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

lulis_mlgc@hotmail.com

DIRECTOR: ING. JENNY RUALES Ph.D.

jenny.ruales@epn.edu.ec

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

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fere

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la c

olum

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F

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90

Tab

la 3

.10.

Eva

luac

ión

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ract

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itud

pan

ader

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:201

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10

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27,7

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,00bc

± 2

,31

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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

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la c

olum

na m

uest

ran

dife

renc

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esta

díst

icam

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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

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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

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16,8

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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

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3.2

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-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

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ST

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AP

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UD

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NA

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0-15

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tos

0-10

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tos

0-5

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0-20

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0-15

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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

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LT

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XII

I.1.

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7,90

5,

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7,45

7,

89

1,85

2,

79

43,0

0

80 %

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6,

07

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37

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7,

74

4,54

3,

29

34,8

1

70 %

Har

ina

Tri

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2,

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20

25,0

8

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Har

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3,

95

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6,

60

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1,

73

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1

80 %

Har

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3,

45

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6,

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19

33,2

1

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Har

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1,

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5,

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69

25,3

2

19

6

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XII

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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