceptable en relación al color de la corteza (p. 368).
3.2.2.4. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de
sustitución sobre la estructura de la miga
La evaluación del valor p que se muestra en la Tabla 3.14, señala que el
porcentaje de sustitución, exhibe un efecto estadísticamente significativo (p<0,05)
respecto a la estructura de la miga.
105
Tabla 3.14. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje de sustitución sobre la estructura de la miga del pan
Efectos Suma de
Cuadrados Cuadrado
Medio Razón-F Valor-P
A: Estado de Maduración
1,8818 1,8818 3,12 0,0935
B: Porcentaje de Sustitución
16,0178 16,0178 26,54 0,0001
Efecto cuadrático AA
0,0177852 0,0177852 0,03 0,8655
Interacción AB 0,0972 0,0972 0,16 0,6927
Efecto cuadrático BB
0,0257852 0,0257852 0,04 0,8385
La Figura 3.6 indica que el parámetro estructura de la miga, obtiene la mejor
calificación en la mezcla que contiene el 10 % de harina de banano de grado de
maduración 4.
Figura 3.6. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre la estructura de la miga del pan
Los parámetros más empleados en la descripción de la estructura de la miga son:
el número de celdas y la distribución de las celdas en la miga (Callejo, 2011, p.
256).
23
4
Estado de Maduración
1020
30Porcentaje de Sustitución
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
Est
ruct
ura
de la
Mig
a
106
La mejor calificación de los panelistas, en cuanto a la estructura de la miga es
para la sustitución del 10 %. La adición de una mayor cantidad de harina de
banano en la mezcla, causó el debilitamiento de la red del gluten, ocasionando la
disminución del número de celdas, pero de mayor tamaño (Sullivan, O’Flaherty,
Brunton, Arendt y Gallagher, 2011, p. 497).
Sullivan et al. (2011) reportan también la obtención de una mejor estructura de la
miga del pan, con la adición de una menor cantidad de harina de cebada en la
harina compuesta de trigo y cebada (p. 498).
El análisis de la estructura de la miga empleando el programa Image J, se
presenta en la Figura 3.7.
Figura 3.7. Estructura de la miga analizada con el software Image J en pan elaborado con
mezclas de harina de trigo y banano Letras: A, B, C y D representan pan de harina de trigo, pan con mezclas de harina de banano de grado de
maduración 2, 3 y 4, respectivamente. Números: 1, 2 y 3 representan sustituciones de 10, 20 y 30 %, respectivamente, de harina de banano
A
B1 B2 B3
C1 C2 C3
D1 D2 D3
107
La Tabla 3.15 indica que el porcentaje de sustitución, muestra un efecto
estadísticamente significativo (p<0,05), respecto al parámetro número de
alvéolos/cm2.
Tabla 3.15. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje de sustitución sobre el número de alvéolos/cm2 de la miga del pan
Efectos Suma de
Cuadrados Cuadrado
Medio Razón-F Valor-P
A: Estado de Maduración
263,122 263,122 3,17 0,0909
B: Porcentaje de Sustitución
636,174 636,174 7,67 0,0122
Efecto cuadrático AA
262,329 262,329 3,16 0,0913
Interacción AB 74,451 74,451 0,90 03553
Efecto cuadrático BB
3,44031 3,44031 0,04 0,8408
La Figura 3.8 muestra que se obtienen un menor número de alvéolos/cm2 en la
miga del pan, al incrementarse la cantidad de harina de banano en la mezcla.
Figura 3.8. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre el número de alvéolos/cm2
La cantidad de burbujas de CO2 retenidas durante la fermentación, determina la
cantidad de alvéolos o celdas presentes en la miga del pan. Para que un pan sea
23
4Estado de Maduración
1020
30Porcentaje de Sustitución
83
87
91
95
99
103
107
Núm
ero
de a
lveo
los
108
considerado de buena calidad, se requiere que tenga un gran número de celdas
de tamaño pequeño (Sullivan et al., 2011, p. 497).
La disminución del número de celdas/cm2 conforme se incrementa el porcentaje
de sustitución, puede atribuirse al debilitamiento de la red del gluten, que produce
la pérdida de CO2 durante la etapa de fermentación y consecuentemente la
reducción del número de burbujas de CO2 retenidas (Sullivan et al., 2011, p. 498).
El trabajo realizado por Sullivan et al. (2011), muestra un comportamiento similar
al presentado en esta investigación, de la disminución del número de celdas, al
incrementarse la cantidad de harina de cebada en la harina compuesta de trigo y
cebada (p. 498).
El análisis ANOVA que se presenta en la Tabla 3.16, muestra que el estado de
maduración del banano y el porcentaje de sustitución, presentan efectos
estadísticamente significativos (p<0,05) sobre el área total de los alvéolos
presentes en la miga de pan.
Tabla 3.16. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje de sustitución sobre el área total de los alvéolos
Efectos Suma de
Cuadrados Cuadrado
Medio Razón-F Valor-P
A: Estado de Maduración
0,668939 0,668939 9,74 0,0056
B: Porcentaje de Sustitución
1,27467 1,27467 18,56 0,0004
Efecto cuadrático AA
0,186091 0,186091 2,71 0,1162
Interacción AB 0,0352083 0,0352083 0,51 0,4827
Efecto cuadrático BB
0,094463 0,0904463 1,32 0,2654
El incremento del estado de maduración y la disminución del porcentaje de
sustitución, resultan en la obtención de una mayor área total de los alvéolos,
como se observa en la Figura 3.9.
109
Figura 3.9. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre el área total de alvéolos
El área de los alvéolos o celdas indica el tamaño de las burbujas de CO2 retenidas
durante la fermentación (Sullivan et al., 2011, p. 499).
El incremento del estado de maduración provoca la obtención de una mayor área
total de los alvéolos, debido a la incorporación de una mayor cantidad de azúcar.
La adición de azúcar genera el incremento del número de celdas o alvéolos de
mayor tamaño, produciendo el incremento del área total de los alvéolos (Rouillé,
Della Valle, Devaux, Marion y Dubreil, 2005, p. 24).
La disminución del área total de los alvéolos al incrementarse la cantidad de
harina de banano en la mezcla, se atribuye al debilitamiento de la red del gluten
provocado por la retención de una menor cantidad de burbujas de CO2 (Sullivan et
al., 2011, p. 498).
La investigación realizada por Rouillé et al. (2005) muestra un comportamiento
similar al registrado en el presente trabajo, del aumento del número de celdas de
mayor tamaño, al incrementarse la cantidad de azúcar a una mezcla de almidón y
gluten (p. 24).
2
3
4
Estado de Maduración
1020
30Porcentaje de Sustitución
3.2
3.4
3.6
3.8
4
4.2
Are
a al
veol
os
(cm
2)
110
3.2.2.5. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de
sustitución sobre el color de la miga
La determinación del valor p que se exhibe en la Tabla 3.17, indica que el estado
de maduración y el porcentaje de sustitución presentan efectos estadísticamente
significativos (p<0,05) respecto al color de la miga del pan.
Tabla 3.17. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje de sustitución sobre el color de la miga del pan
Efectos Suma de
Cuadrados Cuadrado
Medio Razón-F Valor-P
A: Estado de Maduración
4,42036 4,42036 8,47 0,0090
B: Porcentaje de Sustitución
39,2498 39,2498 75,17 0,0000
Efecto cuadrático AA
1,18519 1,18519 2,27 0,1484
Interacción AB 0,360533 0,360533 0,69 0,4163
Efecto cuadrático BB
1,35059 1,35059 2,59 0,1243
La Figura 3.10 indica que el incremento en el estado de maduración y la adición
de una mayor cantidad de harina de banano en la mezcla, produce la obtención
de una miga más oscura. Se obtiene un color de la miga menos oscuro al
emplearse mezclas 90:10 de grado de maduración 2 y 3.
Figura 3.10. Efecto del estado de maduración y del porcentaje de sustitución sobre el color de la miga del pan
23
4Estado de Maduración
1020
30Porcentaje de Sustitución
0
1
2
3
4
5
6
Col
or d
e la
Mig
a
111
La mayor aceptación por parte de los consumidores, en cuanto al color de la miga
es para el reemplazo del 10 % con harina de banano de grado de maduración 2.
Este comportamiento es atribuido a la menor proporción de azúcar presenten en
la harina de banano de estado de maduración 2, en relación con las harinas de
banano de grado de maduración 3 y 4, que presentan un contenido intermedio y
alto de azúcar, respectivamente.
La mayor concentración de azúcar produce una coloración de la miga más
oscura, por efecto de la mayor formación de melanoidinas producidas por la
reacción de Maillard durante el proceso de horneado (Purlis, 2010, pp. 240 y 242).
Mohamed et al. (2010) registran también, un color de la miga menos oscura en
harinas compuestas de trigo y banano, que contienen harina de banano de grado
de maduración 4 con el 10 % de sustitución (p. 624).
3.2.2.6. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de
sustitución sobre el aroma a pan
El análisis ANOVA que se muestra en la Tabla 3.18, determina que el aroma a
pan, exhibe efectos estadísticamente significativos (p<0,05) respecto al estado de
maduración y al porcentaje de sustitución.
112
Tabla 3.18. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje de sustitución sobre el aroma a pan
Efectos Suma de
Cuadrados Cuadrado
Medio Razón-F Valor-P
A: Estado de Maduración
4,34142 4,34142 5,22 0,0340
B: Porcentaje de Sustitución
35,9552 35,9552 43,21 0,0000
Efecto cuadrático AA
0,702696 0,702696 0,84 0,3696
Interacción AB 0,9747 0,9747 1,17 0,2927
Efecto cuadrático BB
0,332919 0,332919 0,40 0,5346
La obtención de un aroma similar al característico del pan de trigo, se consigue al
disminuir el porcentaje de sustitución y el estado de maduración, como se observa
en la Figura 3.11.
`
Figura 3.11. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre el aroma del pan
La mezcla 90:10 que contiene harina de banano de grado de maduración 2,
alcanzó la mejor aceptación por parte de los panelistas, respecto al aroma del
pan, debido al menor estado de maduración del banano.
Dall’Asta, Cirlini, Morini, Rinaldi, Ganino y Chiavaro (2013) reportaron también,
que en el pan elaborado a partir de una harina compuesta de trigo y castaña, la
23
4Estado de Maduración
1020
30Porcentaje de Sustitución
3.1
4.1
5.1
6.1
7.1
Aro
ma
a pa
n
113
harina de castaña aportó un olor diferente al aroma del pan, debido a los
compuestos volátiles característicos de la castaña (p. 237).
En la investigación realizada por Thaiphanit y Anprung (2010), se indica que el
avance de la maduración de la fruta produce el incremento de los compuestos
aromáticos que proporcionan el olor inherente al banano (pp. 378-379).
En el presente trabajo, la menor calificación por parte de los panelistas para los
panes obtenidos con harinas compuestas de harina de banano en estado de
maduración 3 y 4, es atribuida a la adición del aroma inherente a banano que
presenta la fruta en los grados de mayor maduración, en tanto que la fruta de
menor estado de maduración, muestra un olor débil a banano que fue menos
perceptible para los consumidores. Por lo tanto los panes obtenidos con harina de
banano de grado de maduración 2 presentaron un aroma más característico al
pan elaborado con 100 % harina de trigo.
3.2.2.7. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de
sustitución sobre la textura de la miga
El análisis ANOVA presentado en la Tabla 3.19, señala que la textura de la miga
exhibe diferencias estadísticamente significativas (p<0,05) sobre el porcentaje de
sustitución.
114
Tabla 3.19. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje de sustitución sobre la textura de la miga del pan
Efectos Suma de
Cuadrados Cuadrado
Medio Razón-F Valor-P
A: Estado de Maduración
0,3042 0,3042 0,56 0,4633
B: Porcentaje de Sustitución
7,22 7,22 13,30 0,0017
Efecto cuadrático AA
6,20167 6,20167 11,42 0,0031
Interacción AB 0,853333 0,853333 1,57 0,2251
Efecto cuadrático BB
0,448267 0,448267 0,83 0,3749
En la Figura 3.12 se observa que se obtiene mejores propiedades de textura de la
miga, en mezclas que presentan un 10 % de sustitución de harina de banano de
estado de maduración 2 y 4.
Figura 3.12. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre la textura de la miga del pan
La textura de la miga está vinculada con las propiedades mecánicas que
dependen de la estructura de la miga. Se obtendrá una textura más suave y
elástica cuando la miga presente celdas pequeñas y de tamaño homogéneo
(Scanlon y Zghal, 2001, p. 852).
23
4
Estado de Maduración
1020
30Porcentaje de Sustitución
5.5
6
6.5
7
7.5
8
Text
ura
de la
Mig
a
115
La incorporación de una mayor cantidad de harina de banano en las mezclas,
resulta en la disminución de la textura de la miga. Este comportamiento se
atribuye al debilitamiento de la red del gluten, que produce una disminución del
número de celdas de mayor tamaño (Sullivan et al., 2011, p. 497).
Adebayo et al. (2016) registran también una menor aceptabilidad de la textura de
la miga, al adicionarse una mayor cantidad de harina de banano fermentada de
estado de maduración 2, en la harina compuesta de trigo y banano (p. 368).
3.2.2.8. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de
sustitución sobre el sabor a banano
En la Tabla 3.20 se observa que los factores de diseño estado de maduración y
porcentaje de sustitución, presentan un efecto estadísticamente significativo sobre
el sabor a banano en el pan.
Tabla 3.20. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje de sustitución sobre el sabor a banano en el pan
Efectos Suma de
Cuadrados Cuadrado
Medio Razón-F Valor-P
A: Estado de Maduración
26,1606 26,1606 63,29 0,0000
B: Porcentaje de Sustitución
40,0811 40,0811 96,97 0,0000
Efecto cuadrático AA
7,1286 7,1286 17,25 0,0005
Interacción AB 2,4843 2,4843 6,01 0,0241
Efecto cuadrático BB
4,06727 4,06727 9,84 0,0054
En la Figura 3.13 se observa que la percepción del sabor a banano se incrementa
con el estado de maduración y con la adición de una mayor cantidad de harina de
banano. Además se muestra que el sabor inherente del pan obtenido con harina
de trigo, disminuye al incrementarse el estado de maduración y el porcentaje de
sustitución.
116
Figura 3.13. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre el sabor a banano del pan
La maduración del banano conduce al incremento de la concentración de
componentes aromáticos como el acetato de isoamilo que es característico del
sabor a banano (Boudhrioua, Giampaoli y Bonazzi, 2003, p. 637).
Los panes obtenidos con sustituciones de harina de banano de estado de
maduración 4, presentan un mayor sabor a banano, en relación a los obtenidos
con grado de maduración 2 y 3, porque en el estado de maduración 4 la fruta
posee una mayor cantidad de acetato de isoamilo, en tanto que en el grado de
maduración 2, se tienen un menor contenido del componente aromático,
resultando en un menor sabor a banano. Además la adición de una mayor
cantidad de harina de banano, también produjo el aumento del sabor a banano
del pan.
El estudio realizado por Chong y Aziah (2008), presenta un comportamiento
similar al exhibido en esta investigación, del incremento del sabor a banano con la
adición de una mayor cantidad de harina de banano, en donas elaboradas con
una harina compuesta que contiene trigo y banano en estado de maduración 2 (p.
123).
23 4
Estado de Maduración
10
20
30
Porcentaje de Sustitución
1.9
2.9
3.9
4.9
5.9
6.9
7.9S
abor
a b
anan
o
117
3.2.2.9. Análisis del efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de
sustitución sobre los sabores extraños
El análisis ANOVA presentado en la Tabla 3.21, muestra que los sabores
extraños tienen efectos estadísticamente significativos (p<0,05) respecto al estado
de maduración y al porcentaje de sustitución.
Tabla 3.21. ANOVA del efecto del estado de maduración y el porcentaje de sustitución sobre los sabores extraños en el pan
Efectos Suma de
Cuadrados Cuadrado
Medio Razón-F Valor-P
A: Estado de Maduración
20,0345 20,0345 127,99 0,0000
B: Porcentaje de Sustitución
5,2488 5,2488 33,53 0,0000
Efecto cuadrático AA
0,170017 0,170017 1,09 0,3104
Interacción AB 0,213333 0,213333 1,36 0,2575
Efecto cuadrático BB
0,1014 0,1014 0,65 0,4309
La presencia de sabores extraños en el pan, disminuye con el avance de la
maduración de la fruta y el menor porcentaje de sustitución, y alcanza los valores
más altos con el menor estado de maduración y la mayor cantidad de harina de
banano adicionada, como se puede observar en la Figura 3.14.
118
Figura 3.14. Efecto del estado de maduración del banano y del porcentaje de sustitución sobre los sabores extraños percibidos en el pan
Las mezclas que contienen harina de banano de grado de maduración 2, exhiben
la presencia más elevada de sabores extraños, en comparación con las otras
harinas compuestas, a causa del sabor astringente.
El sabor astringente del banano, es atribuido al ácido oxálico. Durante el proceso
de maduración del banano el sabor astringente que es característico del banano
verde, disminuye y se hace menos imperceptible cuando el banano ha alcanzado
un mayor grado de maduración (Salvador, Sanz y Fiszman, 2007, p. 324; Siriboon
y Banlusilp, 2004, p. 163).
Kurhade, Patil, Sonawane, Waghmare y Arya (2016), reportan un comportamiento
similar al presentado en este trabajo, de la presencia de un sabor astringente en
el pan sin levadura elaborado a partir de una mezcla de harina de cáscara de
banano y harina de trigo (p. 36).
23
4
Estado de Maduración
10
20
30
Porcentaje de Sustitución
0
1
2
3
4
5S
abore
s ext
raños
119
3.2.3. ANÁLISIS DE LAS CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES
3.2.3.1. Análisis del contenido de compuestos fenólicos totales
En la Figura 3.15 se exhibe el contenido de compuestos fenólicos totales,
evaluado en pan obtenido con harinas compuestas que contienen harina de trigo
y banano en estado de maduración 2, 3 y 4.
Figura 3.15. Contenido de polifenoles totales en pan elaborado con harinas compuestas de trigo y banano de grado de maduración 2, 3 y 4
La Figura 3.15 indica que los resultados del contenido de polifenoles totales
poseen diferencias estadísticamente significativas. El estado de maduración del
banano y el porcentaje de sustitución influyeron sobre este parámetro. Las
mezclas que contienen harina de banano de estado de maduración 2 y la mezcla
90:10 de grado de maduración 3 no exhibieron diferencias estadísticamente
significativas, al igual que las mezclas 80:20 y 70:30 de grado de maduración 4.
La cantidad de polifenoles se incrementa con el estado de maduración y con el
porcentaje de sustitución, como se muestra en la Figura 3.15. Estos resultados
concuerdan con los datos reportados en la Tabla 3.4, en donde se presenta que la
cantidad de polifenoles aumenta con el estado de maduración.
120
El estudio realizado por Ho et al. (2013), reporta que el pan elaborado con una
mezcla de 90 % harina de trigo y 10 % de harina del pseudotallo del banano,
posee un contenido de polifenoles de 204,16 mg AG/100 g de muestra (p. 536).
Este valor es mayor al reportado en el presente trabajo, y puede atribuirse al
pretratamiento (escaldado) que se realizó al banano durante la obtención de la
harina. El escaldado produjo la disminución del contenido de polifenoles.
Los resultados presentados en este estudio son semejantes a los registrados en
pan obtenido con sustituciones parciales de harina de trigo por harina de
amaranto y quinua. Chlopicka et al. (2012) reportan que el contenido de
polifenoles en pan obtenido a partir de la sustitución del 15 y 30 % de harina de
trigo por harina de amaranto son 173 y 261 mg AG/100 g muestra, mientras que
en la mezclas de harina de trigo y quinua son 188 y 254 mg AG/100 g muestra,
respectivamente (p. 550).
3.2.3.2. Análisis de capacidad antioxidante
La Figura 3.16 presenta la actividad antioxidante del pan elaborado con harinas
compuestas de trigo y banano en estado de maduración 2, 3 y 4.
Figura 3.16. Actividad antioxidante del pan elaborado con harinas compuestas de trigo y banano de grado de maduración 2, 3 y 4
121
La Figura 3.16 indica que la actividad antioxidante muestra diferencias
estadísticamente significativas. Esto se debe a la influencia del porcentaje de
sustitución y al grado de maduración de la fruta sobre la capacidad antioxidante.
Las harinas compuestas que contienen un 10 % de harina de banano de estado
de maduración 2 y 3 no mostraron diferencias estadísticamente significativas, al
igual que las mezclas 80:20 y 70:30 que incluyen harina de banano de grado de
maduración 3.
La capacidad antioxidante aumenta con el grado de maduración del banano y con
el porcentaje de sustitución, como se observa en la Figura 3.16, al igual que los
resultados del contenido de polifenoles obtenidos en el presente estudio. Estos
resultados presentan el mismo comportamiento al reportado en la investigación
realizado por Abdul, Ho, Azahari, Bhat, Cheng y Mohamad (2011), en donde se
determinó que el contenido de polifenoles, poseen una relación directa con la
capacidad antioxidante (p. 752).
En la presente investigación se reportan valores de capacidad antioxidante
mayores a los publicados en Dall’Asta et al. (2013), para sustituciones del 20 y
50 % de harina de castaña en la mezcla con harina de trigo, en donde se
obtuvieron 100 y 104 μmol trolox/100 g de muestra, respectivamente (p. 236).
3.2.3.3. Análisis de fibra dietética total
La Figura 3.17 muestra la determinación de fibra dietética total en el pan
elaborado con harinas compuestas de trigo y banano de estado de maduración 2,
3 y 4.
122
Figura 3.17. Contenido de fibra dietética total en el pan obtenido a partir de harinas compuestas que contienen harina de banano de grado de maduración 2, 3 y 4
La Figura 3.17 muestra que la fibra dietética presenta diferencias
estadísticamente significativas, que son atribuidas a la influencia del estado de
maduración y al nivel de sustitución. El reemplazo del 10 % y 20 % con harina de
banano de grado de maduración 2 y la mezcla 90:10 que contiene harina de
banano de estado de maduración 4 no exhibieron diferencias estadísticamente
significativas, al igual que la sustitución del 10 % y 20 % de harina de banano de
grado de maduración 3 y la mezcla 80:20 de estado de maduración 4.
Los resultados presentados en este estudio concuerdan con los reportados en
Wills, Lim y Greenfield (1984), en donde el contenido de fibra dietética presente
en la pulpa de banano permanece casi constante hasta el estado de maduración
6 y luego disminuye ligeramente en el grado de maduración 7 (p. 73).
Los valores de fibra dietética total obtenidos en esta investigación que se
encuentran en un rango de 7,47-8,60 %, son mayores a los reportados en Rosell
(2011), para pan de harina de trigo y pan de harina de trigo integral que presentan
valores de 3,68 y 7,0 % de fibra dietética, respectivamente (p. 12). Esto indica que
la adición de harina de banano incrementó el contenido de fibra dietética en el
pan.
123
En el estudio realizado por Ho et al. (2013), se reporta un valor similar de fibra
dietética total al encontrado en este trabajo de 8,51 %, para pan elaborado con
una harina compuesta que contiene 90 % harina de trigo y 10 % de harina del
pseudotallo del banano (p. 535).
La regulación No. 1924 de la Unión europea que trata acerca de los
requerimientos nutricionales de los alimentos, determinó que un alimento debe
incluir al menos 6 g fibra/100 g, para ser calificado como alimento alto en fibra
(Regulation No 1924, 2006, p.24). De acuerdo a esta regulación, el pan obtenido
en este trabajo, con harinas compuestas de trigo y banano, puede considerarse
como un alimento rico en fibra, al presentar contenidos de fibra dietética mayores
al 7 %.
Kranz, Brauchla, Slavin y Miller (2012) sugieren que el consumo de fibra dietética
en niños mayores de 3 años, puede ser de la edad del niño + 5 g fibra/día, para
evitar el estreñimiento (p. 51). En base a esta información, se recomienda que el
alimento obtenido en este estudio, puede ser consumido por niños, y de esta
manera contribuir con la salud de los infantes.
3.2.3.4. Análisis del porcentaje de gelatinización
La Tabla 3.22 muestra el porcentaje de gelatinización determinado en muestras
de pan de harina de trigo, y de harinas compuestas que contienen un 10 % de
harina de banano de estado de maduración 2, 3 y 4 y un 20 % de harina de
banano de grado de maduración 2. Estas muestras se eligieron en base a los
resultados de la evaluación sensorial del panel semientrenado, que se presenta
en la Tabla AXIII.1 del Anexo XIII.
124
Tabla 3.22. Porcentaje de gelatinización en muestras de pan de harina de trigo y de mezclas de trigo y banano
Muestra Porcentaje de
gelatinización (%)
100 % Harina trigo 100,00 ± 0,00
90 % Harina Trigo + 10 % Harina Banano
maduración 2 100,00± 0,00
80 % Harina Trigo + 20 % Harina Banano
maduración 2 100,00± 0,00
90 % Harina Trigo + 10 % Harina Banano
maduración 3 100,00± 0,00
90 % Harina Trigo + 10 % Harina Banano
maduración 4 100,00 ± 0,00
$!% ± s (n = 3)
En los termogramas obtenidos no se observó la presencia de algún pico adicional
al registrado por la disociación del complejo amilosa-lípido, a temperaturas
menores a los 110 °C, indicando que el almidón se gelatinizó por completo
durante el proceso de horneado.
El grado de gelatinización del almidón depende del contenido de agua. Durante la
etapa de horneado el contenido adecuado de agua en la miga del pan, permitió la
gelatinización de todo el almidón (Primo et al., 2007, p. 223).
La investigación realizada por Primo et al. (2007) registra un comportamiento
similar al presentado en este trabajo, de la gelatinización completa del almidón en
la muestra de pan elaborado con harina de trigo (p. 223).
3.2.3.5. Análisis de la retrogradación del almidón
Los termogramas obtenidos de la retrogradación del almidón de muestras de pan
elaborado con harinas compuestas de banano trigo y con 100 % harina de trigo
125
no registraron ningún pico, debido a que los ingredientes empleados en la
elaboración del pan como la sal, la grasa y el azúcar retrasaron el proceso de
retrogradación del almidón.
La sal está constituida de cationes y aniones. Los cationes al introducirse en la
molécula de almidón, provocan el desplazamiento de los iones hidrógeno de los
grupos hidroxilo del almidón hacia la fase acuosa. La retención de los cationes de
mayor tamaño, en lugar de los iones hidrógeno de menor tamaño, resulta en la
menor cristalización de las moléculas de almidón y por lo tanto en el retraso del
proceso de retrogradación del almidón (Beck et al., 2011, p. 798; Fu et al., 2015,
p. 73).
La grasa empleada como ingrediente en la elaboración del pan, retrasa la
retrogradación del almidón a partir de la formación del complejo amilosa-lípido,
que impide la cocristalización de la amilosa con la amilopectina. Además la
adición de lípidos también podría impedir la retrogradación, a través de la
creación de un complejo con las ramificaciones externas de la amilopectina
(Putseys et al., 2010, p. 243).
La dificultad de la determinación de la retrogradación del almidón en las muestras
de pan, debido a la presencia de los ingredientes (sal, grasa y azúcar), produjo
que el análisis de retrogradación se realice en muestras de harina.
La retrogradación del almidón en muestras de 100 % harina de trigo y en harinas
compuestas que presentan un 10 % de harina de banano de estado de
maduración 2, 3 y 4 y un 20 % de harina de banano de grado de maduración 2, se
presenta en la Figura 3.18.
126
Figura 3.18. Retrogradación del almidón en harinas compuestas de trigo y banano y de 100 % harina de trigo
La Figura 3.18 indica que la muestra de harina de trigo exhibe una mayor
retrogradación en comparación con las harinas compuestas de trigo y banano.
Esto es atribuido al proceso térmico (escaldado) al que fue expuesto el banano
durante su procesamiento y a la cantidad de azúcar presente en la harina de
banano.
El tratamiento térmico produjo la pregelatinización del almidón, resultando en una
mayor absorción de agua y por lo tanto en la menor retrogradación de la
amilopectina. Además la pregelatinización pudo afectar la amilopectina y disminuir
su capacidad de recristalización (Purhagen, Sjöö y Eliasson, 2008, p. 111).
El azúcar retarda la retrogradación del almidón debido a que interactúa con las
cadenas de almidón y estabiliza la matriz amorfa del almidón gelatinizado
(Kohyama y Nishinari, 1991, p. 1 409).
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
0 2 4 6 8 10 12 14 16
En
talp
ía (
J/g
)
Tiempo (días)
100% Harina trigo
Mezcla 90:10 de grado de maduración 2
Mezcla 80:20 de grado de maduración 2
Mezcla 90:10 de grado de maduración 3
Mezcla 90:10 de grado de maduración 4
127
En la investigación realizada por Singh et al. (2003), se reportan valores similares
de entalpía para la retrogradación de la harina de trigo, durante 7 y 14 días de
almacenamiento (p. 226).
Babić, Šubarić, Miličević, Ačkar, Kopjar y Tiban (2009) registran también la
disminución de la entalpía, al añadir azúcar al almidón de maíz, durante el
proceso de retrogradación (p. 154).
En el estudio realizado por Aee, Nam y Nishinari (1998), se reporta también una
ligera disminución de la entalpía con el incremento de la concentración de azúcar,
durante la retrogradación de almidón de nuez (p. 42).
Purhagen, Sjöö y Eliasson (2011), registran también la disminución de la
retrogradación de la amilopectina de almidón de centeno waxy pregelatinizado, en
comparación con el almidón de centeno sin pregelatinizar (p. 416).
3.3. DESARROLLO DEL DISEÑO DE LA PLANTA A ESCALA
INDUSTRIAL PARA LA ELABORACIÓN DEL PAN
3.3.1. DEFINICIÓN DEL PRODUCTO
El producto obtenido es pan tipo molde, elaborado con la mezcla de 90 % harina
de trigo y 10 % harina de banano, que será producido dos veces al día, un lote en
la mañana y otro en la tarde.
Propiedades físicas:
· Peso de cada pan: 420 g
· Longitud: 27,4 cm
· Ancho: 11,2 cm
128
3.3.2. CAPACIDAD Y UBICACIÓN DE LA PLANTA
3.3.2.1. Capacidad de la planta
La capacidad de la planta está diseñada para la producción de 250 kg/día de un
pan funcional tipo molde, elaborado a partir de una harina compuesta que
contiene 90 % harina de trigo y 10 % harina de banano de estado de maduración
2. El pan producido servirá para abastecer al Centro de Rehabilitación Regional
Sierra Centro Sur, en donde se encuentran 1 780 personas privadas de libertad,
que son provenientes de las provincias de Azuay, Cañar y Morona Santiago
(Ministerio De Justicia, Derechos Humanos y Cultos).
3.3.2.2. Ubicación de la planta
La planta se ubicará en la provincia del Azuay, en el cantón Cuenca, en la zona
industrial de la ciudad de Cuenca.
El principal factor para la localización de la planta en ese sector es la cercanía al
Centro de Rehabilitación Sierra Centro Sur, facilitando el traslado del producto.
La ciudad posee una temperatura promedio de 15 ° C, y una humedad relativa
promedio del 62 % (Pesántes, 2012, p. 25).
La planta al localizarse en el sector industrial, cuenta con el suministro continuo
de los servicios básicos. Además en la localidad se dispone de suficiente mano de
obra y cuenta con la facilidad para el transporte del producto y de la materia
prima.
129
3.3.3. CARACTERIZACIÓN DE MATERIA PRIMA E INSUMOS
3.3.3.1. Materia prima
La materia prima usada en la obtención del pan son: harina de banano, harina de
trigo, levadura fresca, sal, azúcar, margarina industrial y agua.
La harina de banano es obtenida a partir de banano en estado de maduración 2,
que no es apto para la exportación. El banano empleado como materia prima es
proveniente del cantón Ponce Enríquez. Es suministrado a diario.
La harina de trigo es suministrada en sacos de 50 kg. La levadura fresca es
distribuida en presentación de 500 g. La sal es entregada en sacos de
polipropileno laminado de 50 kg. El azúcar es suministrada en sacos de 50 kg. La
margarina industrial es distribuida en presentación de 50 kg. Toda esta materia
prima es entregada semanalmente.
3.3.3.2. Insumos
Los insumos utilizados en la obtención de la harina, son el ácido cítrico y el ácido
ascórbico grado alimenticio, que serán entregados semanalmente por la empresa
Suproquim S.A.
Además se emplean fundas de polietileno de alta densidad para el
empaquetamiento del producto.
3.3.4. DESCRIPCIÓN DEL ALCANCE DEL PROYECTO
Este proyecto tiene como objetivo el diseño de una planta de elaboración de pan
tipo molde. La planta consta de dos áreas de producción. En el área de
producción 1, se obtiene la harina de banano que es utilizada como materia prima
130
en la elaboración de pan. En el área de producción 2 se elabora el pan tipo molde.
El área de producción 1 tiene una capacidad de producción de 2,68 kg harina de
banano/h. Para el diseño de los equipos del área de producción 1, se consideró
que los operarios trabajan 1 jornada de 8 h diarias durante 5 días. Además se
consideró que la harina de banano obtenida servirá para abastecer el
requerimiento de 7 días de producción en el área 2. En el área de producción 2,
se producen 250 kg/día de pan tipo molde. En el diseño de los equipos de esta
área se consideró la obtención del pan en dos jornadas.
La planta se diseño con base a estudios experimentales a escala planta piloto.
3.3.5. DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL PROCESO
3.3.5.1. Obtención de harina de banano
El proceso de producción de la harina de banano empieza con la selección
manual del banano en estado de maduración 2, empleando la mesa de selección
MS-101, luego el banano es lavado en un tanque de cemento TL-102 para la
remoción de residuos e impurezas, empleando agua clorada (50 ppm). El banano
que ha sido lavado, es colocado en la mesa ML-103, posteriormente el banano es
pelado y colocado en el tanque TP-104 que contiene agua, hasta pelar la materia
prima requerida. El banano pelado es cortado en rodajas de 2 mm de espesor
empleando el cortador C-201 y transferido al tanque TIE-202 que contiene una
solución de ácido cítrico (1 % w/v) y ácido ascórbico (1 % w/v) en relación 1:1.
Luego la fruta es trasladada hacia la marmita M-203 para ser sometida al
escaldado en agua en ebullición por 20 min. Después la fruta es deshidratada en
un secador de túnel ST-204 hasta obtener una humedad de aproximadamente
7 %, y recolectada en los tanques TR-205, para finalmente ser enviada a un
molino de martillos MM-206.
131
3.3.5.2. Elaboración del pan tipo molde
El proceso de producción del pan tipo molde empieza con el pesaje de la harina
de trigo, la harina de banano, la levadura, la sal, el azúcar, la margarina y el agua,
en la balanza BE-301. La dosificación de la materia prima se realiza en base a la
formulación presentada en la norma INEN 530:2013 (p. 2). La mezcla de harinas
suma el 100 %, en tanto que la levadura, el azúcar y la margarina industrial
representan el 4 % del peso de la mezcla de harinas, y la sal el 2 %. Los
ingredientes dosificados son colocados en la mesa MR-401, y luego son enviados
a la amasadora A-402, en donde se homogenizan durante 2 min y luego son
amasados durante 6,5 min. Posteriormente la masa es colocada sobre una mesa
de acero inoxidable MR- 401 y mantenida en reposo durante 20 min. Luego la
masa es fraccionada y pesada en porciones de aproximadamente 500 g en la
balanza BE-403, para ser colocada en moldes de 7 cm de alto; 27,4 cm de
longitud y 11,2 cm de ancho. La masa es trasladada hacia la cámara de
fermentación CF-404 y mantenida durante 35 min a 26 °C y 75 % de humedad
relativa, posteriormente es transportada al horno H-405, en donde permanece por
23 min a una temperatura de 165 °C.
3.3.6. DIAGRAMA DE BLOQUES (BFD)
Las Figuras 3.19 y 3.20 presentan los diagramas de bloques, de la producción de
la harina de banano y pan respectivamente, realizados en base a los balances de
masa.
3.3.7. DIAGRAMA DE FLUJO (PFD)
El diagrama de flujo de la elaboración de harina de banano se muestra en la
Figura 3.21 y el diagrama de flujo de la obtención de pan se exhibe en la Figura
3.22.
13
2
0,8
4kg
/h
16,8
0kg
/h Banano
no
apto
Cásc
ara
7,3
1kg
/h
SE
LE
CC
ION
LA
VA
DO
PE
LA
DO
CO
RT
AD
OIN
HIB
ICIO
NE
NZ
IMA
TIC
AS
EC
AD
OM
OL
IEN
DA
ES
CA
LD
AD
O
Agua
clora
da
Banano
Banano
Ban
an
oB
ana
no
pela
do
Rodaja
sd
ebana
no
Ro
da
jas
de
Ban
an
otr
ata
do
1R
od
aja
sd
eB
anan
otr
ata
do
2R
od
aja
sd
eB
ana
no
seco
Agua,
resi
duos
eim
pure
zas
53
,36
kg/h
Ag
ua
27,8
7kg
/h
Aci
do
Cít
rico
1%
w/v
Aci
do
Asc
órb
ico
1%
w/v
Mezc
lad
eá
cid
ocí
tric
oy
asc
órb
ico
17,7
3kg
/h
Ha
rin
aB
ana
no
2,6
8kg
/h
0,2
7kg
/hP
érd
ida
s
Ag
ua
7,1
4kg
/h
Agu
are
sid
uo
20
,06
kg/h
7kg
/h
Agu
aeva
po
rad
a
9,2
7kg
/h9
,27
kg/h
53
,20
kg/h
Fig
ura
3.1
9. D
iagr
ama
de B
loqu
es (
BF
D)
del p
roce
so d
e el
abor
ació
n de
har
ina
de b
anan
o
13
3
FE
RM
EN
TA
CIO
NP
an
tipo
mo
lde
Ha
rina
Banano
Harina
Trigo
Leva
dura
Fre
sca
Sa
l
Azú
car
Marg
arina
Indu
strial
Agua
HO
RN
EA
DO
125
kg/p
ara
da
Masa
Masa
ferm
enta
da
Agua
24,1
5kg
/para
da
AM
AS
AD
OP
ES
AJE
Harina
Ba
nano
7,6
7kg
/pa
rada
Harina
Trigo
69,0
1kg
/pa
rada
Leva
dura
Fre
sca
Sal
1,5
3kg
/para
da
3,0
7kg
/para
da Agua
61
.73
kg/p
ara
da
Marg
arina
Indust
rial
3,0
7kg
/para
da
Azú
car
3,0
7kg
/para
da
MO
LD
EA
DO
Masa
Fig
ura
3.2
0. D
iagr
ama
de B
loqu
es (
BF
D)
del p
roce
so d
e ob
tenc
ión
de p
an ti
po m
olde
13
4
A
gu
a
MS
-101
Ba
nan
o1
2
3 TL
-10
2
5
4
6
C-2
01
TP
-10
4
8
8
TIE
-20
2
9M
ezc
laá
cid
ocí
tric
oy
asc
órb
ico
10
11
Cá
sca
ra7
Me
zcla
áci
do
cítr
ico
ya
scó
rbic
o
Ag
ua
,re
sid
uo
s
Ba
na
no
no
ap
to
6
ML
-10
3
Rod
aja
sd
eb
an
an
otr
ata
do
1
Fig
ura
3.2
1. D
iagr
ama
de F
lujo
(P
FD
) de
l pro
ceso
de
elab
orac
ión
de h
arin
a de
ban
ano
13
5
20
19
Ha
rin
ad
eB
an
an
o
18
Ag
ua
12
13
14
15
M-2
03
ST
-20
4
17
MM
-20
6
Pé
rdid
as
Me
zcla
aire
ya
gu
a1
6
Me
zcla
aire
ya
gu
a
Ag
ua
eva
po
rad
a
Ag
ua
resid
uo
Ro
da
jas
de
ba
na
no
tra
tad
o1
11
Fig
ura
3.2
1. D
iagr
ama
de F
lujo
(P
FD
) de
l pro
ceso
de
elab
orac
ión
de h
arin
a de
ban
ano
(Con
tinu
ació
n….)
13
6
BE
-30
1
Ha
rin
aT
rig
o1
A-4
02
MR
-401
8
CF
-40
4B
E-4
03
8
8
Ag
ua
eva
po
rad
a
Pa
ntip
om
old
e
88
H-4
05
\ 9
10
2
3
4
5
6
7
Ha
rin
aB
an
an
o
Le
vad
ura
fre
sca
Sa
l
Azú
car
Ma
rga
rin
aIn
du
stria
l
Ag
ua
MR
-40
1
8
Fig
ura
3.2
2. D
iagr
ama
de F
lujo
(P
FD
) de
l pro
ceso
de
obte
nció
n de
pan
tipo
mol
de
137
3.3.8. DISEÑO BÁSICO DE LA PLANTA
3.3.8.1. Nomenclatura utilizada en equipos
La nomenclatura empleada en los diagramas de flujo, para los diferentes equipos,
se muestra en la Tabla 3.23.
Tabla 3.23. Nomenclatura de los equipos empleados en las distintas áreas de la planta
Área Equipo Nomenclatura
Área de Limpieza (1)
Mesa de selección MS-101
Tanque de lavado TL-102
Mesa de fruta lavada ML-103
Tanque de pelado TP-104
Área de Producción 1 (2)
Cortadora C-201
Tanque de inhibición enzimática
TIE-202
Marmita M-203
Secador de túnel ST-204
Molino de martillos MM-206
Área de almacenamiento de materia prima (3)
Balanza electrónica BE-301
Área de Producción 2 (4)
Mesa de reposo MR-401
Amasadora A-402
Balanza electrónica BE-403
Cámara de fermentación CF-404
Horno rotativo H-405
Área de producto (5) Almacenador AL-501
138
3.3.8.2. Diseño de los equipos
En el diseño de los equipos se emplearon los datos experimentales y además se
consideró un 20 % de sobredimensionamiento de los equipos.
Diseño de la mesa de selección, el tanque de lavado, el tanque de pelado y
el tanque de inhibición
La Tabla 3.24 presenta las principales características de la mesa de selección, el
tanque de lavado, el tanque de pelado, la cortadora y el tanque de inhibición. En
el Anexo XV se muestran los cálculos del diseño de estos equipos.
El material más empleado en el procesamiento de alimentos es el acero
inoxidable 304 (Saravacos y Kostaropoulos, 2002, p. 54).
Tabla 3.24. Características de varios equipos
Equipo Capacidad (kg/h)
Longitud (m)
Ancho (m)
Altura (m)
Diámetro (m)
Material
Mesa selección
20,16 3 0,9854 0,80 - Acero inoxidable 304
Tanque de lavado
19,15 0,5623 0,50 0,60 - Exterior: cemento Interior: baldosa
Tanque de pelado
18,96 - - 0,6 0,59 Acero inoxidable 304
Cortadora 10,18 0,89 0,48 0,80 - Acero inoxidable 304
Tanque inhibición
10,18 - - 0,4 0,38 Acero inoxidable 304
Diseño de la marmita
La Tabla 3.25 muestra las características de la marmita diseñada en acero
inoxidable 304. Se consideró que la marmita está constituida por un cilindro en la
parte superior y una semiesfera en la parte inferior. En el Anexo XVI se presentan
los cálculos del diseño de la marmita.
139
Tabla 3.25. Características de la marmita
Parámetro Valor Unidad
Capacidad 12,27 kg/h
Diámetro cilindro 0,4066 m
Diámetro de la semiesfera
0,4066 m
Altura del cilindro 0,3 m
Altura de la semiesfera 0,2033 m
Altura de la chaqueta 0,5033 m
Altura total de la marmita
0,755 m
Temperatura entrada agua
15 °C
Temperatura salida agua
99,97 °C
Temperatura entrada banano
15 °C
Temperatura salida banano
65 °C
Presión vapor saturado 1,36 atm
Temperatura vapor saturado
108,86 °C
Flujo másico vapor 11,33 kg/h
Diseño del secador tipo túnel
La selección del tipo de secador a ser diseñado se realizó en base a bibliografía,
considerando la forma del producto y la temperatura de secado del producto
(Saravacos y Kostaropoulos, 2002, p. 348). Las características del secador tipo
túnel diseñado, se exhiben en la Tabla 3.26. En el Anexo XVII se exhiben los
cálculos del diseño del secador tipo túnel.
140
Tabla 3.26. Características del secador tipo túnel
Parámetro Valor Unidad
Capacidad 12,12 kg/h
Longitud 1,68 m
Ancho 0,6 m
Temperatura entrada banano
15 °C
Temperatura salida banano
50 °C
Temperatura entrada aire
90 °C
Temperatura salida aire
58 °C
Humedad banano entrada
72,85 %
Humedad banano salida
7,15 %
Humedad aire entrada 0,45 %
Humedad aire salida
38 %
Flujo aire seco 280,35 kg/h
Temperatura de secado 60 °C
Diseño del molino
El molino seleccionado según el tamaño de partícula requerido del producto es un
molino de martillos (Saravacos y Kostaropoulos, 2002, p. 154). El material
empleado para los martillos es el acero inoxidable 304 y para la carcasa es acero
al carbono. La Tabla 3.27 muestra las características del molino. El Anexo XVIII
presenta los cálculos del diseño del molino.
141
Tabla 3.27. Características del molino de martillos
Parámetro Valor Unidad
Capacidad 3,54 kg/h
Diámetro de la carcasa 0,43 m
Longitud de la carcasa 0,37 m
Diseño de la amasadora
El diseño de la amasadora no se puedo realizar debido a que para su diseño se
requerían de datos que no formaban parte de los datos experimentales obtenidos
durante la realización de la tesis. Sin embargo en la Tabla 3.28 se muestran las
características de una amasadora seleccionada. El Anexo XIX presenta la hoja de
especificación de la amasadora seleccionada.
Tabla 3.28. Características de la amasadora
Parámetro Valor Unidad
Capacidad 178,98 kg/parada
Longitud 0,915 m
Ancho 0,54 m
Volumen de la cuba 60 L
Diseño de la cámara de fermentación
La Tabla 3.29 muestra las características de la cámara de fermentación, que ha
sido diseñada en acero inoxidable 304. En el Anexo XX se exhiben los cálculos de
la cámara de fermentación diseñada.
142
Tabla 3.29. Características de la cámara de fermentación
Parámetro Valor Unidad
Capacidad 178,98 kg/parada
Altura 2,10 m
Ancho 0,75 m
Longitud 1,10 m
Masa de aire a humidificarse
5,57 kg/h
Masa de vapor para humidificar
0,15 kg/h
Tiempo de fermentación
35 min
Diseño del horno rotativo
Las características del horno rotativo que fue diseñado en acero inoxidable 304,
se muestran en la Tabla 3.30. El intercambiador de calor a emplearse es de tubos
en arreglo triangular de flujo cruzado, por el interior de los tubos circulan los gases
de combustión y en el exterior circula aire. Los cálculos del horno rotativo
diseñado se exhiben en el Anexo XXI.
Tabla 3.30. Características del horno
Parámetro Valor Unidad
Capacidad 150,00 kg/parada
Altura 2,10 m
Ancho 1,20 m
Longitud 1,57 m
Espesor del aislante 0,15 m
Tipo de combustible GLP -
Consumo de combustible
2,58 kg/h
Número de bandejas 15 -
143
Tabla 3.30. Características del horno (Continuación….)
Parámetro Valor Unidad
Longitud de las bandejas 0,65 m
Altura de las bandejas 0,45 m
Temperatura del aire que ingresa al intercambiador de
calor 20 °C
Temperatura del aire que sale del intercambiador de
calor 165 °C
3.3.8.3. Lay Out y Cortes
En la Figura 3.23, se observa la distribución en planta, el flujo de operarios y el
flujo de materia prima y producto.
En las Figuras 3.24 y 3.25 se muestran los cortes A-A’ y B-B’, respectivamente.
14
4
Fig
ura
3.2
3. D
istr
ibuc
ión
en p
lant
a y
fluj
o de
ope
rari
os, m
ater
ia p
rim
a y
prod
ucto
14
5
Fig
ura
3.2
4. C
orte
fro
ntal
A-A
’
14
6
Fig
ura
3.2
5. C
orte
pos
teri
or B
-B’
147
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1. CONCLUSIONES
1. La caracterización proximal indica que el mayor constituyente de la harina
de banano de estado de maduración 2 es el almidón, y de la harina de
banano de grado de maduración 3 y 4 el almidón y el azúcar.
2. El mayor tiempo de tratamiento térmico (escaldado) al que fue sometido el
banano de estado de maduración 2, produjo la disminución del contenido
de polifenoles.
3. El contenido de compuestos fenólicos en la harina de banano se
incrementó con el avance de la maduración del banano.
4. El análisis de los farinogramas determinó que la adición de una mayor
cantidad de harina de banano produjo el incremento de: la absorción de
agua de la harina, del índice de tolerancia, del tiempo de desarrollo y del
tiempo de llegada de la masa y la disminución de la estabilidad de la masa.
5. La evaluación de los amilogramas indican la disminución de la viscosidad
máxima, de la viscosidad medida al final de transcurridos 20 min a 90 °C y
de la viscosidad medida a 50 °C, con la incorporación de un mayor
contenido de harina de banano. La temperatura de inicio de gelatinización
se incrementó ligeramente con la adición de una mayor cantidad de harina
de banano.
6. Los resultados de los fermentogramas muestran que el incremento de la
cantidad de harina de banano en las harinas compuestas, disminuye la
producción de CO2. La presencia de azúcar en las mezclas de harinas de
banano en estado de maduración 3 y 4 contribuye a la mayor producción
de CO2.
148
7. La evaluación reológica de las masas de las mezclas de harinas determinó
que el módulo de almacenamiento y el módulo de pérdida disminuyen con
la adición de una mayor cantidad de harina de banano en la mezcla. El
análisis de la tan δ indica que las harinas compuestas presentaron un
comportamiento elástico.
8. Las harinas compuestas con sustituciones del 10 % de harina de trigo por
harina de banano en estado de maduración 3 y 4, cumplieron con la
normativa para ser considerados como aptas para panificación.
9. El incremento del contenido de harina de banano en la mezcla, resultó en
la disminución de las propiedades sensoriales del pan.
10. El análisis sensorial determinó que las harinas compuestas que contienen
un 10 % de harina de banano, obtuvieron la mayor aceptación por parte de
los panelistas.
11. La cantidad de compuestos fenólicos y la capacidad antioxidante de las
muestras de pan, se incrementa con el estado de maduración y con el
porcentaje de sustitución. El contenido de fibra dietética varió ligeramente
con el avance del grado de maduración y se incrementó con la adición de
una mayor cantidad de harina de banano.
12. La evaluación de la retrogradación del almidón, determinó que las harinas
compuestas que contienen un 10 % de harina de banano de estado de
maduración 3 y 4, retrogradaron en menor grado, al presentar los valores
más bajos de entalpía.
13. Se considera que la mejor muestra fue la harina compuesta que presenta
un 10 % de sustitución de harina de banano de estado de maduración 4,
porque obtuvo la mejor calificación en la evaluación de las características
de panificación y además presenta un menor grado de retrogradación del
almidón.
149
4.2. RECOMENDACIONES
1. Incluir el uso de enzimas como la transglutaminasa en bajas
concentraciones en la formulación del pan, para mejorar las características
de panificación.
2. Estudiar la influencia del tiempo de escaldado sobre el contenido de
almidón resistente.
3. Estudiar la opción de incorporar el consumo del pan elaborado con harinas
compuestas de grado de maduración 2 a niños, debido a que presenta un
menor contenido de polifenoles y una elevada cantidad de fibra dietética.
Las mezclas que incluyen harina de banano de estado de maduración 4,
podrían ser consumidas por personas adultas, porque poseen un alto
contenido de fibra dietética y polifenoles.
150
BIBLIOGRAFÍA
1. AACC – American Association of Cereal Chemists. (1999). AACC
International Method 61-01. – Amylograph Method for Milled Rice. ST.
Paul Minn, U.S.A.:AACC
2. AACC – American Association of Cereal Chemists. (1999). AACC
International Method 54-10. – Extensigraph Method, General. ST. Paul
Minn, U.S.A.:AACC
3. AACC – American Association of Cereal Chemists. (1999). AACC
International Method 10-12.01. Guidelines for Scoring Experimental
Bread. ST. Paul Minn, U.S.A.:AACC
4. AACC – American Association of Cereal Chemists. (1999). AACC
International Method 54-21. – Rheological behavior of flour by
Farinograph: Constant Flour Weight Procedure. ST. Paul Minn,
U.S.A.:AACC
5. AACC – American Association of Cereal Chemists. (1999). AACC
International Method 89-01. – Yeast Activity, Gas Production. ST. Paul
Minn, U.S.A.:AACC
6. Abdul. N. Ho, L. Azahari, B. Bhat, R. Cheng, L. y Mohamad, M. (2011).
Chemical and functional properties of the native banana (Musa
acuminate x balbisiana Colla cv. Awak) pseudo-stem and pseudo-stem
tender core flours. Journal of Food Chemistry, 128(3), 748-753. doi:
10.1016/j.foodchem.2011.03.100
7. Aboubakar, Njintang, Y. Scher, J. y Mbofung, C. (2008). Physicochemical,
thermal properties and microstructure of six varities of taro (Colocasia
151
esculenta L. Schott) flours and starches. Journal of Food Engineering,
86(2), 294-305. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2007.10.006
8. Adebayo, A. Ogundipe, O. y Adeeko, K. (2016). Quality assessment and
consumer acceptability of bread from wheat and fermented banana
flour. Journal of Food Science and Nutrition, 4(3), 364-369. doi:
10.1002/fsn3.298
9. Adedokun, M. y Itiola, O. (2010). Material properties and compaction
characteristics of natural and pregelatinized forms of four starches.
Journal of Carbohydrate Polymers, 79(4), 818-824. doi:
10.1016/j.carbpol.2009.10.009
10. Aee, L. Nam, K. y Nishinari, K. (1998). DSC and rheological studies of the
effects of sucrose on the gelatinization and retrogradation of a corn
starch. Journal of Thermochimica Acta, 322(1), 39-46. doi:
10.1016/S0040-6031(98)00469-9
11. Ahmed, J. Almusallam, A. Al-Salman, F. AbdulRahman, M. y Al-Salem, E.
(2012). Rheological properties of water insoluble date fiber incorporated
wheat flour dough. Journal of LWT-Food Science and Technololgy,
51(2), 409-416. doi: 10.1016/j.lwt.2012.11.018
12. Akasha, T. (2008). Evaluation of imported wheats (Triticum aestivum) and a
local cultivar. (Proyecto de titulación previo a la obtención del título de
Maestría en Ciencias Agrícolas no publicado). Universtiy of Khartoum,
Jartum, Sudán.
13. Alkarkhi, A. bin Ramli, S. Yong, Y. y Easa, A. (2011). Comparing
physicochemical properties of banana pulp and peel flours prepared
from green and ripe fruits. Journal of Food Chemistry, 129(2), 312-318.
doi: 10.1016/j.foodchem.2011.04.060
152
14. Amin, I. y Lee, W. (2005). Effect of different blanching times on antioxidant
properties in selected cruciferous vegetables. Journal of the Science of
Food and Agriculture, 85(13), 2 314-2 320. doi: 10.1002/jsfa.2261
15. Anderssen, R. Bekes, F. Gras, P. Nikolov, A. y Wood, J. (2004). Wheat-flour
dough extensibility as a discriminator for wheat varieties. Journal of
Cereal Science, 39(2), 195-203. doi: 10.1016/j.jcs.2003.10.002
16. Angioloni, A. y Collar, C. (2009). Bread crumb quality assessment: a plural
physical approach. Journal of European Food Research and
Technology, 229(1), 21-30. doi: 10.1007/s00217-009-1022-3
17. AOAC - Association of Official Analitycal Chemists. (2005). AOAC
International Method 923.03, 321.05 - Ash. Maryland, U.S.A.:AOAC
18. AOAC – Association of Official Analitycal Chemists. (2005). AOAC
International Method 920.85, 32.1.13 – Fat. Maryland, U.S.A.:AOAC
19. AOAC – Association of Official Analitycal Chemists. (2005). AOAC
International Method 923.095, 44.1.15 – Inverter Sugar in Sugars and
Syrups. Maryland, U.S.A.:AOAC
20. AOAC – Association of Official Analitycal Chemists. (2005). AOAC
International Method 925.10, 32.1.03 – Moisture. Maryland,
U.S.A.:AOAC
21. AOAC – Association of Official Analitycal Chemists. (2005). AOAC
International Method 2001.11, 4.2.11 – Protein (Crude) in Animal Feed,
Forage (Plant Tissue), Grain and Oilseeds. Maryland, U.S.A.:AOAC
22. AOAC – Association of Official Analitycal Chemists. (2005). AOAC
International Method 920.44, 25.1.11 – Starch in Baking Powders.
Maryland, U.S.A.:AOAC
153
23. AOAC – Association of Official Analitycal Chemists. (2005). AOAC
International Method 968.28, 44.2.08 – Total Sugars in Molasses as
Invert Sugar. Maryland, U.S.A.:AOAC
24. Ayo, H. Adeyemi, I. y Otunola, E. (2010). Effect of ripening on some
physicochemical properties of cooking banana (Musa ABB Cardaba)
pulp and flour. Journal of Food Science & Technology, 45(12), 2 605-2
611. doi: 10.1111/j.1365-2621.2010.02432.x
25. Baba, M. Manga, T. Daniel, C. y Danrangi, J. (2015). Sensory Evaluation of
Toasted Bread Fortified with Banana Flour: A Preliminary Study.
American Journal of Food Science and Nutrition, 2(2), 9-12.
Recuperado de
http://www.aascit.org/journal/archive2?journalId=907&paperId=1532
(Julio, 2016)
26. Babić, J. Šubarić, D. Miličević, B. Ačkar, D. Kopjar, M. y Tiban, N. (2009).
Influence of Trehalose, Glucose, Fructose, and Sucrose on
Gelatinisation and Retrogradation of Corn and Tapioca Starches.
Czech Journal of Food Sciences, 27(3), 151-157. Recuperado de
http://www.agriculturejournals.cz/publicFiles/08677.pdf (Agosto, 2016)
27. Baek, M. Yoo, B. y Lim, S. (2004). Effect of sugars and sugar alcohols on
thermal transition and cold stability of corn starch gel. Journal of Food
Hydrocolloids, 18(1), 133-142. doi: 10.1016/S0268-005X(03)00058-4
28. Bakare, A. Ogunbowale, O. Adegunwa, M. y Olusanya, J. (2016). Effects of
pretreatments of banana (Musa AAA, Omini) on the composition,
rheological properties, and baking quality of its flour and composite
blends with wheat flour. Journal of Food Science and Nutrition, 1-15.
doi: 10.1002/fsn3.378
154
29. Beck, M. Jekle, M. y Becker, T. (2011). Starch re-crystallization kinetics as
a function of various cations. Journal of Starch, 63(12), 792-800. doi:
10.1002/star.201100071
30. Bello, L. Agama, E. Osorio, P. Utrilla, R. y García, F. (2011). Banana and
Mango Flours. En Preedy, V. Watson, R. Patel, V. (Ed.). Flour and
Breads and their Fortification in Health and Disease Prevention, (pp.
235-245). London, England: Academic Press
31. Blainski, A. Lopes, G. y Palazzo, J. (2013). Application and Analysis of the
Folin Ciocalteu Method for the Determination of the Total Phenolic
Content from Limonium Brasiliense L. Journal of Molecules, 18(6), 6
852-6 865. doi: 10.3390/molecules18066852
32. Bocharnikova, I. Wasserman, L. Krivandin, A. Fornal, J. Blaszczak, W.
Chernykh, V. Schiraldi, A. y Yuryev, V. (2003). Structure and
thermodynamic melting parameters of wheat starches with different
amylose content. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 74(3),
681-695. doi: 10.1023/B:JTAN.0000011001.02981.88
33. Boudhrioua, N. Giampaoli, P. y Bonazzi, C. (2003). Changes in aromatic
components of banana during ripening and air-drying. Journal of LWT
Food Science and Technology, 36(3), 633-642. doi: 10.1016/S0023-
6438(03)00083-5
34. Callejo, M. (2011). Present situation on the descriptive sensory analysis of
bread. Journal of Sensory Studies, 26(4), 255-268. doi: 10.1111/j.1745-
459X.2011.00341.x
35. Campbell, G. (2003). Bread aeration. En Cauvain, S. (Ed.). Breadmaking
Improving Quality, (pp. 352-374). Cambridge, England: WoodHead
Publishing Limited.
155
36. Cauvain, S. (2003). Breadmaking: an overview. En Cauvain, S. (Ed.).
Breadmaking Improving Quality, (pp. 8-28). Cambridge, England:
WoodHead Publishing Limited.
37. Cauvain, S. (2007a). Bread – the Product. En Cauvain, S y Young, L. (Ed.).
Thechnology of Breadmaking (pp. 1-20). New York, USA: Springer
38. Cauvain, S. (2007b). Breadmaking Processes. En Cauvain, S y Young, L.
(Ed.). Technology of Breadmaking. (pp. 21-50). New York, USA:
Springer
39. Ceballos, H. Sánchez, T. Morante, N. Fregene, M. Dufour, D. Smith, A.
Denyer, K. Pérez, J. Calle, F. y Mestres, C. (2007). Discovery of an
Amylose-free Starch Mutant in Cassava (Manihot esculenta Crantz).
Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55(18), 7 469-7 476. doi:
10.1021/jf070633y
40. Chang, M. (2006). Baking. En Hui, Y. (Ed.). Bakery Products: Science and
Technology, (pp. 273-283). Oxford, England: Blackwell Publishing.
41. Cheynier, V. (2012). Phenolic compounds: from plants to foods. Journal of
Phytochemistry Reviews, 11(2-3), 153-177. doi: 10.1007/s11101-012-
9242-8
42. Chlopicka, J. Pasko, P. Gorinstein, S. Jedryas, A. y Zagrodzki, P. (2012).
Total phenolic and total flavonoid content, antioxidant activity and
sensory evaluation of pseudocereal breads. Journal of LWT Food
Science and Technology, 46(2), 548-555. doi:
10.1016/j.lwt.2011.11.009
43. Cho, I. y Peterson, D. (2010). Chemistry of bread aroma: A review. Journal
of Food Science and Biotechnology, 19(3), 575-582. doi:
10.1007/s10068-010-0081-3
156
44. Chong, L. y Aziah, N. (2008). Influence of Partial Substitution of Wheat
Flour with Banana (Musa paradisiaca var. Awak) Flour on the Physico-
chemical and Sensory Characteristics of Doughnuts. Journal of
International Food Research, 15(2), 119-124. Recuperado de
http://www.ifrj.upm.edu.my/15%20(2)%202008/119-124.pdf (Julio,
2016)
45. Cochran, W. y Cox, G. (2008). Diseño Experimental. (2da. ed.). Canadá:
Trillas.
46. Copeland, L. Blazek, J. Salman, H. y Chiming, M. (2009). Form and
functionality of starch. Journal of Food Hydrocolloids, 23(6), 1 527-1
534. doi: 10.1016/j.foodhyd.2008.09.016
47. Cunningham, S. Mcminn, W. Magee, T. y Richardson, P. (2008). Effect of
processing conditions on the water absorption and texture kinetics of
potato. Journal of Food Engineering, 84(2), 214-223. doi:
10.1016/j.jfoodeng.2007.05.007
48. Cuq, B. Abecassis, J. y Guilbert, S. (2003). State diagrams to help describe
wheat bread processing. Journal of Food Science and Technology,
38(7), 759-766. doi: 10.1046/j.1365-2621.2003.00748.x
49. Dall’Asta, C. Cirlini, M. Morini, E. Rinaldi, M. Ganino, T. y Chiavaro, E.
(2013). Effect of chesnut flour supplementation on physico-chemical
properties and volatiles in bread making. Journal of LWT Food Science
and Technology, 53(1), 233-239. Doi: 10.1016/j.lwt.2013.02.025
50. da Mota, R. Lajolo, F. Ciacco, C. y Cordenunsi, B. (2000). Composition and
Functional Properties of Banana Flour from Different Varities. Journal of
Starch, 52(2-3), 63-68. doi: 10.1002/(SICI)1521-
379X(200004)52:2/3<63::AID-STAR63>3.0.CO;2-V
157
51. Dapčević, T. Hadnadev, M. y Pojić, M. (2009). Evaluation of the Possibility
to Replace Conventional Rheological Wheat Flour Quality Control
Instruments with the New Measurement Tool – Mixolab. Journal of
Agriculturae Conspectus Scientificus, 74(3), 169-174. Recuperado de
http://hrcak.srce.hr/47362?lang=en (Mayo, 2016)
52. Dapčević, T. Pojić, M. Hadnadev, M. y Torbica, A. (2011). The Role of
Empirical Rheology in Flour Quality Control. En Akyar, I. (Ed.). Wide
Spectra of Quality Control, (pp. 335-360). Rijeka, Croacia: Intech
53. Daramola, B. y Osanyinlusi, S. (2006). Production, characterization and
application of banana (Musa spp) flour in whole maize. African Journal
of Biotechnology, 5(10), 992-995. Recuperado de
http://www.ajol.info/index.php/ajb/article/view/42830/26398 (Mayo,
2016)
54. Da Rosa, E. y Guerra, A. (2011). Impact of heat-moisture treatment and
annealing in starches: A review. Journal of Carbohydrate Polymers,
83(2), 317-328. doi: 10.1016/j.carbpol.2010.08.064
55. De la Torre, L. Chel, L. y Betancur, D. (2008). Functional properties of
square banana (Musa balbisiana) starch. Journal of Food Chemistry,
106(3), 1 138-1 144. doi: 10.1016/j.foodchem.2007.07.044
56. Dobraszczyk, B. y Morgenstern, M. (2003). Rheology and the breadmaking
process. Journal of Cereal Science, 38(3), 229-245. doi:
10.1016/S0733-5210(03)00059-6
57. Edwards, N. Dexter, J. y Scanlon. M. (2002). Starch Participation in Durum
Dough Linear Viscoelastic Properties. Journal of Cereal Chemistry,
79(6), 850-856. doi: 10.1094/CCHEM.2002.79.6.850
158
58. Eliasson, A. y Gudmundsson, M. (2006). Starch: Physicochemical and
Functional Aspects. En Eliasson, A. (Ed.). Carbohydrates in food, (pp.
391-470). New York, United States of America: Taylor & Francis Group.
59. Fadda, C. Sanguinetti, M. Del Caro, A. Collar, C. y Piga, A. (2014). Bread
Staling: Updating the View. Journal of Comprehensive Reviews in Food
Science and Food Safety, 13(4), 473-492. doi: 10.1111/1541-
4337.12064
60. Fernando, H. Srilaong, V. Pongprasert, N. Boonyaritthongchai, P. y
Jitareerat, P. (2014). Changes in antioxidant properties and chemical
composition during ripening in banana variety ‘Hom Thong’ (AAA group)
and ‘Khai’ (AA group). Journal of Food Research, 21(2), 749-754.
Recuperado de
https://www.researchgate.net/publication/266378170_Changes_in_antio
xidant_properties_and_chemical_composition_during_ripening_in_bana
na_variety_'Hom_Thong'_AAA_group_and_'Khai'_AA_group (Enero,
2016)
61. Freitas, J. Rezende, R. y Rodrigues, F. (2013). Colorimetric indicator for
classification of bananas during ripening. Journal of Scientia
Horticulturae, 150, 201-205. doi: 10.1016/j.scientia.2012.11.014
62. Fu, Z. Chen, J. Jing, S. Mei, C. y Liu, W. (2015). Effect of food additives on
starch retrogradation: A review. Journal of Starch, 67(1-2), 69-78. doi:
10.1002/star.201300278
63. Fukuoka, M. Ohta, K. y Watanabe, H. (2002). Determination of the terminal
extent of starch gelatinization in a limited water system by DSC. Journal
of Food Engineering, 53(1), 39-42. doi: 10.1016/S0260-8774(01)00137-
6
159
64. Gao, Y. y Yue, J. (2012). Dietary fiber and human health. En Yu, L. Tsao,
R. Shahidi, F. (Ed.). Cereals and Pulses: Nutraceutical Properties and
Health Benefits, (pp. 261-271). Iowa, United States of America: Wiley
Blackwell
65. Georgé, S. Brat, P. Alter, P. y Amiot, M. (2005). Rapid Determination of
Polyphenols and vitamin C in Plant-Derived Products. Journal of
Agricultural and Food Chemistry, 53(5), 1 370-1 373. doi:
10.1021/jf048396b
66. Gnanavinthan, A. (2013). Introduction to the Major Classes of Bioactives
Present in Fruit. En Skinner, M y Hunter, D. (Ed.). Bioactives in Fruit:
Health Benefits and Functional Foods, (pp. 1-18). Oxford, England:
Wiley Blackwell
67. Guillon, F. Champ, M. Thibault, F. y Saulnier, L. (2011). Dietary fibre
functional products. En Saarela, M. (Ed.). Functional foods: Concept to
product, (pp. 582-622). Cambridge, England: Woodhead Publishing
Limited
68. Goesaert, H. Brijs, K. Veraverbeke, W. Courtin, C. Gebruers, K. y Delcour,
J. (2005). Wheat flour constituents: how they impact bread quality, and
how to impact their functionality. Journal of Trends in Food Science &
Technology, 16(1-3), 12-30. doi: 10.1016/j.tifs.2004.02.011
69. Goesaert, H. Gebruers, K. Courtin, C. Brijs, K. y Delcour, J. (2006).
Enzymes in Breadmaking. En Hui, Y. (Ed.). Bakery Products: Science
and Technology, (pp. 337-364). Oxford, England: Blackwell Publishing
70. Gómez, M. Oliete, B. Rosell, C. Pando, V. y Fernández, E. (2008). Studies
on cake quality made of wheat-chickpea flour blends. LWT Journal of
Food Science and Technology, 41(9), 1 701-1 709. doi:
10.1016/j.lwt.2007.11.024
160
71. Gray, J. y Bemiller, J. (2003). Bread Staling: Molecular Basis and Control.
Journal of Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety,
2(1), 1-21. doi: 10.1111/j.1541-4337.2003.tb00011.x
72. Gunaratne, A. Ranaweera, S. y Corke, H. (2007). Thermal, pasting, and
gelling properties of wheat and potato starches in the presence of
sucrose, glucose, glycerol and hydroxypropyl β-cyclodextrin. Journal of
Carbohydrate Polymers, 70(1), 112-122. doi:
10.1016/j.carbpol.2007.03.011
73. Henry, R. y Kettlewell, P. (2012). Cereal Grain Quality [Version Adobe
Digital editions]. doi: 10.1007/978-94-009-1513-8
74. Hernández, G. y Majem, S. (2010). Libro Blanco del Pan. Recuperado de
https://books.google.com.ec/books?id=HcjQ7OBGvy8C&pg=PA66&dq=
consumo+de+pan++en+el+mundo&hl=es-
419&sa=X&ved=0CBoQ6AEwAGoVChMIm92Up4aRyAIVyKYeCh2hoAi
K#v=onepage&q=consumo%20de%20pan%20%20en%20el%20mundo
&f=false (Septiembre, 2015)
75. Ho, L. Abdul, N. y Azahari, B. (2013). Physico-chemical characteristics and
sensory evaluation of wheat bread partially substituted with banana
(Musa acuminata X balbisiana cv. Awak) pseudo-stem flour. Journal of
Food Chemistry, 139(1-4), 532-539. doi:
10.1016/j.foodchem.2013.01.039
76. Hoover, R. (2001). Composition, molecular structure, and physicochemical
properties of tuber and root starches: a review. Journal of Carbohydrate
Polymers, 45(3), 253-267. doi: 10.1016/S0144-8617(00)00260-5
77. Hrušková, M. Švec, I. y Jirsa, O. (2006). Correlation between milling and
baking parameters of wheat varities. Journal of Food Engineering, 77(3),
439-444. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2005.07.011
161
78. ICC 2001, Method Standard 113, Determination of Crude Fibre Value
(Noviembre, 2014)
79. Indrani, D. y Venkateswara, G. (2007). Rheological characteristics of wheat
flour dough as influenced by ingredients of parotta. Journal of Food
Engineering, 79(1), 100-105. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2006.01.033
80. INEC. (2012). Encuesta Nacional de Ingresos y Gastos de los hogares
urbanos y rurales 2011-2012. Recuperado de
http://www.ecuadorencifras.gob.ec/encuesta-nacional-de-ingresos-y-
gastos-de-los-hogares-urbanos-y-rurales/ (Enero, 2015)
81. INEN. (2013). Harina de origen vegetal. Determinación del tamaño de
partículas. Norma técnica ecuatoriana NTE INEN 517: 2013. Quito,
Ecuador.
82. INEN. (1980). Harina de Trigo. Ensayo de panificación. Norma técnica
ecuatoriana NTE INEN 530:1980. Quito, Ecuador.
83. INEN. (2013). Harina de Trigo. Ensayo de panificación. Norma técnica
ecuatoriana NTE INEN 530:2013. Quito, Ecuador.
84. INEN. (2015). Harina de trigo. Requisitos. Norma técnica ecuatoriana NTE
INEN 616: 2015. Quito, Ecuador.
85. Iqbal, Z. Pasha, I. Abrar, M. Masih, S. y Hanif, M. (2015). Physico-chemical,
functional and rheological properties of wheat varities. Journal of
Agricultural Research, 53(2), 253-267. Recuperado de:
http://www.jar.com.pk/upload/1440428399_117_12_4292.pdf (Mayo,
2016)
86. Juarez, E. Agama, E. Sáyago, S. Rodríguez, S. y Bello, L. (2006).
Composition, Digestibility and Application in Breadmaking of Banana
162
Flour. Journal of Plant Foods for Human Nutrition, 61(131), 131-137.
doi: 10.1007/s11130-006-0020-x
87. Jyothi, A. Sasikiran, K. Sajeev, M. Revamma, R. y Moorthy, S. (2005).
Gelatinisation Properties of Cassava Starch in the Presence of Salts,
Acids and Oxidising Agents. Journal of Starch, 57(11), 547-555. doi:
10.1002/star.200500412
88. Karim, A. Norziah, M. y Seow, C. (2000). Methods for the study of starch
retrogradation. Journal of Food Chemistry, 71(1), 9-36. doi:
10.1016/S0308-8146(00)00130-8
89. Koehler, P. y Wieser, H. (2013). Chemistry of Cereal Grains. En Gobbetti,
M. y Gänzle, M. (Ed.). Handbook of Sourdough Biotechnology, (pp. 11-
45). New York, United States of America: Springer Science
90. Kohyama, K. y Nishinari, K. (1991). Effect of Soluble Sugars on
Gelatinization and Retrogradation of Sweet Potato Starch. Journal of
Agricultural and Food Chemistry, 39(8), 1 406-1 410. doi:
10.1021/jf00008a010
91. Kranz, S. Brauchla, M. Slavin, J. y Miller, K. (2012). What Do We Know
about Dietary Fiber Intake in Children and Health? The Effects of Fiber
Intake on Conspiration, Obesity, and Diabetes in Children. Journal of
Advances in Nutrition, 3(1), 47-53. doi: 10.3945/an.111.001362
92. Kurhade, A. Patil, S. Sonawane, S. Waghmare, J. y Arya, S. (2016). Effect
of banana peel powder on bioactive constituents and microstructural
quality of chapatti: unleavened Indian flat bread. Journal of Food
Measurement and Characterization, 10(1), 32-41. doi: 10.1007/s11694-
015-9273-0
163
93. León, E. Jiménez, C. y Dávila, G. (2015). Péptidos Bioactivos de Fuentes
Vegetales: Un Nuevo Ingrediente para Alimentos Funcionales. En
Ramírez, M. (Ed.). Tendencias de innovación en la ingeniería de
alimentos, (pp. 37-71). Barcelona, España: OmniaScience
94. Liu. Q. (2005). Understanding Starches and Their Role in Foods. En Cui, S.
(Ed.). Food Carbohydrates Chemistry, Physical Properties, and
Applications, (pp. 309-355). Florida, United States of America: Taylor &
Francis Group
95. Mahmood, M. Rakha, A. y Sohail, M. (2015). Comparative study of bread
prepared with and without germinated soyabean (Glycine max) flour.
Pakistan Journal of Food Sciences, 25(1), 51-57. Recuperado de
http://psfst.com/__jpd_fstr/fbd4d61aaada16b65a13241c32241cdf.pdf
(Julio, 2016)
96. Maloney, D. y Foy, J. (2003). Yeast Fermentations. En Kulp, K. y Lorenz, K.
(Ed.). Handbook of Dough Fermentations, (pp. 47-66). New York, United
States of America: Taylor & Francis
97. Marsh, D. y Cauvain, S. (2007). Mixing and Dough Processing. En Cauvain,
S. y Young, L. (Ed.). Technology of Breadmaking, (pp. 93-140). New
York, United States of America: Springer
98. Menezes, E. Tadini, C. Tribess, T. Zuleta, A. Binaghi, J. Pak, N. Vera, G.
Tanasov, M. Bertolini, A. Cordenunsi, B. y Lajolo, F. (2011). Chemical
Composition and Nutritional Value of Unripe Banana Flour (Musa
acuminata, var. Nanicão). Journal of Foods for Human Nutrition, 66(3),
231-237. doi: 10.1007/s11130-011-0238-0
99. Mephba, H. Eboh, L. y Nwaojigwa, S. (2007). Chemical composition,
functional and baking properties of wheat-plantain composite flours.
African Journal of Food, Agriculture, Nutrition and Development, 7(1), 1-
164
22. Recuperado de
https://tspace.library.utoronto.ca/bitstream/1807/55352/1/nd07003.pdf
(Enero, 2016)
100. Migliori, M. de Cindio, B. y Correra, S. (2009). Rheological modelling of
dough formation during farinografic test. En 5th International
Symposium on Food Rheology and Structure, Zurich, Suiza.
Recuperado de https://isfrs.agrl.ethz.ch/isfrs/proc_2009/374-377.pdf
(Enero, 2015)
101. Mills, E. Wilde, P. Salt, L. y Skeggs, P. (2003). Bubble Formation and
Stabilization in Bread Dough. Journal of Food and Bioproducts
Processing, 81(3), 189-193. doi: 10.1205/096030803322437956
102. Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca. (2014). Boletín
Comercio Exterior Volumen IV, No.01 Diciembre-2014. Recuperado de
http://sinagap.agricultura.gob.ec/images/flippingbook//2014/COMERCIO
%EXTERIOR%202014/files/assests/downloads/publication.pdf
(Febrero, 2015)
103. Ministerio de Justicia, Derechos Humanos y Cultos. (2012). Centro de
Rehabilitación Regional Sierra Centro Sur genera expectativa en Azuay.
Recuperado de http://www.justicia.gob.ec/centro-de-rehabilitacion-
regional-sierra-centro-sur-genera-expectativa-en-azuay/ (Febrero, 2015)
104. Miri, T. (2011). Viscosity and Oscillatory Rheology. En Norton, T.
Spyropoulos, F. Cox, P. (Ed.). Practical Food Rheology: An Interpretive
Approach, (pp. 7-28). Iowa, USA: Wiley-Blackwell
105. Mirsaeedghazi, H. Emam, Z. y Mousavi, S. (2008). Rheometric
Measurement of Dough Rheological Characteristics and Factors
Affecting It. Journal of Agriculture & Biology, 10, 112-119. Recuperado
de
165
http://www.fspublishers.org/search_list2.php?title=Rheometric+Measure
ment+of+Dough+Rheological+Characteristics+and+Factors+Affecting+It
(Enero, 2016)
106. Mohamed, A. Xu, J. y Singh, M. (2010). Yeast leavened banana-bread:
Formulation, processing, colour and texture analysis. Journal of Food
Chemistry, 118(3), 620-626. doi: 10.1016/j.foodchem.2009.05.044
107. Mohammed, I. Ahmed, A. y Senge, B. (2012). Dough rheology and bread
quality of wheat-chickpea flour blends. Journal of Industrial Crops and
Products, 36(1), 196-202. doi: 10.1016/j.indcrop.2011.09.006
108. Mohapatra, D. Mishra, S. y Sutar, N. (2010). Banana and its by-product
utilisation: an overview. Journal of Scientific & Industrial Research,
69(5), 323-329. Recuperado de
http://nopr.niscair.res.in/bitstream/123456789/8581/1/JSIR%2069(5)%2
0323-329.pdf (Abril, 2015)
109. Mondal, A. y Datta, A. (2008). Bread baking - A review. Journal of Food
Engineering, 86(4), 465-474. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2007.11.014
110. Muyonga, J. Ramteke, R. y Eipeson, W. (2001). Predehydration steaming
changes physicochemical properties of unripe banana. Journal of Food
Processing and Preservation, 25(1), 35-47. doi: 10.1111/j.1745-
4549.2001.tb00442.x
111. Ng, K. Abbas, F. Tan, T. y Azhar, M. (2014). Physicochemical, pasting and
gel textural properties of wheat-ripe Cavendish banana composite
flours. Journal of International Food Research, 21(2), 655-662.
Recuperado de
http://www.ifrj.upm.edu.my/21%20(02)%202014/32%20IFRJ%2021%20
(02)%202014%20Azhar%20274.pdf (Mayo, 2016)
166
112. Ngozi, A. Aminant, A. Adediran, A. y Ebunoluwa, O. (2013). The Effect Of
Pretreatment Of Plantain (Musa Parasidiaca) Flour On The Pasting And
Sensory Characteristics Of Biscuit. Journal of Food and Nutrition
Science, 2(1), 10-24. Recuperado de
http://researchpub.org/journal/ijfns/number/vol2-no1/vol2-no1-2.pdf
113. NMX (1982). Alimento para humanos. Harina de Trigo. Norma técnica
mexicana NMX-F-007-1982. México, México. Recuperado de
http://www.colpos.mx/bancodenormas/nmexicanas/NMX-F-007-
1982.PDF (Mayo, 2016)
114. Nikolić, N. Radulović, N. Momcilović, B. Nikolić, G. Lazić, M. y Todorovic, Z.
(2008). Fatty acids composition and rheology properties of wheat and
wheat and white or brown rice flour mixture. Journal of European Food
Research and Technology, 227(5), 1 543-1 548. doi: 10.1007/s00217-
008-0877-z
115. Olaoye, O. y Ade, B. (2011). Composite Flours and Breads: Potential of
Local Crops in Developing Countries. En Preedy, V. Watson, R. Patel,
V. (Ed.). Flour and Breads and their Fortification in Health and Disease
Prevention, (pp. 183-192). London, England: Academic Press
116. Onwuka, G. y Onwuka, N. (2005). The Effects of Ripening on the
Functional Properties of Plantain and Plantain Based Cake. International
Journal of Food Properties, 8(2), 347-353. doi: 10.1081/JFP-200059489
117. Osorio, S. y Aristizábal, J. (2009). Influencia de la variedad de yuca y nivel
de sustitución de harinas compuestas sobre el comportamiento
reológico en panificación. Revista de Ingeniería e Investigación, 29(1),
39-46. Recuperado de
http://www.scielo.org.co/pdf/iei/v29n1/v29n1a05.pdf (Mayo, 2016)
167
118. Othira, J. Bhattacharjee, M. y Wanjama, J. (2004). Evaluation of Dough
Properties of Selected Composite Wheat Flours. Journal of Cereal
Research Communications, 32(4), 533-540. Recuperado de
http://www.jstor.org/stable/23787302?seq=1#page_scan_tab_contents
(Enero, 2016)
119. Ozge, S. Sumnu, G. y Sahin, S. (2009). The effects of gums on macro and
micro-structure of breads baked in different ovens. Journal of Food
Hydrocolloids, 23(8), 2 182-2 189. doi: 10.1016/j.foodhyd.2009.04.003
120. Pateras, I. (2007). Bread Spoilage and Staling. En Cauvain, S. y Young, L.
(Ed.). Technology of Breadmaking, (pp. 275-298). New York, United
States of America: Springer
121. Peressini, D. y Sensidoni, A. (2009). Effect of soluble dietary fibre addition
on rheological and breadmaking properties of wheat doughs. Journal of
Cereal Science, 49(2), 190-201. doi: 10.1016/j.jcs.2008.09.007
122. Pesántes, M. (2012). Confort térmico en el área social de una vivienda
unifamiliar en Cuenca-Ecuador. (Tesina previa a la obtención del título
de Diseño de Interiores). Universidad de Cuenca, Cuenca, Ecuador.
123. Pico, J. Bernal, J. y Gómez, M. (2015). Wheat bread aroma compounds in
crumb and crust: A review. Journal of Food Research International, 75,
200-215. doi: 10.1016/j.foodres.2015.05.051
124. Pojić, M. Hadnadev, M. y Dapčević, T. (2013). Gelatinization properties of
wheat flour as determined by empirical and fundamental rheometric
method. Journal of European Food Research & Technology, 237(3),
299-307. doi: 10.1007/s00217-013-1991-0
125. Pongjaruvat, W. Methacanon, P. Seetapan, N. Fuongfuchat, A. y
Gamonpilas, C. (2014). Influence of pregelatinised tapioca starch and
168
transglutaminase on dough rheology and quality of gluten-free jasmine
rice breads. Journal of Food Hydrocolloids, 36, 143-150. doi:
10.1016/j.foodhyd.2013.09.004
126. Pongsawatmanit, R. Temsiripong, T. y Suwonsichon, T. (2007). Thermal
and rheological properties of tapioca starch and xyloglucan mixtures in
the presence of sucrose. Journal of Food Research International, 40(2),
239-248. doi: 10.1016/j.foodres.2006.10.013
127. Purhagen, J. Sjöö, M. y Eliasson, A. (2008). Staling Effects When Adding
Low Amonts of Normal and Heat-Treated Barley Flour to a Wheat
Bread. Journal of Cereal Chemistry, 85(2), 109-144. doi:
10.1094/CCHEM-85-2-0109
128. Purhagen, J. Sjöö, M. y Eliasson, A. (2011). The use of normal and heat-
treated barley flour and waxy barley starch as anti-staling agents in
laboratory and industrial baking process. Journal of Food Engineering,
104(3), 414-421. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2011.01.004
129. Purlis, E. (2010). Browning development in bakery products. A review.
Journal of Food Engineering, 99(3), 239-249. doi:
10.1016/j.jfoodeng.2010.03.008
130. Putseys, J. Lamberts, L. y Delcour, J. (2010). Amylose-inclusion
complexes: Formation, identity and physico-chemical properties. Journal
of Cereal Science, 51(3), 238-247. doi: 10.1016/j.jcs.2010.01.011
131. Primo, C. van Nieuwenhuijzen, N. Hamer, R. y van Vliet, T. (2007).
Cristallinity changes in wheat starch during the bread-making process:
Starch crystallinity in the bread crust. Journal of Cereal Science, 45(2),
219-226. doi: 10.1016/j.jcs.2006.08.009
169
132. Quideau, S. Deffieux, D. Douat, C. y Pouységu, L. (2011). Plant
polyphenols: chemical properties, biological activities, and synthesis.
Journal of Angewandte Chemie International Edition, 50(3), 586-621.
doi: 10.1002/anie.201000044
133. Quintero, V. Lucas, J. y Álzate, E. (2013). Determinación de las
propiedades térmicas y composicionales de la harina y almidón de
chachafruto. Journal of Ingenium, 14(28), 16-32. Recuperado de
http://revistas.usb.edu.co/index.php/Ingenium/article/view/1331/1122
134. Rao, A. (2007). Measurement of Flow and Viscoelastic Properties. En
Rao, A. (Ed.). Rheology of Fluid and Semisolid Foods. Principles and
Applications, (pp. 59-139). New York, United States of America:
Springer
135. Ratnayake, W. y Jackson, D. (2009). Starch Gelatinization. En Henry, J.
(Ed.). Advances in Food and Nutrition Research, (pp. 221-268). Oxford,
United Kingdom: Academic Press
136. Reglamento No. 1924. (2006). Regulation of the european parliament and
of the council on nutrition and health claims made on foods. European
Union.
137. Rodríguez, A. De La Rosa, M. Agama, E. Osorio, P. y Bello, L. (2012).
Effect of different thermal treatments and storage on starch digestibility
and physicochemical characteristics of unripe banana flour. Journal of
Food Processing and Preservation, 37(5), 987-998. doi: 10.1111/j.1745-
4549.2012.00737.x
138. Rodríguez, R. Jiménez, A. Fernández, J. Guillen, R. y Heredia, A. (2006).
Dietary fibre from vegetable products as source of functional
ingredients. Journal of Trends in Food Science & Technology, 17(1), 3-
15. doi: 10.1016/j.tifs.2005.10.002
170
139. Roginsky, V. y Lissi, E. (2005). Review of methods to determine chain-
breaking antioxidant activity in food. Journal of Food Chemistry, 92(2),
235-254. doi: 10.1016/j.foodchem.2004.08.004
140. Ronayne, P. Brites, C. Ferrero, C. Arocha, M. y León, A. (2009). Efecto de
los tratamientos tecnológicos sobre la calidad nutricional y saludable de
panes y productos de panadería. En Lutz, M. y Edel, A. (Ed.). Aspectos
nutricionales y saludables de los productos de panificación, (pp. 120-
145). Valparaíso, Chile: Universidad de Valparaíso
141. Rosell, C. (2011). The Science of Doughs and Bread Quality. En Preedy, V.
Watson, R. Patel, V. Flour and Breads and their Fortification in Health
and Disease Prevention, (pp. 3-14). London, United Kingdom: Academic
Press.
142. Rouillé, J. Della Valle, G. Devaux, M. Marion, D. y Dubreil, L. (2005).
French Bread Loaf Volume Variations and Digital Image Analysis of
Crumb Grain Changes Induced by the Minor Components of Wheat
Flour. Journal of Cereal Chemistry, 82(1), 20-27. doi: 10.1094/CC-82-
0020
143. Rubel, I. Pérez, E. Manrique, G. y Genovese, D. (2015). Fibre enrichment
of wheat bread with Jerusalem artichoke inulin: Effect on dough
rheology and bread quality. Journal of Food Structure, 3, 21-29. doi:
10.1016/j.foostr.2014.11.001
144. Rubiano, S. (2006). Alimentos funcionales, una nueva alternativa de
alimentos. Revista Orinoquia, 10(1). 16-23. Recuperado de
http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=89610103 (Julio, 2016)
145. Sahi, S. y Little, K. (2006). Quality control. En Hui, Y. (Ed.). Bakery
Products: Science and Technology, (pp. 319-336). Oxford, England:
Blackwell Publishing.
171
146. Sahin, S. y Sumnu, S. (2006). Physical Properties of Foods [Version Adobe
Digital editions]. doi: 10.1007/0-387-30808-3_2
147. Sakhare, S. Inamdar, A. Soumya, C. Indrani, D. y Rao, V. (2014). Effect of
flour particle size on microstructural, rheological and physico-sensory
characteristics of bread and south Indian parotta. Journal of Food
Science and Technology, 51(12), 4 108-4 113. doi: 10.1007/s13197-
013-0939-5
148. Salvador, A. Sanz, T. y Fiszman, S. (2006). Dynamic rheological
characteristics of wheat flour-water doughs. Effect of adding NaCl,
sucrose and yeast. Journal of Food Hydrocolloids, 20(6), 780-786. doi:
10.1016/j.foodhyd.2005.07.009
149. Salvador, A. Sanz, T. y Fiszman, S. (2007). Changes in color and texture
and their relationship with eating quality during storage of two different
dessert bananas. Journal of Posthaverst Biology and Technology, 43(3),
319-325. doi: 10.1016/j.postharvbio.2006.10.007
150. Sandhu, K. y Singh, N. (2007). Some properties of corn starches II:
Physicochemical, gelatinization, retrogradation, pasting and gel textural
properties. Journal of Food Chemistry, 101(4), 1 499-1 507. doi:
10.1016/j.foodchem.2006.01.060
151. Saravacos, G. y Kostaropoulos, A. (2002). Handbook of Food Processing
Equipment [Version Adobe Digital editions]. doi: 10.1007/978-1-4615-
0725-3
152. Scalbert, A. Manach, C. Morand, C. Rémésy, C. y Jiménez, L. (2005).
Dietary Polyphenols and the Prevention of Diseases. Journal of Critical
Reviews in Food Science and Nutrition, 45(4), 287-306. doi:
10.1080/1040869059096
172
153. Scanlon, M. y Zghal, M. (2001). Bread properties and crumb structure.
Journal of Food Research International, 34(10), 841-864. doi:
10.1016/S0963-9969(01)00109-0
154. Schiraldi, A. y Fessas, D. (2003). The role of water in dough formation and
bread quality. En Cauvain, S. (Ed.). Bread making Improving Quality,
(pp. 306-320). Cambridge, England: WoodHead Publishing Limited.
155. Schmiele, M. Zafalon, L. Cardoso, S. Steel, C. y Chang, Y. (2012).
Rheological properties of wheat flour and quality characteristics of pan
bread as modified by partial additions of wheat bran or whole grain
wheat flour. Journal of Food Science & Technology, 47(10), 2 141-2
150. doi: 10.1111/j.1365-2621.2012.03081.x
156. Segura, M. López, S. Castellanos, A. Betancur, D. y Chel, L. (2015).
Physicochemical and Functional Characterization of Mucuna pruries
Depigmented Starch for Potential Industrial Applications. International
Journal of Organic Chemistry, 5(1), 1-10. doi: 10.4236/ijoc.2015.51001
157. Singh, N. Singh, J. Kaur, L. Singh, N. y Singh, B. (2003). Morphological,
thermal and rheological properties of starches from different botanical
sources. Journal of Food Chemistry, 81(2), 219-231. doi:
10.1016/S0308-8146(02)00416-8
158. Siriboon, N. y Banlusilp, P. (2004). A Study on the Ripening Process of
Namwa Banana. AU Journal of Technology, 7(4), 159-164. Recuperado
de
http://www.journal.au.edu/au_techno/2004/apr04/vol7num4_article02.pd
f (Julio, 2016)
159. Siró, I. Kápolna, E. Kápolna, B. y Lugasi, A. (2008). Functional food.
Product development, marketing and consumer acceptance. A review.
Journal of Appetite, 51(3), 456-467. doi: 10.1016/j.appet.2008.05.060
173
160. Sivam, A. Sun, D. Young, S. y Perera, C. (2010). Properties of Bread
Dough with Added Fiber Polysaccharides and Phenolic Antioxidants: A
Review. Journal of Food Science, 75(8), 163-174. doi: 10.1111/j.1750-
3841.2010.01815.x
161. Song, Y. y Zheng, Q. (2007). Dynamic rheological properties of wheat flour
dough and proteins. Journal of Trends in Food Science & Technology,
18(3), 132-138. doi: 10.1016/j.tifs.2006.11.003
162. Sroan, B. y Kaur, A. (2004). Effect of Antioxidants on Farinograph and
Amylograph Characteristics of Wheat Flour. Journal of Food Properties,
7(3), 379-391. doi: 10.1081/JFP-200032921
163. Stauffer, C. (2007). Principles of Dough Formation. En Cauvain, S. y
Young, L. (Ed.). Technology of Breadmaking, (pp. 299-332). New York,
USA: Springer
164. Stevenson, D. y Hurst, R. (2007). Polyphenolic phytochemicals just
antioxidants or much more?. Journal of Cellular and Molecular Life
Sciences, 64(22), 2 900-2 916. doi: 10.1007/s00018-007-7237-1
165. Sudha, M. Vetrimani, R. y Leelavathi, K. (2007). Influence of fibre from
different cereals on the rheological characteristics of wheat flour dough
and on biscuit quality. Journal of Food Chemisty, 100(4), 1 365-1 370.
doi: 10.1016/j.foodchem.2005.12.013
166. Sullivan, P. O’Flaherty, J. Brunton, N. Arendt, E. y Gallagher, E. (2011).
The utilization of barley middlings to add value and health benefits to
white breads. Journal of Food Engineering, 105(3), 493-502. doi:
10.1016/j.jfoodeng.2011.03.011
174
167. Tabilo, G. y Barbosa, G. (2005). Rheology for the food industry. Journal of
Food Engineerign, 67(1-2), 147-156. doi:
10.1016/j.jfoodeng.2004.05.062
168. Thaiphanit, S. y Anprung, P. (2010). Physicochemical and flavor changes of
fragant banana (Musa Acuminata AAA Group “Gross Michel”) during
ripening. Journal of Food Processing and Preservation, 34(3), 366-382.
doi: 10.1111/j.1745-4549.2008.00314.x
169. Therdthai, N. y Zhou, W. (2003). Recent Advances in the Studies of Bread
Baking Process and Their Impacts on the Bread Baking Technology.
Journal of Food Science and Technology Research, 9(3), 219-226. doi:
10.3136/fstr.9.219
170. Thirathumthavorn, D. y Trisuth, T. (2008). Gelatinization and Retrogradation
Properties of Native and Hydroxypropylated Crosslinked Tapioca
Starches with Added Sucrose and Sodium Chloride. Journal of Food
Properties, 11(4), 858-864. doi: 10.1080/10942910701659567
171. Upadhyay, R. Ghosal, D. y Mehra, A. (2012). Characterization of bread
dough: Rheological properties and microstructure. Journal of Food
Engineering, 109(1), 104-113. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2011.09.028
172. Uthayakumaran, S. Newberry, M. Phan-Thien, N. y Tanner, R. (2002).
Small and large strain rheology of wheat gluten. Journal of Rheologica
Acta, 41(1-2), 162-172. doi: 10.1007/s003970200015
173. Van Bockstaele, F. De Leyn, I. Eeckhout, M. y Dewettinck, K. (2008).
Rheological Properties of Wheat Flour Dough and Their Relationship
with Bread Volume. II. Dynamic Oscillation Measurements. Journal of
Cereal Chemistry, 85(6), 762-768. doi: 10.1094/CCHEM-85-6-0762
175
174. Van Hung, P. Maeda, T. Yoshikawa, R. y Morita, N. (2004). Dough
Properties and Baking Quality of Several Domestic Wheat Flours as
Compared with Commercial Foreign Wheat Flour. Journal of Food
Science and Technology Research, 10(4), 389-395. doi:
10.3136/fstr.10.389
175. Vanin, F. Lucas, T. y Trystram, G. (2009). Crust formation and its role
during bread baking. Journal of Trends in Food Science & Technology,
20(8), 333-343. doi: 10.1016/j.tifs.2009.04.001
176. Vasco, C. Ruales, J. y Eldin, A. (2008). Total phenolic compounds and
antioxidant capacities of major fruits from Ecuador. Journal of Food
Chemistry, 111(4), 816-823. doi: 10.1016/j.foodchem.2008.04.054
177. Vizitiu, D. y Danciu, I. (2011). Evaluation of farinograph and mixolab for
prediction of mixing properties of industrial wheat flour. Journal of Food
Technology, 15(2), 31-38. Recuperado de
http://saiapm.ulbsibiu.ro/rom/cercetare/ACTA_E/AUCFT_2011_II_31_38
.pdf (Enero, 2015)
178. Vogrinčič, M. Timoracka, M. Melichacova, S. Vollmannova, A. y Kreft, I.
(2010). Degradation of Rutin and Polyphenols during the Preparation of
Tartary Buckwheat Bread. Journal of Agricultural and Food Chemistry,
58(8), 4 883-4 887. doi: 10.1021/jf9045733
179. Voica, D. y Codină, G. (2009). The influence of sucrose addition on the
fermentative activity of compressed yeast and on the quality of bread
obtained from weaker average flour quality in breadmaking. Journal of
Series A. Agronomy, 52(2), 121-124. Recuperado de
http://www.revagrois.ro/PDF/2009_2_123.pdf (Junio, 2016)
176
180. Wang, K. Henry, R. y Gilbert, R. (2014). Causal Relations Among Starch
Biosynthesis, Structure, and Properties. Journal of Springer Science
Reviews, 2(1-2), 15-33. doi: 10.1007/s40362-014-0016-0
181. Wang, S. Li, C. Copeland, L. Niu, Q. y Wang, S. (2015). Starch
Retrogradation: A Comprehensive Review. Journal of Comprehensive
Reviews in Food Science and Food Safety, 14(5), 568-585. doi:
10.1111/1541-4337.12143
182. Wilde, P. (2003). Foam formation in dough and bread quality. En Cauvain,
S. (Ed.). Bread making Improving Quality, (pp. 321-351). Cambridge,
England: WoodHead Publishing Limited.
183. Williams, T. y Pullen, G. (2007). Functional Ingredients. En Cauvain, S y
Young, L. (Ed). Technology of Breadmaking, (pp. 51-91). New York,
USA: Springer
184. Wills, R. Lim, J. y Greenfield, H. (1984). Changes in chemical composition
of ‘Cavendish’ banana (Musa Acuminata) during ripening. Journal of
Food Biochemistry, 8(2), 69-77. doi: 10.1111/j.1745-
4514.1984.tb00315.x
185. Yang, C. (2006). Fermentation. En Hui, Y. (Ed.). Bakery Products: Science
and Technology, (pp. 261-271). Oxford, England: Blackwell Publishing
186. Zhang, P. Whistler, R. Bemiller, J. y Hamaker, B. (2005). Banana starch:
production, physicochemical properties and digestibility. A review.
Journal of Carbohydrate Polymers, 59(4), 443-458. doi:
10.1016/j.carbpol.2004.10.014
187. Zuwariah, I. y Aziah, N. (2009). Physicochemical properties of wheat
breads substituted with banana flour and modified banana flour. Journal
177
of Tropical Agriculture and Food Science, 37(1), 33-42. Recuperado de
http://ejtafs.mardi.gov.my/jtafs/37-1/Wheat%20Breads.pdf (Julio, 2016)
178
ANEXOS
179
ANEXO I
ESCALA DE MADUREZ DEL BANANO
Estado de maduración 1:
color totalmente verde
Estado de maduración 2:
color verde claro
Estado de maduración 3:
coloración más verde que
amarilla
Estado de maduración 4:
coloración más amarilla
que verde
Estado de maduración 5:
color amarillo con las
extremos verdes
Estado de maduración 6:
color totalmente amarillo
REFERENCIA
· Freitas, J. Rezende, R. y Rodrigues, F. (2013). Colorimetric indicator for
classification of bananas during ripening. Journal of Scientia
Horticulturae, 150, 201-205.
180
ANEXO II
TAMAÑO DE PARTÍCULA
1. Colocar los tamices No. 80, 100, 140, 200, 230 y 270, uno encima de otro, de
arriba hacia abajo, de manera que el tamiz de menor abertura se encuentre en la
parte inferior y el tamiz de mayor abertura en la parte superior.
2. Pesar 100 g de la muestra de harina.
3. Transferir la muestra previamente pesada en el tamiz de mayor abertura y
tapar.
4. Colocar la columna de tamices en el aparato de vibración y fijar 5 min de
funcionamiento.
5. Transcurrido este tiempo detener el aparato y colocar la muestra retenida en
cada uno de los tamices a una hoja de papel previamente pesada.
6. Repetir el proceso descrito anteriormente con la misma muestra.
La cantidad retenida de la muestra, se calcula con la siguiente ecuación:
% Peso retenido!=!m2-m1
m*100 [AII.1]
Donde:
m2: masa del papel con la fracción de harina retenida (g)
m1: masa del papel sin harina (g)
m: masa de la muestra de harina (g)
REFERENCIA
· INEN. (2013). Harina de origen vegetal. Determinación del tamaño de
partículas. Norma técnica ecuatoriana NTE INEN 517:2013. Quito,
Ecuador.
181
ANEXO III
CONTENIDO DE AMILOSA
1. Pesar 10 mg de muestra en una celda de acero inoxidable y añadir 30 μL de
solución de LPC al 3 % w/w.
2. Sellar la celda herméticamente y dejar que se estabilice por 1 h antes de
realizar el análisis.
3. Preparar una celda con amilosa de papa y realizar el mismo procedimiento
que los pasos 1 y 2.
4. Preparar dos celdas que contengan 50 μL de agua desionizada cada una, para
ser utilizadas como celdas de referencia. Colocar las dos celdas en el equipo y
correr la línea base.
5. Reemplazar una de las celdas colocadas anteriormente en el equipo, por
aquella que contiene la muestra y realizar el análisis.
6. Sustituir la celda de la muestra por aquella que fue preparada anteriormente
con amilosa de papa.
7. Determinar las entalpías de la muestra y de la amilosa de papa, a partir de la
interpretación gráfica del termograma obtenido.
REFERENCIA
· Aboubakar, Njintang, Y. Scher, J. y Mbofung, C. (2008). Physicochemical,
thermal properties and microstructure of six varities of taro (Colocasia
esculenta L. Schott) flours and starches. Journal of Food Engineering,
86(2), 294-305.
182
ANEXO IV
MÉTODO DEL USO DEL FARINÓGRAFO
1. Determinar el contenido de humedad de la harina con el método AOAC
925.10, 32.1.03.
2. Corregir con la tabla de la Figura AIV.1., la cantidad de harina requerida para
el análisis usando la humedad obtenida previamente. La tabla tiene como base el
14 % de humedad que corresponde a 100 g de harina. Debido a que el análisis se
va a realizar en un recipiente, en donde se pueden colocar 300 g de muestra,
multiplicar la cantidad de harina por tres.
3. Pesar la cantidad de muestra calculada.
4. Prender el termostato y esperar a que alcance una temperatura de 30 °C, con
el fin de mantener caliente el recipiente de mezcla del farinógrafo durante el
análisis.
5. Colocar agua destilada en la bureta y asegurarse que esta alcance el valor de
cero.
6. Trasladar la cantidad de harina requerida al recipiente de mezcla.
7. Prender el equipo y añadir el agua para que se inicie la formación de la masa.
8. Observar que la curva que se registra durante el proceso de mezcla no
sobrepase las 500 UB (Unidades Brabender), de lo contrario agregar más agua.
REFERENCIA
· AACC – American Association of Cereal Chemists. (1999). AACC
International Method 54-21. – Rheological behavior of flour by
Farinograph: Constant Flour Weight Procedure. ST. Paul Minn,
U.S.A.:AACC
183
Figura AIV.1. Tabla de corrección de peso según el contenido de humedad de la harina (AACC 54-21)
184
ANEXO V
MÉTODO DEL USO DEL EXTENSÓGRAFO
1. Preparar una solución con 6 g de NaCl y agua destilada.
2. Elaborar la masa en el farinógrafo con la cantidad de harina y agua
determinadas anteriormente y además añadir en el recipiente de mezcla la
solución de NaCl, empleando para esto un embudo. Mezclar la masa durante 1
min, mantener en reposo 5 min y mezclar nuevamente hasta que se haya
alcanzado la consistencia de 500 UB.
3. Dividir la masa preparada en dos porciones y colocar cada porción en el rodillo
del extensógrafo para obtener masas de forma cilíndrica.
4. Insertar las masas en las grapas sujetadoras y ponerlas dentro de la cámara
de fermentación del equipo durante 45 min.
5. Transcurrido este tiempo, retirar las grapas sujetadoras de la cámara de
fermentación, colocar cada grapa en el sistema de extensión del equipo, de
manera que el gancho del brazo extensor cubra la masa y encender el equipo. El
ensayo de extensión finaliza cuando la masa es fragmentada en dos partes.
6. Repetir el proceso anterior con la misma masa dos veces más, es decir
evaluar a 90 y 135 min.
REFERENCIA
· AACC – American Association of Cereal Chemists. (1999). AACC
International Method 54-10. – Extensigraph Method, General. ST. Paul
Minn, U.S.A.:AACC
185
ANEXO VI
MÉTODO DEL USO DEL AMILÓGRAFO
1. Mezclar 80 g de muestra y 450 mL de agua en una licuadora durante 30 s.
2. Colocar en el recipiente e introducir en el equipo.
3. Programar el equipo para que se efectúe el calentamiento de la suspensión
obtenida desde 22 °C hasta 90 °C, se mantenga 20 min a 90 °C y posteriormente
se enfríe hasta alcanzar 50 °C, a una velocidad de 1,5 °C/min.
REFERENCIA
· AACC – American Association of Cereal Chemists. (1999). AACC
International Method 61-01. – Amylograph Method for Milled Rice. ST.
Paul Minn, U.S.A.:AACC
186
ANEXO VII
MÉTODO DEL USO DEL FERMENTÓGRAFO
1. Poner la cantidad de harina requerida en el mezclador del farinógrafo. Esta
cantidad de muestra necesaria, previamente fue determinada para el ensayo del
farinógrafo.
2. Preparar una solución con 5 g de NaCl y disolver 8 g de levadura fresca en
agua destilada.
3. Agregar la solución salina sobre la harina y después la levadura diluída. No
colocar ambas cosas al mismo tiempo.
4. Emplear el farinógrafo para la elaboración de la masa, hasta que alcance una
consistencia de 500 UB.
5. Mezclar la masa por 1 min, dejar reposar durante 5 min y mezclar nuevamente
por 2 min. De la masa resultante, pesar 400 g e introducir en el balón de caucho
(accesorio del fermentógrafo).
6. Dejar reposar el balón durante 1h en el equipo, luego retirar y expulsar el CO2
producido.
7. Mantener en reposo durante 1 h, o hasta que se produzca 1 000 cm3 de CO2.
8. Repetir este proceso tres veces más.
REFERENCIA
· AACC – American Association of Cereal Chemists. (1999). AACC
International Method 89-01. – Yeast Activity, Gas Production. ST. Paul
Minn, U.S.A.:AACC
187
ANEXO VIII
MÉTODO DEL USO DEL REÓMETRO
1. Pesar la cantidad de harina necesaria según el contenido de humedad.
2. Colocar la harina en la mezcladora del farinógrafo de capacidad para 50 g de
muestra.
3. Colocar la cantidad de agua requerida que fue determinada previamente en el
ensayo de absorción de agua.
4. Amasar la muestra durante 5 min y posteriormente sacar la muestra de la
mezcladora y amasarla manualmente hasta formar una masa homogénea.
5. Tomar aproximadamente 4 g de muestra del centro de la masa y colocarla en
el reómetro.
6. Eliminar la muestra en exceso con una espátula y cubrir los bordes expuestos
de la muestra con vaselina para impedir la pérdida de humedad.
7. Dejar la muestra en reposo durante 15 min.
8. Realizar la medición.
REFERENCIA
· Upadhyay, R. Ghosal, D. y Mehra, A. (2012). Characterization of bread
dough: Rheological properties and microstructure. Journal of Food
Engineering, 109(1), 104-113.
18
8
AN
EX
O I
X
TE
ST
DE
AP
TIT
UD
PA
NA
DE
RA
SE
GÚ
N N
OR
MA
TÉ
CN
ICA
IN
EN
530
:201
3 F
ech
a: …
……
……
……
……
……
……
……
….
Pro
du
cto
: P
an
ela
bora
do
co
n u
na
mezc
la d
e h
arin
a d
e t
rigo
y h
arin
a d
e b
an
ano
U
ste
d r
eci
be
10 m
uest
ras
que
pose
en d
istin
tas
cod
ifica
cion
es.
Po
r fa
vor
eva
lúe
los
atribu
tos
pre
sen
tad
os
a co
ntin
uaci
ón
, qu
e
corr
esp
ond
en
a p
rop
ied
ade
s d
e a
ptit
ud
pan
ade
ra.
Calif
icar
cad
a p
ará
me
tro
a p
art
ir de
los
valo
res
asi
gna
dos
de
bajo
de
ca
da
atr
ibu
to.
Par
ámet
ro
M
ues
tra
Vol
um
en
Sim
etrí
a C
orte
za
Col
or d
e la
m
iga
Est
ruct
ura
de
la
mig
a A
rom
a T
extu
ra d
e la
m
iga
Cal
ific
ació
n
0-30
pun
tos
0-15
pun
tos
0-10
pun
tos
0-5
punt
os
0-20
pun
tos
0-15
pun
tos
0-5
punt
os
GR
AC
IAS
PO
R S
U C
OL
AB
OR
AC
IÓN
189
ANEXO X
DISEÑO CUADRO LATINO INCOMPLETO
Tabla AX.1. Diseño de cuadro latino incompleto empleado en la evaluación sensorial
Respuesta Bloque
I II III IV V
1 1 2 3 4 5
2 7 1 6 10 3
3 9 8 1 6 2
4 11 9 7 1 4
5 10 11 5 8 1
6 8 7 2 3 11
7 2 6 4 11 10
8 6 3 11 5 9
9 3 4 10 9 8
10 5 10 9 2 7
11 4 5 8 7 6
REFERENCIA
· Cochran, W. y Cox, G. (2008). Diseño Experimental. (2da. ed.). Canadá:
Trillas
190
ANEXO XI
TEST DE EVALUACIÓN SENSORIAL
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE ALIMENTOS Y BIOTECNOLOGÍA
TEST DE EVALUACIÓN SENSORIAL
Nombre: ………………………………….. Fecha: ………………….
Producto: Pan elaborado con una mezcla de harina de trigo y harina de banano
Usted recibe 5 muestras que poseen distintas codificaciones. Por favor evalúe los
atributos presentados a continuación. Considere que en el extremo izquierdo se
presenta el 0 % del atributo y en el extremo derecho el 100 %.
· Apariencia y Simetría externa
Código de la No Uniforme Uniforme Muestra
191
· Color de la corteza
Código de la Café oscuro Café claro Muestra
· Estructura de la miga
Código de la Heterogénea Homogénea Muestra
· Color de la miga
Código de la Café oscuro Crema Muestra
192
· Aroma a pan
Código de la Débil Intenso Muestra
· Textura de la miga (tacto)
Código de la Rígido Elástico Muestra
· Sabor a banano
Código de la Imperceptible Intenso Muestra
193
· Sabores extraños
Código de la Imperceptible Intenso Muestra
Comentarios:
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Elija la mejor muestra: .……………………………………………………………………
LG/JR
GRACIAS POR SU COLABORACIÓN
194
ANEXO XII
PORCENTAJE DE GELATINIZACIÓN
1. Pesar 10 mg de muestra de harina en la celda de acero inoxidable.
2. Colocar 30 mg de agua destilada, empleando una micropipeta.
3. Sellar la celda y dejar estabilizar por una hora, antes del análisis.
4. Preparar una celda vacía para ser empleada como referencia.
5. Introducir la celda de la muestra y la celda de referencia en el DSC.
6. Realizar el análisis térmico desde 20 °C hasta 120 °C, a una velocidad de 10
°C/min.
7. Analizar el termograma obtenido, para determinar la variación de entalpía.
8. Repetir el procedimiento anterior con la muestra de miga de pan.
REFERENCIA
· De la Torre, L. Chel, L. y Betancur, D. (2008). Functional properties of square
banana (Musa balbisiana) starch. Journal of Food Chemistry, 106(3),
1 138-1 144.
19
5
AN
EX
O X
III
RE
SU
LT
AD
OS
DE
L A
NÁ
LIS
IS S
EN
SOR
IAL
AL
PA
NE
L S
EM
IEN
TR
EN
AD
O
Tab
la A
XII
I.1.
Res
ulta
dos
del a
náli
sis
sens
oria
l al p
anel
sem
ient
rena
do
Mu
estr
a A
par
ien
cia
y S
imet
ría
Col
or d
e la
cor
teza
E
stru
ctu
ra
de
la m
iga
Col
or d
e la
mig
a A
rom
a a
pan
T
extu
ra
de
la m
iga
Sab
or a
b
anan
o S
abor
es
extr
años
T
otal
100
% H
arin
a T
rigo
9,
55
8,46
8,
64
9,55
7,
57
8,08
0,
57
0,72
51
,86
90 %
Har
ina
Tri
go +
10
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 2
7,93
6,
40
7,90
5,
43
7,45
7,
89
1,85
2,
79
43,0
0
80 %
Har
ina
Tri
go +
20
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 2
5,84
6,
07
6,59
3,
37
5,20
7,
74
4,54
3,
29
34,8
1
70 %
Har
ina
Tri
go +
30
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 2
2,28
4,
06
5,19
2,
69
4,99
5,
86
3,48
4,
20
25,0
8
90 %
Har
ina
Tri
go +
10
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 3
8,02
4,
17
7,05
3,
95
6,91
6,
60
3,52
1,
73
36,7
1
80 %
Har
ina
Tri
go +
20
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 3
7,08
3,
45
6,99
3,
45
5,80
6,
44
5,84
2,
19
33,2
1
70 %
Har
ina
Tri
go +
30
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 3
3,79
3,
55
6,45
1,
27
4,48
5,
79
7,40
2,
69
25,3
2
19
6
Tab
la A
XII
I.1.
Res
ulta
dos
del a
náli
sis
sens
oria
l al p
anel
sem
ien
tren
ado
(C
on
tin
uac
ión
….)
Mu
estr
a A
par
ien
cia
y S
imet
ría
Col
or d
e la
cor
teza
E
stru
ctu
ra
de
la m
iga
Col
or d
e la
mig
a A
rom
a a
pan
T
extu
ra
de
la m
iga
Sab
or a
b
anan
o S
abor
es
extr
años
T
otal
90 %
Har
ina
Tri
go +
10
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 4
8,40
5,
90
8,41
5,
08
6,15
8,
00
3,91
0,
93
41,9
5
80 %
Har
ina
Tri
go +
20
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 4
6,12
3,
17
7,15
1,
79
5,98
7,
23
5,85
1,
21
31,4
4
70 %
Har
ina
Tri
go +
30
% H
arin
a B
anan
o m
adur
ació
n 4
5,84
3,
21
6,07
1,
65
2,56
7,
04
7,35
1,
81
26,3
7
197
ANEXO XIV
CONTENIDO DE POLIFENOLES TOTALES EN BANANO EN
DISTINTOS GRADOS DE MADURACIÓN
Figura AXIV.1. Contenido de polifenoles totales (Fernando et al., 2014, p. 751)
198
ANEXO XV
DISEÑO DE VARIOS EQUIPOS
· Mesa de selección
Con el sobredimensionamiento del 20 % se tiene:
16,80*1,20 = 20,16 kg banano /h
Número de bananos!= Cantidad a procesar
Peso promedio de un banano [AXV.1]
Número de bananos!= 20,16
0,11858!=!170
Área ocupada por los bananos!=!173,88 cm2
banano*170 bananos!=!29!561,7 cm2
Si L = 3 m
29!561,7 = 300*X
X = 0,9854 m
· Tanque de lavado
Con el sobredimensionamiento del 20 % se tiene:
15,96*1,20 = 19,15 kg banano/h
Volumen tanque = 19,15kg banano
h*
m3
113,64 kg banano=!0,1687 m3
Si H = 0,6 m y A = 0,5 m
0,1687 = 0,6*0,5*X
X = 0,5623 m
199
· Tanque de pelado
Con el sobredimensionamiento del 20 % se tiene:
15,80*1,20 = 18,96 kg banano /h
Volumen tanque = 18,96kg banano
h*
m3
113,64 kg banano=!0,1668 m3
Si H = 0,6 m
0,1668 = π*r2*0,60
r = 0,2975 m
· Cortadora
Con el sobredimensionamiento del 20 % se tiene:
8,48*1,20 = 10,18 kg banano /h
Si se colocan 4 bananos longitudinalmente, y cada banano está separado 5 cm, y
la longitud de cada banano es de 16 cm, entonces se tiene:
L!=!16*4!+!5*5!=!89 cm
Si se colocan 5 bananos a lo ancho, y el diámetro del banano es de 2,9 cm, y
cada banano está separado 6 cm, entonces se tiene:
A!=!5*2!+!6*4!+!2,9*5!=!48,5 cm
· Tanque inhibición
Con el sobredimensionamiento del 20 % se tiene:
200
8,48*1,20 = 10,18 kg banano en rodajas/h
Volumen tanque = 10,18kg banano en rodajas
h*
m3
216,88 kg banano=!0,0469 m3
Si H = 0,4 m
0,0469 = π*r2*0,40
r = 0,1932 m
201
ANEXO XVI
DISEÑO DE LA MARMITA
Con el sobredimensionamiento del 20 % se tiene:
10,22*1,20 = 12,27 kg banano /h
1,6 Lbanano+H2O
347 g=
V
12,27kgh
V!=!56,55 L!=!0,057 m3
h
· Cálculo del diámetro de la marmita
Si se considera que la marmita está formada por un cilindro y una semiesfera, el
volumen total se calcula con la ecuación AXVI.1.
VT!=!Vcilindro!+!Vsemiesfera [AXVI.1]
VT!=!π*r2*h!+!23
πr3
0,057 = π
4*d2*h!+! π
12*d3
Si h = 0,3 m
d!=!0,4066 m
· Cálculo de la altura de la chaqueta
hT!=!hcilindro!+!hsemiesfera [AXVI.2]
hT!=!0,30 + 0,4066
2
hT = 0,5033 m
202
· Cálculo de la altura total de la marmita
HT = 0,2517 + 0,5033 = 0,755 m
Si se tienen los siguientes datos:
Tentrada H2O = 15 °C
Tsalida H2O = 99,97 °C
Tentrada banano = 15°C
Tsalida banano = 65 °C
Pv satudado = 20 psi = 1,36 atm
Tsat = 108,86 °C
· Cálculo del coeficiente interno de transferencia de calor para condensación
hi=0,943 &ρc'ρc-ρv(*Kc3*λ'*g*cosθ
μc'Tsat-Tp(*L )1/4
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVI.3]
Donde:
hi: coeficiente pelicular para condensación (J/m2 s °K)
ρc: densidad del condensado (kg/m3)
ρv: densidad del vapor (kg/m3)
Kc: conductividad térmica del condensado (W/m °K)
λ': calor latente (kJ/kg)
g: gravedad (m/s2)
μc: viscosidad del condensado (kg/m s)
Tsat: temperatura de saturación (°K)
Tp: temperatura de pared (°K)
L: magnitud característica (m)
λ'=!λ!(1!+!0,68 Jac)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVI.4]
203
Donde:
λ': calor latente (kJ/kg)
Jac: número de Jacob
Jac=CpL'Tsat-Tp(
λ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! [AXVI.5]
Donde:
Jac: número de Jacob
λ: calor latente (kJ/kg)
Tsat: temperatura de saturación (°K)
Tp: temperatura de pared (°K)
Para el cálculo de la temperatura del film, se tiene:
Tfilm!=!Tp!+!Tsat
2
Si se asume que la Tp = 105 °C
Tfilm = 106,93 °C
Propiedadades a la Tp asumida:
ρ!=!953,05 kg/m3
Cp=!4!219,92 J/kg °K
μ!=!2,672*10-4 kg/ms
KC!=!0,683 W/m!°K
λ!=!2!238,07kJ
kg
Jac!=! 4!219,92*(381,86!-!378)
2!238,07*1!000
Jac!=!0,007278
λ'!=!2!238,07(1!+!0,68*0,007278)
204
λ'!=!2!249,15 kJ/kg
hi!=!0,943 &953,05**953,05!-!0,78+*0,6833*2,249*106*9,8
2,672*10-4*381,86!-!378+*1,19)
1/4
hi!=!8!004,93 J/m2s °K
· Calor ganado por el banano y el agua
Qganado!=!mH2O*Cp*'Tsat' !-!Te(+mbanano*Cp banano*(Ts banano!-!Te)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVI.6]
Cp banano!=!0,008*X!+!0,20
Cp banano!=!0,008*67,68!+!0,20!=!3,10 kJ/kg °C
Qganado!=!36,79**99,97!-!15+!+!12,27*0,2054*(65!-!15)
Qganado!=!3!252,23 kcal/h
· Cálculo del área de transferencia de calor
Atransferencia!=!A cilindro!+!Asemiesfera!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVI.7]
Atransferencia!=!2π*r*h!+!4π*r2
2
Atransferencia!=!π*d*h!+!π2
d2
Atransferencia=!π*0,4066*0,755!+!π2
*0,40662!=!1,22 m2
· Cálculo del calor ganado por unidad de área de transferencia
Qganado
Atransferencia=
3!252,23 kcal/h
1,22 m2 !=!2!656,82kcal
m2h!=!3,1 kW/m2
· Cálculo del coeficiente de convección por ebullición
hebullición!=!1!043*∆T1/3!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVI. 8]
205
∆T!=!TP!-!Tsat'=!105!-!99,97!=!5,03 °C!=!5,03 °K
hebullición!=!1!043*5,0313!=!1!787,06 W/m2 °K
Rebullición!=! 1
heb*A!=! 1
1!787,87*1,22=!0,000459 °K/sJ
!
Rinterno!=! 1
hi*A=
1
8!004,93*1,22!=!0,000102 °K/sJ
!
∆Tcalculado= "Rebullición
ΣR# *(Tsat!-!Tsat') [AXVI.9]
!
∆Tcalculado!=! 0,000459
(0,00026!+!0,000459!+!0,000102)*(108,86!-!99,97)
!
∆Tcalculado=!4,97 °C
Entonces:
Tp=!99,97!+!4,97!=!104,94 °C
Como la temperatura calculada es semejante a la temperatura supuesta, no se
necesita hacer más iteraciones.
· Cálculo del flujo de calor
Q!=!U*A*∆T!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVI.10] Donde:
Q: flujo de calor (kJ/h)
U: coeficiente global de transferencia de calor
A: área de transferencia (m2)
,T: variación de temperatura
U!=! 11hi!+! 1
he
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVI.11]
206
U!=! 11
8!004,93 +1
1!787,06
*1,23**108,86!-!104,94+
U!=!7!043,96! Js!=!25!358,3!kJ/h
· Cálculo del flujo másico de vapor
Q!=!mv*λ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVI.12]
mv!=!Qλ =25!358,3
2!237,75=!11,33 kg/h
207
ANEXO XVII
DISEÑO DEL SECADOR TIPO TÚNEL
SECADOR DE TUNEL
G,Y1,Tg1
S, x1,Ts1
G,Y2,Tg2
S,x2,Ts2
Balance de masa:
Masa entra!=!Masa que sale
S1*x1!+!G*Y2!=!S2*x2!+!G*Y1!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVII.1]
11,1kg
h*0,7285!+!G*0,01!=!3,25
kg
h*0,0715!+!G*Y1
8,08kg
h+!G*0,01!=!0,23
kg
h!+!G*Y1
7,85!=!G(Y1!-!0,01)
Balance de energía:
Energia entra!=!Enegia que sale!+!Calor perdido
S1*h1!+!G*H2!=!S2*h2!+!G*H1!+!qp!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVII.2]
Para determinar el balance de energía se requiere las entalpías:
· Del solido:
Entrada
h1=!'Cps+!CpL*xS1(*Ts1!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVII.3]
Salida
h2='Cps+CpL*xS2(*Ts2!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVII.4]
Además se requirió capacidades calóricas:
208
· En el sólido (banano) :
Entrada
Cps1!=!1,19!+!2,66xS1!=!1,19!+!2,66*0,7285+!=!3,128 kJ
kg °K !=!0,75kcal
kg °K
Salida:
Cps2=!1,19!+!2,66xS2!=!1,19!+!2,66*0,0715+!=!1,380 kJ
kg °K !=!0,33kcal
kg °K
Con las capacidades calóricas se obtiene las entalpías:
A la entrada:
h1!=!*0,75!+!1*0,7285+*15 °C =!22,18kcal
kg
A la salida:
h2!=!*0,33!+!1*0,0715+*50 °C =!20,07kcal
kg
· Del Aire:
Entrada
H2!=!*0,24!+!0,46*Y2+*Tg2!+!597,2*Y2!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVII.5]
H2!= "0,24!+!0,46*0,01kg agua
kg aire seco# *90 °C +!597,2*0,01
kg agua
kg aire seco
H2!=!27,98kcal
kg
Salida
H1!=!*0,24!+!0,46*Y1+*Tg1!+!597,2*Y1!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVII.6]
H1!=!*0,24!+!0,46*Y1+*58!+!597,2*Y1
H1!=!13,92!+!623,88*Y1
209
Reemplazando los valores en la ecuación del balance de energía se obtiene la
cantidad de aire para secar el banano.
S1*h1!+!G*H2!=!S2*h2!+!G*H1!+!qp
Se asume que no existen pérdidas de calor:
11,10kg
h*22,18
kcal
kg +!!G*H2!=!3,25
kg
h*20,07
kcal
kg !+!G*H1
246,20kg
h!+!G*27,98
kcal
kg !=!65,23
kg
h+!G*H1
180,97kg
h!=!G*H1!-!G*27,88
kcal
kg
180,97!=!G(H1!-!27,88)
180,97!=! 7,85
(Y1!-!0,01)(13,92!+!623,88*Y1!-!27,88)
180,97*Y1!-!1,68!=!7,85(623,88*Y1!-!13,96)
180,97!=!4!729,55*Y1
Y1!=!0,038kg agua
kg aire seco
G!= 7,85
(0,038!-!0,01)=!280,35
kg aire seco
h
H1!=!13,92!+!623,88*Y1
H1!=!13,92!+!623,88*0,038!=!37,62! kcal
kg
Si se considera que en estos equipos las pérdidas de calor del aire son el 10 %
del calor a la entrada del secador, se tiene:
qp=!0,10*G*H2!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVII.7]
qp=!0,10* "603,85 kg aire seco
h*27,98
kcal
kg #
qp=!783,44kcal
h
210
La temperatura en la interfase en la fase II se calculará mediante la ecuación
psicométrica:
pw!-!pv!=!0,5 (t!-!tw)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! [AXVII.8]
La presión de vapor se determina a partir de la ecuación:
0,01!=!0,622 pv
760!-!pv
pv!=!12,02 mm Hg
pw!-!12,02!=!0,5 (90!-!tw)
Resolviendo la ecuacion por tanteo:
tw = 33,5
58ºC
15ºC
90ºC
50ºC
· Cálculo del número de elementos de transmisión en la zona II
Cálculo de las entalpías en la zona II para el sólido:
A la entrada:
h1!=!'Cps!+!CpL*xS1(*Ts1
hA'!=!*0,75!+!1*0,7285+*33,5 °C!=!49,53kcal
kg
A la salida:
h2!=!'Cps!+!CpL*xS2(*Ts2
hB'!=!*0,33!+!1*0,0715+*33,5 °C!=!13,45kcal
kg
211
Determinación de la temperatura de salida en esta zona mediante un balance de
energía en esta zona.
Calor cedido por el aire al sólido:
G*Cpg*'Tg2!-!TgB(!=!S*Cps*'Ts2!-!TsB'(!+!0,10*qp!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVII.9]
280,35*0,24*'90 - TgB( °C!=!3,25**37,62!-!13,45+!+!0,10*(783,44)
TgB!=!87,66 °C
La temperatura de salida del aire en esta zona es:
TgA= *88 - 33,5+ °C!=!54,16 °C
(∆T)log!=! *44!+!54,16+ °C2
!=!49 °C
Si no existiera pérdidas de calor al ambiente la temperatura el aire a la entrada en
la zona II y salida de la zona III:
280,35*0,24*'90!-!TgB(!°C!=!3,25**37,62!-!13,45+ TgB = 88,83 °C
Por lo tanto la diferencia de las temperaturas en la zona II sería:
(∆T')!=*90!+!88,83+ °C!=!1,17 °C
El número de transmisión en la zona II sería:
(NOT)III!=! 1,17
49!=!0,024
· Calculo del número de elementos de transmisión en la zona I
Número de elementos en la zona I, se realiza un balance entálpico al igual que en
la zona II:
G*Cpg*'TgA!-!Tg1(!=!S*Cps**TsA'!-!Ts1+!+!0,10*qp
G*Cpg*'TgA!-!Tg1(!=!S**hA'!-!h1+!+!0,10*qp
212
280,35*0,26*'TgA!-!58(!°C!=!3,25**49,53!-!22,18+!+!0,10*(783,44)
TgA!=!60 °C
Con las temperaturas a la entrada de la zona I y salida en la zona II tanto para el
sólido como para el líquido, se puede determinar la temperatura de salida del aire
en esta zona:
TgA!=!*60!-!33,5+ °C!=!26,5 °C
(∆T)log!=! *30!+!26.5+ °C2
!=!28,25 °C
Si no existiera pérdidas de calor al ambiente la temperatura el aire a la entrada en
la zona II y salida de la zona III:
280,35*0,26*'TgA!-!58(!°C!=!3,25**49,53!-!22,18+ TgA!!=58,6 °C
Por lo tanto la diferencia de las temperaturas en la zona II sería:
(∆T')!=!*88,8!-!58,6+ °C!=!30,2 °C
El número de transmisión en la zona I sería:
(NOT)I!=! 0,6
28,25!=!0,021
· Cálculo del número de elementos de transmisión en la zona III
∆T!=!*88,83!-!58,6+ °C!=!30,2 °C
Pérdidas de calor al exterior:
∆Tp!=! 0,3*783,44
280,35*0,04!=!20,95 °C
Disminución de la temperatura sino existieran pérdidas:
213
∆T!=!*30,2!-!20,95+ °C!=!9,25 °C
Diferencia media de temperaturas entre el sólido y gas para la zona III:
(∆T)log!=! 55,33!-!26,5
ln55,3326,5
!=!39,16 °C
El número de transmisión en la zona III sería:
(NOT)II!=! 9,25
39,16!=!0,24
El número de transmisión total es:
NOT!=!0,24!+!0,021!+!0,024!=!0,285
· Cálculo de la altura del elemento de transmisión
HOT=57*Cpg*G0,2
a!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVII.10]
a!=!2π*-Dplatano
2. *hbananos*Nbananos!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVII.11]
a!=!2π* "0,029
2# *0,002*2800!=!12,09!m2
HOT!=! 57*0,24*280,350,2
12,09
HOT!=! 57*0,24*280,350,2
12,09!=!3,49
· Cálculo de la longitud del secador
z!=!*HOT*NOT+I!+! *HOT*NOT+II!+!*HOT*NOT+III!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXVII.12]
z!=!*3,49*0,021+I!+ *3,49*0,24+II!+!*3,49*0,021+III
z!=!1,68 m
214
ANEXO XVIII
DISEÑO DEL MOLINO
Con el sobredimensionamiento del 20 % se tiene:
2,95*1,20 = 3,54 kg rodajas banano seco/h
Si se tiene que la densidad aparente es: 217,87 kg/m3
· Volumen que ocupa una cantidad de banano
Volumen ocupado por el banano = Masa banano
Densidad aparente ! [AXVIII.1]
Volumen ocupado por el banano =3,54 kg
217,87kgm3
Volumen ocupado por el banano!=!0,0162 m3
Si se considera que el banano ocupa el 30 % del volumen total del equipo, se
puede calcular el volumen del equipo.
· Volumen del equipo
Volumen equipo != 0,0162
0,30=!0,054 m3
Si se considera que la carcasa del molino es un cilindro, se tiene:
V!= π*r2*l
Si l = 0,37 m
0,054!= π*r2*0,37
r!=!0,2159 m
215
ANEXO XIX
HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE LA AMASADORA
HOJA DE ESPECIFICACIÓN No. 1
Nombre del Equipo: Amasadora
Fabricante: Diseño Modelo: Número en planta: 1
Dimensiones:
Largo: 0,915 m
Ancho: 0,540 m
Altura: 1,30 m
Parámetros de diseño:
Capacidad: 40 kg
Material de construcción: acero inoxidable 304
Principio de funcionamiento: el mezclado y posterior amasado de la mezcla de harina, sal, azúcar, levadura, agua.
Tipo de operación: Batch
Esquema del equipo:
216
ANEXO XX
DISEÑO DE LA CÁMARA DE FERMENTACIÓN
Con el sobredimensionamiento del 20 % se tiene:
149,15*1,20 = 178,98 kg masa/parada
Balance de agua
G*y1+!W!=!G*y2!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXX.1]
W!=!G*(y2!-!y1)
· Cálculo de la humedad másica 1
y1!=!Mv
Mg*
Pv
P!-!Pv!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXX.2]
Pv1!=!φ1*Pg1!=!0,62*1,68!=!1,05 kPa
y1!= 18
28,84*
1,05
101,50-1,05!=!0,0065 kg H2O/kg aire seco
· Cálculo de la humedad másica 2
y2!=!Mv
Mg*
Pv
P!-!Pv
Pv2!=!φ2*Pg2!=!0,75*6,98!=!5,23 kPa
y2!=! 18
28,84*
5,23
101,50!-!5,23!=!0,0339 kg H2O/ kg aire seco
· Cálculo de la masa de aire seco
ma!=!P*V
R*T !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXX.3]
217
ma=100,46*2,69
0,082*101,32*103*299
28,84*1003
!=!3,25 kg aire seco
Masa aire seco!=!3,25 kg
35 min*60 min
1 h=!5,57
kg
h
· Cálculo de la cantidad de vapor necesario para humidificar
W!=!3,25*(0,0339!-!0,0065)
W!=!0,089 kg
W!=! 0,089 kg
35 min*60 min
1 h=!0,15
kg
h
218
ANEXO XXI
DISEÑO DEL HORNO ROTATIVO Para determinar la cantidad de calor generado por el quemador es necesario
determinar el calor requerido: por la pieza de pan para su cocción, las pérdidas
por la chimenea, el calor absorbido por las paredes y el aislante.
· La cantidad de calor absorbido por el pan se calcula con la siguiente
ecuación.
Qp!=!mp*Cpp*∆T!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXXI.1]
Donde:
Qp: calor absorbido por el pan (kJ)
mp: masa de pan total en una horneada (25,200 kg)
Cpp: calor específico del pan (2,54 kJ/kg ᵒC)
∆T: gradiente de temperatura (165-20) ᵒC
El calor requerido por el pan es de Qp = 9 281,16 kJ
El tiempo de horneado es de 23 minutos (1 380s), por lo que Qp = 6,7254 kW
· La cantidad de calor perdida por la chimenea es la cantidad de calor que
arrastra en agua evaporada del pan, se calcula de la siguiente manera:
Qa!=!ma*Cpa*∆T!+!ma*λ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXXI.2]
Donde:
Qa: calor absorbido por el agua para evaporar (kJ)
ma: masa de agua total en una horneada (24,15 kg)
Cpp: calor específico del agua (kJ/kg ᵒC)
∆T: gradiente de temperatura (92-20) ᵒC
λ: calor latente de vaporización (kJ/kg)
λ!=!C1 (1-Tr)C2+C3*Tr+C4*T
r2 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXXI.3]
Tr!=! T
Tc!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXXI.4]
219
Donde:
Tr: temperatura reducida
Tc: temperatura crítica
T: temperatura de vapor a 92 ᵒC
C1 = 5,2053*107
C2 = 0,3199
C3 = -0,212
C4 = 0,25795
Obteniéndose un calor latente de 2 287,49 kJ/kg
La capacidad del agua se calcula:
Cp!=!C1!+!C2*T!+!C3*T2!+!C4*T3!+!C5*T4!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXXI.5]
C1 = 2,7637*105
C2 = -2,0901*103
C3 = 8,125
C4 = -1,4116*10-2
C5 = 9,3701*10-6
Con lo que se obtiene un Cp = 4 212,50 kJ/kg ᵒC
Del balance de masa se tiene que la cantidad de agua evaporada es:
C = 24,15 kg en las 5 horneadas, por lo cual para una horneada la masa de agua
evaporada sería: 4,83 kg
La cantidad que se escapa por la chimenea es de Qa = 1 475 989,59 kJ, para el
tiempo de horneado se tiene, Qa = 1 069,56 kW
· La cantidad de calor perdido por las paredes del horno y el absorbido por el
aislante se determina de la siguiente manera:
El calor transferido al ambiente sin aislante sería:
220
Q = A(Tc- T∞)
2Lac " 1Kaci
+1
Kace#+
1har
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXXI.6]
Donde:
T∞: temperatura ambiente, 30 ºC
Tc temperatura de pared, 165 ºC
kac: constante de conductividad térmica del acero inoxidable 304 (Kaci= 17,19
W/m K y Kace= 15,29 W/m K a 50 ᵒC q es la temperatura q se estima tendrá la
pared exterior del horno)
hc: coeficiente de convección de aire (10 W/m2 K)
Lac: espesor del acero inoxidable (5mm), 0,005 m
A: área de la pared interna del horno
Para determinar el área total de las paredes internas del horno se tiene que son 4
paredes por las que se pierde calor, las dimensiones empleadas se las obtuvo del
horno empleado en la fase experimental.
A!=!2**2,10*2,20+!+!2**2,10*1,57+!=!15,834!m2
Q!=! *165!-!30+*15,834
2*0,005 " 115,29 !+! 1
17,19#+110
!=!21 114,97 W
Para el cálculo del calor perdido con material aislante se modifica la ecuación de
la siguiente forma:
Q!=! A(Tc!-!T∞)
2Lac " 1Kaci
!+! 1Kace
# !+! LaisKais
!+! 1har
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXXI.7]
Donde:
kais: constante de conductividad térmica del aislante (0,06 W/m °K)
Lais: espesor del aislante (m)
Iterando se obtiene que el espesor del material aislante sería de 0,155 m
221
La temperatura de pared del material aislante se determina con el calor de
convección hacían el ambiente externo que debe ser igual Qais.
796,16!=! Tp!-!301
15,834 " 110#
Tp!=!308,028!ᵒK!=!35,02!ᵒC
Con esta temperatura de pared exterior la constante de conductividad es de 10,53
W/m °K.
El calor requerido al quemador es la suma de los calores absorbido por las
paredes y del requerido por el pan.
Qr = Qp + Q!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXXI.8]
El calor total es el requerido más un 20% de sobredimensionamiento.
Qt= 1,1 'Qp + Q( = 7,516 kW
Qt = 1,1 (6,72 + 0,79616) = 8,26 kW
Para lograr tal cantidad de calor se necesitar conocer cuánto combustible se debe
utilizar, en este caso el combustible empleado es el GLP.
La cantidad de GLP requerido se calcula con la ecuación AXXI.9.
W = Qt
PCIprom!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![AXXI.9]
Donde:
W: cantidad de GLP requerido (kg/h)
Qt: calor total requerido del quemador (kJ/h)
PCIprom: poder calorífico inferior promedio (kJ/kg)
El poder calorífico promedio del GLP se lo calcula con los poderes caloríficos
inferiores de cada componente (70 % propano y 30 % butano).
222
PCIprom!=!0,7*PCIC3+!0,3*PCIC4!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! [AXXI.10]
El poder calorífico inferior del propano es de 46,30 MJ/kg y para el butano es de
45,70 MJ/kg
PCIprom!=!0,7*46,30!+!0,3*45,70!=!46,12 MJ/kg
PCIprom!=!46 120 kJ/kg
Reemplazando en la ecuación, se obtiene:
W!=!8,26kJs *
3!600s1h
46!120!=!0,64 kg/h