Diseño de los procesos de secado por rodillos y spray dryer para la elaboración de un suplemento nutricional con base en la mezcla de amaranto, quinua, chocho y avena

Texto completo

(1)ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL. FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AGROINDUSTRIA. DISEÑO DE LOS PROCESOS DE SECADO POR RODILLOS Y SPRAY DRYER PARA LA ELABORACIÓN DE UN SUPLEMENTO NUTRICIONAL CON BASE EN LA MEZCLA DE AMARANTO, QUINUA, CHOCHO Y AVENA. PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO. SUSANA ELIZABETH MORALES ARIAS supuruli@hotmail.com. DIRECTOR: ING. WASHINGTON OSWALDO ACUÑA GORDILLO oswaldo.acuna@epn.edu.ec. Quito, Abril 2014.

(2) DERECHOS DE AUTOR. © Escuela Politécnica Nacional (2011) Reservados todos los derechos de reproducción.

(3) DECLARACIÓN. Yo, Susana Elizabeth Morales Arias, 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.. ____________________________________. Susana Elizabeth Morales Arias.

(4) CERTIFICACIÓN. Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por la Srta. Susana Elizabeth Morales Arias, bajo mi supervisión.. _____________________________ Ing. Oswaldo Acuña DIRECTOR DE PROYECTO.

(5) DEDICATORIA. A mi Papito Dios por haberme dado la vida y ser mi fortaleza. A mi mamita por ser siempre fuerte y permitir que estudiara. A mi papito por darme paz y ayudarme en todo tiempo. A mis hermanos por sus consejos y apoyo. A mis sobrinos porque con solo con verlos me han dado fuerzas. A mi amado esposo Xavier por ser mi apoyo a cada momento. A mi hijo por traer luz y alegría a mi vida. Y a todos los que confiaron en mí..

(6) AGRADECIMIENTOS A Dios por su gran amor, por ser quien ha cuidado mi vida y mi corazón a cada paso, por darme sabiduría para pasar toda la etapa de vida dentro de mi amada poli. A mi familia. A mi mamita por darme fuerzas por decir siempre “te va a ir bien mi hijita”, gracias mamá. A mi padre por amarme mucho, por obligarme a comer mientras estudiaba. A mi hermana Gaby por compartir sus conocimientos, cuidarme y ayudarme y levantar mi ánimo en todo tiempo. A mis hermanos Danny y Cris por creer en mí y quererme mucho. A mi amado esposo y fiel amigo Xavi por su apoyo incondicional, su paciencia, su amor, por darme fuerzas siempre, por creer en mí. A mi hijo Xavi por ser el motor de mis sueños, el que con su mirada dice tú puedes mami, por llegar a cambiar todo en mí. Al Ing. Oswaldo Acuña, por su guía, enseñanzas, consejos, paciencia, por el tiempo empleado en la elaboración de todo este trabajo, por no ser solo un profesor sino también un gran amigo. A mi compañera de tesis y amiga Chulita, por ayudarme en todo momento, por sus conocimientos, sus consejos, sus chistes, en fin por ser una gran amiga. A mi segunda familia Eli, Vale, Carmita, Arturito, Fer, Dayana, Sari, Galo y Raúl, por su preocupación y apoyo incondicional. A mis amigas Dianita, Jaz, Cris por estar presentes en los momentos más importantes de mi vida, en especial a Cris por ser incondicional y una gran amiga. A mis amigas Taty, Isa, Criss’vi y Jenny por acompañarme a lo largo de la carrera, por los momentos que juntas compartimos haciendo deberes y dejándolos de hacer. A Don Héctor Ortiz, por ayudarme, por compartir sus conocimientos, por ser un gran guía en todo el trabajo en la planta piloto..

(7) i. ÍNDICE DE CONTENIDOS PÁGINA RESUMEN. XII. INTRODUCCIÓN. XIV. 1.. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 1. 1.1.. Valor nutricional de las materias primas, amaranto, quinua, chocho y avena. 1. 1.1.1.. Amaranto. 1. 1.1.2.. Quinua. 4. 1.1.3.. Chocho. 8. 1.1.4.. Avena. 10. 1.1.5.. Propiedades de almidones. 12. 1.1.6.. Suplementos nutricionales. 13. 1.2.. 1.3.. Tecnología de secado por rodillos. 14. 1.2.1.. Secador de rodillos. 14. 1.2.2.. Variables del proceso. 17. 1.2.3.. Ecuaciones de transferencia de calor del secado por rodillos. 17. Tecnología de secado por spray dryer. 18. 1.3.1.. Spray dryer. 18. 1.3.2.. Ecuaciones de transferencia de calor del secado por aspersión. 22. 1.3.3.. Eficiencia térmica global del secado por aspersión. 23. 1.3.4.. Cambios en los alimentos durante el secado. 24. 1.3.5.. Evaluación de productos obtenidos mediante secado. 25. 2.. PARTE EXPERIMENTAL. 2.1.. Determinación del valor nutricional de las materias primas: amaranto, quinua,. 2.2.. 26. chocho y avena. 27. 2.1.1.. Contenido nutricional. 27. 2.1.2.. Calidad de la proteína relaciónaminoacídica. 27. Determinación de las variables de operación del secado por rodillos de la mezcla amaranto, quinua, chocho y avena. 28. 2.2.1.. Pretratamiento de la materia prima. 28. 2.2.2.. Secado por rodillos. 30. 2.2.3.. Factores de estudio del suplemento nutricional por el proceso de rodillos. 31.

(8) ii. 2.2.4. 2.3.. 2.4.. 2.5.. 2.6.. Diseño experimental. Determinación de las variables de operación del secado por spray dryer de la mezcla amaranto, quinua, chocho y avena. 32. 2.3.2.. Factores de estudio. 34. 2.3.3.. Diseño experimental. 34. 2.3.4.. Métodos de evaluación. 34. 2.3.5.. Caracterización química de la base para suplemento nutricional. 35. Elaboración del producto a escala piloto que incluye saborización y envasado. 35. 2.4.1.. Secado por rodillos a escala piloto. 35. 2.4.2.. Secado por aspersión a escala piloto. 36. 2.4.3.. Saborización. 36. 2.4.4.. Envasado. 37. 2.4.5.. Funcionalidad de uso. 38. 2.4.6.. Pruebas de aceptabilidad. 38. 2.4.7.. Pruebas de tiempo de vida útil. 38. Caracterización física, química y microbiológica de los productos desarrollados. 39 2.5.1.. Caracterización física. 39. 2.5.2.. Caracterización química nutricional. 40. 2.5.3.. Caracterización microbiológica. 40. Estimación de costos de obtención del suplemento nutricional a escala de piloto 40 2.6.1.. Balance de masa. 40. 2.6.2.. Balance de energía. 40. 3.. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 3.1.. Determinación del valor nutricional de las materias primas: amaranto, quinua,. 3.2.. 32. 41. chocho y avena. 41. 3.1.1.. Contenido nutricional. 41. 3.1.2.. Calidad de la proteína relación aminoacídica. 45. Determinación de las variables de operación del secado por rodillos. 48. 3.2.1.. 48. Perfil granulométrico de materias primas molidas. 3.2.1.1. Amaranto. 48. 3.2.1.2. Quinua. 49. 3.2.1.3. Chocho. 50. 3.2.1.4. Avena. 50.

(9) iii. 3.2.2. 3.3.. 3.4.. 3.5.. 3.6.. Secado por rodillos. 51. Determinación de las variables de operación del secado por aspersión. 54. 3.3.1.. Diferencias entre secado por rodillos y aspersión. 58. 3.3.2.. Composición química de la mezcla de harinas. 59. Elaboración del producto a escala piloto que incluye saborización y envasado. 60. 3.4.1.. Saborización. 60. 3.4.2.. Envasado. 61. 3.4.3.. Funcionalidad de uso. 61. 3.4.4.. Pruebas de aceptabilidad. 62. 3.4.5.. Pruebas de vida útil. 65. Caracterización física, química y microbiológica de los productos desarrollados. 69 3.5.1.. Caracterización física. 69. 3.5.2.. Caracterización química. 71. 3.5.3.. Caracterización microbiológica. 77. Estimación de costos de obtención del suplemento nutricional a escala de piloto. 78 3.6.1.. Balance de masa. 78. 3.6.2.. Balance de energía. 81. 3.6.3.. Costo del suplemento nutricional. 82. 4.. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 85. 4.1.. Conclusiones. 85. 4.2.. Recomendaciones. 86. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 87. ANEXOS. 94.

(10) iv. ÍNDICE DE TABLAS PÁGINA. Tabla 1.1. Composición de aminoácidos de amaranto, quinua, chocho y avena. 2. Tabla 1.2. Distribuciones recomendadas de necesidades de aminoácidos. 3. Tabla 1.3. Composición media de los ácidos grasos de la semilla de amaranto. 4. Tabla 1.4. Composición media de los ácidos grasos de la quinua. 6. Tabla 1.5. Contenido de minerales en el grano de quinua. 7. Tabla 1.6. Contenido de vitaminas en el grano de quinua. 7. Tabla 1.7. Contenido de vitaminas en la semilla de chocho. Tabla 2.1. Métodos aplicados en el análisis proximal de amaranto, quinua,. 10. chocho y avena. 27. Tabla 2.2. Composición base para suplemento nutricional. 29. Tabla 2.3. Tratamientos para determinar las variables de operación del secado por rodillos. Tabla 2.4. 32. Tratamientos del secado por aspersión de colada (35 % amaranto, 35 % quinua, 15 % chocho y 15 % avena). 34. Tabla 2.5. Preparación de suplementos comerciales por porción. 38. Tabla 2.6. Condiciones ensayos de estabilidad. 39. Tabla 2.7. Métodos aplicados para los análisis microbiológicos. 40. Tabla 3.1. Cómputo de aminoácidos de amaranto, quinua, chocho y avena (g/ 10 g). 46. Tabla 3.2. Cómputo químico mezcla base del suplemento nutricional. 47. Tabla 3.3. Condiciones de operación y parámetros de control del secado por rodillos de la mezcla amaranto, quinua, chocho y avena. Tabla 3.4. 51. Condiciones de operación y parámetros de control del secado por aspersión. 55. Tabla 3.5. Ingredientes de suplemento nutricional. 61. Tabla 3.6. Funcionalidad de uso – sólidos en suspensión. 62. Tabla 3.7. Aceptabilidad del suplemento nutricional. 62. Tabla 3.8. Peso específico suplemento nutricional. 71.

(11) v. Tabla 3.9. Información nutricional suplemento obtenido con tecnología de secado por rodillos. Tabla 3.10. 73. Información nutricional suplemento obtenido con tecnología de secado por aspersión. 74. Tabla 3.11. Composición aminoacídica de los suplementos producidos. 75. Tabla 3.12. Calidad de la proteína del suplemento obtenido mediante secado por rodillos. Tabla 3.13. 76. Calidad de la proteína del suplemento obtenido mediante secado por aspersión. 76. Tabla 3.14. Análisis microbiológicos en suplemento nutricional. 77. Tabla 3.15. Consumo energético para la producción de suplemento nutricional. Tabla 3.16. Consumo energético para la producción de un kg de suplemento nutricional. Tabla 3.17. 81. 82. Tiempos de secado para la producción de 1 kg de base para suplemento nutricional. 82. Tabla 3.18. Costo de obtención de 1 kg de suplemento nutricional. 83. Tabla 3.19. Precio de Chocoandinos en presentaciones de 250 g comparado con productos similares. Tabla A IV.1. 84. Contenido de aminoácidos esenciales de amaranto, quinua, chocho y avena en g/ g proteína. 100. Tabla A IV.2. Cómputo químico de materias primas. 101. Tabla A IV.3. Cómputo químico mezcla quinua-chocho. 102. Tabla A IV. 4. Cómputo químico mezcla amaranto-chocho. 103. Tabla A IV. 5. Cómputo químico mezcla quinua-chocho y amaranto chocho. 103. Tabla A IV. 6. Mezcla Amaranto, quinua y chocho. 104. Tabla A IV. 7. Composición de la mezcla amaranto, quinua, chocho y avena para pruebas experimentales. 104. Tabla A IV. 8. Cómputo químico mezcla amaranto, quinua, chocho y avena. 104. Tabla AV. 1. Análisis Granulométrico amaranto molido. 105. Tabla AV. 2. Análisis Granulométrico quinua molido. 105. Tabla AV. 3. Análisis Granulométrico chocho molido fino. 106. Tabla AV. 4. Análisis Granulométrico de avena molida. 106.

(12) vi. Tabla AVI. 1. ISA, IAA y PH de la mezcla cruda. 107. Tabla AVI. 2. ISA, IAA y PH de los subproductos de secado en rodillos. 107. Tabla AVI. 3. ISA, IAA y PH de los subproductos de secado por aspersión. 108. Tabla AVII. 1. Perfil granulométrico Suplemento Nutricional (Secado por rodillos). Tabla AVII. 2. Perfil granulométrico Suplemento Nutricional (Secado por atomización). Tabla AVIII. 1 Peso específico suplemento nutricional y referencias Tabla AIX. 1. Ensayo de funcionalidad de uso. Tabla AX.. Variación de la actividad de agua del suplemento (secado por rodillos) en función del almacenamiento. Tabla AX. 2. 111 112. 113. 114. Variación del pH del suplemento (secado por rodillos) en función del almacenamiento. Tabla AX. 4. 110. Variación de la actividad de agua del suplemento (secado por aspersión) en función del almacenamiento. Tabla AX. 3. 110. 115. Variación del pH del suplemento (secado por rodillos) en función del almacenamiento. 116. Tabla AXI. 1. Consumo energético en el proceso de secado por rodillos. 117. Tabla AXI. 2. Consumo energético en el proceso de secado por aspersión. 118. Tabla AXII. 1. Costo de ingredientes del suplemento nutricional obtenido mediante secado por rodillos. Tabla AXII. 2. Costo de ingredientes del suplemento nutricional obtenido mediante secado por aspersión. Tabla AXII. 3. 120. Costo de insumos para la producción de 1 kg de suplemento nutricional a través de secado por rodillos. Tabla AXII. 6. 120. Costo de materiales indirectos para la producción de 1 kg de suplemento nutricional. Tabla AXII. 5. 119. Costo de enzimas requeridas para la producción de 1 kg de suplemento nutricional por aspersión. Tabla AXII. 4. 119. 120. Costo de insumos para la producción de 1 kg de suplemento nutricional a través de secado por aspersión. 120. Tabla AXIII. 1 Características Técnica de Enzimas distribuidas por la empresa Granotec – Ecuador. 121.

(13) vii. ÍNDICE DE FIGURAS PÁGINA Figura 1.1. Composición química del Amaranto (FAO et al., 1997). 1. Figura 1.2. Composición química de la quinua (INN, 1965). 5. Figura 1.3. Composición química del chocho crudo y seco (INN, 1965). 8. Figura 1.4. Composición química de la avena (INN, 1965). Figura 1.5. Secador por rodillos dobles (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p.. 11. 202). 15. Figura 1.6. Tipos de secadores de rodillos (Casp y Abril, 2003, p. 379). 16. Figura 1.7. Secado por atomización, ciclo abierto (Ibarz y Barbosa-Cánovas, 2005, p. 603). Figura 1.8. Spray dryer, componentes principales (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 206). Figura 1.9. 33. Diagrama de flujo para obtención de suplemento nutricional mediante secado por rodillos. Figura 2.5. 32. Diagrama de bloques de obtención de base para suplemento nutricional mediante secado por aspersión. Figura 2.4. 31. Diagrama de bloques de obtención de base para suplemento nutricional mediante secado por rodillos. Figura 2.3. 22. Diagrama de bloques de tratamientos previos al secado de amaranto, quinua, chocho y avena. Figura 2.2. 20. Tipos de cámaras para secado por atomización (Casp y Abril, 2003, p. 375). Figura 2.1. 19. 36. Diagrama de flujo para obtención de suplemento nutricional mediante secado por aspersión. 37. Figura 3.1. Contenido de humedad de amaranto, quinua, chocho y avena. 41. Figura 3.2. Contenido de proteína de las materias primas. 42. Figura 3.3. Contenido de extracto etéreo de amaranto, quinua, chocho y avena. 43. Figura 3.4. Contenido de cenizas de las materias primas. 44. Figura 3.5. Contenido de carbohidratos de las materias primas. 44. Figura 3.6. Contenido de fibra cruda de las materias primas. 45. Figura 3.7. Composición de la mezcla base. 47. Figura 3.8. Perfil granulométrico de amaranto molido. 49.

(14) viii. Figura 3.9. Perfil granulométrico de quinua molida. 49. Figura 3.10. Perfil granulométrico de chocho molido. 50. Figura 3.11. Perfil granulométrico de hojuelas de avena molidas. 51. Figura 3.12. Índice de absorción de agua de los granulados secados por rodillos en función de su tratamiento. Figura 3.13. Índice de solubilidad en agua de los granulados secados por rodillos en función de su tratamiento. Figura 3.14. 59. Composición química nutricional de las mezclas de harinas, cruda y cocidas por rodillos y aspersión. Figura 3.21. 57. Índices de solubilidad en agua, absorción de agua y poder de hinchamiento de los granulados en función del tipo de secado. Figura 3.20. 56. Rendimiento de los productos secados por atomización en función de su tratamiento. Figura 3.19. 56. Poder de hinchamiento de los granulados secados por atomización en función de su tratamiento. Figura 3.18. 55. Índice de solubilidad en agua de los granulados secados por atomización en función de su tratamiento. Figura 3.17. 53. Índice de absorción de agua de los granulados secados por atomización en función de su tratamiento. Figura 3.16. 52. Poder de hinchamiento de los granulados secados por rodillos en función de su tratamiento. Figura 3.15. 52. 60. Porcentajes de aceptabilidad de los atributos a) color b) olor c) sabor del suplemento nutricional (Tecnología de secado por rodillos). Figura 3.22. 63. Porcentajes de aceptabilidad de los atributos a) color b) olor c) sabor del suplemento nutricional (Tecnología de secado por aspersión). Figura 3.23. 64. Variación de la actividad de agua del suplemento (Secado por rodillos) en función de la semana de almacenamiento en condiciones ambientales y aceleradas. Figura 3.24. 65. Variación de la actividad de agua del suplemento (Secado por atomización) en función de la semana de almacenamiento en condiciones ambientales y aceleradas. 67.

(15) ix. Figura 3.25. Variación del pH del suplemento (Secado por rodillos) en función de la semana de almacenamiento en condiciones ambientales y aceleradas. Figura 3.26. 68. Variación del pH del suplemento (Secado por rodillos) en función de la semana de almacenamiento en condiciones ambientales y aceleradas. Figura 3.27. Tamaño de partícula de suplemento obtenido mediante secado por rodillos. Figura 3.28. 70. Tamaño de partícula de suplemento obtenido mediante secado por atomización. Figura 3.29. 69. 71. Composición química Suplemento nutricional (Secado por atomización). 72. Figura 3.30. Composición química Suplemento nutricional (Secado por rodillos). 73. Figura 3.31. Balance de masa del proceso de obtención de suplemento nutricional mediante secado por rodillos. Figura 3.32. 79. Balance de masa del proceso de obtención de suplemento nutricional mediante secado por aspersión. 80. Figura AIV.1. Mezcla quinua-chocho establecida por la Leucina. 101. Figura AIV. 2. Mezcla amaranto-chocho establecida por la Leucina. 102. Figura AIV. 3. Mezcla quinua-chocho más amaranto-chocho establecida por la Leucina. 103.

(16) x. ÍNDICE DE ANEXOS PÁGINA ANEXO I PRUEBAS DE ACEPTABILIDAD. 95. ANEXO II MÉTODO DE DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE ABSORCIÓN DE AGUA, SOLUBILIDAD Y PODER DE HINCHAMIENTO. 97. ANEXO III ANÁLISIS PROXIMALES DE LAS MATERIAS PRIMAS. 99. ANEXO IV CÓMPUTO QUÍMICO. 100. ANEXO V PERFIL GRANULOMÉTRICO MATERIAS PRIMAS MOLIDAS. 105. ANEXO VI ANÁLISIS DE ISA, IAA Y PH. 107. ANEXO VII PERFIL GRANULOMÉTRICO DE PRODUCTOS FINALES. 110. ANEXO VIII PESO ESPECÍFICO DE PRODUCTOS FINALES. 111. ANEXO IX FUNCIONALIDAD DE USO. 112. ANEXO X PRUEBAS DE TIEMPO DE VIDA ÚTIL. 113. ANEXO XI CONSUMO ENERGÉTICO PARA EL PROCESAMIENTO DE 4 KILOGRAMOS DE MEZCLA DE HARINAS CRUDAS. 117. ANEXO XII COSTO DE PRODUCCIÓN DE SUPLEMENTO NUTRICIONAL. 119. ANEXO XIII CARACTERÍASTICAS TÉCNICAS DE LAS ENZIMAS UTILIZADAS EN EL PROCESO DE SECADO POR ASPERSIÓN. 121.

(17) xi. GLOSARIO DE ABREVIATURAS °C = grado Centígrado cm = centímetro CQ= cómputo químico g = gramo ha = hectárea IAA = índice de absorción de agua IDR = ingesta diaria recomendada ISA = índice de solubilidad en agua kg = kilogramo kPa= kilopascales kWh= kilovatio hora m = metro µg= microgramo μm = micrómetro mL = mililitro mm = milímetro PH = poder de hinchamiento rpm = revoluciones por minuto UFC = unidades formadoras de colonia.

(18) xii. RESUMEN El presente trabajo se centró en la producción de suplemento nutricional con base en la mezcla de amaranto, quinua, chocho y avena mediante dos tecnologías: secado por rodillos y aspersión. Por medio de cálculo por cómputo químico se logró obtener la formulación de la base. del. suplemento. nutricional. para. alcanzar. una. complementación. aminoacídica proporcionada, así 35 % amaranto, 35 % quinua, 15 % chocho y 15 % avena. Se realizaron ensayos de secado por rodillos bajo las siguientes condiciones: precocción de la colada durante 10 minutos, flujo de alimentación a saturación, espaciamiento entre rodillos 1,5 mm, presión de vapor 413.6 kPa; las variables de operación fueron velocidad de giro de los rodillos de 3 y 6 rpm, formación de colada precocida con un relación peso a volumen de 1:6 y 1:8. Se realizaron ensayos de secado por aspersión bajo las siguientes condiciones: precocción de la colada durante 15 minutos, flujo de alimentación de la colada de 1 mL/s, presión de aire caliente de entrada de 4 N/cm2, temperatura de aire de salida de 90 °C; las variables de operación fueron temperaturas de aire de entrada de 180 y 200 °C y precocción con relación peso a volumen de 1:9 y 1:11. En las mezclas base para el suplemento nutricional obtenidas luego de los ensayos de secado se evaluó índice de absorción de agua, índice de solubilidad en agua y poder de hinchamiento. El secado por rodillos debe realizarse con una relación sólido a líquido de 1:6 para la colada y velocidad de giro de los rodillos de 6 rpm. El secado por aspersión debe efectuarse con una relación sólido a líquido de 1:11 para la colada y la temperatura del aire de entrada a 200 °C..

(19) xiii. Para obtener el suplemento a las mezclas base se les dio un sabor a chocolate, su caracterización química mostró que el 70 % son carbohidratos, el contenido de proteína es diferente: 15 % con tecnología de secado por rodillos y 14 % con aspersión. El costo estimado de producción de un kilogramo de suplemento es de $ 12,72 con secado por rodillos y $ 13,28 en el caso de utilizar aspersión. El precio estimado de venta al público para una presentación de 250 g es de $3,98 si se emplea secado por rodillos y $ 4,15 para atomización..

(20) xiv. INTRODUCCIÓN Las directrices actuales de alimentación se orientan a alimentos que posean propiedades saludables tanto naturales como artificiales, de esta forma en el presente trabajo se pretende desarrollar un suplemento alimenticio que conserve gran parte de las propiedades beneficiosas del amaranto, quinua, chocho y avena. La Quinua es un pseudocereal autóctono, cultivado en la zona interandina, de consumo común en la población campesina; goza de un amplio valor nutritivo, con un contenido de proteína (entre 13 a 20%), de excelente calidad (alto aporte de aminoácidos) la misma que supera a cereales como avena, arroz y cebada (entre 7 y 11%). Su valor nutritivo radica en la composición de su proteína puesto que posee aminoácidos como lisina, fenilalanina, histidina, entre otros; además en su microestructura encontramos micronutrientes como vitaminas y oligoelementos (Torrez, Guzmán y Carvajal, 2002, p. 55-56). El amaranto es un pseudocereal de alimentación de culturas precolombinas en especial de mayas y aztecas, por su extraordinario valor alimenticio se está empleando actualmente (Hernández y Herrerías, 1998, p. 531). Su proteína de muy buena calidad se halla entre el 12 y 18%, posee un balance casi perfecto de aminoácidos superior al de la leche, tiene grandes cantidades de lisina (entre 5 y 7%) comparado con trigo, arroz y maíz (aproximadamente 2%), además su proteína es altamente digestible (entre el 80 y 92%). Así al combinarlo con cereales de bajo contenido de lisina se pueden asimilar más nutrientes que por falta de este aminoácido no pueden ser digeridos (Hernández y Herrerías, 1998, p. 531; Bressani y García-Vela, 1990, p. 38). La semilla de chocho está compuesto por proteína (41,2 %), grasa (15%) con alto contenido de ácido linoleico, carbohidratos (29,9 %), fibra (8,8 %) (INN, 1965, p. 8). Posee alcaloides (esparteína, lupinina, lupinidina, entre otros) cuyo porcentaje varía según el ecotipo de 0.3 – 3.5% que le confieren un sabor amargo, por lo cual deben ser eliminados por lavado (Jacobsen y Mujica, 2006,.

(21) xv. p. 460-463). Se considera apropiado para los niños en etapa de crecimiento, mujeres embarazadas o que dan de lactar. Combinado con cereales como la quinua, arroz o amaranto, permite desarrollar una complementación de aminoácidos obteniéndose un mejor valor nutricional (Ayala, 2004, p. 106-107), es capaz de reunir las cualidades de la leche, la carne, el queso y el huevo. La avena es un cereal proveniente de Asia menor, de cultivo preferencial en climas fríos, la variedad más empleada es la avena sativa. Posee un contenido de grasa alrededor de 4,9%, esta grasa es insaturada formada por 35% ácido oleico y 39% ácido linoleico; tiene de 6 a 17% de proteína la cual tiene un buen balance aminoácidos en especial cisteína (FEDNA, 2003). Para lograr una buena alimentación debemos tener una dieta balanceada en nutrientes: hidratos de carbono, proteínas, grasas, vitaminas, minerales y fibra. Todos ellos deben estar presentes en nuestro menú diario para evitar deficiencias y lograr un buen funcionamiento del organismo, ayudando a mantener un peso adecuado y valores normales de glucosa en sangre, presión arterial, triglicéridos y colesterol. Por ello, no solo importa la cantidad total de calorías aportadas en el día, sino también tener presente a través de qué nutrientes se componen dichas calorías. La complementación de amaranto, quinua, chocho y avena, presenta altos contenidos en nutrientes y principios activos, tienen la expectativa de ser una mezcla adecuada que brinde energía y vitalidad..

(22) 1. 1.. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 1.1.. VALOR NUTRICIONAL DE LAS MATERIAS PRIMAS, AMARANTO, QUINUA, CHOCHO Y AVENA. 1.1.1.. AMARANTO. Es un cereal que tuvo un papel fundamental en la época prehispánica y que se ha vuelto a cultivar debido a su adaptabilidad de cultivo y su valor nutricional. Existen plantaciones en México, Guatemala, Ecuador, Perú, Bolivia y Argentina (FAO, Mujica y Berti, 1997). La Figura 1.1 muestra la composición nutricional del grano de amaranto:. 15% 4%. 3%. 7%. 71%. Proteína. Lípidos. Carbohidratos. Fibra cruda. Cenizas. Figura 1.1 Composición química del Amaranto (FAO et al., 1997). Proteína Posee 15 % de proteína la cual está presente en mayor proporción en el embrión, es de alto valor biológico debido a su contenido de aminoácidos, como lisina y.

(23) 2. leucina la cual permite la absorción de la proteína de amaranto se eleve hasta el 79%.Su cómputo químico de aminoácidos se halla entre el 77 y 86% el cual es superior al de la soya y el trigo (FAO et al., 1997). Su composición de aminoácidos se puede ver en la Tabla 1.1:. Tabla 1.1 Composición de aminoácidos de amaranto, quinua, chocho y avena Aminoácidos mg/g de proteínas. Amaranto Quinua. Chocho. Avena. Isoleucina. 42. 36. 9. 40. Leucina. 62. 60. 14. 78. Lisina. 58. 56. 11. 40. Metionina. 21. 20. 2. 8. Cisteína. 21. 13. 3. 29. Metionina + Cistina. 42. 33. 4. 37. Fenilalanina. 43. 41. 7. 54. Tirosina. 40. 28. 7. 35. Fenilalanina + Tirosina. 82. 69. 14. 89. Treonina. 41. 35. 7. 36. Triptófano. 10. 11. 2. 14. Valina. 51. 45. 8. 55. Arginina. 87. 70. 19. 67. Histidina. 27. 24. 5. 22. Alanina. 40. 47. 7. 49. Ácido Aspártico. 98. 73. 22. 83. Ácido Glutámico. 181. 119. 44. 225. Glicina. 103. 52. 8. 50. Prolina. 43. 31. 8. 56. Serina. 83. 37. 10. 50. (FAO S. d., 1970). Como se puede ver en la Tabla 1.1 el contenido de aminoácidos del amaranto es en general más alto que el de la quinua, chocho y avena. Al comparar cada uno de los aminoácidos de este bondadoso. cereal con las. distribuciones. recomendadas se distingue que sobrepasa todas las necesidades de los adultos, el total de aromáticos (fenilalanina y tirosina) incluso supera las necesidades de los lactantes, ver Tabla 1.2..

(24) 3. Tabla 1.2 Distribuciones recomendadas de necesidades de aminoácidos Aminoácidos(mg/g de proteínas crudas). Lactantes Preescolares Escolares. Adultos. Histidina. 26. 19. 19. 16. Isoleucina. 46. 28. 28. 13. Leucina. 93. 66. 44. 19. Lisina. 66. 58. 44. 16. Metionina + Cistina. 42. 25. 22. 17. Fenilalanina + Tirosina. 72. 63. 22. 19. Treonina. 43. 34. 28. 9. Triptófano. 17. 11. 9. 5. Valina. 55. 35. 25. 13. 450. 339. 241. 127. 434. 320. 222. 111. Total Incluida Histidina Excluida Histidina. (FAO, OMS y ONU, 1985, p. 132). Lípidos El grano de amaranto contiene 7% de grasa como se puede observar en la Figura 1.1 este aceite es de importancia por su composición (Tabla 1.3) en especial de ácido linoleico, oleico y palmítico; además por ser la mayor fuente vegetal de escualeno un estimulante del sistema inmune, lubricante de la piel y formador del colesterol (Becerra, 2000, p. 3).. Carbohidratos El grano de amaranto está mayormente formado por carbohidratos, 71%, el almidón tiene extraordinarias características aglutinantes, su molécula es muy pequeña cercana a la décima parte de la del almidón de maíz; esto se puede usar para espesar alimentos e imitar la consistencia de la grasa (Becerra, 2000, p. 3).. Minerales El grano de amaranto tiene minerales como calcio magnesio y hierro (FAO et al., 1997); sin embargo en sus hojas se halla el mayor contenido de minerales,.

(25) 4. 262 mg de calcio, 67 mg de fósforo y 3,9 mg de hierro en 100 g de hojas secas (Hernández y Herrerías, 1998, p. 531).. Vitaminas La semilla de amaranto es una fuente importante de vitamina C, 1,5 mg por cada 100 g de materia seca. La mayor parte de vitaminas del amaranto se hallan en sus hojas, su composición es similar al de ciertas hortalizas como la espinaca y la acelga, así tiene vitamina B1, 0.08 mg, vitamina B2, 0,016 mg, vitamina B3, 1,4 mg, vitamina C, 80 mg(FAO et al., 1997).. Tabla 1.3 Composición media de los ácidos grasos de la semilla de amaranto Ácido Graso g/100 g de grasa. Amaranto. Palmítico. 18,4. Oleico. 29,3. Linoleico. 44,0. Linolénico. 1,3. Mirístico. 0,1. Miristolénico. 0,1. Palmitoleico. 0,8. Palmitolénico. 0,9. Esteárico. 3,8 (FAO et al., 1997). 1.1.2.. QUINUA. La Quinua es un pseudocereal, goza de un amplio valor nutritivo, con un contenido de proteína de excelente calidad por su composición de aminoácidos como lisina, fenilalanina, histidina, entre otros; además en su microestructura encontramos micronutrientes como vitaminas y oligoelementos (Torrez, Guzmán, y Carvajal, 2002, p. 55-56).La FAO y la OMS la consideran como un alimento único por su excelente valor nutricional (Muñoz, 2012). Su composición nutricional se presenta a continuación:.

(26) 5. 14% 3%. 13% 4%. 4%. 62%. Proteína. Lípidos. Carbohidratos. Fibra cruda. Cenizas. Humedad. Figura 1.2 Composición química de la quinua (INN, 1965, p. 18). Proteína La proteína de la quinua tiene una composición de aminoácidos similar a la caseína y a la proteína de la leche (FAO, 2001). La quinua contiene 16 de los 24 aminoácidos existentes (Villacrés, Peralta, Egas y Mazón, 2011, p. 8), por los aminoácidos que contiene suplanta a proteínas de origen animal tanto en cantidad como en calidad ya que además es libre de colesterol ácido úrico y toxinas(Davalos, 2008).Su composición de aminoácidos se detalla en la Tabla 1.1,y al compararla con la distribución recomendada de aminoácidos (Tabla 1.2) observamos que el contenido de aminoácidos de la quinua supera las necesidades de los adultos y de escolares. Los tratamientos térmicos alteran las propiedades de la proteína presente en la quinua estos cambios dependen de la temperatura, pH y presencia de oxígeno (FAO, 2001)..

(27) 6. Lípidos Los lípidos son constituyentes de vital importancia en la alimentación ya que forman parte de las membranas celulares, además poseen un alto valor energético, su contenido de ácidos grasos se indica en la Tabla 1.4. El aporte de ácido linoleico evita la deficiencia de ácidos grasos de la serie n-6 en lactantes y adultos humanos; su deficiencia causa un aumento de la desaturación del ácido palmítico y oleico y su acumulación en el organismo, esto produce alteraciones en las funciones de las membranas celulares (FAO, 2001).. Tabla 1.4 Composición media de los ácidos grasos de la quinua Ácido Graso g/100 g de grasa. Quinua. Palmítico. 9,9. Oleico. 24,5. Linoleico. 52,3. Alfa-Linolénico. 3,8. (FAO, 2001). Carbohidratos Como se puede observar en la Figura 1.2 la mayor parte del grano de quinua se encuentra formada por carbohidratos (62%). El almidón presente en la quinua es perispermo, es decir que se torna azul con el yodo y no forma geles; se puede usar como aglutinante y espesante en sopas, alimentos infantiles, panadería, etc. (FAO, 2001).. Minerales Las necesidades mínimas de potasio en la dieta diaria son de 782 mg por día, de acuerdo a la Tabla 1.5 el grano de quinua aporta con 697 mg/100 g. El magnesio se debe consumir en un orden de 300 a 350 mg/día, en la quinua se hallan 270 mg/100g. Los requerimientos de sodio fluctúan entre 1,7 a 6,9 g diarios, del grano de quinua se consiguen apenas 11,5 mg. La quinua contribuye con 3,7 mg/100 g de cobre y el ser humano necesita entre 0,6 a 3 mg/día..

(28) 7. Tabla 1.5 Contenido de minerales en el grano de quinua Minerales (mg/100 g). Quinua. Potasio. 697. Magnesio. 270. Sodio. 11,5. Cobre. 3,7. Manganeso. 37,5. Zinc. 4,8. Calcio. 127. Fósforo. 387. Hierro. 12 (FAO, 2001). Las necesidades diarias de manganeso se localizan alrededor de 10 a 40 mg, en el grano de quinua se adquieren 37,5 mg/100g. El consumo recomendado para zinc es de 8,3 a 14 mg/día, de este pseudocereal se pueden obtener 4,8 mg por cada 100 g consumidos. La ingesta diaria recomendada de calcio para adultos es 1300 mg, la quinua contribuye con 127 mg/100 g. Las necesidades diarias de fosfato van de 320 a 960 mg, en 100 g de quinua seca se consiguen 387 mg. La ingesta recomendada para hierro es 1 a 2,8 mg/día en la quinua se pueden asimilar 12 mg/100 g.. Tabla 1.6 Contenido de vitaminas en el grano de quinua Vitaminas (mg/100 g). Quinua. Vitamina E. 1,43. Vitamina B12 (µg/100g). 0,48. Ácido fólico. 1,69. Vitamina B1. 0,46. Vitamina B2. 3,56. Vitamina B3. 29,98. Vitamina B5. 3,53. Vitamina B6. 28,05. (Peralta, 2009).

(29) 8. Vitaminas Son fundamentales componentes de los alimentos su ingesta adecuada permite el funcionamiento normal del cuerpo humano. Su deficiencia por mala absorción o alimentación incorrecta produce hipovitaminosis(FAO, 2001). Como se muestra en la Tabla 1.6 el grano de quinua posee un relevante contenido de proteínas.. 1.1.3.. CHOCHO. La semilla de chocho posee alto valor nutritivo el cual radica en su contenido de proteínas, su facilidad de cultivo (Villacrés, Rubio, Egas y Segovia, 2006, p. 4). Sus características nutricionales son superiores a las de la soya con un contenido similar de aceite (Castañeda et al., 2008).Su composición nutricional se presenta en la Figura 1.3.. 5%. 10% 41%. 9%. 21%. 15%. Proteína. Lípidos. Carbohidratos. Fibra cruda. Cenizas. Humedad. Figura 1.3 Composición química del chocho crudo y seco (INN, 1965, p. 8). Proteína De acuerdo a la Figura 1.3 el contenido de proteínas de las semillas de chocho es del 41% en base seca, por otra parte estudios un tanto más recientes han.

(30) 9. encontrado que el chocho contiene alrededor del 50% de proteína en base seca (Gross et al., 1988, p. 356) La composición de aminoácidos del lupino se encuentra en la Tabla 1.1 a pesar de su alto contenido de proteína la calidad de sus aminoácidos es un tanto baja comparada con el amaranto y la quinua, es pobre en azufrados.. Lípidos El chocho tiene un elevado contenido de aceites 15% (Figura 1.3), en el que prevalecen los ácidos oleico, 40,4 %, linoleico, 37,1 % y linolénico, 2,9 %. El alto contenido de ácido oleico hace que el chocho sea importante en la digestión puesto que estimula determinadas hormonas gastrointestinales, la riqueza en ácido linoleico hace que las semillas de chocho sean un alimento fundamental en la etapa de gestación y en los primeros meses de la vida posparto (Villacrés et al., 2006, p. 4).. Carbohidratos El chocho posee un alto contenido de rafinosa y verbascosa mientras que es pobre en almidón y sacarosa, la rafinosa y verbascosa son eliminados en el desamargado acuoso del grano (Gross R. , 1982, p. 152).. Minerales En el grano de chocho el mineral de mayor importancia es el calcio con un contenido de 480 mg por cada 100 g de chocho seco, este se encuentra principalmente en la cáscara por lo cual es recomendable consumirlo con la misma. Presenta 430 mg de fósforo en 100 de grano seco, este mineral es de vital importancia puesto que regula la absorción de calcio en los huesos, y juntos deben consumirse equilibradamente. Posee además 78.5 ppm de hierro (Villacrés et al., 2006, p. 4)..

(31) 10. Vitaminas El contenido de vitaminas del chocho se presenta en la siguiente tabla:. Tabla 1.7 Contenido de vitaminas en la semilla de chocho Vitaminas (mg/100 g) Chocho Provitamina A. 0,09. Vitamina B1. 0,51. Vitamina B2. 0,42. Vitamina B3. 4,1. (Gross R. , 1982, p. 152). Como se puede observar en la Tabla 1.7 el chocho es una importante fuente de vitamina B, en especial vitamina B3.. 1.1.4.. AVENA. Es cultivo de que tiene varios usos, cultivo de pasto, para obtención de granos fuente de proteínas, para heno y como cubierta de invierno(Duke, 1997). Su composición se presenta en la Figura 1.4. Proteína Posee en promedio un 13 % de proteínas (INN, 1965, p. 18), conformadas por 80 % globulinas, 10 a 15 % prolaminas, 5 % gluteinas y 1 % albúminas (Giambastaini y Rubiolo, 2002). Son proteínas de excelente calidad por su balance de aminoácidos a excepción de la lisina en la cual es deficiente al igual que la mayoría de cereales (Beraltto, 2002)..

(32) 11. 13% 2%. 2%. 11% 8%. 64%. Proteína. Lípidos. Carbohidratos. Fibra cruda. Cenizas. Humedad. Figura 1.4 Composición química de la avena (INN, 1965, p. 18). Proteína Posee en promedio un 13 % de proteínas (INN, 1965, p. 18), conformadas por 80 % globulinas, 10 a 15 % prolaminas, 5 % gluteinas y 1 % albúminas (Giambastaini y Rubiolo, 2002). Son proteínas de excelente calidad por su balance de aminoácidos a excepción de la lisina en la cual es deficiente al igual que la mayoría de cereales (Beraltto, 2002). Además la avena es deficiente en treonina, pero tiene un buen aporte de metionina, es un cereal ideal para ser mezclado con leguminosas como la soya que posee un bajo contenido de metionina, de esta forma mejora la calidad de la proteína de la mezcla final (Romo, Rosero, Forero, Edmundo y Amparo, 2012).. Lípidos De acuerdo a la Figura 1.4 el grano de avena posee en promedio 8% de lípidos, el 95% de estos está conformado por ácido palmítico, oleico y linoleico. El ácido.

(33) 12. palmítico es el más importante ácido graso saturado su contenido se halla entre 18 y 20% (Beraltto, 2002).. Carbohidratos El grano de avena tiene un elevado contenido de carbohidratos, 64 % (Figura 1.4) los cuales están formados por los siguientes azúcares, glucosa, 19 mg, fructosa, 19.6 mg, maltosa, 101 mg y D-xilosa, 120 mg en 100 g(Romo et al., 2012).. Minerales El grano avena provee de minerales importantes para el ser humano como magnesio, manganeso calcio, zinc, cobre y hierro. Estos se distribuyen en mayor proporción en la cáscara y en el germen en menor proporción(Rullán, 1998).. Vitaminas La avena posee pequeñas cantidades de vitaminas entre las más importantes las del complejo B como la vitamina B1, B2, B3, B5 y B9. Estas se encuentran mayormente en la cáscara y en menor cantidad en el germen(Rullán, 1998).. 1.1.5.. PROPIEDADES DE ALMIDONES. El almidón es un polisacárido (cadenas de glucosa) vegetal que se encuentra principalmente en el endospermo de los granos. Es insoluble en agua, solo forman una suspensión estacional cuando se mezclan en agua. Los granos de almidón de manera reversible se hinchan al absorber agua a temperatura ambiente, pero al absorber agua caliente mientras se cocinan, los granos se hinchan modificándose de manera irreversible. Las propiedades de un producto alimenticio van ligadas a la procedencia del almidón utilizado, el proceso térmico empleado y cantidad de almidón (Vaclavick y Christian, 2002, p. 45)..

(34) 13. El almidón en general está formado por 25 % amilosa y 75 % amilopectina; la amilosa es una cadena lineal de glucosa unidas mediante enlace α-1,4. Los gránulos de almidón de cereales tienen alrededor de 26 a 28 % de amilosa. Luego de la cocción los almidones se gelifican, durante el enfriamiento las moléculas de amilosa se asocian formando una red tridimensional. La amilopectina es una cadena de glucosa con enlaces α-1,4 y ramificaciones cada 15 a 30 unidades de glucosa, las ramificaciones tienen enlaces α-1,6. Estas moléculas no forman asociaciones.. 1.1.5.1. Gelatinización Al cocinar un almidón en agua se origina la incorporación de agua al grano de almidón, en principio en las regiones densas y luego en las cristalinas del polisacárido, inicialmente esta etapa es reversible; pero a medida que la temperatura aumenta los gránulos aumentan su tamaño y empiezan a desprenderse algunas cadenas cortas de amilosa. Mientras avanza el proceso la mezcla se convierte en un sol, una estructura de dos fases una líquida incesante y una sólida disgregada. La temperatura de gelatinización es propia de cada almidón, pero está en el orden de 60 a 71 °C (Vaclavick y Christian, 2002, págs. 45-61).. 1.1.6.. SUPLEMENTOS NUTRICIONALES. Son mezclas que incluyen vitaminas, minerales, además podrían contener fibra, aminoácidos, ácidos grasos, jengibre, etc. Pueden estar en forma de polvo, tabletas, cápsulas líquidas y comprimidos. Sirven para asegurar un adecuado consumo de nutrientes o ayudar a reducir el riesgo de enfermedades. Se consumen principalmente para complementar la nutrición diaria en especial de aminoácidos, vitaminas y minerales que normalmente no se consumen o su.

(35) 14. aporte es deficiente en la ingesta habitual sin embargo no suplantan a ningún alimento (FDA, 2006).. 1.2.. TECNOLOGÍA DE SECADO POR RODILLOS. El secado ha sido practicado desde la antigüedad, pueblos prehistóricos secaban alimentos con el fin de aumentar su tiempo de vida, la importancia y desarrollo del proceso de secado se ha dado por el aumento de la demanda de alimentos en especial para satisfacer las necesidades de los soldados en las guerras (Ibarz y Barbosa-Cánovas, 2005, p. 583). El proceso de secado elimina el agua de los alimentos, baja su peso y facilita el transporte, adicionalmente se disminuye la actividad de agua lo cual genera un aumento de la vida útil por una notable baja en el crecimiento microbiano (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 202).. 1.2.1.. SECADOR DE RODILLOS. De acuerdo a la Figura 1.5 un secador de rodillos puede estar formado por 2 tambores huecos (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 202), construidos en bronce, acero con cubierta cromada y excepcionalmente acero inoxidable, su diámetro va de 0.30 a 2.00 m y su superficie de evaporación se halla entre 2 y 36 m2 (Casp y Abril, 2003, p. 379).Interiormente los rodillos son calentados por vapor de alta presión a temperaturas entre 120 y 170 °C. Posee además 2 cuchillas laterales para la separación continua del producto seco; para regular el grosor de la película seca sobre los tambores la separación entre los mismos se debe establecer entre 0.25 y 3 mm (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 202). El secado por rodillos es un proceso de alta eficiencia, recomendado en casos en productos pastosos (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 202), además se usan en la preparación de cereales para desayuno, puré de papas deshidratado y pulpas..

(36) 15. El material debe ingresar al secador en forma líquida o semilíquida; el mismo se extiende como una fina capa alrededor de los cilindros los cuales giran paulatinamente y el agua se elimina a alrededor aproximadamente cuando el o los tambores han dado 5/6 de giro (Casp y Abril, 2003, p. 380).. Figura 1.5 Secador por rodillos dobles (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 202) Los secadores de tambor pueden clasificarse por:. ·. Presión de secado ambiental, el secador puede encontrarse a presión ambiental o puede estar introducido en cámaras de vacío (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 202).. ·. Disposición de los cilindros, de cilindro sencillo, cilindros gemelos (Figura 1.6) y cilindros dobles (Figura 1.5).. ·. Cilindro sencillo, constituido por un solo tambor, ver Figura 1.6.. ·. Cilindros gemelos, posee dos cilindros que giran acercándose en su parte inferior (Figura 1.6).. ·. Cilindros dobles, compuesto por dos cilindros mismos que giran acercándose en su parte superior, ver Figura 1.5 (Casp y Abril, 2003, p. 380)..

(37) 16. Figura 1.6 Tipos de secadores de rodillos (Casp y Abril, 2003, p. 379) 1.2.1.1. Métodos de alimentación. ·. En el caso de un solo rodillo el tambor rotatorio se sumerge parcialmente en el material el cual debe estar correctamente mezclado por medio de agitación; también puede gotear el material en los rodillos (Casp y Abril, 2003, p. 380, Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 202).. ·. Para secadores de doble tambor el líquido se alimenta entre los dos rodillos de tal forma que el nivel entre ellos permanezca constante (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 202).. ·. El material para todos los tipos de secadores se puede alimentar también aplicándose con un rodillo o un rociador (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 202)..

(38) 17. 1.2.2.. VARIABLES DEL PROCESO. ·. Cantidad de sólidos en la alimentación. ·. Precocción de la materia prima para permitir la formación de la colada que se alimenta a los tambores.. ·. Velocidad de giro de los rodillos (tiempo de residencia). ·. Material de los rodillos (Casp y Abril, 2003, p. 379).. ·. Cuchillas flexibles para cortar la película seca (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 202).. 1.2.3.. ECUACIONES DE TRANSFERENCIA DE CALOR DEL SECADO POR RODILLOS. El área caliente de los rodillos conduce el calor a la colada, el agua se evapora por la superficie del alimento sobre los tambores. Por lo tanto la resistencia más importante a la transferencia de calor es la conductividad térmica del alimento (Fellows, 2000, p. 37, 386). La velocidad de transferencia de calor es: ܳ ൌ ܷ‫ܣ‬ሺܶ௔ െ ܶ௕ ሻ. [1.1]. Donde: ܳǣ Velocidad de transferencia de Calor. ܷ: Coeficiente global de transferencia de calor ‫ܣ‬ǣ Área de transferencia. ܶ௔ ǣ Temperatura del Vapor dentro de los rodillos. ܶ௕ ǣ Temperatura del Alimento. Tomado de (Fellows, 2000, p. 37) La velocidad global de secado se obtiene a través de la división de la ecuación [1.1], para el calor latente de vaporización para eliminación de humedad del alimento, se tiene:.

(39) 18. ݀‫ܣܷ ݓ‬ሺܶ௔ െ ܶ௕ ሻ ൌ ݀‫ݐ‬ ߣ௙௚. [1.2]. Donde: ߣ௙௚ : Calor latente de vaporización ௗ௪ ௗ௧. : Velocidad de deshidratación, (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 202). 1.3.. TECNOLOGÍA DE SECADO POR SPRAY DRYER. Este tipo de secado es ideal para alimentos diluidos en agua capaces de ser dispersados en forma de spray (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 202). El alimento líquido es convertido en pequeñas gotas que se secan por atomización con aire caliente. Generalmente se utiliza un ciclo abierto como se presenta en la Figura 1.7, el aire se calienta con un medio seco, y antes de salir es limpiado mediante ciclones. También se puede trabajar en circuito cerrado que emplea aire o un gas inerte como CO2 el cual se limpia, seca y vuelve a usarse, de esta forma se incrementa la eficiencia del proceso (Ibarz y Barbosa-Cánovas, 2005, p. 603). El material sufre un enfriamiento por evaporación y adicionalmente se tiene un tiempo de residencia corto por la atomización, es así que el producto posee una temperatura baja. Razón por la cual este tipo de secado es ideal para sustancias sensibles a la temperatura (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 205).. 1.3.1. SPRAY DRYER De acuerdo a la Figura 1.8 el material en suspensión a secarse se encuentra en un tanque de alimentación, se dirige a una bomba e ingresa por la parte superior del spray dryer (1), continúa por un sistema de atomización o pulverización (2) cuya función principal es convertir el alimento en finas gotas, continua a la cámara de secado (3) y el aire caliente se encarga de la evaporación de la parte líquida. El aire entra forzadamente por un soplador (4), pasa por un sistema de.

(40) 19. calefacción (5) y finalmente llega a la cámara de secado (6). El producto sale mediante una tubería ubicada en la parte inferior de la cámara (7), y es llevado a un ciclón (8) en el cual el polvo más pesado (9) regresa y el más liviano sale a un tanque colector (10) (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 207).. Figura 1.7 Secado por atomización, ciclo abierto (Ibarz y Barbosa-Cánovas, 2005, p. 603) A continuación se profundizará en las partes las partes esenciales de un secador por atomización:. 1.3.1.1. Calentadores de aire El aire se calienta por distintos métodos:. ·. Combustión directa de gas o fuel oil, sin embargo es recomendable ya que el producto puede adquirir olores y sabores extraños.. ·. Mediante intercambiadores de calor con vapor de agua a presión, para temperaturas más elevadas se usa un sistema de quemadores de aceite..

(41) 20. ·. Resistencias eléctricas, estas se emplean en escala piloto o en bajas capacidades (Casp y Abril, 2003, p. 380).. Figura 1.8 Spray dryer, componentes principales (Sharma, Mulvaney y Rizvi, 2003, p. 206). 1.3.1.2. Sistemas de atomización Existen diversas formas de formar un rocío en la cámara de secado, así:. ·. Inyectores de presión.-su principio fundamental es la conversión de energía de presión en cinética, al variar la presión se controla el flujo de alimento y el tamaño de las gotas depende de la viscosidad, si es muy alta la operación se hace imposible (Ibarz y Barbosa-Cánovas, 2005, p. 583).. ·. Atomizador rotatorio.-la velocidad de alimentación es controlada por discos. El producto entra por la parte central del disco, es llevado por la.

(42) 21. fuerza centrífuga mediante conductos hasta el contorno del disco. Los conductos son rectangulares, radiales o cilíndricos. Las características finales del alimento están dadas por la velocidad de rotación del disco, las cuales varían entre 5000 y 25000 revoluciones por minuto y el tamaño del disco puede estar alrededor de 15 a 35 cm de diámetro. El atomizador rotatorio se conoce también como rodete centrífugo y admite la dispersión de líquidos viscosos. El tamaño de partícula final se puede regular modificando la concentración de la alimentación y su velocidad (Casp y Abril, 2003, p. 372-373, Ibarz y Barbosa-Cánovas, 2005, p. 605-606).. ·. Atomizador neumático.-se hace circular un gas a alta velocidad el cual por medio de la fricción con el líquido hace que este se disperse en pequeñas gotas. Su formación se da en dos etapas, en la primera el líquido se extiende en largas gotas y filamentos, en la segunda estos se rompen resultando en finas gotas. Este proceso depende de la viscosidad, tensión superficial y densidad del líquido y de la velocidad y densidad del gas. Entre los gases a utilizarse pueden estar aire o vapor y en circuito cerrado un gas inerte. Se requiere una elevada velocidad del gas en el orden de la velocidad del sonido y velocidades supersónicas (Ibarz y Barbosa-Cánovas, 2005, p. 609).. 1.3.1.3. Cámara de secado Su objetivo principal es conseguir el contacto íntimo entre las finas gotas de líquido y el aire caliente (Fito, Andrés, Albors, y Barat, 2001, p. 34). La cámara está aislada para disminuir las pérdidas de calor, generalmente es de forma cilíndrica con un cono en la parte inferior, entre el cono y el cilindro existe un ángulo que va de 40 a 60 ° para facilitar la recolección del alimento seco por gravedad (Orrego, 2003, p. 209). Como se observa en la Figura 1.9 hay distintos tipos de cámaras de acuerdo a las corrientes de gas y alimento. Los arreglos más usados son circulación en paralelo por ser más sencillos, el agua se evapora muy cerca del sistema de dispersión del.

(43) 22. alimento, el aire se enfría velozmente y las paredes del atomizador no se calientan (Casp y Abril, 2003, p. 372-373).. Figura 1.9 Tipos de cámaras para secado por atomización (Casp y Abril, 2003, p. 375). 1.3.2.. ECUACIONES DE TRANSFERENCIA DE CALOR DEL SECADO POR ASPERSIÓN. El mecanismo de transferencia de calor en el secado por atomización es en general por convección, durante el periodo de secado a velocidad constante se da un equilibrio entre la velocidad de transferencia de masa y la transferencia de calor, esta relación se expresa por la siguiente ecuación: ݀‫݄ ݓ‬௖ ‫ܣ‬ሺܶ௕௦ െ ܶ௕௛ ሻ ൌ ݀‫ݐ‬ ߣ௙௚. [1.3].

(44) 23. Donde: ݄௖ : Coeficiente de transferencia de calor superficial por convección. ܶ௕௦ : Temperatura media de bulbo seco del aire. ܶ௕௛ : Temperatura media de bulbo húmedo del aire. El tiempo de secado durante el periodo a velocidad constante para una gota de agua de forma esférica será: ‫ ݎ‬ଶ ߩ௟ ߣ௙௚ ‫ܯ‬௜ െ ‫ܯ‬௙ ‫ݐ‬ൌ ͵݄௖ ሺܶ௕௦ െ ܶ௕௛ ሻ ͳ ൅ ‫ܯ‬௜. [1.4]. Donde: ‫ݐ‬: Tiempo de secado. ߩ௟ : Densidad del líquido. ‫ܯ‬௜ : Contenido inicial de agua. ‫ܯ‬௙ : Contenido final de agua. Tomado de (Fellows, 2000, p. 385-386). 1.3.3.. EFICIENCIA TÉRMICA GLOBAL DEL SECADO POR ASPERSIÓN. Es la relación entre el calor empleado en la evaporación y el calor total provisto al secador. En el caso de atomización, se define por la ecuación [1.5]. ߶௚௟௢௕௔௟ ൌ. ܶா െ ܶௌ ܶா െ ܶ଴. Donde: ߶௚௟௢௕௔௟ : Eficiencia térmica global. ܶா : Temperatura de entrada de aire ܶௌ : Temperatura de salida de aire. ܶ଴ : Temperatura ambiente (Ibarz y Barbosa-Cánovas, 2005, p. 612). [1.5].

(45) 24. 1.3.4. CAMBIOS EN LOS ALIMENTOS DURANTE EL SECADO. 1.3.4.1. Textura Tratamientos previos al secado como reducción de tamaños, descascarado afectan de manera significativa la textura de los alimentos. De igual manera la temperatura y velocidad de deshidratación, para disminuir el cambio se prefieren temperaturas bajas y velocidades lentas. En alimentos sólidos la textura está directamente relacionada con la densidad y capacidad de rehidratación (Fellows, 2000, p. 408-409).. 1.3.4.2. Sabor y aroma Durante el secado no solo se evapora el agua sino también componentes volátiles, para disminuir su pérdida se debe trabajar cuidadosamente durante las primeras etapas de secado, este tipo de componentes también se perjudican debido las temperaturas de almacenamiento y la actividad de agua del alimento, la presencia de oxígeno. Los cambios de sabor y aroma se reducen almacenado el producto a temperaturas bajas, con envasado al vacío o en atmósfera libre de oxígeno, disminuyendo el contenido de agua (Fellows, 2000, p. 410-411).. 1.3.4.3. Color Durante la deshidratación se producen reacciones de oxidación que afectan a los pigmentos, la perdida de agua hace que el alimento pierda color y reflactancia (Fellows, 2000, p. 411).. 1.3.4.4. Valor nutricional Las pérdidas de valor nutritivo de los alimentos sometidos a secado se deben principalmente. a. tratamientos. previos. al. secado. y. condiciones. de. almacenamiento. El deterioro de las vitaminas es diferente para cada una, así la vitamina C es sensible al calor, el ácido ascórbico se mantiene aun cuando el.

(46) 25. contenido de agua en el alimento es muy bajo, las vitaminas liposolubles resisten el calor pero se pierden puesto que reaccionan con los peróxidos resultantes de la oxidación de las grasas. Las proteínas no sufren mayores alteraciones en su valor biológico y digestibilidad durante la deshidratación (Fellows, 2000, p. 412-413).. 1.3.5. EVALUACIÓN DE PRODUCTOS OBTENIDOS MEDIANTE SECADO El grado de modificación que sufren los alimentos al ser sometidos a un tratamiento térmico o mecánico se evalúan mediante poder de hinchamiento, índice de absorción de agua y solubilidad en agua (Rodríguez, Fernández, Alonso y Ospina, 2006, p. 20). Índice de solubilidad en agua.- Este ensayo establece la cantidad de muestra seca disuelta en agua luego de atravesar un proceso de centrifugado, representa los sólidos que quedan profundamente disueltos en el agua al disolver una muestra de harina (Vanaker, Fayard, Holz, y Best, 1997, p. 5). Índice de absorción de agua.- Mediante este análisis se determina la cantidad de agua que un producto puede absorber en presencia de exceso de agua (Vanaker et el., 1997, p. 5). Poder de hinchamiento.- Determina la capacidad de espesamiento de un compuesto. Cuando un alimento se calienta en agua a temperaturas elevadas los gránulos de almidón absorben agua, llegan a un punto en el que se hinchan irreversiblemente y aumentan la viscosidad de la pasta (Prieto, Rubio, Román, Méndez, Gonzalez y Prieto, 2009, p. 118). El procedimiento detallado para la realización de estos análisis se detalla en el ANEXO II..

(47) 26. 2.. PARTE EXPERIMENTAL. Las materias primas amaranto (Amaranthus sp.) en grano pelado, quinua (Chenopodium quinoa) escarificada, chocho (Lupinus mutabilis) en grano seco y avena (Avena sativa) en hojuelas se compraron en el mercado Santa Clara de Quito. Para saborizar el suplemento nutricional se empleó cacao alcalino, azúcar, sabor chocolate y sabor leche. Se utilizaron los siguientes materiales y equipos:. ·. Agua. ·. Bandejas de acero inoxidable. ·. Vasos de precipitación. ·. Probetas. ·. Pipetas. ·. Termómetros. ·. Secador de rodillos atmosférico (GF Double Drum Dryer, modelo 215 fabricado por Mathis Machine Corporation). ·. Calderín marca Steam master. ·. Estufa de conducción Blue MElectric Company, modelo No. OV-500C-2, Serie OV3-11015. ·. Marmita de acero inoxidable marca Hamilton, capacidad 10 L. ·. Marmita de acero inoxidable marca Hamilton, capacidad 150 L. ·. Balanza electrónica marca Mettler, tipo PE 3600, de 2 kg de capacidad, sensibilidad 0.01 g. ·. Molino Alpine modelo 160UPZ Serie 36441. ·. Spray dryer marca Niro, adaptado un control de temperatura en 2010. ·. Asistente de cocina Electrolux.. ·. Descascarador – Limpiador, clasificador de granos marca Bowermeister. ·. Prensa hidráulica de fabricación nacional. ·. Agitador mecánico, Portable Sieve Shaker, marca Tyler, modelo Rx – 24. ·. Baño termostático marca Bluem Electric Company.

(48) 27. ·. Medidor de humedad marca Delmhorst Instrument CO modelo G-7-13138. ·. pH-metro marca Consort, modelo C832, serie 69184. ·. Bomba peristáltica marca Masterflex, modelo 77201-60, adaptada a una consola de control marca Masterflex, modelo 77521-50, serie A03001656. ·. Báscula marca Toledo Scale Company, modelo 2120, serie 550112, 200 kg de capacidad, sensibilidad 1 g. ·. Cocina marca Durex, modelo 01934, serie V250596. ·. Medidor de actividad de agua Wert-Messer. 2.1.. DETERMINACIÓN DEL VALOR NUTRICIONAL DE LAS MATERIAS PRIMAS: AMARANTO, QUINUA, CHOCHO Y AVENA. 2.1.1.. CONTENIDO NUTRICIONAL. Para determinar del contenido energético se realizaron análisis bromatológicos en cada una de las materias primas con los métodos descritos en la Tabla 2.1.. Tabla 2.1 Métodos aplicados en el análisis proximal de amaranto, quinua, chocho y avena Parámetro. Método. Humedad (%). AOAC Official Method 925.10. Proteína (%). AOAC Official Method 920.165 – Kjeldahl Method. Extracto etéreo (%) Cenizas (%) Fibra cruda (%) Carbohidratos Totales (%). AOAC Official Method 920.85 AOAC Official Method 941.12 – Gravimetric Method AOAC Official Method 920.169 Cálculo por diferencia de la suma del contenido de humedad, proteína, extracto etéreo, cenizas y fibra cruda AOAC, 2005. 2.1.2.. CALIDAD DE LA PROTEÍNA RELACIÓNAMINOACÍDICA. El contenido de aminoácidos se obtuvo de las tablas de composición de aminoácidos de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y.

(49) 28. Agricultura, FAO. La composición de la base del suplemento nutricional se calculó mediante cómputo químico (Tapia, Morón, Ayala y Fries, 1997). La primera relación estudiada fue amaranto con chocho, la siguiente quinua con chocho; se estableció el aminoácido limitante de las dos relaciones anteriores y se estudió la mezcla de las dos, para agregar fibra se añadió 15 % de avena. La metodología completa y tablas de resultados se presentan en el ANEXO IV.. 2.2.. DETERMINACIÓN DE LAS VARIABLES DE OPERACIÓN DEL SECADO POR RODILLOS DE LA MEZCLA AMARANTO, QUINUA, CHOCHO Y AVENA. 2.2.1.. PRETRATAMIENTO DE LA MATERIA PRIMA. Amaranto, quinua, chocho y avena recibieron un tratamiento previo. Individual y manualmente se separaron las impurezas, material extraño (granos de otra naturaleza, tallos, piedras, etc.) y granos chupados. El grano de chocho seco fue desamargado siguiendo las diferentes etapas:. ·. Quebrado y separación: los granos de chocho se rompieron en octavos utilizando el molino de un asistente de cocina Electrolux para permitir la separación de las cáscaras. La cáscara se separó en el clasificador Bowermeister, se escogieron los trozos de cotiledones con tamaño superior a malla 20 para el desamargado.. ·. Remojo y precocción: para hinchar los cotiledones de chocho, se colocaron en una funda de tela, la que se sumergió en una marmita con agua por 12 horas. Las fracciones de granos se precocieron por 15 minutos en una marmita de volteo de doble fondo de 20 litros con vapor a 413,6 kPa.. ·. Desamargado: el material precocido se confinó nuevamente en la funda de tela y se puso en un tanque con flujo de agua permanente, para.

(50) 29. permitir el desamargado acuoso de los alcaloides presentes en el chocho durante 2 días. ·. Prensado: el producto húmedo (fracciones de cotiledones) fue prensado en una prensa neumática a presión de 137,9 kPa, eliminándose el agua absorbida y libre.. ·. Secado: el material prensado fue sometido a secado en una estufa con aire caliente a 60ºC hasta peso constante.. 2.2.1.1. Molienda Los granos de quinua y amaranto limpios, hojuelas de avena y chocho desamargado se molieron individualmente en un molino de pines (molino ALPINE) a 17 000 rpm.. 2.2.1.2. Tamaño de partícula El perfil granulométrico de los materiales molidos se determinó a través de un set de tamices ASTM No.- 20, 40, 70, 100, mismos que fueron colocados en un agitador mecánico (Tyler) por 20 minutos, se pesaron materiales retenidos de cada tamiz. 2.2.1.3. Mezcla Las materias primas, amaranto, quinua, chocho y avena se homogenizaron en un asistente de cocina bajo las proporciones determinadas por el cómputo químico (ANEXO IV), la composición se presenta en la Tabla 2.2.. Tabla 2.2 Composición base para suplemento nutricional Alimento. Porcentaje[g/ 100 g]. Amaranto. 35,0. Quinua. 35,0. Chocho. 15,0. Avena. 15,0.

(51) 30. Los tratamientos previos completos se presentan en la Figura 2.1, para todas las pruebas se emplearon muestras de mezcla de 250 g. 2.2.2.. SECADO POR RODILLOS. 2.2.2.1. Preparación de colada. ·. Disolución: la mezcla de harinas de amaranto, quinua, chocho y avena se disolvió en agua bajo una relación (P/V) (1:3), 250 g de sólidos y 750 mL de agua.. ·. Precocción: el agua necesaria para completar una relación sólido a líquido de 1:6 (750 mL) o 1:8 (1 250 mL), se llevó a ebullición en una marmita de volteo de doble fondo de 20 litros calentada con vapor a 413,6 kPa. Se adicionó la mezcla disuelta previamente, se cocinó durante 10 minutos, se formó una colada.. 2.2.2.2. Secado por rodillos El secado de la colada se realizó en un secador de rodillos dobles marca GF Double Drum Dryer fabricado por Mathis Machine Corporation, Los dos tambores del secador fueron fabricados en acero inoxidable 316, sus dimensiones son 12,7 cm de diámetro y 23,5 cm de longitud, y está provisto de cuchillas ubicadas a 208° del punto de aplicación de la colada que sirven para despegar el producto seco. Los rodillos tienen una separación de 1,5 mm, se calientan por medio de vapor saturado a 413,6 kPa procedente de un calderín eléctrico marca REVES. Del secador se obtuvieron hojuelas. ·. Molienda: Para homogenizar el tamaño de las hojuelas se empleó un molino de pines (molino Alpine), el polvo obtenido es la base para el suplemento nutricional..

(52) 31. chocho seco. Amaranto. Quinua. Limpieza. Limpieza. Avena Limpieza. Material extraño. Molienda. QUEBRADO. DESCASCARADO Y CLASIFICACIÓN. pérdidas. SELECCIÓN. cáscaras. Amaranto molido. Pérdidas por molienda. Molienda. Pérdidas por molienda. Quinua molida. Molienda. Pérdidas por molienda. Avena molida. REMOJO (12 h). PRE COCCIÓN (15 min). DESAMARGADO (48 h). Cantidades de acuerdo a cómputo químico pérdidas por desaguado. PRENSADO. SECADO 60 °C (2 h). MOLIENDA. Homogenización. Pérdidas por molienda. Chocho molido. Mezcla de harinas de amaranto, quinua, chocho y avena. Figura 2.1 Diagrama de bloques de tratamientos previos al secado de amaranto, quinua, chocho y avena 2.2.3.. FACTORES DE ESTUDIO DEL SUPLEMENTO NUTRICIONAL POR EL PROCESO DE RODILLOS. 2.2.3.1. Factor A: Relación sólido: líquido de la colada. ·. a1 1:6. ·. a2 1:8. 2.2.3.2. Factor B: Velocidad de giro de los rodillos. ·. b1 3 rpm. ·. b2 6 rpm.

(53) 32. Mezcla de amara nto , quin ua, chocho y avena. Diso lución (1:6 o 1:8). Pér didas d e suplemento. Pre cocción 10 min. Vap or d e a gua. Secado po r ro dillos. Vap or d e a gua. Pér didas p or moliend a. Moliend a. Base para suplemen to nutricional. Figura 2.2 Diagrama de bloques de obtención de base para suplemento nutricional mediante secado por rodillos 2.2.4.. DISEÑO EXPERIMENTAL. Se aplicó un diseño al azar en arreglo factorial 2 2 con dos observaciones por tratamiento. Se evaluaron 4 tratamientos que se muestran en la Tabla 2.3.. Tabla 2.3 Tratamientos para determinar las variables de operación del secado por rodillos Tratamiento. 2.3.. Descripción. a1b1. R1. Relación sólido: líquido, 1:6 y velocidad de 3 rpm. a1b2. R2. Relación sólido: líquido, 1:6 y velocidad de 6 rpm. a2b1. R3. Relación sólido: líquido, 1:8 y velocidad de 3 rpm. a2b2. R4. Relación sólido: líquido, 1:8 y velocidad de 6 rpm. DETERMINACIÓN DE LAS VARIABLES DE OPERACIÓN DEL SECADO POR SPRAY DRYER DE LA MEZCLA AMARANTO, QUINUA, CHOCHO Y AVENA. 2.3.1.1. Preparación de colada. ·. Disolución: de la misma manera que en el secado por rodillos la mezcla de todos los ingredientes se disolvió en agua bajo la relación sólido: líquido (1:3), 250 g de harina y 750 mL de agua..

(54) 33. ·. Cocción: en una olla de acero inoxidable de 4 L se llevó a ebullición la cantidad de agua necesaria para completar una relación sólido a líquido de 1:9 (1 500 mL) o 1:11 (2 000 mL), se adicionó la mezcla disuelta, se cocinó con agitación constante durante 15 minutos.. ·. Enfriamiento e hidrólisis enzimática: Se colocó la olla en agua corriente, se enfrió la colada hasta 50 °C, se adicionó un coctel de enzimas comerciales formado por alfa - amilasa, lipasa y proteasa para hidrolizar la colada durante 20 minutos; las propiedades de las enzimas se encuentran detalladas en el ANEXO XIII.. 2.3.1.2. Secado por aspersión El secado de la colada se realizó a dos temperaturas de entrada de aire en un secador por aspersión, spray dryer, marca NIRO. El fluido es atomizado con aire comprimido en una turbina neumática que trabaja generalmente a 2 500 rpm, la presión del aire de entrada es 4 N/cm2. La colada se alimentó mediante una bomba peristáltica a razón de 1 mL/s. En todos los ensayos se procesaron muestras de 250 g. El proceso se detalla en la Figura 2.3 Mezcla de amaranto, quinua, chocho y avena Disolución (1:9 o 1:11). Precocción 20 min. Vapor de agua. Enfriamiento hasta 50°C. Acción enzimática. Pérdidas de suplemento. Secado por spray dryer Base para suplemento nutricional. Figura 2.3 Diagrama de bloques de obtención de base para suplemento nutricional mediante secado por aspersión.

(55) 34. 2.3.2.. FACTORES DE ESTUDIO. 2.3.2.1. Factor A: Relación sólido: líquido de la colada. ·. a1 1:9. ·. a2 1:11. 2.3.2.2. Factor B: Temperatura de entrada de flujo de aire. ·. b1 180 °C. ·. b2 200 °C. 2.3.3.. DISEÑO EXPERIMENTAL. Se aplicó un diseño al azar en arreglo factorial 2 2 con dos observaciones por tratamiento. Se evaluaron 4 tratamientos que se muestran en la Tabla 2.4.. 2.3.4.. MÉTODOS DE EVALUACIÓN. Para evaluar los granulados, bases para suplemento nutricional, obtenidas mediante secado por rodillos y aspersión se analizaron tres pruebas físicas: el índice de solubilidad en agua, índice de absorción de agua y poder de hinchamiento. Se empleó la metodología definida por (Anderson, Conway, Pfeifer y Griffin, 1969) descrita en el ANEXO II.. Tabla 2.4 Tratamientos del secado por aspersión de colada (35 % amaranto, 35 % quinua, 15 % chocho y 15 % avena) Tratamiento. Descripción. a1b1. S1. Relación sólido: líquido, 1:9 y temperatura de aire de entrada de 180 °C. a1b2. S2. Relación sólido: líquido, 1:9 y temperatura de aire de entrada de 200 °C. a2b1. S3. Relación sólido: líquido, 1:11 y temperatura de aire de entrada de 180 °C. a2b2. S4. Relación sólido: líquido, 1:11 y temperatura de aire de entrada de 200 °C.