UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E
INDUSTRIAS
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE LA INFLUENCIA DE LA
SUSTITUCIÓN PARCIAL DE HARINA DE TRIGO POR HARINA
DE PAPA CHINA (
Colocasia esculenta
) EN LA CALIDAD DE
PASTA
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA DE ALIMENTOS
ANA CRISTINA HERRERA TOLEDO
DIRECTOR: Ing. JUAN BRAVO, Ph .D.
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2016
DECLARACIÓN
Yo ANA CRISTINA HERRERA TOLEDO, 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 Universidad Tecnológica Equinoccial 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.
Ana Cristina Herrera Toledo
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Desarrollo y evaluación de la influencia en la sustitución parcial de la harina de trigo por la harina de la papa china (Colocasia esculenta) en la calidad de la pasta”, que, para aspirar al título de Ingeniero de Alimentos fue desarrollado por Ana Cristina Herrera Toledo, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las
condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos
18 y 25.
Ing. Juan Bravo, Ph.D.
DIRECTOR DEL TRABAJO
DEDICATORIA
A Dios, por permitirme llegar donde estoy y ser mi guía durante todo el
camino.
Principalmente este trabajo le dedico a mi amado José Julián por el cual
voy a luchar todos los días de mi vida para que nunca le falte nada, este
es el comienzo de un largo camino junto a ti hijito mío.
A mi familia por ser el apoyo incondicional, a ellos les debo la vida. A mi
padre por siempre creer en mí y luchar cada día para darme todo lo que
he necesitado para culminar esta etapa, eres el mejor. A mi madre por
nunca dejarme sola, darme todo el amor y tener toda la paciencia para
intentar entenderme y aconsejarme de la mejor manera. A mi hermano
por cuidarme, estar conmigo en las buenas y en las malas. A mi hermana
por ser mi compañera de todos los días, tú eres la que me das la chispa
de alegría que necesito.
A mis amigos que de una u otra manera han estado presentes en esta
etapa, cada uno de ellos han sido una pieza fundamental. Emilucas
gracias por ser parte de mi vida y por apoyarme en todo, eres muy
especial y siempre será así. A. Bermeo a ti por ser mi consejero de vida y
X
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL BIBLIOTECA UNIVERSITARIA
FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO PROYECTO DE TITULACIÓN
DATOS DE CONTACTO
CÉDULA DE IDENTIDAD: 060402131-1
APELLIDO Y NOMBRES: Herrera Ana Cristina
DIRECCIÓN: San Gabriel y Av. América. Conjunto “La Granja”
EMAIL: [email protected]
TELÉFONO FIJO: 022 436 149
TELÉFONO MOVIL: 0984615298
DATOS DE LA OBRA
TITULO: Desarrollo y evaluación de la influencia de la sustitución parcial de harina de trigo por harina de papa china en la calidad de pasta
AUTOR O AUTORES: Ana Cristina Herrera Toledo
FECHA DE ENTREGA DEL PROYECTO
DE TITULACIÓN: 16 de Mayo 2016
DIRECTOR DEL PROYECTO DE
TITULACIÓN: Ing. JUAN BRAVO, Ph .D.
PROGRAMA PREGRADO POSGRADO
TITULO POR EL QUE OPTA: Ingeniería de Alimentos
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analizados por la metodología de Superficie de Respuesta con el objetivo de determinar los puntos óptimos para cada uno. Se obtuvo la formulación con 4.39 % de harina de papa china y 17.07 % de huevo como mejor tratamiento para mantener los parámetros de calidad en una pasta. Finalmente se realizó una evaluación de aceptabilidad sensorial, se utilizó una escala hedónica con la cual se demostró una gran aceptación del producto final con una calificación elevada (8.35) en el aspecto global. Se logró mostrar que la sustitución aumenta la cantidad de fibra y proteína además de las características sensoriales de la pasta, pero a nivel de calidad si la sémola de trigo disminuye, los parámetros de calidad de la pasta en un mismo tiempo de cocción tienden a reducirse.
PALABRAS CLAVES: Papa china, trigo, superficie de respuesta, calidad, pasta.
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substitution can increase the nutritional and sensory characteristics of the paste, but if the quality level decreases semolina, the cooking quality parameters also tend to be reduced.
KEYWORDS Taro, wheat, response surface, quality, paste.
Se autoriza la publicación de este Proyecto de Titulación en el Repositorio Digital de la Institución.
HERRERA TOLEDO ANA CRISTINA
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL BIBLIOTECA UNIVERSITARIA
DECLARACIÓN Y AUTORIZACIÓN
Yo, HERRERA TOLEDO ANA CRISTINA, CI 060202131-1 autora del proyecto titulado:
Desarrollo y evaluación de la influencia de la sustitución parcial de Harina de Trigo por Harina de Papa China en la calidad de pasta previo a la obtención del título de INGENIERA DE ALIMENTOS en la Universidad Tecnológica Equinoccial.
1. Declaro tener pleno conocimiento de la obligación que tienen las Instituciones de
Educación Superior, de conformidad con el Artículo 144 de la Ley Orgánica de
Educación Superior, de entregar a la SENESCYT en formato digital una copia del
referido trabajo de graduación para que sea integrado al Sistema Nacional de
información de la Educación Superior del Ecuador para su difusión pública respetando
los derechos de autor.
2. Autorizo a la BIBLIOTECA de la Universidad Tecnológica Equinoccial a tener una copia
del referido trabajo de graduación con el propósito de generar un Repositorio que
democratice la información, respetando las políticas de propiedad intelectual vigentes.
Quito, 16 de Mayo del 2016.
f:
HERRERA TOLEDO ANA CRISTINA
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN ix
ABSTRACT x
1. INTRODUCCIÓN 1
2. MARCO TEÓRICO 3
2.1 PAPA CHINA 3
2.1.1 PRODUCCIÓN DE PAPA CHINA 4
2.1.2 VALOR NUTRICIONAL 5
2.1.3 HARINA DE PAPA CHINA 7
2.2 TRIGO 9
2.2.1 PRODUCCIÓN 9
2.2.2 SÉMOLA DE TRIGO 10
2.3 PASTAS ALIMENTICIAS 10
2.3.1 ORIGEN 11
2.3.2 CLASIFICACIÓN 11
2.3.3 ELABORACIÓN DE LA PASTA 12
2.3.4 EXTRUSIÓN 13
2.3.5 SECADO 14
2.3.6 SUSTITUCIÓN Y ADICIÓN DE INGREDIENTES 16
2.3.7 PRUEBAS DE CALIDAD 18
ii
PÁGINA
3. METODOLOGÍA 22
3.1 MATERIA PRIMA 22
3.2 OBTENCIÓN DE LA HARINA DE PAPA CHINA 22
3.2.1 CARACTERIZACIÓN DE LA HARINA DE PAPA CHINA 23
3.2.2 ÍNDICE DE ABSORCIÓN de AGUA (IAA) E
ÍNDICE DE SOLUBILIDAD DE AGUA (ISA) EN LAS
HARINAS 24
3.2.3 ANÁLISIS DE COLOR EN LAS HARINAS 25
3.2.4 ANÁLISIS PROXIMAL 25
3.3 OBTENCIÓN DE LA PASTA 26
3.3.1 DISEÑO EXPERIMENTAL 26
3.4 EVALUACIÓN DE LAS PASTAS 29
3.4.1 CALIDAD DE PASTAS CRUDAS 29
3.4.2 CALIDAD CULINARIA DE LAS PASTAS 30
3.4.3 ANÁLISIS PROXIMAL DEL PRODUCTO FINAL 31
3.5 EVALUACIÓN SENSORIAL 32
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS 33
4.1 CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA 33
4.1.1 ÍNDICE DE ABSORCIÓN DE AGUA (IAA) E
ÍNDICE DE SOLUBILIDAD EN AGUA (ISA) EN
LAS HARINAS 34
4.2 ANÁLISIS PROXIMAL DE LA MATERIA PRIMA 36
4.3 CALIDAD DE PASTAS CRUDAS 38
iii
PÁGINA
4.3.2 HUMEDAD 45
4.4 CALIDAD CULINARIA DE LAS PASTAS 48
4.4.1 PÉRDIDAS POR COCCIÓN 49
4.4.2 TIEMPO ÓPTIMO DE COCCIÓN 53
4.5 ANÁLISIS PROXIMAL DE LA PASTA 56
4.6 EVALUACIÓN SENSORIAL 58
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 60
5.1 CONCLUSIONES 60
5.2 RECOMENDACIONES 61
BIBLIOGRAFÍA 62
iv
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA Tabla 1. Composición química de la papa china (100g) 6
Tabla 2. Comparación del contenido alimenticio de la malanga (cormo) con tubérculos convencionales (100g) 7
Tabla 3. Análisis Químico de la Harina Papa China 8
Tabla 4. Análisis de la harina de papa china y sémola 23
Tabla 5. Análisis proximal de la harina de papa china y sémola 25
Tabla 6. Variables utilizadas en el DCCR 28
Tabla 7. Codificación de los niveles usados en el DCCR. 28
Tabla 8. Análisis proximal del producto final. 31
Tabla 9. Resultados de la caracterización de la materia prima 33
Tabla 10. Resultados de análisis de índice de absorción en agua e índice de solubilidad de agua 34
Tabla 11. Resultados de la caracterización de los niveles de harinas
v PÁGINA Tabla 12. Resultados del análisis proximal de la materia prima. 37
Tabla 13. Análisis fisicoquímicos del producto final (pasta cruda) 38
Tabla 14. Análisis ANOVA del análisis de color (factor luminosidad) 40
Tabla 15. Análisis ANOVA del análisis de color (parámetro A) 42
Tabla 16. Análisis ANOVA del análisis de color (factor B) 43
Tabla 17. Análisis ANOVA para humedad 45
Tabla 18. Resultados de los análisis fisicoquímicos del producto final 49
Tabla 19. Análisis ANOVA para pérdidas por cocción 50
Tabla 20. Análisis ANOVA del tiempo óptimo de cocción 53
Tabla 21. Media y desviación de los resultados de la evaluación sensorial de las unidades experimentales escogidas 58
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA Figura 1. Colocasia esculenta 4
Figura 2. Diagrama de flujo de la obtención de harina de papa china 22
Figura 3. Diagrama de flujo de la obtención de pasta. 26
Figura 4. Puntos que conforman un DCCR 27
Figura 5. Resultados de la caracterización de los niveles de harinas
utilizadas 36
Figura 6. Gráfica de los efectos principales 40
Figura 7. Gráfica de superficie de respuesta para análisis de color
(parámetro luminosidad) 41
Figura 8. Gráfica de los efectos principales. 42
Figura 9. Gráfica de los efectos principales 46
Figura 10. Gráfica de superficie de respuesta humedad 46
Figura 11. Curvas de contorno para el contenido de humedad 47
vii
PÁGINA Figura 13. Gráfica de superficie de respuesta para las pérdidas por
cocción 51
Figura 14. Gráfica de los efectos principales 54
Figura 15. Superficie de respuesta para el tiempo óptimo de cocción 55
viii
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA ANEXO I. Caracterización fisicoquímica de las harinas 70
ANEXO II. Elaboración de la pasta 72
ANEXO III. Pruebas de calidad de la pasta 73
ANEXO IV. Evaluación sensorial 75
ANEXO V. Análisis proximal de harinas y pasta 77
ix
RESUMEN
El objetivo de este trabajo fue elaborar una pasta con la sustitución parcial
de harina de trigo por harina de papa china (Colocasia esculenta) y evaluar
la calidad de la misma. Se realizó la caracterización fisicoquímica de las
harinas utilizadas con análisis de humedad, acidez titulable, pH, índice de
absorción en agua y el índice de solubilidad de agua. Se elaboró la pasta
con diferentes formulaciones en las que se utilizó el Diseño Central
Compuesto Rotacional para definirlas. Se determinó la calidad en pastas
crudas mediante el color (L* 52.68, a* 5.00 y b* 47.42 y la humedad (2 %).
La calidad culinaria se midió de acuerdo al tiempo óptimo (10 min) y
pérdidas por cocción (8.17 %), los resultados de estos análisis fueron
analizados por la metodología de Superficie de Respuesta con el objetivo de
determinar los puntos óptimos para cada uno. Se obtuvo la formulación con
4.39 % de harina de papa china y 17.07 % de huevo como mejor tratamiento
para mantener los parámetros de calidad en una pasta. Finalmente se
realizó una evaluación de aceptabilidad sensorial, se utilizó una escala
hedónica con la cual se demostró una gran aceptación del producto final con
una calificación elevada (8.35) en el aspecto global. Se logró mostrar que la
sustitución aumenta la cantidad de fibra y proteína además de las
características sensoriales de la pasta, pero a nivel de calidad si la sémola
de trigo disminuye, los parámetros de calidad de la pasta en un mismo
tiempo de cocción tienden a reducirse.
x
ABSTRACT
The objective of this work was to develop a paste with the partial substitution
of wheat flour by taro (Colocasia esculenta) and assess the quality of it. The
physicochemical characterization of the raw material with moisture analysis,
titratable acidity, pH, water absorption rate and water solubility index was
performed. Pasta with different formulations in which the Central Composite
Design, CCD used to define them was developed. Uncooked pasta quality by
the color (L * 52.68, a * 5.00 y b * 47.42) and moisture (2 %) was determined.
The cooking quality was measured according to the optimum time (10 min)
and cooking losses (8.17 %), the results of these tests were analyzed by the
response surface methodology in order to determine optimal points for each.
The formulation is obtained with 4.39 % taro flour and 17.07 % egg as best
treatment to maintain the quality parameters into a paste. Finally acceptability
sensory evaluation was performed, a hedonic scale with which wide
acceptance of the final product was demonstrated with a high rating was
used (8.35) in the overall look. It was possible to show that the substitution
can increase the nutritional and sensory characteristics of the paste, but if the
quality level decreases semolina, the cooking quality parameters also tend to
1
1. INTRODUCCIÓN
El consumo de pastas es muy generalizado en el planeta, de acuerdo a una
encuesta realizada por la Organización Internacional de la Pasta (IPO, 2012)
donde citan que en el año 2011 se consumieron 11 978 825 toneladas de
pasta. En base a los datos de esta misma organización en Ecuador se
consumieron 54 800 toneladas, esto quiere decir que el consumo per cápita
en el país fue de 3.9 kg, que representa un volumen bastante importante en
un país en el que el consumo de pastas no es parte de la tradición culinaria,
pero que en los últimos cincuenta años se ha ido generalizando.
La base nutricional de las pastas puede ser muy variada, todo depende del
tipo de ingredientes que se integren en el proceso de fabricación, por lo que,
a nivel mundial, existe un creciente interés en realizar investigaciones para
integrar harinas obtenidas de productos nativos con la harina de trigo, para
mejorar la calidad nutricional de las pastas. Es importante señalar que el
93 % de la harina de trigo que se consume en el Ecuador es importada
(FAO, 2013).
El tubérculo Colocasia esculenta, conocida a nivel mundial como “taro” y en
nuestro medio como papa china o pelma, tiene características de fácil
cultivo, resistencia a plagas, enfermedades y un alto contenido de
carbohidratos, fibra, minerales y vitaminas. Según Darkwa (2013) la papa
china tiene una digestibilidad superior al 98 % y no ha sido considerada
seriamente como una potencial fuente de sustitución de otros alimentos, que
con menores cualidades alimentarias, son consumidos de forma masiva en
2 La investigación que se presenta a continuación está orientada a evaluar la
influencia de la sustitución parcial de harina de trigo (Triticum vulgare) por
harina de papa china (Colocasia esculenta) en la calidad de la pasta, con el
propósito de, a través de los resultados obtenidos, medir la potencialidad de
este producto para consumo masivo.
Para alcanzar este propósito se ha planteado como objetivo general elaborar
una pasta alimenticia con la sustitución parcial de la harina de trigo por la
harina de papa china (Colocasia esculenta).
Para realizar dicho producto se debe caracterizar fisicoquímicamente las
harinas a utilizarse (harina de trigo y harina de papa china), se procede a
determinar las posibles formulaciones para la elaboración de la pasta por la
sustitución parcial de harina de trigo y harina de papa china. Una vez
realizada la pasta se realiza los análisis de los productos obtenidos mediante
pruebas físico-químicas, pruebas de cocción y la aceptabilidad sensorial del
3
2. MARCO TEÓRICO
2.1 PAPA CHINA
La papa china (Colocasia esculenta) se conoce también como taro o
malanga, es uno de los primeros cultivos domesticados por el hombre. Tuvo
sus primeros inicios en las Islas del Pacífico, posteriormente se difundió en
el área mediterránea y África, se sembró también en el oeste de India y las
partes tropicales de América, en la actualidad se desarrolla en todas las
áreas tropicales y en las subtropicales con menos intensidad (Lozada, 2005).
La papa china es una planta herbácea, su altura alcanza los 2 y 3 metros,
corresponde a la familia de las Araceae, con dos géneros que se clasifican
de acuerdo a sus orígenes y expansión geográfica: Género Colocasia (se
origina en el sureste de Asia) y el Género Xanthosoma (origen americano)
(Yánez, Industrialización de la Malanga en el Ecuador, 2007).
Su ciclo de cultivo oscila entre los 270 a 330 días en donde se produce el
cormo (parte comestible) y las hojas (Figura 1). Los tubérculos de la
malanga son comestibles y se originan en el suelo. Para que su desarrollo
sea óptimo debe estar en climas cálidos y húmedos entre 25 y 35 grados
centígrados, en altitudes que van de 0 a 1000 metros sobre el nivel del mar y
con un pH de 5.5 a 6.5 (Zapáta & Velásquez, 2013).
Por las favorables características durante el cultivo y crecimiento de la papa
china se desarrolla en diversos países, se ha mejorado las técnicas de
cosecha para consumo local y para exportación, entre las bondades de este
cultivo se puede mencionar que es resistente a plagas y enfermedades, su
4 natural y se recomienda como alimento ya que el tamaño de su almidón es
pequeño por lo que se considera de alta digestibilidad (Armas, 2012) .
Figura 1. Colocasia esculenta (Darkwa, 2013)
2.1.1 PRODUCCIÓN DE PAPA CHINA
El cultivo de papa china en Ecuador se presenta desde el año 1995, en
forma comercial en la provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas pero se
conoce que este producto ya existía en la provincia de El Oro en décadas
anteriores.
La producción ha aumentado considerablemente ya que se ha tomado en
cuenta los reducidos precios del cultivo y la demanda creciente
principalmente para exportación a países como Estados Unidos, Puerto
Rico, España, Canadá y Holanda, tomando en cuenta que el consumo
aumenta en los países nombrados por la presencia de migrantes los cuales
5 Para exportación se da importancia especialmente a dos especies como
son: Colocasia Esculenta y Xanthosoma sagittifolium. Entre pequeños y
medianos productores a nivel nacional se genera aproximadamente un 80 %
de cultivo, siendo Pastaza la principal provincia productora, la cantidad de
exportación es 60 % y para consumo local 40 %. Otras zonas productoras
importantes de papa china son la provincia de Santo Domingo de los
Tsáchilas, Morona Santiago y sus alrededores (GAD-P de Pastaza, 2014).
En Ecuador el rendimiento por hectárea sembrada de papa china es
alrededor de 12-18 toneladas métricas. Una hectárea tiene como producción
promedio unas 300-400 cajas de 50 libras de calidad superior (miden 6
pulgadas de largo y 8 onzas de peso), 150-200 cajas de segunda calidad
(miden mínimo 4 pulgadas de largo y pesan entre 6-8 onzas) y una cantidad
inferior de 50-80 cajas de rechazo (Yánez, 2007).
2.1.2 VALOR NUTRICIONAL
El valor nutritivo de los alimentos depende de los porcentajes de sus
componentes, de la digestibilidad y de la presencia de antinutrientes. En el
cormo principalmente se almacena hidratos de carbono como se observa en
la Tabla 1. Este alimento tiene un alto contenido de almidón por lo que es
altamente digerible. Se considera que la papa china tiene un alto contenido
de tiamina, riboflavina, vitamina C y hierro. El contenido de proteína del
6
Tabla 1. Composición química de la papa china (100g)
Composición Cormelo cocinado
Humedad 72
Proteína 2.0
Grasa 0.2
Carbohidratos 25.7
Fibra 0.4
Cenizas 0.7
Ca. 26.0 mg
P. 32.0 mg
Fe. 0.6 mg
Tiamina 0.08 mg
Riboflavina 0.01 mg
Niacina 0.4 mg
Energía 3892 Mcal/kg
(Montalván, 2013)
La papa china o malanga es un alimento que principalmente aporta energía
por su alto contenido en carbohidratos, hay que tomar en cuenta que en
comparación de otros tubérculos tiene mayor cantidad de proteína, como se
observa en la Tabla 2 donde se demuestra que en lo que se refiere a calcio
únicamente es superada por la yuca que tiene una cantidad mayor de este
7
Tabla 2. Comparación del contenido alimenticio de la malanga (cormo) con tubérculos convencionales (100g)
Alimento Kcal Proteína (g) Ca (g)
Papa China 8.5 2.5 22
Camote 103 1.0 14
Papa 75 1.6 17.5
Yuca 120 1.0 28.20
(Montalván, 2013)
La composición varía de acuerdo a la parte que se analice, en la base del
cormo se encuentra mayor cantidad de almidón que está formado por un
17-28 % de amilosa y lo demás corresponde a amilopectina, sus granos son
pequeños por lo que es altamente digerible (Lozada, 2005).
Los usos de papa china varían de acuerdo al país donde se cultive, a la
cultura y necesidades por las cuales atraviesen. En países en vías de
desarrollo como África, Asia e Indias Orientales lo utilizan en la alimentación
como principal fuente de hidrato de carbono, en Hawaii y Polinesia principalmente preparan “poi” que es una pasta preparada con taro al cual le
cocinan una vez lavado y pelado, le almacenan y se fermenta hasta
conseguir un pH bajo. No solo utilizan el taro como producto alimenticio, lo
aplican en procesos industriales aprovechando el tamaño de las partículas y
la temperatura de gelificación del almidón que lo forma. Las aplicaciones
industriales principalmente tienen que ver con los textiles, plásticos, jarabe y
alcohol industrial (Lozada, 2005).
2.1.3 HARINA DE PAPA CHINA
Es producto del triturado que resulta de la molturación del grano de papa
8 obtener un producto en óptimas condiciones teniendo en cuenta la
temperatura y tiempo adecuado en el que se trabaja.
La tecnología que se utiliza para la obtención de la harina de papa china es
simple, la calidad varía por diferentes factores entre ellos la variedad que se
utilice, la efectividad de los equipos durante el proceso. El rendimiento
promedio de la harina es de 25 a 30 % (Pineda Vásquez, 2013).
El proceso descrito por Aldaz (2011), para la producción de harina de papa
china empieza por la recepción de la materia prima donde se desechan los
tubérculos que presenten daños en su apariencia física, se retira objetos
extraños como piedras y metales, con el proceso de limpieza, desinfección y
pelado se logran eliminar la tierra y otros posibles contaminantes; la
siguiente operación es el cortado que facilita la deshidratación, se pesa y se
deshidrata colocando los pedazos en forma separada para que el tiempo de
secado sea menor y uniforme a una temperatura de 36 ºC y un tiempo de
3.5 horas, a continuación se pesa para verificar la humedad que ha sido
eliminada del producto, una de las operaciones más importantes es la
molienda porque permite obtener la harina con el tamaño del grano deseado,
se tamiza y se almacena en un adecuado empaque y en lugares frescos
para que se mantenga la humedad del producto. En la Tabla 3 se observa el
análisis realizado a la harina de papa china por Buenaño (2015).
Tabla 1. Análisis Químico de la Harina Papa China
Análisis Harina de Papa China Grasa 0.8 %
Proteína 4.8 %
Fibra 3.65 %
Ca 0.01%
P 0.02%
9
2.2 TRIGO
El trigo se clasifica por diversos factores considerando sus atributos físicos, y
nutricionales, la variedad (Triticum aestivum), es la más utilizada para la
elaboración de harina. Al trigo harinero se lo clasifica por el color de su
grano, que puede ser rojo, blanco y en el caso del trigo durum en ámbar.
Para propósitos de comercialización, el trigo se clasifica con base a
características que afectan su uso en la manufactura de diversos alimentos
procesados. El trigo harinero se clasifica por su dureza de grano en duro,
semi-duro y suave. El trigo comercialmente conocido como “durum” posee
un endospermo muy duro, con el cual se produce pastas alimenticias. El
almidón es el componente principal del grano de trigo (65-75 %). El
contenido de proteína en el grano es de gran importancia ya que constituye
el 80-85 % y forman el gluten que es uno de los factores que influye en la
calidad de la harina (Kohli & Ackermann, 2013).
2.2.1 PRODUCCIÓN
El cultivo del trigo es conocido el más importante a nivel mundial,
constituyéndose en uno de los componentes básicos de la alimentación
humana.
El trigo (Triticum aestivum L.) es uno de los cereales de mayor importancia
en Ecuador. El consumo nacional de trigo supera las 450 000 Tm/año, el
consumo per cápita es superior a 30 kg/año. El Ecuador importa el 98 % de
los requerimientos internos de trigo y tan solo el 2 % es producido a nivel
10 El área de producción de trigo en Ecuador está distribuida a lo largo del
callejón interandino, en zonas comprendidas entre los 2 000 a 3 200 msnm,
las condiciones ambientales para cultivar el trigo se dan en la sierra,
principalmente en las provincias de Imbabura, Pichincha, Chimborazo,
Bolívar, Cañar y Loja que aportan la mayor aporte de grano a la molienda y
tienen la mayor superficie sembrada (INIAP, 2011) .
2.2.2 SÉMOLA DE TRIGO
La sémola es el producto que resulta de la trituración de trigo duro (Triticum
durum) al separar el endospermo el cual tiene una gran cantidad de almidón,
en este proceso se elimina la mayor parte del salvado y el germen que son
ricos en Vitamina B, por este motivo la sémola tiene una deficiencia de este
nutriente. Una de las diferencias con la harina de trigo es el tamaño de la
partícula. Le confiere a la pasta las características de elasticidad y
resistencia a la cocción por la cantidad de proteínas formadoras de gluten
que contiene.
2.3 PASTAS ALIMENTICIAS
Se denomina pasta alimenticia a la masa que tiene como ingredientes
básicos harina o sémola de trigo y agua, con ingredientes adicionales como
el huevo y colorantes naturales. Las técnicas que se utilizan para su
elaboración dependen de la forma y del tamaño de la pasta (Kill R &
Tumbull , 2004).
Según la norma NTE INEN 1375 (2014) las pastas alimenticias o fideos son
11 harina u otros derivados del trigo apto para el consumo humano, sometidos
a un proceso de laminación o extrusión para una posterior desecación.
2.3.1 ORIGEN
Existen diversos documentos sobre el origen de las pastas en los que varios
autores atribuyen a Italia el inicio de su elaboración pero otros consideran
que es en países más lejanos incluso en China. Desde el siglo XII se
encuentra referencias acerca de la producción principalmente de pasta seca
por su conservación a largo plazo. Esta producción era estrictamente “familiar” y a partir de los siguientes años se amplía la producción artesanal
la cual va obteniendo importancia en el mercado de Italia. Es así como se
expandió la elaboración de pastas primero en empresas pequeñas las
cuales también hacían pasta fresca, éstos pequeños artesanos no tenían
acceso a la sémola de trigo duro por ser más difícil de obtener, esta es la
razón por la cual la mayoría de la pasta fresca es hasta en la actualidad
producida con harina de trigo blando y la adición de ingredientes enfocados
tanto en nutrición como en tecnología. Los productores de pastas desde el
año 1900 empezaron a abrirse campo en la fabricación en grandes
cantidades con la automatización de algunos procesos principalmente el de
amasado lo que representa un gran desarrollo en este producto (Singh,
Raina, Bawa , & Saxena, 2004).
2.3.2 CLASIFICACIÓN
Según la Norma NTE INEN 1375 (2014), se describe que las pastas
alimenticias se clasifican tomando en cuenta varios aspectos del producto: la
humedad que a su vez pueden ser pastas frescas con humedad máxima de
28 % y pastas secas con un máximo de 14 %, por su forma en pastas largas,
12 con vegetales, con sémola de trigo duro, con sémola, con harina de trigo y
pastas alimenticias resultantes de mezclas.
2.3.3 ELABORACIÓN DE LA PASTA
Según Pazuña (2011), el primer paso es la recepción de la materia prima,
para observar cualquier alteración de los ingredientes a utilizarse en la
elaboración de la pasta, el siguiente paso es el mezclado y amasado donde
se forma una masa homogénea con un nivel de humedad óptimo y una
adecuada consistencia gracias a las proteínas formadoras de gluten que
facilita la formación de la masa para mantener elástica, lisa, suave y que no
tenga irregularidad y evitar las estrías. La masa que se obtiene deberá
presentar una estructura uniforme, a continuación es el moldeado donde se
le da forma a la pasta, el moldeado de la pasta corta no troquelada consiste
en pasar por presión a la masa que le da la forma final con el espesor y la
longitud deseada, a este proceso se lo llama extrusión.
La pasta con la forma final se coloca sobre bandejas para ser llevadas al
secador, con el objetivo de disminuir el contenido de humedad del producto
a 12 o 13 % para alargar el tiempo de vida útil, mantener su forma y lograr
el almacenamiento sin el deterioro del mismo, esta operación es una de las
más importantes ya que un incorrecto secado podría fermentar la pasta si
este fuera muy lento y si fuera muy rápido se tuviera la formación de
microfisuras las cuales podrían tener un efecto negativo como es el de la
rotura de la pasta. Este proceso se realiza con ventilación para distribuir
uniformemente el aire caliente en toda la pasta a 40 °C durante 3 - 4 horas.
A la salida del secado, se enfría a 35-38 °C. El tiempo total del secado hasta
el enfriamiento dependerá de las condiciones en las que se encuentre el
producto. Para finalizar se debe tener un correcto almacenamiento de la
13 buena ventilación, sobre espacios que garanticen una buena circulación de
aire (Pazuña, 2011).
2.3.4 EXTRUSIÓN
La extrusión es un proceso por el cual se transporta material bajo ciertas
condiciones controladas de temperatura y presión, el extrusor tiene una zona
de alimentación donde se mezcla la materia prima, pasa por un tornillo el cual “arrastra” los materiales creando un caudal másico hasta llegar a la
boquilla que posee un troquel para dar la figura con el diámetro y el espesor
deseado, la materia prima para el proceso de extrusión de pasta debe estar
en óptimas condiciones con una granulometría adecuada y uniforme, la
humedad de la masa debe estar aproximadamente en 35 % (Cuggino,
2008).
La calidad de las pastas y sus características de cocción son el resultado de
las propiedades de la materia prima y las condiciones en las cuales se
procesa la pasta alimenticia, el desarrollo de la masa se puede dar por
diversas operaciones. En el estudio realizado por Pagani, Resmini, &
Dalbon, (1989) analizan la influencia del proceso de extrusión en las
características y estructura de la pasta con una proporción de 70/30 w/w con
harina de trigo y agua, en el proceso de extrusión bajo presión con una
prensa continua, el tiempo que se demora en pasar la masa son de 2 a 3
minutos, el segundo proceso dura de 15 a 18 minutos y consiste en la
laminación donde la masa se extiende por los rodillos varias veces y con
diferentes espesores hasta llegar al óptimo, el tercer proceso es la
fabricación artesanal donde se realiza el amasado manual aproximadamente
10 minutos luego se deja reposar 30 minutos y se pasa por varios rodillos,
14 Después de los diferentes procesos se procede a secar a 45 ºC por un
tiempo de 16 horas. Cada uno de estos procesos afecta directamente a la
calidad del producto final por el tiempo del trabajo y la intensidad de la
tensión mecánica, para llegar a esa conclusión en el estudio mencionado se
realizó diferentes pruebas a la pasta entre ellas cocción, físicas y
observaciones ultraestructurales.
2.3.5 SECADO
A nivel industrial el proceso de secado de la pasta es rigurosamente
controlado por instrumentos electrónicos que se regulan según un diagrama
de temperaturas que se incrementan de forma acelerada en la primera hora
que corresponde al presecado y lentamente van disminuyendo en el periodo
de secado final.
En la primera parte del secado las elevadas temperaturas permiten la
evaporación del agua con rapidez, haciendo posible que el intercambio de
humedad se realice desde el interior hacia afuera de la pasta, esta agua es
extraída del almidón que se mantiene en un 50 %, luego parte del agua se
trasfiere por ósmosis desde el gluten al almidón hasta alcanzar el 25 % de
humedad, para someter a la pasta a una fase de descanso y que el agua
salga por los capilares de la masa (evitando que se cierren). Si la humedad
desciende más, se vuelve demasiado rígida. Para conseguir el efecto
deseado se necesita de un ambiente bastante húmedo y caliente que es el
ideal en esta parte del proceso para que en la siguiente etapa la pasta pueda
ceder la mayor cantidad de agua posible (Ponce, 2002).
El resultado de esta primera parte es una pasta estéril y sin fermentaciones,
distribución adecuada del gluten, una superficie de pasta con adecuado color
15 capilares abiertos que permitan posteriormente el desplazamiento del agua a
las partes menos húmedas obteniéndose una distribución uniforme para
evitar tensiones internas que darían lugar a un producto excesivamente frágil
(Ponce, 2002).
El siguiente paso es el secado final que está sujeto a períodos de ventilación
y descanso en función de diagramas controlados y regulados por
instrumental electrónico. Como se ha dicho antes, en este período se
somete a la pasta a temperaturas y humedad lentamente decrecientes,
iniciándose con un ambiente adecuado a la pasta, que ingresa muy caliente
del pre secado.
En este período los tiempos son bastante largos en función de que la
estructura del producto es rígida, los capilares son menores en relación al
pre secado por lo que la salida del agua es más lenta desde el interior a la
periferia de la pasta. Este proceso es bastante delicado, evitando un secado
muy rápido y manteniendo la humedad controlada.
Los parámetros que influyen en el proceso de secado por aire forzado son:
La humedad relativa y la temperatura que están interrelacionados, esto
significa que influyen en conjunto y no de forma aislada. Por lo que, de
acuerdo a Acosta & Sandoval, (2003) “La interdependencia entre los
parámetros hace que el dimensionamiento y la optimización de los
secadores se realicen con cautela. Por otra parte, el conocimiento de dicha interdependencia permite desarrollar nuevas tecnologías de secado”.
Muchas veces el factor altura en la que se encuentre el lugar donde se
realiza la pasta, no toma importancia para el secado a altas temperaturas,
16 determinar la cantidad de energía necesaria para alcanzar la temperatura
deseada. A menor temperatura ambiente, mayor será la cantidad de
temperatura necesaria para calentar ese aire influyendo en el costo de
secado (Gan & Sandoval, 2003).
El factor que más influye en la tasa y la eficiencia de secado y por
consiguiente en el producto final es la temperatura del aire de secado y es el
de mayor flexibilidad en este tipo de sistema.
La cantidad de humedad inicial del producto también influye en el secado, a
mayor contenido de humedad del producto, mayor cantidad de agua
evaporada por unidad de energía utilizada, por lo que se utiliza mayor
cantidad de energía disponible.
La velocidad con la que pasa el producto por el secador (flujo de masa)
determina el tiempo de su permanencia lo que incide en la tasa de secado y
por ende en la eficiencia y calidad final del producto, si el flujo de masa
aumenta el producto logrado será de mayor calidad, el manejo correcto de la
velocidad del producto es de mucha importancia en el secado (Gan &
Sandoval, 2003).
2.3.6 SUSTITUCIÓN Y ADICIÓN DE INGREDIENTES
Las siguientes investigaciones dieron soporte a un nuevo estudio de
sustitución de ingredientes para pastas alimenticias, se pueden citar:
Según Maldonado & Pacheco (1998), en su estudio de elaboración de
pastas alimenticias por la sustitución de harina de trigo con harina de
17 carotenos, llegaron a la conclusión que de las mezclas de las sémolas con
las harinas resultó un patrón reológico mejorado en la sustitución al 2.5 % de
harina de zanahoria donde los valores de fragilidad y retrogradación de los
almidones son los requeridos para obtener una pasta con buena estabilidad
en el calentamiento y firmeza durante el enfriamiento. Lograron el
enriquecimiento deseado en las pastas alimenticias elaboradas con las
mezclas de harina de trigo y harina de zanahoria tanto en fibra dietética
como en carotenoide, y en el proceso de aceptabilidad por el público
consumidor tiene una alta aceptación prefiriendo las pastas con harina de
zanahoria.
En otro estudio realizado sobre el desarrollo y evaluación de una pasta a
base de trigo, maíz, yuca y frijol, donde se utilizó el almidón de yuca como
fuente calórica y elemento gelificante, contribuyendo a la textura final de las
pastas por la relación de amilosa con amilopectina presente en el almidón lo
cual determinó la capacidad de retrogradación. En lo que se refiere a la
degustación de las pastas elaboradas al sustituir la sémola por otras harinas
se alteraron las características de calidad sensorial de las pastas,
particularmente la textura según Granito & Guerra (2003), en un trabajo
realizado donde mezclaron harina de trigo importado con harinas nacionales
como: 20 % harina de papa, 80 % de trigo y 30 % harina de quinua, 70 %
harina de trigo las propiedades de la harina se alteraron especialmente las
proteínas que forman el gluten por lo que afectó directamente a la
estabilidad y extensibilidad que son características importantes para el
desarrollo de masas en la elaboración de pastas alimenticias. En el análisis
proximal la característica que más se alteró fue en los carbohidratos ya que
aportan calorías y en el análisis de proteína se obtuvo un porcentaje mayor
18
2.3.7 PRUEBAS DE CALIDAD
Los parámetros que se consideran importantes para determinar la calidad de
la pasta se destacan los aspectos visuales, como el color y el aspecto global
en el que se integra el agrietamiento y la perdida de color en el caso de las
pastas deshidratadas, otro aspecto es la parte textural que puede ser de
acuerdo a Callejo González (2002), la pegajosidad, la adhesibilidad, la
firmeza, la cohesividad y la elasticidad.
Si como resultado de la cocción, se obtiene una débil matriz proteica
permite mayores pérdidas de almidón disminuyendo la capacidad de esta
gelatinización.
La variabilidad en los factores de calidad de la pasta se debe a la cantidad y
características de la proteína presentes en la sémola. Siendo entonces el
contenido de proteína el principal factor que incide en la calidad de la pasta
por la influencia que tiene en la formación del gluten. La temperatura del
secado también influye en la calidad de las pastas, siendo las que se
someten a temperaturas altas o muy altas las de mejor calidad, a nivel
industrial se disminuye el tiempo de secado, se mejora el color en el
producto final y reduce la presencia de microorganismos (Güler, Köksel, &
Ng, 2002).
La gelatinización del almidón y la formación de la red de proteínas tienen un
papel importante en la calidad de cocción de las pastas, por tanto las
propiedades del almidón son un factor importante para tomar en cuenta en la
elaboración de las pastas para darles firmeza (Resmini, Pagani, Gallant, &
19
2.3.7.1 Color
Para Hernández Beltrán (2015), “…el color de la pasta es uno de los
aspectos más considerados por los consumidores para decidir la compra y
depende mayoritariamente de las características del trigo que se ha utilizado para la elaboración de la pasta.”
La autora asegura que el más indicado sería el color amarillo del que se
pueden diferenciar una gran variedad de tonalidades, generalmente suele
ser una tonalidad café que indica las reacciones enzimáticas producidas en
la molienda de la sémola.
La coloración amarilla es el resultado de los pigmentos de caroteno que se
encuentran localizados sobre todo en el embrión, Hernández asegura que en
la fabricación de las pastas alimenticias se destruyen los carotenoides de
forma variable por acción de las oxidasas como por ejemplo la lipoxigenasa,
que se ubica en la periferia del germen de trigo y cataliza la destrucción de
los carotenoides provocando la decoloración del amarillo característico de
las pastas. El color café es producto de la actividad de las enzimas
peroxidasa y polifenoloxidasa. Las peroxidasas requieren de peróxido de
hidrógeno libre para catalizar, y las polifenoloxidasas requieren de oxígeno
libre en el ambiente para llevar a cabo la reacción. De estas dos reacciones
se obtienen compuestos oxidados como las quinonas, que son responsables
de la desvalorización de las pastas (Hernández, 2015).
La evaluación del color de la pasta se mide a través de parámetros del
espectro fotométrico estableciéndose la diferencia de color con respecto a
un patrón, el espectro de reflexión se visualiza en un eje de coordenadas
CIE L*a*b*, formado por tres ejes, donde L* indica la luminosidad, y a* y b*
20 A partir del espectro de reflexión se obtuvo la escala de color en
coordenadas CIE L*a*b*, el cual es un sistema cartesiano formado por 3
ejes. Estos ejes corresponden a los atributos L* el cual significa luminosidad
y a las coordenadas cromáticas a* y b* al medir el color en la pasta la escala
obtenida por las coordenadas nos indica en L* el brillo de la muestra, en b*
el tono amarillo y en a* el rojo/café, de acuerdo a Matissek, Schnepel, &
Steiner (1998), el valor a* indica el nivel de contaminación del salvado, en
tanto que L* y b* el brillo y lo amarilla que será la pasta luego de la cocción.
2.3.7.2 Aspecto global
El agrietamiento es uno de los aspectos globales que se evalúan para
determinar la calidad de la pasta, cuando la pasta esta seca presenta
manchas o rajaduras en la superficie liza que pueden acabar rompiéndola.
Generalmente este problema se debe a inadecuadas condiciones de secado
ya que la humedad superficial se evapora muy rápidamente haciendo dura la
superficie, provocándole incapacidad para soportar la tensión del centro con
el consiguiente aparecimiento de rajaduras. Otro de los factores que podría
provocar este problema es debido a un mal embodegado luego de ser
empaquetado, en un lugar donde la humedad del ambiente sea inestable
(Hernández, 2015).
La decoloración es otro factor del aspecto de la pasta, este problema se
presenta cuando en el proceso de mezclado no ha existido una hidratación
homogénea de la masa y como efecto aparecen manchas blancas (Kill R &
Tumbull , 2004).
La textura es un factor global de gran importancia considerando que la
calidad de cocción depende de diversos factores como el hinchamiento
21 cocción, desintegración o rotura del producto cocido o su propio aroma o
gusto.
2.4 ANÁLISIS SENSORIAL
La evaluación sensorial en el campo alimenticio es un punto principal porque
a partir del resultado se puede medir la aceptación o el rechazo de los
consumidores al experimentar las reacciones que producen ciertas
características organolépticas del producto a los sentidos vista, olfato, gusto,
tacto y oído. De esta forma se desarrollan ciertos criterios que evalúan la
calidad global de los alimentos (Moya & Angulo, 2001).
Una de las pruebas utilizadas son las de aceptación o hedónicas que
permite evaluar la calidad sensorial del producto, para obtener datos
significativos este proceso de evaluación debe ser muy riguroso, la selección
de individuos puede ser al azar o con criterios concretos. Dentro de las
pruebas hedónicas hay algunas variaciones de acuerdo al tipo de muestra
que se desee evaluar, la prueba pareada permite realizar preguntas
concretas las cuales se realizan a grupo de individuos no calificados y medir
el nivel de aceptación global del producto (Valls, 1999).
Los parámetros propuestos por Hernández (2015), permiten determinar la
calidad de la pasta en el proceso culinario. Como análisis sensorial son:
- Firmeza: resistencia de la pasta cocida al masticarla.
- Cohesividad: fuerza que mantiene estructurada la pasta ya que al
momento de llevarla a cocción el consumidor se puede dar cuenta si la pasta
ha sido producida de manera incorrecta puesto que presenta una
desintegración.
- Elasticidad: capacidad de la pasta de regresar a su estructura inicial una
vez que se le estiró o deformó.
22
3. METODOLOGÍA
3.1 MATERIA PRIMA
Se utilizó papa china (Colocasia esculenta), la cual fue adquirida en el
mercado del Puyo, provincia de Pastaza. Dicho tubérculo se transportó a la
planta de alimentos de la Universidad Tecnológica Equinoccial para la
obtención de harina de papa china.
Para la realización de la pasta larga con harina de papa china se utilizó sémola de trigo de la marca “Primavera”.
3.2 OBTENCIÓN DE LA HARINA DE PAPA CHINA
Para la elaboración de la harina de papa china se realizó el proceso que se
indica en la Figura 2.
23 La papa china se llevó a un proceso de selección en el cual se desechaba el
producto que estaba en mal estado, se lavó con el fin de eliminar materiales
extraños y contaminantes, se peló y se cortó en rodajas longitudinales finas
procurando que sean uniformes con un espesor de 0.5 cm
aproximadamente. Se deshidrató por un tiempo mínimo de 4 horas a 36 ºC.
El siguiente paso que se realizó fue la molienda en el cual se utilizó dos tipos
de molino con los cuales se intentó disminuir el tamaño de las partículas, un
molino casero y un molino Cyclone Sample Mill. A continuación se realizó el
tamizaje de la harina resultante para eliminar materias extrañas.
3.2.1 CARACTERIZACIÓN DE LA HARINA DE PAPA CHINA
Se realizó la caracterización de las harinas que se van a utilizar en el
proceso de obtención de la pasta, utilizando los métodos descritos en la
Tabla 4.
Tabla 2. Análisis de la harina de papa china y sémola
Parámetro Método
Humedad
NORMA INEN O518 Determinación de la pérdida por Calentamiento
(INEN,1981)
Acidez Titulable NORMA INEN 521 (INEN,1981)
24
3.2.2 ÍNDICE DE ABSORCIÓN DE AGUA (IAA) E ÍNDICE DE SOLUBILIDAD DE AGUA (ISA) EN LAS HARINAS
Para dichos análisis se siguió el procedimiento descrito por (Pineda, 2013)
con algunas variaciones. Se tomó una muestra de 2.5 g de cada harina que
se va a analizar, se adicionó 25 ml de agua destilada donde se formó una
suspensión, la cual se agitó por 30 minutos. A continuación se centrifugó
durante 10 minutos a 3000 rpm a una temperatura de 21 ºC, el
sobrenadante se vertió cuidadosamente en una cápsula previamente tarada
para evaporarse en una estufa por 4 horas a 105 ºC y finalmente se pesó
el residuo.
Los cálculos se realizaron mediante el peso del residuo de la centrifugación
y la diferencia de peso de la muestra seca con el residuo de la muestra
evaporada para el Índice de solubilidad de agua (ISA) y para el cálculo del
Índice de absorción de agua (IAA) se expresó con una relación del peso del
residuo de la evaporación y el peso de la muestra seca. Se utilizaron las
ecuaciones 1 y 2 respectivamente.
𝐼𝐴𝐴 =
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑖𝑓𝑢𝑔𝑎𝑐𝑖ó𝑛𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 −𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 [1]
% 𝐼𝑆𝐴 =
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝑥 100%
[2]25
3.2.3 ANÁLISIS DE COLOR EN LAS HARINAS
Se determinó el color de las harinas utilizando un colorímetro CR-400/410
marca KONIKA MINOLTA. Las muestras de harina de papa china y de
sémola se colocaron en cajas petri para las mediciones, el equipo realiza
tres mediciones en cada corrida los cuales se indican en términos de L*
(luminosidad), la cual tiene una escala de 0 a 100 siendo el mas bajo para
negro y el mas alto para blanco. Las coordenadas a* para la variación entre
rojo (valores positivos) y verde (valores negativos). Para b* el color amarillo
(valores positivos) y azul (valores negativos) (Hernández, 2012).
3.2.4 ANÁLISIS PROXIMAL
Se realizó el análisis proximal de la muestras de harina de papa china y de
sémola en el laboratorio de alimentos de AGROCALIDAD con los métodos
indicados por las normas INEN como se muestra en la Tabla 5.
Tabla 3. Análisis proximal de la harina de papa china y sémola
Parámetro Método Humedad (%) PEE/B/01 INEN 518
Proteína (%) PEE/B/02 INEN 519
Grasa (%) PEE/B/03 INEN 523
Ceniza (%) PEE/B/04 INEN 520
Fibra (%) PEE/B/05
26
3.3 OBTENCIÓN DE LA PASTA
Para el procesamiento de la pasta se realizaron las operaciones que se
muestran en la Figura 3.
Figura 3. Diagrama de flujo de la obtención de pasta.
3.3.1 DISEÑO EXPERIMENTAL
Se utilizó el diseño central compuesto rotacional (DCCR) debido a su nivel
de flexibilidad en el proceso. Según Cuesta (2009), es un modelo de
segunda orden en el que se trabaja con diferentes puntos en los ejes
(porción axial) y puntos en la región central del diseño (porción central), es
importante definir la distancia de los mismos delimitando cuantos puntos se
27
Figura 4. Puntos que conforman un DCCR
Para Cuesta (2009), la metodología de superficie de respuesta evalúa las
condiciones óptimas y la sensibilidad de los factores que influyen en un
proceso, por medio de respuestas para ciertas zonas del experimento, se
estudia la naturaleza de las variables para determinar si optimizar el proceso
significa maximizar o minimizar según las características de calidad que se
van a estudiar. Es importante en este modelo que se tenga una varianza
constante en el valor previsto en la respuesta de las variables
independientes (Rodriguez, 2006 ).
Se realizó un planteamiento factorial 2𝑘 (k=número de variables
independientes) en el que se incluyó 12 unidades experimentales (réplicas)
en las cuales se incluía cuatro puntos axiales y cuatro puntos centrales. Las
variables independientes o factores experimentales en este caso fueron el
porcentaje de harina de papa china y porcentaje de huevo. En la Tabla 6 se
muestran los valores bajos (nivel -1,41) y altos (nivel 1,41) para harina de
28
Tabla 4. Variables utilizadas en el DCCR
Variables Independientes
Niveles del factor -1,41 -1 0 1 1,41 Porcentaje de harina de papa china (%) 0 4.39 15 25.61 30
Porcentaje de huevo (%) 0 2.93 10 17.07 20
Se elaboró la matriz en la cual se presenta los valores codificados para las
variables independientes como se observa en la Tabla 7.
Tabla 5. Codificación de los niveles usados en el DCCR.
Variables Codificadas Porcentaje de harina de papa china (%)
Porcentaje de huevo (%)
-1 -1 4.39 2.93
-1 1 4.39 17.07
1 -1 25.61 2.93
1 1 25.61 17.07
-α 0 0 10
Α 0 30 10
0 - α 15 0
0 Α 15 20
0 0 15 10
0 0 15 10
0 0 15 10
29
3.4 EVALUACIÓN DE LAS PASTAS
En la evaluación de las pastas crudas, se utilizó dos variables importantes, la
humedad que es un factor crítico en el proceso productivo y en la
comercialización de la pasta. Y el color que es una característica importante
ya que está relacionada con la percepción del consumidor sobre la pasta
(Carrasquero, 2009).
Para evaluar la calidad de la pasta cocida, se analizó diferentes parámetros
que principalmente fueron las propiedades de cocción como son el tiempo
óptimo, el porcentaje de hinchamiento y las pérdidas por cocción (Martinez,
2010). Estas propiedades están estrechamente relacionadas con las
características de la materia prima y de las condiciones del proceso de
elaboración de la pasta.
3.4.1 CALIDAD DE PASTAS CRUDAS
3.4.1.1 Color
El color de la pasta fue determinado utilizando un colorímetro CR-400/410
marca KONIKA MINOLTA. Las muestras de cada uno de los ensayos del
diseño experimental se colocaron en cajas petri para las mediciones. El color
se expresó en términos de L* (luminosidad) y las coordenadas a* y b*. Se
30
3.4.1.2 Humedad
En los parámetros de calidad de pasta seca se analizó la humedad que fue
determinada por la termobalanza (Precisa XM 60 / XM 66) con el método
105 (105 ºC).
3.4.2 CALIDAD CULINARIA DE LAS PASTAS
3.4.2.1 Tiempo óptimo de cocción
El tiempo óptimo de cocción se define como el tiempo mínimo necesario
para que el centro blanco que aparece en la mitad de la pasta desaparezca
en el momento que se oprime entre dos láminas de vidrio. Se realizó el
procedimiento según Pepe (2012) con algunas variaciones. Se calculó la
relación 1:10 de pasta cruda con agua. Se dejó hervir el agua y se introdujo
la muestra de pasta, se removió esporádicamente para que no se pegue en
la superficie del recipiente, una vez que empezó la cocción se tomó una
muestra para comprimirla y observar la desaparición de la línea o centro
blanco antes mencionado. Esta medición se realizó cada 30 segundos hasta
que se observó la gelatinización del nervio central.
3.4.2.2 Pérdidas por cocción
Se determinó la liberación del almidón por medio del porcentaje de
sedimentación que se queda después de cocinar una muestra de pasta
aproximadamente 10 g por cada ensayo, en 100 ml de agua hasta que
31 a desecación a una temperatura de 100 ºC hasta un peso constante. Se
tomó el peso y se comparó con el peso inicial expresando los sólidos como
%𝑝/𝑝 (Martinez, 2010).
3.4.2.3 Análisis estadístico
Los datos obtenidos en los ensayos con el diseño experimental (DCCR) y la
metodología utilizada (Superficie de Respuesta), se analizaron
estadísticamente mediante el programa STATGRAPHICS CENTURION
XV.II.
3.4.3 ANÁLISIS PROXIMAL DEL PRODUCTO FINAL
El análisis proximal de las pastas se realizó en el laboratorio LACONAL de la
Universidad Técnica de Ambato, se siguieron los procedimientos que se
muestran en la Tabla 8.
Tabla 6. Análisis proximal del producto final.
Parámetro Método
Humedad (%) PE02-5.4-FQ AOAC Ed.19, 2012 925.10
Proteína (%) PE03-5.4-FQ AOAC Ed.19, 2012 2001.11
Grasa (%) PE13-5.4-FQ AOAC Ed.19, 2012 2003.06
Ceniza (%) PE01-5.4-FQ AOAC Ed.19, 2012 923.03
Fibra (%) INEN 522
32
3.5 EVALUACIÓN SENSORIAL
Principalmente lo que se buscó con este análisis fue medir y cuantificar las
características del producto que se presentó mediante la percepción de los
sentidos de las personas. El método que se aplicó fueron pruebas afectivas
en las cuales participó un panel de 100 personas no entrenadas en técnicas
sensoriales (González & Ibañez, 2010). Se hizo una prueba de muestra
simple en la cual se trabajó con una escala hedónica del 1 al 10, la prueba
aplicada se muestra en el Anexo, en la cual se tomó en cuenta diferentes
atributos como color, olor, sabor, aceptabilidad global y en el parámetro
textura se incluyó la pegajosidad y firmeza. Las muestras se aplicaron en
recipientes idénticos, codificados con números aleatorios de 3 dígitos.
Los resultados de la evaluación sensorial se analizaron estadísticamente con
la media y la desviación estándar de las calificaciones asignadas para cada
33
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1 CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
Los resultados de la caracterización de la harina de papa china y la sémola
de trigo que se utilizaron para la elaboración de la pasta, se observan en la
Tabla 9
Tabla 7. Resultados de la caracterización de la materia prima
Parámetro Harina de
papa china Sémola de trigo
Humedad % 6.07 ± 0.78* 11.84 ± 0.44*
Ph 6.90 ± 0.05* 6.91 ± 0.02*
Acidez Titulable 0.008 ± 0.07* 0.005 ± 0.04* *
Media ± desviación estándar (n=2)
La humedad de la harina de papa china obtenida en función de la
temperatura y tiempo de secado de acuerdo al procedimiento establecido
presenta diferencias con Aldaz (2011), que en su investigación para la
elaboración de pan en base a varias fórmulas con harina de papa china,
para mejorar el valor nutricional, indica 12.01 % que es un valor mayor ya
que se aplicaron otros parámetros de secado. Vásconez (2015) por su parte
reporta una humedad de 5.78 % también en la elaboración de pan, para esta
investigación al realizar el secado para la obtención de harina de papa china
con un tiempo y temperatura similar al utilizado en el presente trabajo en el
cual se obtuvo 6.07 % de humedad, lo que se encuentra dentro de los
parámetros establecidos en la Norma NTE INEN 616, que reporta una
humedad de 14.5 % como valor máximo para la elaboración de pastas
34 Con respecto al pH, Palomino, Yulimar & Pérez (2010) reportan para harina
de papa china 6.7, mientras que el resultado obtenido en la investigación es
de 6.90 para los dos casos el pH es neutro. Considerando el mismo estudio
para la acidez titulable reportan un porcentaje de 0.007, el resultado del
analisis de la investigación es de 0.008.
4.1.1 ÍNDICE DE ABSORCIÓN DE AGUA (IAA) E ÍNDICE DE SOLUBILIDAD EN AGUA (ISA) EN LAS HARINAS
El índice de absorción de agua (IAA) y el índice de solubilidad en agua (ISA),
son propiedades funcionales relacionadas con el tamaño de los gránulos de
almidón, generalmente los almidones de los tubérculos, presentan un menor
índice de solubilidad y mayor índice de absorción de agua (Barrera, Tápia, &
Monteros , 2004). En la Tabla 10 se muestran los resultados obtenidos en
las harinas que se utilizaron en la elaboración de la pasta.
Tabla 8. Resultados de análisis de índice de absorción en agua e índice de solubilidad de agua
Parámetro Harina de
papa china Sémola de trigo ISA (%) 13.46 ± 0.51* 5.12 ± 0.34*
IAA (g H2O/g muestra) 4.67 ± 0.37 * 1.84 ± 0.04* *
Media ± desviación estándar (n=2)
La solubilidad del agua en las harinas está relacionada a la presencia de
amilopectina, que posibilita el ingreso de agua a los espacios
intermoleculares permitiendo que los polímeros se solubilicen, siendo la
amilopectina la que se disuelve con mayor proporción (Alvis, Vélez, Villada,
& Rada Mendoza, 2008), la solubilidad obtenida de la harina de papa china
