UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

PROYECTO DE INVESTIGACION

DETERMINACION DE LA CALIDAD DE DIFERENTES VARIEDADES DE PAPA (Solanum Tuberusum) DESARROLLANDO MODELOS

MATEMATICOS EN FUNCION A LA GRAVEDAD ESPECÍFICA

ÁREA DE INVESTIGACION: la presente investigación se realizara en el área de Ingeniería y Tecnología Agroindustrial, en la región Apurímac.

POR: Bach. Rosada Cahuana;Milton

Abancay, 15 de octubre del 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE

APURÍMAC

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

PROYECTO DE TESIS

DETERMINACION DE LA CALIDAD DE DIFERENTES

VARIEDADES DE PAPA (Solanum Tuberusum)

DESARROLLANDO MODELOS MATEMATICOS EN

FUNCION A LA GRAVEDAD ESPECÍFICA

RESPONSABLE: Bach. Milton Rosada Cahuana

ASESORES : Ing. Alfredo Pérez Ayma

Ing. Reynaldo J. Silva Paz

PRESIDENTE DE JURADO :………………………………..

PRIMER MIEMBRO DE JURADO :……………………………….

SEGUNDO MIEMBRO DE JURADO :…………………………….

DETERMINACION DE LA CALIDAD DE

DIFERENTES VARIEDADES DE PAPA

(Solanum Tuberusum) DESARROLLANDO

MODELOS MATEMATICOS EN FUNCION A

LA GRAVEDAD ESPECÍFICA

INDICE GENERAL

CAPITULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1. Descripción y formulación del problema 1

1.1.1. Problema principal 2

1.1.2. Problema específico 2

1.2. Justificación 2

1.3. Limitaciones 3

CAPITULO II

OBJETIVOS

2.1. Objetivo general 4

2.2. Objetivo específico 4

CAPITULO III

MARCO REFERENCIAL

3.1. Antecedentes 5

3.2. Marco teórico 7

3.2.1. Papa 7

3.2.1.1. Generalidades 7

3.2.1.2. Variedad de papas 7

3.2.1.3. Taxonomía 9

3.2.1.4. Composición físico - química y valor nutricional 9

3.2.1.5. Producción nacional de papa 10

2.2.1.6 Criterios para seleccionar papas 10

2.2.1.7 Requerimientos cualitativos para la industrialización de la papa 11

3.2.2. Propiedades mecánicas 14

3.2.2.1. Gravedad especifica 14

3.2.2.2. Almidón 15

3.2.2.3. Solidos totales 16

3.2.3. Modelos matemáticos para establecer la relación entre la gravedad específica y

la materia seca o el almidón 16

3.3. Marco conceptual 18

CAPITULO IV

HIPOTESIS Y VARIABLES:

4.1. Formulación de hipótesis 19

4.1.1. Hipótesis general 19

4.1.2. Hipótesis específicos 19

4.2. Definición operacional de variables 20

CAPITULO V

METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION

5.1. Tipo y nivel de investigación 21

5.1.1. tipo de investigación 21

5.1.2. Nivel de investigación 21

5.2. Método y diseño de investigación 21

5.3. Población 23

5.3.1. Características y delimitación 23

5.3.2. Ubicación espacio – temporal 23

5.4. Muestra 23

5.4.1. Técnicas de muestreo 23

5.4.2. Tamaño y cálculo de tamaño 24

5.5. Descripción de la experimentación 24

5.6. Técnicas e instrumentos de recolección de datos 24

5.6.1. Descripción de la experimentación 24

5.7. Procesamiento y análisis de datos 25

5.8. Prueba de hipótesis 26

5.8.1. Formulación de hipótesis nulas y alternas 26

5.8.2. Selección de la prueba estadística 26

5.8.3. Condiciones para aceptar o rechazar la hipótesis 26

CAPITULO IV

ADMINISTRACION DEL PROYECTO

6.1. Cronograma de actividades 27

6.2. Recursos institucionales, financieros y humanos 29

BIBLIOGRAFIA 30

ANEXOS 31

CAPITULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1. DESCRIPCION Y FORMULACION DEL PROBLEMA:

En la región Apurímac, la falta de conocimiento sobre las propiedades mecánicas

simples, como la determinación de la gravedad especifica que es rápida, simple y

barata, y al existir la posibilidad de correlacionarla con el contenido de almidón, cuya

determinación es demorada, relativamente complicada y con el uso de reactivos, este

método constituye un medio valioso para el control y estimación de rendimiento de la

papa.

La papa posee características únicas en su especie, una de ellas su capacidad

antioxidante, gracias a su contenido de antocianinas y vitamina C que disminuye el

colesterol, previene el cáncer y otras enfermedades, el departamento de Apurímac se

ubica es el tercer productor de papa a nivel del Perú, produciendo un 15.81 % de toda

la producción nacional, además en las zonas altoandinas de Apurímac se encuentra la

mayor diversificación de variedades de este tubérculo, cultivándose principalmente

papas nativas que pueden ser una fuente importante de ingresos para los productores,

mediante la industrialización (MINAG, 2009).

La industrialización de la papa con fines de comercialización y conservación fresca,

congelada, deshidratada se necesita del conocimiento previo de su relación en

contenido de sólidos y materia seca; es así que surge la necesidad de proveer de una

metodología rápida expresada en un modelo experimental que a partir de

procedimientos sencillos de gravimetría se pueda conocer mediante la predicción del

contenido de materia seca total en relación a una cantidad conocida de muestra.

1.1.1. PROBLEMA PRINCIPAL:

¿Existirá la posibilidad de determinar un método sencillo de control y estimación de

rendimiento encontrando una relación experimental entre la gravedad específica y el

contenido de sólidos totales, almidón y sólidos solubles (° Brix), en 20 variedades de

papa?

1.1.2. PROBLEMA ESPECIFICO:

¿Existe la posibilidad de establecer modelos matemáticos que permitan el

cálculo de sólidos totales en base a la gravedad específica?

¿Existe la posibilidad de establecer modelos matemáticos que permitan el

cálculo de almidón en base a la gravedad específica?

¿Existe la posibilidad de establecer modelos matemáticos que permitan el

cálculo de sólidos solubles en base a la gravedad específica?

1.2. JUSTIFICACION:

El presente proyecto de investigación es fundamental para poder determinar la calidad

de la papa por métodos sencillos, direccionando su utilización agroindustrialmente.

En esta investigación se pretende dar a conocer una metodología para determinar las

propiedades mecánicas de la papa, de una manera muy sencilla basada en principios

de gravimetría planteada por Arquímedes; debido a que los productores,

comercializadores y transformadores puedan determinar de una manera más sencilla

las características fisicoquímicas de la materia prima y poder destinarlas a un proceso

adecuado.

El desarrollo de un modelo matemático validado estadísticamente, podrá ser aplicado

por aquellas personas e instituciones que estén involucradas con la producción,

comercialización e industrialización de este tubérculo, direccionando principalmente a

que proceso puede ser sometido con la finalidad de optimizar su utilización.

1.3. LIMITACIONES:

El proyecto de investigación planteado presenta limitantes entre ellos la falta de una balanza

para realizar el peso sumergido en agua, la obtención y selección de las 20 variedades de

papa a utilizar; además no existe mucha información bibliográfica sobre el tema.

CAPITULO II

OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL:

Validar y determinar un método sencillo de control y estimación de rendimiento en base a

una relación experimental existente entre la gravedad específica y el contenido de materia

seca, almidón y solidos totales (°Brix), a partir de 20 variedades de papa para determinar un

método sencillo de control y estimación de rendimiento.

2.2. OBJETIVO ESPECIFICO:

Establecer modelos matemáticos que permitan el cálculo de materia seca en

base a la gravedad especifica.

Establecer modelos matemáticos que permitan el cálculo de almidón en base a

la gravedad especifica

Establecer modelos matemáticos que permitan el cálculo de sólidos solubles

en base a la gravedad especifica

Validar estadísticamente los modelos matemáticos encontrados.

CAPITULO III

MARCO REFERENCIAL

3.1. ANTECEDENTES:

Arquímedes, aproximadamente 250 años a.c., postulo su principio que dice: “Todo

cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido, experimenta un esfuerzo dirigido

hacia arriba, igual al peso del fluido que desaloja”.

Merkel (1983) definió al peso específico de un cuerpo (PE) expresado como Newton /

m3, como una relación existente entre el peso (W) de la sustancia expresado en

Newton y el volumen (V) de la misma, expresado en m3 , tal como es representado en

la ecuación (1)

PE = W / V……………. (1).

La gravedad especifica (G.E.) fue definida por Hall y colaboradores, (1978), como la

relación entre el peso de una sustancia y el peso de la misma sumergida en agua a la

temperatura de 4°C, según los físicos, y a 15.6°C, según los ingenieros en

consecuencia, la gravedad especifica (G.E.) corresponde por definición al peso

específico relativo con respecto al agua. Debido a que el volumen de un cuerpo

sumergido es igual al volumen del agua desplazada, la relación de los pesos

específicos es la misma que la de los pesos del alimento y de un volumen igual de

agua, lo cual se puede expresar en términos de peso como se muestra en la ecuación

(2).

G.E. = (W) / (W – W @ sumergida en agua)………….. (2)

Ordoñez (1981), indico que los valores de la gravedad específica, materia seca y

almidón en papas, son importantes en la selección de cultivar es para distintos tipos de

procesamiento industrial. A través de los datos experimentales de la gravedad

específica de los tubérculos se pueden obtener los contenidos de almidón y de materia

seca, ampliando las distintas tablas de conversión o ecuaciones establecidas.

En el reino unido, Lewis público su obra que apareció en 1987 y en la que se incluyen

los principios físicos relacionados con las operaciones utilizadas en la fabricación de

alimentos; en 1986, Rao y Rizvi publicaron en los estados unidos de norte américa su

obra que incluye las propiedades más utilizadas en la ingeniería de los alimentos, Jowitt

y un grupo distinguido de investigadores editaron una obra en 1983 que recoge los

resultados de un proyecto multinacional realizado en Europa con el propósito de

estandarizar los métodos y recopilar información relacionada con las principales

propiedades físicas de alimentos.

Existe poca información que considere a las numerosas variedades de papas

conocidas, al respecto la escuela politécnica nacional (1979), publico datos de la

gravedad especifica de algunas variedades de papa, así: María=1.092; Santa

Catalina=1.082; Chola=1.084; Capiro=1.082; Leona=1.097 y CFP=1.098. Sus

correspondientes valores promedios de solidos totales en la pulpa fueron: 21.6; 20.6;

20.7; 23.2; 20.1; 22.3; 22.6 (g/100g).

Alvarado, J. (2006); ha obtenido datos de gravedad especifica que se correlacionaron

con el contenido de materia seca, almidón y solidos solubles (°Brix), obteniéndose

ecuaciones para estimar el contenido de materia seca y almidón presente en las raíces

y tubérculos por medio de la gravedad especifica (contenido de almidón, solidos totales,

solidos solubles y su relación con la gravedad especifica en tubérculos y raíces).

3.2. MARCO TORICO:

3.2.1. PAPA:

3.2.1.1. GENERALIDADES:

El cultivo de papa en las regiones andinas del Perú se remonta a por lo menos el quinto

milenio antes de Cristo, de acuerdo a la evidencia encontrada en sitios cercanos a

Ayacucho, al centro sur de los Andes, así como en varias localidades de la costa del

Perú (Cowan y Watson 1992). Una mayor evidencia de que esta región se encuentra

dentro del centro de origen de la papa se apoya en los estudios que indican una gran

riqueza de especies silvestres en el norte y centro del Perú (en el actual departamento

de Ancash, el sur de Cajamarca, La Libertad y Lima), y en el área del departamento del

Cusco al sur del Perú (Hijmans y Spooner 2001). Una investigación más reciente

realizada por David Spooner (2005) proporcionó mayor evidencia sobre un lugar más

específico de origen en el Perú, al norte del lago Titicaca.

3.2.1.2. VARIEDAD DE PAPAS:

Las papas nativas representan una de las mayores colecciones de biodiversidad

de plantas cultivadas. En el banco de germoplasma del Centro Internacional de la Papa

(CIP), que tiene bajo custodia el material genético de todas las papas conocidas del

mundo, se encuentran 4354 variedades de papas nativas. Casi 95% tienen origen

andino y se llaman comúnmente papas andinas. De éstas, 3000 provienen del Perú.

Unas 262 variedades muy antiguas provienen de otras regiones del mundo como Chile

o las Islas Canarias

Figura 01: Papa Canchan

Fuente: http://www.papasandinas.org/mas4000.html

De las 3000 variedades de papas nativas cultivadas en el Perú, son apenas 24

variedades que llegan a los mercados de provincia, y una docena al mercado de Lima.

Son solo unas cuantas variedades nativas las que tienen una presencia significativa en

los mercados urbanos; las papas amarillas (Amarilla Tumbay, Peruanita, Huagalina),

que se sirven en muchos platos típicos de la gastronomía peruana, como la causa

limeña, las papas huayro (rojo y morado) y la huamantanga. Se les llama comúnmente

“nativas comerciales”.

Las papas nativas, al igual que las variedades modernas, pertenecen a la familia

Solanaceae, género Solanum, y están agrupadas en siete especies: S. stenotomum, S.

goniocalyx, S. phureja, S. ajanhuiri, S. curtilobum, S. juzepzuckii, S.

tuberosumsspandigena y S. tuberosumssptuberosum.

3.2.1.3. TAXONOMIA

Su clasificación científica según CIP (2008) es:

Reino: Plantae

División: Magnoliophyta

Clase: Magnoliopsida

Subclase: Asteridae

Orden: Solanales

Familia: Solanaceae

Género: Solanum

Especie: S. tuberosum

3.2.1.4. COMPOSICIÓN FÍSICO - QUÍMICA Y VALOR NUTRICIONAL:

La papa es un alimento de importancia primaria para todos, por sus cualidades

excelentes, baratas y además de fácil producción.

Tabla 01: composicion de la papa

COMPONENTES CANTIDADES

Energia (Kcal) 103

Proteína (g) 2.1

Grasa (g) 0.2

Fbra (g) 20

Carbohidratos (g) 22.3

Sódio (mg) 10

Potasio (mg) 420

Cálcio (mg) 9

Hierro (mg) 0.5

Fuente: Wu Leung (1964)

3.2.1.5. PRODUCCIÓN NACIONAL DE PAPA

La producción de papa en diciembre 2009, alcanzó las 204 mil 450 toneladas, nivel

superior en 5,1% a la cifra obtenida en diciembre 2008, explicado por las mayores

siembras efectuadas entre los meses de junio y agosto. Los principales departamentos

productores de papa, fueron: Apurímac (15,81 %), Huánuco (21,6 %), Arequipa (17,0

%), Cajamarca (10,7 %), Junín (5,8 %), los cuales concentraron el 54,8 % de la

producción total de papa. Asimismo, los departamentos que mostraron similar

comportamiento, fueron: Huancavelica en 199,4 %, Tacna 165,1 %, Ancash 36,6 %,

Moquegua 26,1 % y Piura en 10,8 %.

Figura 02: producción nacional de papa dic. 2009

Fuente: www.inei.gob.pe

3.2.1.6. CRITERIOS PARA SELECCIONAR PAPAS:

Según Gómez y Wong (2000), menciona que antes de señalar las variedades utilizadas

específicamente para cada producto procesado de papa, es necesario hacer algunas precisiones

válidas para todas las variedades utilizadas para procesamiento. Por ejemplo, las variedades

que se emplean para el procesamiento de papa en formas óptimas en países industrializados, no

serán necesariamente las mismas en el Perú. Es necesario un proceso de investigación

adaptativa. En nuestro país aún es incipiente el desarrollo tecnológico en lo que respecta a las

variedades aptas y óptimas para la industrialización. Sin embargo, las investigaciones

preliminares establecen los siguientes criterios para seleccionar papa para procesamiento. :

a.- Alto contenido de materia seca.

b.- Contenido bajo de azucares reductores.

c.- Contenido bajo de glicoalcaloide (solo de cinco a trece miligramos por cada cien gramos de

peso fresco de tubérculo, porque de ser mayor sería peligroso para la salud).

d.- Contenido adecuado de compuestos fenólicos.

3.2.1.7. REQUERIMIENTOS CUALITATIVOS PARA LA INDUSTRIALIZACION

DE LA PAPA

Andrade (1997), afirma que las características de calidad de un producto se basan en los

criterios sobre los cuales las juzga el consumidor, esta puede ser externa: forma, tamaño,

apariencia, etc. e interna o intrínseca: contenido de materia seca, azúcares, sabor y aptitudes

culinarias.

Todas estas características vienen determinadas por la variedad o tipo y las circunstancias de

manejo del cultivo y otros factores ambientales. El sector agroindustrial establece requerimientos

cualitativos para la producción y comercialización de la papa como los siguientes:

3.2.1.7.1. Tamaño y forma de los tubérculos

El tamaño adecuado para elaborar papa en hojuela o "chips'. Debe ser entre 4 a 6 cm.de largo.

Para papas fritas tipo francesas, se prefieren tubérculos alargados de 6 cm o más.

El tamaño de la papa se determina en cm y corresponde a la medición del eje intermedio (línea

ecuatorial) del tubérculo, el cual se clasifica también por su peso en gramos.

La forma del tubérculo es una característica varietal, que influenciado por las condiciones medio

ambientales y prácticas culturales, puede variar considerablemente, sin embargo, en los

cultivares son comúnmente clasificados en redondos y largos. .En condiciones poco propicias de

crecimiento, se forman tubérculos deformes, exhibiendo defectos tales como: grietas, rajaduras,

protuberancias, alargamientos y engrosamientos. Estas deformaciones tienen lugar cuando,

después de un período de suspensión de crecimiento (falta de agua), la planta y el tubérculo

comienzan de repente a crecer vigorosamente.

La profundidad de los "ojos" del tubérculo, es una característica variable, pero es importante en

el procesamiento agroindustrial y puede influir en las pérdidas de pulpa por pelado. Comúnmente

la profundidad de "ojos" es descrita como "superficial" a "profundos". Otra de las características

que se debe tener en cuenta para la agroindustria es el grosor de la cáscara.

3.2.1.7.2. Daños y deformaciones

Para detectar daños y defectos internos, se requiere cortar el tubérculo seleccionado al azar para

realizar la evaluación. Tubérculos con defectos físicos o enfermedades son descartados para el

proceso de industrialización. También pueden descartarse materiales por manipulación en

transporte: se debe evitar realizar bruscamente la cosecha y embalaje de la papa, en donde las

células se rompen y se forman manchas marrones en el tubérculo.

Otro daño interno indeseable para la agroindustria y que puede encontrarse es el “corazón

hueco" o negro, el cual es un defecto fisiológico que resulta ser una cavidad interna de

dimensiones variadas. Puede ser precedido por el aparecimiento del centro pardo o necrosis de

las células internas. Generalmente este fenómeno se encuentra en tubérculos grandes. También

se asocia con el rápido crecimiento, que puede haber sido precedido por un período de falta de

humedad o nutrientes en el suelo.

Las deformaciones de tubérculos pueden presentarse como formas ligeras decrecimientos

secundarios. Tubérculos secundarios al final de nuevos estolones o sobre brotes jóvenes de

tubérculos primarios primeramente formados son otra forma decrecimiento secundario. Pueden

producirse también por efecto de virus.

3.2.1.7.3. Contenido de materia seca en los tubérculos

El contenido de materia seca en los tubérculos es factor importante para la agroindustria. Existen

algunos factores que influyen como: las prácticas de cultivo, clima, tipo de suelo e incidencia de

plagas y enfermedades. Varios estudios han demostrado la elevada correlación entre el

contenido de la materia seca y gravedad específica del tubérculo.

Una papa con alto contenido de materia seca resulta con una apariencia más harinosa después

de cocida. El rendimiento de las papas que se industrializan para convertirlas en: fécula o harina,

puré en polvo, chips u hojuelas o papas fritas francesas, es tanto más elevado cuanto mayor sea

el porcentaje de contenido de materia seca.

A mayor contenido de materia seca del tubérculo existe un menor consumo de aceite para fritura,

lo que reduce costos por requerir de menor cantidad de energía para evaporar el agua. Por cada

incremento de 0.005 en la gravedad específica se produce un aumento del 1% en el rendimiento

de hojuelas o chips.

3.2.1.7.4. Contenido de azúcares reductores en el tubérculo

El contenido de azúcares reductores en el tubérculo al momento de la cosecha dependerá de la

madurez del cultivo al momento de la destrucción del follaje. Para obtener una instantánea

indicación del contenido se puede usar tiritas de glucosa (glucocintas). El método en laboratorio

usa el ácido pícrico que reacciona con los azúcares reductores, formando un picramato de color

intenso que es leído en un colorímetro de 510 mm. Claro está que la mejor información es al

momento de freír las papas a 180°C. Después se compara el color del producto frito con los

estándares de color de papas fritas chips. Al existir mayor contenido de azúcares reductores,

más oscuro será el color de la fritura, esta coloración, más el sabor amargo resultan inaceptables

en la industrialización y comercialización.

3.2.1.7.5. Ennegrecimiento enzimático del tubérculo

La decoloración de la pulpa del tubérculo es un importante problema de cultivadores y

procesadores, que puede incrementar costos a través de pérdidas, más labores se requieren

para clasificar y tomar medidas preventivas durante el procesamiento. Este problema se

presenta al pelar y cortar el tubérculo, el cual sufre un cambio a color necrosado de la pulpa.

Para solucionar este problema se emplean varios medios químicos que afectan la actividad de

las polifenoloxidas por alteración del pH, también se adicionan agentes limpiadores, reductores o

más comúnmente, usando bisulfitos componente sulphidril.

3.2.2. PROPIEDADES MECANICAS:

3.2.2.1. GRAVEDAD ESPECIFICA:

La gravedad especifica (G.E.) fue definida por Hall y colaboradores, (1978), como la relación

entre el peso de una sustancia y el peso de la misma sumergida en agua a la temperatura de

4°C, según los físicos, y a 15.6°C, según los ingenieros en consecuencia, la gravedad especifica

(G.E.) corresponde por definición al peso específico relativo con respecto al agua. Debido a que

el volumen de un cuerpo sumergido es igual al volumen del agua desplazada, la relación de los

pesos específicos es la misma que la de los pesos del alimento y de un volumen igual de agua,

lo cual se puede expresar en términos de peso como se muestra en la ecuación.

G.E. = (W) / (W – W @ sumergida en agua)

La gravedad específica (GE) corresponde a la relación entre el peso de una sustancia y el peso

de un volumen igual de agua a 4 C, según los físicos y a 15,6 C, según los ingenieros (Hall y

colaboradores, 1978); en consecuencia, la gravedad específica (GE) es por definición el peso

específico relativo con relación al agua. Debido a que el volumen de un cuerpo sumergido es

igual al volumen del agua desplazada, la relación de los pesos específicos es la misma que la de

los pesos del alimento y de un volumen igual de agua.

Estos pesos pueden determinarse pesando la muestra en el aire y en el agua; su diferencia

corresponde a la pérdida de peso aparente en el agua, que es el peso de agua desalojado según

el principio de Arquímedes; por lo anterior, la gravedad específica puede ser calculada por:

(GE) = w / (w - wa)

3.2.2.2. ALMIDÓN:

Las papas son una buena fuente de energía (Bu-Contreras y Rao 2002); donde después del

agua, el almidón es el segundo componente más abundante en la papa, con alrededor de

60-80% de la materia seca (Talburt y Smith 1975, Freeman et al. 1992). El almidón además

de ser una importante fuente de energía, tiene gran influencia en factores de calidad (Bu-

Contreras y Rao 2002, Severini et al. 2005).

En Microsoft ® Encarta ® 2009; se define al almidón como un hidrato de carbono complejo,

(C6H10O5)x, inodoro e insípido, en forma de grano o polvo, abundante en las semillas de los

cereales y en los bulbos y tubérculos. Las moléculas de almidón están compuestas de

cientos o miles de átomos, que corresponden a los distintos valores de x, de la fórmula

anterior, y que van desde unos cincuenta a varios miles. Las moléculas del almidón son de

dos tipos. En el primero, la amilosa, que constituye el 20% del almidón ordinario, los grupos

C6H10O5 están dispuestos en forma de cadena continua y rizada, semejante a un rollo de

cuerda; en el segundo tipo, la amilopectina, se produce una importante ramificación lateral

de la molécula. El almidón es difícilmente soluble en agua fría y en alcohol, pero en agua

hirviendo provoca una suspensión coloidal que al enfriarse se vuelve gelatinosa. El agua

caliente actúa lentamente sobre el almidón originando moléculas más pequeñas llamadas

dextrinas. Esta reacción es un ejemplo de hidrólisis catalizada por ácidos y algunas enzimas.

Las dextrinas, como el almidón, reaccionan con el agua formando moléculas aún más

simples, para finalmente obtener maltosa, C12H22O11, un disacárido, y glucosa, C6H 12O6, un

monosacárido.

3.2.2.3. SOLIDOS TOTALES

Es la cantidad de materia que queda como residuo después de una evaporación entre los

103° C a 105° C (Lisinska y Leszczyski 1989), El contenido de sólidos en la papa es una de

las características más importantes para el procesamiento industrial, ya que en la mayoría

de procesos, contenidos altos son sinónimo de alto rendimiento; para los procesos

industriales que involucren deshidratación como papa pre frita o papa tostada, se requiere un

valor >20%. El contenido de sólidos totales de la papa se suele correlacionar con la

gravedad específica (Lisinska y Leszczyski 1989, CIP 1992).

Los sólidos totales están relacionados principalmente con un porcentaje de almidón alto.

3.2.3. MODELOS MATEMATICOS PARA ESTABLECER LA RELACIÓN ENTRE LA

GRAVEDAD ESPECÍFICA Y LA MATERIA SECA O EL ALMIDÓN

Ordoñez (1981), indico que los valores de la gravedad específica, material seca y almidón en

papas, son elementos importantes en la selección de cultivares para distintos tipos de

procesamiento industrial. Atreves del dato experimental de la gravedad especifica de los

tubérculos se pueden obtener los contenidos de almidón y de materia seca, aplicando las

distintas tablas de conversión o ecuaciones establecidas; sin embargo, en el valor de la

gravedad especifica influyen numerosos factores: composición química y tamaño de los

gránulos de almidón, composición del líquido intercelular del parénquima y de la masa de

agua en este espacio y en el interior del tejido; de la subsanación de la piel, del grado de

hidratación del parénquima, entre otros factores más importantes.

Con respecto a la composición, existen varias ecuaciones para correlacionar la gravedad

específica con el contenido de materia seca y de almidón de papas, entre ellas, Ordoñez

(1981) cita a las siguientes:

Davin (1970); (MS)=((GE)-0.992)/0.0042

Fitzpatrik y colaboradores (1969); (MS)=-196.98+201.72*(GE)

Quarnby y Retowsky (1972); (MS)=-207.709+211.04*(GE)

Verma (1971); (MS)=-163.0181+169.3354*(GE)

Quarnby y colaboradores (1972); (MS)=204.414-(237.251/(GE))

Von Scheele, citado por Murphy (1959); (MS)=24.185+211.04*((GE)-1.0988)

Con relación al contenido de almidón, que constituye entre el 60 al 70% del total de la

materia seca de las papas y es el componente que más influye en el valor de la gravedad

específica, se han reportado las ecuaciones siguientes:

Verma (1971); (AL)=-181.4600+181.7187*(GE)

Von Scheele, citado por Murphy (1959); (AL)=17.564+199.07*((GE)-1.0988)

En todos los casos los valores de materia seca (MS) y almidón (AL), están dados como

porcentaje y (GE) es la gravedad específica.

Las ecuaciones indicadas son el resultado de muchas determinaciones en diferentes

cosechas, variedades y años.

3.3. MARCO CONCEPTUAL:

La presente investigación seguirá todo el proceso de la figura 03.

Figura 03: flujo grama para seguir la investigación

Fuente: elaboración propia 2010

Obtención de ecuaciones

resuldasfdsfdstados

Análisis estadístico de

resultados

20 variedades de

papa

Acondicionamiento

Almidón Sólidos totales Gravedad especifica Sólidos solubles

CAPIITULO IV

HIPOTESIS Y VARIABLES

4.1. FORMULACION DE HIPOTESIS:

4.1.1. HIPOTESIS GENERAL:

Hipótesis nula: no existe diferencia en determinar un método sencillo de control

de sólidos totales, almidón y sólidos solubles con los métodos instrumentales

de mayor tiempo de ejecución, sea α=0.05

Hipótesis alterna: Existe diferencia en determinar un método sencillo de control

de sólidos totales, almidón y sólidos solubles con los métodos instrumentales

de mayor tiempo de ejecución, sea α=0.05.

4.1.2. HIPOTESIS ESPECIFICOS

Hipótesis Nula (H1): No existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas

de Sólidos totales con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.

Hipótesis alterna (HA1): Existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas

de Sólidos totales con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.

Hipótesis Nula (H2): No existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas

de Almidón con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.

Hipótesis alterna (HA2): Existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas

de Almidón con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.

Hipótesis Nula (H3): No existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas

de Sólidos Solubles con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.

Hipótesis alterna (HA3): Existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas

de Sólidos Solubles con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.

4.2. DEFINICION OPERACIONAL DE VARIABLES:

a) Variables Independientes; Las 20 variedades papa nativas y comerciales.

b) Variables dependientes; Gravedad específica, Almidón, Sólidos totales y Sólidos

solubles.

Tabla 02: Operacionalización de variables de la investigación

VARIABLES INDICADORES INDICES

Independiente 20 VARIEDADES DE

PAPA KG

Dependiente

Sólidos totales g/100g

Gravedad especifica ----

Almidón %

Sólidos solubles ºBrix

Fuente: elaboración propia 2010

CAPITULO V

METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION

5.1. TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACION

5.1.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN

El proyecto de investigación planteado en función de las variables es del tipo

cuantitativo, de acuerdo al número de variables es multivariable y finalmente en

relación al ambiente donde se realiza la investigación es de laboratorio.

5.1.2. NIVEL DE INVESTIGACIÓN

Tomando en consideración la escasa fuente del siguiente proyecto de investigación

alcanzara varios niveles de investigación como son: exploratorio, explicativo,

experimental y correlacional.

5.2. METODO Y DISEÑO DE INVESTIGACION

La presente investigación, implica manipular variables como: variedades de papa, gravedad

específica, almidón, sólidos totales y sólidos solubles (°Brix), para cada variedad se

realizaran tres repeticiones, existiendo cuatro tratamientos, obteniéndose un total de 240

observaciones.

Variedades de Papa o Especies:

• Papa amarillaTumbay

• Papa peruanita

• Papa huagalina

• Papa huayro morado

• Papa huamantanga.

• Papa Lima

• Papa Ccompus

• Papa Conda Huagalina

• Papa Arenosa

• Papa Chaucha amarillas

• Papa Chiquibonita

• Papa Peruana

• Papa Chibina colorada

• Papa Perra

• Papa Popopora blanca

• Papa Rodilla de vieja

• Papa Piña colorada

• Papa Chibina colorada

• Papa Canchan

• Papa ojos azules

Respuesta experimental

Gravedad especifica

• Almidón

• Sólidos totales

• Sólidos solubles

De acuerdo al diseño experimental de la investigación se tiene:

N° de tratamiento = 20 * 4 =80

N° de OBSERVACIONES = 20 * 4 *3 =240

Al registrar estos datos se realizara una análisis de regresión y correlación donde se desarrollara

modelos matemáticos y se validara por medios de un análisis de varianza (p>0.05), en

comparación con los modelos propuestos.

5.3. POBLACION

5.3.1. CARACTERISTICAS Y DELIMITACION:

5.3.1.1. DELIMITACIÓN ESPACIAL

La siguiente investigación se desarrollará en la Universidad Nacional Micaela Bastidas de

Apurímac, en los laboratorios de la escuela Académica Profesional de Ingeniería Agroindustrial e

Ingeniería de Minas, específicamente en los laboratorios de Química, Operaciones Unitarias,

mecánica de materiales; obteniendo al mismo tiempo la materia prima de los mercados

existentes en la ciudad de Abancay.

5.3.1.2. DELIMITACIÓN TEMPORAL

La siguiente investigación se desarrollará a partir del mes de octubre hasta el mes de diciembre

del presente año, periodo en la cual se pretende alcanzar los objetivos planteados de la

investigación.

5.3.2. UBICACIÓN ESPACIO – TEMPORAL

La presente investigación se realizara en la región de Apurímac, en la provincia de Abancay,

específicamente en la ciudad universitaria de la Universidad Nacional Micaela Bastidas de

Apurímac.

5.4. MUESTRA

5.4.1. TECNICAS DE MUESTREO

Las 20 variedades de papa (solanum tuberosum), utilizadas para la investigación serán

recolectadas en de los mercados existentes en la provincia de Abancay en dos etapas: para las

pruebas preliminares y segundo para las pruebas definitivas, en ambos casos el material vegetal.

En ambos casos, se utilizara el criterio de muestreo aleatorio simple, permitiendo que estas

sean lo más homogéneo posible en sus características fisicoquímicas.

5.4.2. TAMAÑO Y CALCULO DE TAMAÑO

Para la investigación se utilizara un total de 40kg de papa, 2kg de cada variedad que serán

utilizados para todos los tratamientos planteados.

5.5. DESCRIPCION DE LA EXPERIMENTACION

Para ejecutar la presente investigación se utilizara la siguiente metodología:

5.5.1. Determinación de la gravedad especifica:

Se utilizara el método descrito por Alvarado, J. (1996).

5.5.2. Determinación de la humedad (sólidos totales):

Se utilizara el método descrito por Lees, R. (1969).

5.5.3. Determinación del almidón:

Se utilizara el método descrito por Villacrez y Espin (1996) y Arcos y

Reyes (1998), mencionado por Alvarado, J. (2006).

5.5.4. Determinación de sólidos solubles:

Se utilizara el método descrito por Lees, R. (1969).

5.6. TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS

5.6.1. DESCRIPCION DE LA EXPERIMENTACION

5.6.1.1. MATERIALES:

5.6.1.1.1. MATERIA PRIMA:

Se utilizaran 20 variedades de papa de los diferentes tipos como la

comercial y nativas, provenientes de la provincia de Abancay y

Andahuaylas.

5.6.1.1.2. EQUIPOS:

Estufa Fisher.

Refractómetro Abbe.

Balanza MettlerMod

BB 240.

Balanza SalterWeigh

– Tronix.

Balanza Cobos

ModMonogranatario.

5.6.1.1.3. MATERIALES:

Agitadores

Capsulas

Cuchillos.

Coladores.

Piceta.

Redes plásticas.

Termómetro.

Vaso de precipitado.

5.6.1.2. METODOLOGÍA:

5.6.1.2.1. Determinación de la gravedad especifica:

Se utilizara el método descrito por Alvarado, J. (1996).

5.6.1.2.2. Determinación de la humedad (sólidos totales):

Se utilizara el método descrito por Lees, R. (1969).

5.6.1.2.3. Determinación del almidón:

Se utilizara el método descrito por Villacrez y Espin (1996) y Arcos y

Reyes (1998), mencionado por Alvarado, J. (2006).

5.6.1.2.4. Determinación de sólidos solubles:

Se utilizara el método descrito por Lees, R. (1969).

5.7. PROCESAMIENTO Y ANALISIS DE DATOS

Para el procesamiento y análisis de datos se hará uso de los fundamentos de los

análisis de regresión y correlación con la ayuda del programa EXCEL y se validara los

modelos matemáticos aplicando un diseño completamente aleatorio (DCA), para

determinar si existe diferencias significativas (sea α=0.05).

5.8. PRUEBA DE HIPOTESIS

5.8.1. FORMULACION DE HIPOTESIS NULAS Y ALTERNAS

Hipótesis nula: no existe diferencia en determinar un método sencillo de control

de sólidos totales, almidón y sólidos solubles con los métodos instrumentales

de mayor tiempo de ejecución, sea α=0.05

Hipótesis alterna: Existe diferencia en determinar un método sencillo de control

de sólidos totales, almidón y sólidos solubles con los métodos instrumentales

de mayor tiempo de ejecución, sea α=0.05.

5.8.2. SELECCIÓN DE LA PRUEBA ESTADISTICA

Al registrar estos datos se realizara una análisis de regresión y correlación donde se

desarrollara modelos matemáticos y se validara por medios de un análisis de varianza

(p>0.05), en comparación con los modelos propuestos.

5.8.3. CONDICIONES PARA ACEPTAR O RECHAZAR LA HIPOTESIS

Hipótesis Nula (H1): No existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas

de Sólidos totales con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.

Hipótesis alterna (H1): Existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas

de Sólidos totales con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.

Hipótesis Nula (H2): No existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas

de Almidón con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.

Hipótesis alterna (H2): Existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas

de Almidón con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.

Hipótesis Nula (H3): No existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas

de Sólidos Solubles con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.

Hipótesis alterna (H3): Existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas

de Sólidos Solubles con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.

CAPITULO VI

ADMINISTRACION DEL PROYECTO

6.1. CRONOGRAMA:

El presente proyecto de investigación se inicio en el mes de julio con el análisis de la idea, el cual

terminará en febrero con la publicación de la tesis final, teniendo una duración total de ocho

meses; en la tabla 04 se observa el cronograma de actividades del proyecto.

Tabla 04: cronograma de actividades 2010 – 2011

ACTIVIDADES A

DESARROLLAR

Julio Agosto setiembre octubre noviembre diciembre enero febrero

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Análisis de la idea

Formulación del proyecto de tesis

Primera revisión del proyecto de tesis

Corrección de observaciones

Aprobación del proyecto de tesis

Obtención de materia prima y materiales

Corridas preliminares

Pruebas definitivas

Análisis de datos

Redacción de tesis

Primera revisión de la tesis por jurados

Corrección de observaciones

Aprobación de la tesis

Sustentación de la tesis

Publicación

6.1. RECURSOS INSTITUCIONALES, FINANCIEROS Y HUMANOS

6.1.1. RECURSOS INSTITUCIONALES:

Universidad Nacional Micaela Bastidas – Laboratorio de Química y Laboratorio

de operaciones unitarias.

6.1.2. RECURSOS FINANCIEROS:

Tabla 05: Recursos Financieros para le ejecución de el presente proyecto

DESCRIPCION UNID. CANT.

PRECIO UNIT.

FINANCIAMIENTO

TOTAL

UNAMBA

OTRA ENTIDAD

AUTO FINANC.

BIENES

Cámara fotográfica digital unid 1 600.00 600.00

Balanza para peso sumergido en agua

unid 1 500.00

Materia prima kg 40 1.00 100.00

SERVICIOS

Laboratorio de química 300.00

Laboratorio de operaciones unitarias

200.00

Laboratorio de mecánica de materiales

200.00

Impresiones en general millar 1.5 100.00 300.00

Viáticos 300.00

fotocopias millar 1 100.00 200.00

Honorarios del investigador 1000.00

Honorarios del asesor 1500.00

total 5200.00

6.1.3. RECURSOS HUMANOS:

Los encargados de la investigación ¨determinación de la calidad de diferentes variedades de

papa (solanun tuberosum) desarrollando modelos matemáticos en función a la gravedad

especifica”, serán:

Investigador : Bach. Milton Rosada Cahuana

Asesor : Ing. Alfredo Pérez Ayma

Asesor : Ing. Reynaldo J. Silva Paz

BIBLIOGRAFIA:

Alvarado, J. 1996. Principios de ingeniería aplicados a alimentos. OEA- ecuador

Alvarado, J, 2006. Congreso Nacional de Industrias Alimentarias. Lima – Organizado:

Universidad Federico Villareal.

Microsoft Encarta. 2009. Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

Gómez Y Wong; procesamientos de la papa, Artículo publicado en la Revista INIAP

(Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias - Ecuador). 1997. no.

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Andrade, H. Requerimientos cualitativos para la industrialización de la papa,Líder del

Programa Nacional de Raíces y Tubérculos 1997.

Ministerio de Agricultura – MINAG 2009. Consultado el 10 /10/2010. Disponible:

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Wu Leung W. 1964. Tabla de composición de Alimentos para uso en America latina.

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Cowan, C. Wesley and Patty Jo Watson, eds. 1992. The Origin of Agriculture: An

International Perspective. Smithsonian Institute Press, Washington, D.C.

Hall C. 1980. “Drying and Storage of Agricultural Crops”. Westport, Connecticut. AVI

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Centro Internacional de la Papa (CIP). 2008. Papas Andinas.

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Merkel, J. A. 1983. "Basic Engineering Principles". 2nd. ed. Westport, Connecticut.

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Ordóñez, Ceferina; Limongelli, J. C. Chiesa, A. Abarza, C. Martinnuzzi, F. Aguilar, G. H.

Pagano, E. E. y Szentivanyi, N. 1981. Papas chips VIII. Tablas de conversión y los

parámetros de calidad de los tubérculos de papa (Solanum tuberosum L.) materia prima

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Lees R., 1969, “analisis de los alimentos, métodos analíticos y de control de calidad”, Ed.

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