Obtención de harina de yuca

7/30/2019 Obtencin de harina de yuca

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Obtencin de Harina de Yuca para el Desarrollo de Productos Dulces Destinadospara la Alimentacin de CelacosGabriela Alvarado T, MSc Fabiola Cornejo Z.

Facultad de Ingeniera en Mecnica y Ciencias de la ProduccinEscuela Superior Politcnica del Litoral (ESPOL)

Campus Gustavo Galindo Velasco, Km. 30.5 Va Perimetral, Apartado: 09-01-5863, Guayaquil, [email protected], [email protected]

Resumen

Los alimentos a base de trigo que pueden considerarse de consumo cotidiano para cualquier persona, pueden

ser una amenaza contra la salud para otras, pues contienen un componente llamado gluten, al cual los celacos son

intolerantes. Siendo la yuca un cultivo tradicional en el Ecuador sin gluten y ante la necesidad de la situacin

planteada, en la presente investigacin se desarroll un polvo base a partir de la mezcla de las harinas de yuca,

arroz y maz, el cual sustituy a la harina de trigo en la formulacin de productos dulces como muffins y galletas.

Para lograr dicho objetivo, se desarroll el proceso de obtencin y caracterizacin de la harina de yuca. Despus,se elabor el polvo base a partir de la mezcla de las tres harinas y se estableci su tiempo de vida til. Luego, se

determinaron dos formulaciones para las galletas y muffins, utilizando dos aditivos mejoradores de textura: SSL

(Estearoil Lactilato de Sodio) y DATEM (steres de monoglicridos del cido diacetil tartrico). De acuerdo a los

resultados de las pruebas sensoriales, se seleccion el aditivo DATEM en una concentracin de 0.5% para ambos

productos, pues las formulaciones con dicho aditivo tuvieron mayor aceptacin entre los panelistas.

Palabras Clave: Celiaqua, gluten, harina de yuca, isotermas, secado.

Abstract

The wheat-based foods that can be considered daily consumer to any person may be a health threat to others,

because they contain a component called gluten, which the celiacs are intolerant. Being cassava a traditional cropin Ecuador without gluten and given the necessity of the proposed situation, the present investigation develops a

powder base from the mixture of flours of cassava, rice and maize, which replaced the flour wheat in the

formulations of products like muffins and sweet biscuits. To achieve this, the process of obtaining and

characterization of cassava flour were developed. Then, the powder base was produced from the three flour

mixture and determined its shelf life. Then, two formulations were determined to cookies and muffins, using two

additives texture improvers: SSL (Sodium Stearoyl Lactylate) and DATEM (Diacetyl tartaric acid esters of

monoglycerides). According to the results of sensory tests, DATEM additive was selected at a concentration of

0.5% for both products, as the formulations with this additive were more accepted by the panelists.

1. Introduccin

Desde hace mucho tiempo, la yuca ha sidoconsiderada como un cultivo promisorio con unaamplia variedad de aplicaciones especialmente en elcampo alimentario. Al no ser la yuca una fuente degluten, puede ser consumida sin problemas, porpersonas que tienen la enfermedad conocida comoceliaqua o intolerancia al gluten. El gluten seencuentra en el trigo, avena, cebada y centeno ocualquier alimento que contenga estos cereales [5].

Esta enfermedad se caracteriza por la dificultadpara digerir este compuesto, lo cual se manifiesta conuna serie de desrdenes intestinales, y con ello diarrea,gases estomacales, clicos abdominales, prdida de

apetito y debilidad.

Es de vital importancia para el enfermo celacoceirse de por vida a los alimentos que puede ingerir,pues la ingestin de pocas cantidades de gluten puedeproducir lesin de las vellosidades intestinales,afectando la capacidad para absorber los nutrientes.Por esto, la enfermedad altera al proceso digestivo deabsorcin, y as existen deficiencias nutricionales, conla posterior prdida de peso. Es decir que, finalmente,termina siendo un problema de malnutricin [2,5].

En este contexto, las personas que padecen de estetrastorno tienen pocas opciones alimenticias. Por lotanto, se requieren soluciones tecnolgicas creativaspara hacer disponibles a los celacos productos

alimenticios con las propiedades deseables, pero sinriesgo para su salud.


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2. Materiales y Mtodos

2.1. Materia Prima

Se utilizaron yucas adquiridas en un mercado localen el norte de la ciudad de Guayaquil. La materia

prima fue lavada con agua y luego pelada de maneramanual. Inmediatamente se lav con agua fra pararetirar los restos de cscara y se procedi a triturarla.Adems, se realiz un control de las especificacionesfsicas, qumicas y organolpticas. Todos los anlisisse hicieron por triplicado para luego promediar lasmedidas.

2.1.1. Especificaciones fsicas. El peso se determinmediante una balanza electrnica, la determinacin deldimetro y la altura se realiz con el calibradorVernier y el rendimiento se hall relacionando lospesos de la cscara de cada muestra y de la pulpa.

Tabla 1. Caractersticas fsicas de la yuca

Nmuestra

DimensionesPeso(g)

Rend.(%)Altura

(mm)Dimetro

(mm)1 153,50 51,40 510,0 85,492 160,70 60,30 522,0 84,87

3 148,20 52,70 503,0 85,88Promedio 154,13 54,80 511,67 85,41

2.1.2. Especificaciones qumicas. La variacin de pH

se hall en forma directa mediante el mtodo AOAC,utilizando un potencimetro de electrodo, previamentecalibrado a temperatura ambiente, el cual se introdujoen una mezcla de 90 ml de agua destilada y 10 g deyuca fresca triturada. Los slidos solubles se midieronen muestras previamente homogeneizadas, por mediode un refractmetro con una escala entre 0 y 30 gradosBrix, por lectura directa. Los resultados fueronexpresados como % de slidos solubles. Paradeterminar la humedad inicial de la yuca, se emple elMtodo AOAC, el cual utiliza una balanza dedeterminacin de humedad equipada con una lmparainfrarroja, donde se lee directamente el contenido de

humedad. Mientras que, para medir la actividad deagua, emple el Aqualab Water Activity meter. En latabla 6, se observa el pequeo rango de variacin enlos parmetros qumicos que se produce en la yuca.

Tabla 2. Caractersticas qumicas de la yuca

N muestra Ph Brix Humedad (%) AW1 6,35 7 65,76 0,985

2 6,33 6,8 64,89 0,972

3 6,31 7 65,32 0,980

Promedio 6,33 6,93 65,32 0,979

2.2. Proceso experimental

2.2.1. Proceso de elaboracin de harina. En la Figura1 se describen las etapas de la elaboracin de harina deyuca mediante un diagrama de flujo.

RECEPCION DEMATERIA PRIMA

Figura 1. Diagrama de Flujo del Proceso deelaboracin de harina

Recepcin: En esta etapa, se llev a cabo unainspeccin visual de la materia prima, y se determinel peso de la misma para establecer parmetros derendimiento para el proceso mismo.

Lavado: la limpieza de las yucas se realiz conagua. Esta etapa es importante porque, si las racestienen tierra adherida, el producto final resultar conalto contenido de cenizas, especialmente de slice, lo

cual reduce su calidad.

SECADO

LAVADO

PELADO

Agua

CORTADO

14.59% dedes erdicios

85.41% de yuca

TRITURADO

PULVERIZADO

TAMIZADO

85.41% detrozos de yuca

85.41% de papilla

ENVASADO

33.88% deolvo de uca

Gruesos1.42%

51.53%

a ua

Aire

33.88% deuca seca

32.46% deharina de yuca


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Pelado: para elaborar harina, se elimin la cscara

manualmente con cuchillos.Cortado: Se cort la yuca en trozos pequeos y

uniformes.Triturado: para que las races se sequen ms

rpidamente es necesario aumentar la superficieexpuesta al aire caliente, por lo que se procedi atriturar la yuca para obtener una papilla.

Secado: Se llev a cabo mediante un secadorhorizontal experimental. La papilla obtenida en laetapa anterior se dispuso en bandejas de aluminio, de9.5 cm de largo, 9 cm de ancho y 0.8 cm deprofundidad, las cuales fueron llevadas al secador a

temperatura de 50 2 C con una velocidad del aire de4.19 m/s. El tiempo requerido para que el productollegara a peso constante fue de 4 horas. Despus deesta operacin se coloc el material tratado enrecipientes para su posterior anlisis fisicoqumico.

Pulverizado: La reduccin de tamao del materialseco se realiz mediante un molino-tamiz.

Tamizado: Se hizo pasar el polvo fino por unaserie de mallas para determinar su granulometra.

Envasado: La harina de yuca obtenida se envas enfundas de polietileno.

2.2.2. Curvas de Secado. Los datos del proceso desecado (humedad del slido vs. tiempo) hasta pesoconstante fueron obtenidos pesando peridicamente lasmuestras a intervalos de 5 minutos durante las tresprimeras horas de secado y cada 10 y 15 minutosdurante la ltima hora con una balanza.

El porcentaje de slidos secos (Ws) del materialfresco antes del proceso experimental fue determinadode acuerdo al mtodo de la lmpara infrarrojaestablecido por la AOAC. Este valor permanececonstante durante el secado. Luego, se determin elcontenido de humedad final de las muestras secasmediante un balance.

Para obtener los valores de humedad en base seca(xt), se aplic la ecuacin 1.

s

s

t

W

WWx

=

(Ecuacin 1)

Donde:xt = Humedad en base seca de la muestraW= Peso de la muestraWs= Peso de slidos secos

Luego, se hall la isoterma de desorcin de la yucamediante el programa Water Analiser, la cual semuestra en la Figura 2. Utilizando el modelo de BET,se determin que el valor de la monocapa era de0.1109 g de agua/ g s.s.

Isotherm for Yuca @ 30C

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

aw

moisturedb

(gH2O

/gsolids)

Figura 2. Isoterma de desorcin de la yuca

Por otro lado, en la tabla psicromtrica, con una

temperatura y humedad relativa del aire del ambientede 30C y 85% respectivamente, y yendo de manerahorizontal hasta la temperatura de secado de 50C, seencontr que la HR fue de 0.29. Con este dato, se entrpor la grfica de la isoterma de desorcin en el eje delas x (AW), y se determin que la humedad deequilibrio para la yuca x* fue de 0.1816 g de agua/ gs.s. Con este valor, se calcularon las humedades libres(x) correspondientes a cada una de las humedades enbase seca determinadas experimentalmente, mediantela ecuacin 2.

x=xt -x* (Ecuacin 2)Donde:

x = Humedad Librext = Humedad en base seca de la muestrax*= Humedad de equilibrio de la muestra

Posteriormente, se calcularon las humedadesmedias, promediando los valores de humedad libreobtenidos. Finalmente, la velocidad de secado seobtiene relacionando la cantidad de agua que seelimina durante un tiempo determinado en el rea desecado definida. Es decir, se calcula un diferencial dex media y del tiempo para calcular la velocidad desecado mediante la siguiente frmula:

=t

x

A

WRs (Ecuacin 3)

En la figura 3, se presentan los valores de humedaddel slido en base seca (Kg. H2O/Kg. ss) a lo largo deltiempo (h) durante el proceso de secado de la yuca a

50 2C.


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Humedad en base seca (xt) v s.

Tiempo (t)

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

0 50 100 150 200 250

Tiempo (min)

Humedadenbaseseca(Kg

deagua/Kgd

es.s.)

Figura 3. Humedad en base seca (xt) en funcin deltiempo (t) durante el secado de yuca

Como se observa en la figura 3, durante las dos

primeras horas del proceso, se present unadisminucin significativa de la humedad del slido.Esta disminucin est incluso por debajo de la mitaddel valor de humedad inicial del slido. Por otra parte,la cada de humedad del slido es mucho msmoderada (menor pendiente) a partir de la segundahora de secado.

En la Figura 4 se muestra la grfica de Humedadlibre en funcin del tiempo (min).

Humedad Libre (x) vs. Tiempo (t)

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

0 50 100 150 200 250

Tiempo (min)

HumedadLibre(Kgdeagua/Kg

s.s.)

Figura 4. Humedad Libre en funcin del tiempo

En la figura 5, se observan los cambios queexperimenta la velocidad de secado en funcin de lahumedad libre del slido, durante el proceso de secadode la yuca. La grfica obtenida, es una curvacaracterstica de secado que refleja el paso del slidopor distintos perodos a medida que la humedad libredel slido se reduce desde un valor inicial de 1.7419 gde agua / g s.s. hasta el valor final de 0.0202 g de agua/g s.s.

Figura 5. Curva de Velocidad de Secado

Al analizar la curva de secado, se concluye que enel periodo AB la velocidad de secado disminuye

rpidamente, desde un valor inicial de humedad librede 1.7419 hasta 1.6787 g de agua/ g s.s. En esteperiodo, se ajusta la temperatura del material a lascondiciones de secado y la velocidad de secado fue de4.04 hasta 3.68 Kg. /h-m2.

El periodo BC representa el perodo de velocidadconstante, el cual es independiente de la humedad delslido lo cual origin que la humedad libredescendiera desde 1.6787 g de agua/ g s.s hasta 1.1851g de agua/ g s.s. En promedio, este valor fue de de 3.60Kg./h-m2. Durante este perodo del slido est tanhmedo que existe una pelcula de agua contina sobretoda la superficie de secado y el lquido se comporta

como si el slido no existiera.Luego, la velocidad de secado comienza a decaer

lentamente, dando comienzo al periodo de velocidadCD, que se inicia con la velocidad crtica de 3.60Kg/h-m2 correspondiente a una humedad crtica de1.1851 g H2O/ g ss. Este valor puede variar con elespesor del material y con la velocidad de secado y porconsiguiente, no es una propiedad del material.

El periodo que sigue se llama 2do. Decreciente, elcual finaliza cuando la humedad libre se anula, es decirla velocidad de secado es cero.

2.3. Caracterizacin de la harina de yuca

2.3.1. Isoterma de Adsorcin. Se realiz la isotermade adsorcin para predecir su estabilidad de la harina,relacionando la actividad de agua con la humedad delproducto a una temperatura constante [4]. La isotermade adsorcin de humedad a 32C, fue determinadamediante el mtodo isopistico. En la figura 6, sepuede observar que se obtuvo una isoterma de tipo II,de forma sigmoidea o tipo S. El valor de la monocapade BET fue 0.0562 g de agua/g s.s. con un R2 de0.9932646.


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Isother m for Harina de Yuca @ 30C

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

aw

moisturedb

(gH2O/gsolids)

Figura 6. Isoterma de adsorcin de harina de yuca a32C

2.3.2. Granulometra. El tamizado se realiz por

medio de un juego de tamices marca Tyler de variosmicrajes. El 98.1% de la harina, pas la malla 70, porlo tanto, cumple con el requisito de tamao departcula de la norma INEN 517 que exige que el 95%de las partculas deben pasar la malla No. 70 conapertura de 210 m (0.210 mm).

2.3.3. Caractersticas Fsico-qumicas. El pH y lahumedad y las cenizas de la harina fuerondeterminados por mtodos de la AOAC al igual que lamateria prima. La determinacin de cenizas, se realizpor calcinacin en mufla, y la de densidad, se realizmidiendo el volumen que ocupa una determinada masa

al ser compactada en un beaker. Estos anlisis serealizaron por triplicado y los resultados promedios dela harina estudiada se resumen en la tabla 3.

Tabla 3. Caractersticasfsico-qumicas de la harinade yuca

Humedad 12.8%pH 6.1

Cenizas 2.51 %Densidad 0.428 g/ml

3. Resultados y Anlisis

Con la finalidad de ofrecer una alternativa dealimentacin a las personas que padecen de laenfermedad celaca para que puedan elaborar suspropios productos, se propuso evaluar la funcionalidadde un polvo base libre de gluten que pueda sustituir ala harina de trigo.

3.1. Elaboracin de Mezcla Base

Esta mezcla base constituye un producto con altopotencialidad de comercializacin ante la situacin

descrita.

3.1.1. Frmula. La mezcla base consta de tres harinasprovenientes de alimentos permitidos para los celacos(yuca, arroz y maz) [3].Al no trabajar con harina detrigo, la elasticidad en las masas y las caractersticas delos productos finales no son las mismas [6], por lo quese realizaron pruebas experimentales utilizando dos

aditivos al 0.5%: SSL (E-481) Y DATEM (E-472e).

Tabla 15. Composicin porcentual de la mezcla base +aditivo

Ingredientes Porcentaje (%)Harina de arroz 46.3Harina de yuca 23.2Harina de maz 30.0

Aditivo 0.5Total 100.0

3.1.2. Prediccin de Vida til. Se estudi la ganancia

de humedad del polvo base a travs de una pelculaplstica de polietileno y se construy su isoterma a30C mediante el programa Water Analiser como semuestra en la Figura 7.

Isotherm for Mezcla Base @ 30C

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

aw

moisturedb

(gH2O/gsolids)

Figura 7. Isoterma de adsorcin de la mezcla base

En primer lugar, se determinaron losrequerimientos del producto. La humedad inicial delpolvo base fue de 9.98 g de agua/100 g de s.s. El valorde la Monocapa de BET fue de 10.04 g de agua/100 gs.s. con un R2 de 0.974910.

Luego, se defini un indicador de calidad basado enla humedad crtica. Mediante evaluacin sensorial, laprimera caracterstica de calidad que se perdi fue latextura, puesto que a una humedad de 0.148 g de agua/g de s.s., la mezcla de harinas comenz a apelmazarse.Este punto, en el que el producto ya no se consideraceptable, fue definido como humedad crtica (mc) [4].

Adicionalmente, se determin el valor de lahumedad equilibrio, considerando que la Humedadrelativa del ambiente de la ciudad de Guayaquil es de85%. Estos datos se muestran a continuacin en la

tabla 4.


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Tabla 4. Contenidos de humedad en base seca(g agua /g de s.s.)

Humedad inicial (m0) 0.0998Humedad crtica (mc) 0.148Humedad de equilibrio (me) 0.229

Se calcul que el rea del empaque necesaria para500g de producto, es de 375 cm2. Para determinar eltiempo de vida del producto se aplica la siguienteecuacin:

=

b

P

w

A

x

k

S

0

ln

(Ecuacin 4)Donde:

= tiempo de vida til en dasln = Contenido de humedad no completado(tendencia de permeabilidad del empaque)

K/x = Permeabilidad mx. del alimento en g H2O/dam2 mm Hg.A = rea del empaque (m2)Ws =Peso de slidos secos (g)Po =Presin de vapor de agua a 30C (mm Hg.)b = Pendiente de la isoterma

El valor de gamma crtico (ln ) se calculamediante la ecuacin 5, que predice un cambio de pesoen alimentos secos empacados:

=

ce

e

mm

mm 0lnln (Ecuacin 5)

El valor de b (pendiente de la isoterma) se obtiene

mediante la ecuacin 6.

0

0

awaw

mmb

c

c

=

(Ecuacin 6)Reemplazando en la frmula, se obtiene que el

valor de ln es de 0.466912. Luego, se calcul el valorb cuy resultado fue de 0.175273. Finalmente,aplicando la ecuacin ya mencionada, se obtuvo queutilizando un empaque de polietileno, la vida til delpolvo base es de 200 das (7 meses aproximadamente).

3.2. Pruebas Sensoriales

Las formulaciones para galletas y muffins fuerondesarrolladas mediante la realizacin de ensayos anivel experimental, utilizando frmulasconvencionales con diferentes proporciones de losingredientes. Se trabaj con dos formulaciones quecontenan dos aditivos diferentes e igualmenteconvenientes, lo cual hace difcil definir por culdecidirse, por lo que, por medio de una pruebasensorial de escala hednica, se pudo obtener lasolucin al problema y conocer la preferencia queexiste por una determinada formulacin.

Se utiliz una prueba de aceptacin a 30 panelistasempleando una escala hednica de 5 puntos [1], donde

me gusta mucho posee una calificacin de 5 y medisgusta mucho tiene una calificacin de 1.

Se determin que s existieron diferenciassignificativas en las formulaciones con DATEM y SSLde ambos productos. Se seleccionaron lasformulaciones que incluan al aditivo DATEM como

componente (frmula 2) porque tuvieron mayoraceptacin entre los jueces.

4. Agradecimiento

A la empresa Granotec por proporcionar lasmuestras de los aditivos utilizados en lasformulaciones de los productos horneados de maneradesinteresada y a la Msc. Fabiola Cornejo por sudireccin durante el desarrollo de este trabajo.

5. Referencias

[1]Anzalda Morales, Antonio; La EvaluacinSensorial de los Alimentos, Editorial Acribia S.A.,Zaragoza Espaa, 1994, Pgs. 67 75.

[2]Aparicio Meix, Juan; Hernndez Rodrguez,Manuel. Pediatra. 2da edicin. Publicado porEdiciones Daz de Santos, 1994. 1463 pginas.Pg. 617-622.

[3]Astiasarn Anchia, Iciar. Alimentos y nutricin enla prctica sanitaria. Publicado por Ediciones Dazde Santos, 2003. 505 pginas. Pgina 110-111.

[4]Barboza G; Vega H, Deshidratacin de Alimentos,Editorial Acribia S.A., Zaragoza Espaa, 2000,Pgs. 27- 35, 130 135.

[5]HERRERA B., Agustn; HERRERA de Pablo,Esther; MRMOL G., Rafael. La enfermedadcelaca y su gastronoma. Publicado por CarenaEditors, S.l., 2006. 299 pginas. Pginas 28-266.

[6]LPEZ Alegret, Pedro; BOATELLA R., Joseph.Qumica y Bioqumica de los Alimentos II.Ediciones Universitat Barcelona, 2004. Pg 93-94.

6. Conclusiones

El alto nivel de aprobacin expresado a travs delos resultados de las evaluaciones sensoriales,

demostraron que el polvo base obtenido constituye unainteresante propuesta comercial especialmente para laspersonas que padecen de la enfermedad celaca. Parala elaboracin de diferentes productos horneados, debeincluirse el aditivo DATEM en la formulacin de lamezcla base, el mismo que fue seleccionado porque deacuerdo a los resultados de la evaluacin sensorial,mejora la textura y suavidad de las galletas y de losmuffins elaborados.

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