UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
ESTUDIO DE LA ADICIÓN DE HARINA DE CAMOTE EN PAN DE
MOLDE
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO DE ALIMENTOS
IRVING ANDRES SARMIENTO MARQUINO
DIRECTORA: ING. GABRIELA VERNAZA Ph.D.
DECLARACIÓN
Yo IRVING ANDRES SARMIENTO MARQUINO, 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.
_________________________ Andrés Sarmiento Maquino
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Adición de harina de camote en el pan”, que, para aspirar al título de Ingeniero de Alimentos fue
desarrollado por Andrés Sarmiento, 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. Gabriela Vernaza Ph.D.
DIRECTOR DEL TRABAJO
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TABLA DE CONTENIDO
PÁGINA RESUMEN ____________________________________________________ vii ABSTRACT __________________________________________________ viii 1. INTRODUCCIÓN ____________________________________________ 1 2. MARCO TEÓRICO ___________________________________________ 4 2.1. EL CAMOTE ______________________________________________ 4 2.2. CLASIFICACIÓN DEL CAMOTE ______________________________ 5 2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL CAMOTE _______________________ 6 2.4. IMPORTANCIA DEL CULTIVO ________________________________ 7 2.5. PRODUCCIÓN E INDUSTRIALIZACIÓN DEL CAMOTE ____________ 8 2.6. PRODUCCIÓN MUNDIAL DE CAMOTE ________________________ 9
2.7. CONSUMO Y SITUACIÓN ACTUAL DEL CAMOTE EN
……AMÉRICA LATINA ________________________________________ 10 2.8. EL CAMOTE EN EL ECUADOR ______________________________ 10 2.9. HARINA DE CAMOTE _____________________________________ 12 2.10. EL TRIGO ______________________________________________ 12
ii
PÁGINA
2.10.11. ANÁLISIS DE MIXOLAB _______________________________ 19 2.10.11.1. Interpretación del los resultados de Mixolab _____________ 19 2.10.11.2. Influencia de las enzimas en el pan ___________________ 22
2.11.COLORIMETRÍA _________________________________________ 23
3. METODOLOGÍA ____________________________________________ 25
3.1. MATERIA PRIMA _________________________________________ 25 3.1.1. ANÁLISIS PROXIMAL DE LA MATERIA PRIMA ______________ 25 3.2. DETERMINACIÓN DEL INDICE DE ABSORCIÓN Y
g……..SOLUBILIDAD ___________________________________________ 25
3.3. MIXOLAB _______________________________________________ 27 3.4. ELABORACIÓN DE PAN ___________________________________ 27 3.5. VOLUMEN ESPECÍFICO ___________________________________ 28 3.6. ANÁLISIS DE COLOR _____________________________________ 29 3.7. ANÁLISIS PROXIMAL DEL PRODUCTO FINAL _________________ 30 3.8. ANÁLISIS SENSORIAL ____________________________________ 30
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS _________________________________ 31
4.1. ANÁLISIS PROXIMAL DE LA HARINA DE TRIGO Y g
gggggHARINA DE CAMOTE ______________________________________ 31
4.2. ÍNDICE DE ABSORCIÓN ___________________________________ 33 4.3. ÍNDICE DE SOLUBILIDAD __________________________________ 34 4.4. MIXOLAB ________________________________________________ 35
iii
PÁGINA
4.5. VOLUMEN ESPECÍFICO ___________________________________ 48 4.6. ANÁLISIS DE COLOR _____________________________________ 50
4.6.1. Hue _________________________________________________ 50 4.6.2. Croma _______________________________________________ 50 4.6.3. Luminosidad _________________________________________ 51
4.7. ANÁLSIS SENSORIAL DEL PAN ____________________________ 52
4.7.1. SABOR ______________________________________________ 52 4.7.2. COLOR ______________________________________________ 53 4.7.3. TEXTURA ____________________________________________ 55 4.7.4. ACEPTABILIDAD GLOBAL _____________________________ 56 4.7.5. INTENCIÓN DE COMPRA _______________________________ 57
4.8. ANÁLISIS PROXIMAL DEL PRODUCTO FINAL _________________ 58
4.8.1. HUMEDAD __________________________________________ 59 4.8.2. CENIZA _____________________________________________ 59 4.8.3. GRASA _____________________________________________ 60 4.8.4. PROTEÍNA __________________________________________ 60 4.8.5. CARBOHIDRATOS ____________________________________ 61
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ______________________ 62 5.1. CONCLUSIONES ________________________________________ 62 5.2. RECOMENDACIONES ___________________________________ 63
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iv
ÍNDICE DE TABLAS
……PÁGINA
Tabla 1. Composición química de las variedades de camote
g como raíz y como harina (100g del producto) ___________________ 6
Tabla 2. Producción de camote en el Ecuador 2009 ____________________ 11
Tabla 3. Formulación de Pan control ________________________________ 28
Tabla 4. Análisis proximal en las harinas usadas como
g materia prima ___________________________________________ 31
Tabla 5. Índice de absorción de harinas _____________________________ 34
Tabla 6. Índice de solubilidad de harinas ____________________________ 35
Tabla 7. Tiempos de las formulaciones en el Mixolab ___________________ 36
Tabla 8. Hidratación de las formulaciones ____________________________ 37
Tabla 9. Tiempos de estabilidad de las formulaciones en
g el Mixolab _____________________________________________ 38
Tabla 10. Variación de actividad amilástica según la
g sustitución con harina de camote ___________________________ 44
Tabla 11. Análisis sensorial de las formulaciones ______________________ 52
Tabla 12. Análisis proximal de las distintas formulaciones
v
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA Figura 1. Fotografía de variedades de camote en el Ecuador _____________ 5
Figura 2. Retrogradación en las moléculas de almidón _________________ 16
Figura 3. Curva estándar de Mixolab _______________________________ 20
Figura 4. Plano de color con relación al tono _________________________ 24
Figura 5. Análisis proximal con diferencias significativas ________________ 32
Figura 6. Tiempo de estabilidad de la masa en el Mixolab _______________ 39
Figura 7. Tiempo usado por la masa para llegar a C1 en el Mixolab _______ 39
Figura 8. Debilitamiento de proteínas usando los valores del Mixolab ______ 41
Figura 9. Gelatinización del almidón ________________________________ 43
Figura 10. Actividad amilástica ____________________________________ 45
Figura 11. Retrogradación del pan _________________________________ 47
Figura 12. Curvas del Mixolab de todas las formulaciones _______________ 48
Figura 13. Valores de volumen específico ___________________________ 49
Figura 14. Valores del colorímetro con diferencias significativas __________ 51
Figura 15. Aceptabilidad del sabor _________________________________ 53
Figura 16. Aceptabilidad del color __________________________________ 54
Figura 17. Aceptabilidad global de las formulaciones ___________________ 56
Figura 18. Aceptabilidad del pan de camote según la formulación _________ 57
vi
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
Anexo 1 Formato para realizar aceptabilidad del consumidor ____________________ 73
Anexo 2 Diagrama de flujo para la elaboración de harina de camote ______________ 74
Anexo 3 Diagrama de flujo para la elaboración de pan de camote ________________ 75
Anexo 4 Análisis de mixolab con la formulación del 5 % de sustitución_____________ 76
Anexo 5 Análisis de mixolab con la formulación del 10 % de sustitución____________ 77
Anexo 6 Análisis de mixolab con la formulación del 20 % de sustitución____________ 78
vii
RESUMEN
viii
ABSTRACT
1
1. INTRODUCCIÓN
El camote (Ipomea batatas), es una de las raíces más consumidas en el mundo,
existen diversas formas de preparación ya que el tubérculo puede ser cocido o procesado, dependiendo del país y su costumbre. Una de las propiedades principales es que se puede obtener harina de camote para la diversificación de productos (Lok, 1998).
El camote es un tubérculo rico en vitaminas y minerales, fuente de energía y por tal motivo en Perú se desarrolló una papilla a base de camote, para disminuir el déficit de desnutrición en la población infantil, dando muy buenos resultados (Creed, Spinola & Prain 2007).
El Ecuador por su posición geográfica en la línea ecuatorial propicia toda clase de climas, y las variedades de cultivo son infinitas, siendo el cultivo de camote objeto de estudio, se tiene que: las cosechas de camote ha decrecido, sin embargo se trata de aumentar, explotar su uso y consumo, ya que las raíces tuberosas tienen alto grado nutricional y existen muchas formas de consumirlos, como: snacks, coladas, dulces, conservas, entre otros.
El Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias INIAP a partir del año 1989 incluyó al camote para realizar trabajos de investigación de los tubérculos tropicales.
2 En Manabí se efectuaron trabajos de recopilación de información, desde su identificación, caracterización, hasta la evaluación del material germoplásmico, eso con el fin de desarrollar nuevas tecnologías para el correcto manejo en la post y pre cosecha (Cobeña, 2013).
Se puede presentar al camote como una alternativa en la industria de la panificación, pero para que esto suceda es necesario un estudio comparativo, y de investigación acerca de: gustos, aceptación y preferencias de los potenciales consumidores, de esta manera se podrá ampliar el mercado del producto. Hoy en día los esfuerzos por encontrar sustitutos de la harina de trigo son crecientes, y muchas posibilidades están en auge como: la harina de maíz, cebada, quinua, papa, yuca, y de camote, las maquinarias y equipos de fabricación se van adaptando para la incorporación de camote fresco a varios productos industrializados (Scott, 1992).
Está comprobado que los carbohidratos son una gran fuente de energía, pero para poder consumirlos se requiere saber en dónde encontrarlos. El pan es una fuente rica en carbohidratos, ya que es básicamente una mezcla de ingredientes los cuales son: harina, agua, levadura y sal, con un correcto amasado, fermentado y horneado, dará como resultado un alimento por excelencia.
Desde hace mucho tiempo el pan se ha catalogado como un alimento básico debido a la simplicidad de su proceso y la riqueza de su composición, en muchas regiones la cultura del consumo de pan está muy arraigada, incluso la FAO tiene como insignia, una gráfica de un pan en su sello, y como lema “Fiat panis” es decir hágase el pan (Hernandez, 2010).
3 el alto consumo del pan en el país, propiciando la búsqueda de sustitutos de la harina de trigo (Telesur, 2013).
Por tales motivos, el objetivo general del presente estudio fue:
· Estudiar el efecto de la adición de harina de camote en la formulación de
pan.
Y para conseguirlo se plantearon los siguientes objetivos específicos:
· Caracterizar fisicoquímicamente la harina de trigo y la del camote.
· Caracterizar reológicamente las diferentes mezclas de harina de trigo
con harina de camote.
· Elaborar pan con diferentes mezclas con harina de camote
4
2. MARCO TEÓRICO
2.1. EL CAMOTE
El camote también se lo conoce como batata, boniato o moniato según el país de habla hispana donde se encuentre. Groth científico botánico realizó una extensa recopilación de los diversos nombres que se le atribuyen al tubérculo en todo el mundo, acumulando un total de 170 nombres documentados por muchos botánicos y taxonomistas que estudiaron a profundidad esta planta (Groth, 1911 & Avalos, 2006).
El camote es una especie perteneciente a la familia de las convolvuláceas, sección batatas y cuyo nombre científico es Ipomea batata (FAO, 2006). El camote es una raíz reservante, a diferencia de la papa que es un tubérculo, o esqueje engrosado (Cruz, 2011).
El camote se puede producir y crecer en cualquier tipo de suelo, ya sea este humus, arenoso, relativamente seco o arcilloso, en ellos se siembran y cosechan para el expendio.
El suelo arcilloso genera un tipo de camote bastante irregular y su presentación es representativa para el mercado, el pH óptimo para la siembra varía entre 4,5 a 7,5 siendo sus niveles óptimos de 5,6 a 6,5. El clima “ideal” para el camote puede ser el tropical ya que es sensible a temperaturas bajo cero, es por esto que se evita las heladas. Para una buena cosecha la temperatura debe estar sobre los 22°C. El clima es un factor que estimula el crecimiento vegetativo de la planta, puesto que la estructura es fuerte, el camote puede soportar vientos hostiles.
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2.2. CLASIFICACIÓN DEL CAMOTE
La clasificación realizada por un inglés llamado Clusius, en la obra “Historia
Rarorium Plantarum”, señala tres tipos de raíces: camotes, batatas, e Inhames
Lusitanorum, que fueron cultivadas en España, provincia Baética. Bajo el nombre de batatas se incluyen tres tipos: de piel púrpura, la de escaso pigmento y la blanca. Pero hoy en día se ha podido determinar 15 especies, once de estas solo crecen en el Continente Americano. En Japón se cultiva todo el año en la zona tropical, en Estados Unidos y Argentina, se puede cultivar cuando no hay presencia o riesgo de heladas (Avalos, 2006).
El color interno del camote, va desde el blanco en especies de las Antillas, hasta el anaranjado intenso, en algunas variedades presenta un veteado purpura. El de color anaranjado tiene alto grado de carotenos y es el que los agricultores prefieren, en la Figura 1 se puede observar la diversidad de camotes existentes en el Ecuador, debido a la variedad de clima posee diferentes variedades de camote (León, 2000).
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2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL CAMOTE
Además de ser un alimento funcional por que tiene el 2 % de fibra dietética, es una gran fuente de carotinoides de la provitamina A, los aminoácidos se encuentran en balance, e incluso el porcentaje de un aminoácido, la lisina, se encuentra en mayor proporción que en algunos cereales como el arroz y el trigo (Espinola, 1998). El valor energético aportado por el camote es un aproximado de 113 calorías/100g. En la Tabla 1 se aprecia las diferentes variedades de camote y su composición química (Eroski, 2009).
Tabla 1. Composición química de las variedades de camote como raíz y como harina (100g del producto)
COMPOSICIÓN CAMOTE ANARANJADO CAMOTE BLANCO CAMOTE MORADO HARINA DE CAMOTE
ENERGIA (Kcal) 116 119 110 353 RPOTEINAS (g) 1.2 1.7 1.4 2.1
GRASA (g) 0.2 0.1 0.3 0.9
CARBOHIDRATOS (g) 27.6 28.3 25.7 84.3
FIBRA (g) 1 0.9 0.9 1.8
CALCIO (mg) 41 26 36 153
FÓSFORO (mg) 31 33 40 99
HIERRO (mg) 0.8 2.5 1.4 5.7
RETINOL (ug) 605 9 11 1542
TIAMINA (mg) 0.1 0.14 0.08 0.17 RIBOFLAVINA (mg) 0.05 0.04 0.05 0.17 NIACINA (mg) 0.63 0.70 0.82 1.67 Ac. ASCÓRBICO (mg) 10.0 12.9 13.6 7.9
7
2.4. IMPORTANCIA DEL CULTIVO
En la producción agrícola mundial, el camote ocupa el séptimo lugar después del trigo, arroz, maíz, papa y la yuca, lastimosamente en América Latina la producción se ha estancado o incluso ha disminuido.
El tiempo desde la siembra hasta su óptimo crecimiento es de tres a ocho meses dependiendo de la variedad.
La temperatura adecuada para su desarrollo es mayor a 24ºC. Es resistente a las sequías ya que necesita una precipitación de setenta y cinco centímetros cúbicos, tiene una necesidad de materia orgánica baja, es un cultivo fácil de mantenerlo, el tiempo de almacenamiento en el suelo es prolongado pero, después de la cosecha el tiempo de vida del camote disminuye (Avalos, 2006).
En el Ecuador existe una amplia gama de variedades ya clasificadas por la coloración de su pulpa. En el litoral el camote más consumido es el morado, preferencia que se ha dado por costumbres ancestrales y sabor característico (INIAP, 2011).
El consumo de camote es habitual en las zonas rurales, y muy precario en las urbanas, es por esto que se trata de difundir las propiedades nutricionales del camote, para que el producto tenga un mercado más amplio en las zonas urbanas, el consumo de camote no solo podría influir en una mejor dieta para las personas, si no influiría en la parte económica del país tomando en cuenta los siguientes puntos:
8 El cambio de camote por papa.- en algunas estaciones disminuye la oferta de papa, y ésta sube de precio, por lo que podemos optar al camote como genérico.
Otro tubérculo al que puede sustituir es a la yuca, misma que también se ve afectada en su disponibilidad en algunas épocas del año (Fonseca, 2002; INIAP, 2011).
2.5. PRODUCCIÓN E INDUSTRIALIZACIÓN DEL CAMOTE
El cultivo es manejado de una manera rudimentaria, empíricamente por las personas que se dedican a la agricultura, por lo tanto genera bajos costos de producción. Como se ha mencionado anteriormente, el cultivo no es muy estricto en sus requerimientos pero se ha tomado puntos de control para su potencialización (Aristizabal, 2007).
El consumo del camote, da una contribución significativa a la nutrición del cuerpo humano, tomando en cuenta que este tubérculo aporta al cuerpo con mayor número de calorías, en relación al pan de trigo, papa, yuca y el arroz, además contiene vitaminas, calcio, sales minerales y ácidos esenciales, necesarios para un correcto funcionamiento del cuerpo, y mantener una vida saludable (Cruz, 2011).
9 Según el Instituto Nacional de Desarrollo Alimentario (Perú) la sustitución óptima para galletas deberá ser del 20%, y para pan propone una sustitución solo del 5%, argumentando que se altera la estabilidad y fuerza de la harina de trigo con respecto al gluten, por ende la calidad y rendimiento del pan disminuye, pero en recientes estudios realizados en Ecuador por la Universidad de Las Américas, la harina de camote puede reemplazar en un 25 a 30% a la harina de trigo en la elaboración de galletas, pero en el pan solo hasta un 8% debido a que el camote carece de proteínas formadoras de gluten, entonces afectan de manera directa a la elasticidad y otras características propias del pan (Cruz, 2011), la harina usada en los estudios antes mencionados no fue sometida a tratamiento contra la oxidación y tampoco a un escaldado.
2.6. PRODUCCIÓN MUNDIAL DE CAMOTE
La producción mundial es aproximadamente 130 millones de toneladas, de lo cual el 90% lo consume China y lo restante países del tercer mundo, el camote es considerado uno de los cultivos más importantes del mundo, junto al arroz, al trigo y la yuca.
En el año 2006 la importación mundial fue de 154220 toneladas y la exportación de 131913 toneladas, el Reino Unido con el 23%, Canadá 17%, y Japón con el 11%. Estos son los países principales importadores de este tubérculo.
Desde un punto de vista global, se puede proyectar en los próximos 12 años un incremento en el consumo y la industrialización, por tal razón desde ya se está dando nuevas alternativas de consumo como: chips, puré, entre otros (Cruz, 2011).
10
2.7. CONSUMO Y SITUACIÓN ACTUAL DEL CAMOTE EN
AMÉRICA LATINA
En América Latina se cultivan alrededor de 2 millones de toneladas, entre los países productores están: México, Colombia, Brasil, Haití, Costa Rica, Ecuador, Guatemala, El Salvador, Argentina, Uruguay, Nicaragua, Cuba, Panamá y Perú, pero las naciones pioneras en la producción son: Brasil con 548438 toneladas, Argentina con 346937 toneladas y Cuba con 375000 toneladas, en este país es considerado producto de primera necesidad (Cruz, 2011).
En el sector agroindustrial existe la necesidad de desarrollar tecnologías para un mercado cada vez más competitivo, es por esto que el Fondo Regional de la Tecnología agropecuaria (FONTAGRO) que es una alianza de países que impulsa el desarrollo de tecnología en la agroindustria, impulsa proyectos a nivel latinoamericano para desarrollar productos con el uso del camote, y aprovechar al máximo las raíces tuberosas andinas. (FONTAGRO, 2010).
2.8. EL CAMOTE EN EL ECUADOR
11
Tabla 2. Producción de camote en el Ecuador 2009
SUPERFICE COSECHADA (hectáreas) PRODUCCIÓN (Toneladas) RENDIMIENTO Kg/ha
TODA LA REPUBLICA 1147 3442 300.87
SIERRA 505 1519 3007.92
CARCHI 8 18 2250
IMBABURA 80 182 2275
PICHINCHA 210 645 3071.43
COTOPAXI 28 99 3535.71
TUNGURAHUA 2 7 3500
CHIMBORAZO 29 98 3379.31
BOLIVAR 19 68 3578.95
CAÑAR 50 206 4120
AZUAY 27 91 3370.37
LOJA 52 105 2019.23
COSTA 501 1689 3371.26
MANABI 396 1266 3196.97
GUAYAS 100 405 4050
SANTA ELENA 5 18 3600
ORIENTE 141 234 1659.57
NAPO 8 22 2750
PASTAZA 78 212 2717.95
MORONA SANTIAGO 55 171 3109.09
(Herrera, 2008)
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2.9. HARINA DE CAMOTE
La harina de camote se obtiene a partir del camote pelado, triturado y sometido a un proceso de extrusión o molienda, en el producto no se acepta sustancias toxicas o cuerpos extraños, a menos que sean aditivos y preservantes legalmente autorizados.
La materia prima que se usa para la elaboración de harina de camote no deberá estar en mal estado, ni tampoco se almacenará de forma incorrecta, puesto que alteraría el producto final, además si tiene características sensoriales diferentes a las requeridas sería imposible comercializarla de manera adecuada en el mercado de distribución.
Las características de la harina de camote serán como las de un polvo fluido homogéneo, con la ausencia de cualquier grumo independientemente de su clase. El empacado se realizará en fundas plásticas o sacos de materiales apropiados, considerando la compactación natural (Sociedad Nacional de Industrias, 2013).
2.10. EL TRIGO
El trigo es una de las fuentes de energía más importantes en una dieta de bajo costo, principalmente cuando se trata de poblaciones rurales, además de generar empleo por el proceso de siembra, cosecha e industrialización, el trigo es un producto básico y cultivo de gran relevancia en el sector económico y nutricional.
13 Los criterios de calidad de sémolas se determinan de acuerdo a los propósito para el cual son elaboradas y en base a propiedades físicas como: granulometría, absorción de agua, cantidad y calidad de proteína, tolerancia de la masa al amasado, extensibilidad de la masa, etc. (Peña & Pérez, 2008).
En el Ecuador, para asegurar el abastecimiento de harina, el gobierno ha adoptado un mecanismo de “cuotas” para el trigo nacional e importado, mediante acuerdos ministeriales, se resolvió que: la distribución de trigo nacional e importado será realizado por regiones de acuerdo con los requerimientos y capacidad de cada molinera.
En el año 2011 el Ecuador tuvo una producción de 5938 toneladas, en comparación con Estados Unidos que tuvo una producción de 54413300 toneladas es por esto que el Ecuador importa harina y el precio del pan depende de factores externos al país (FAO, 2013).
2.10.1. HARINA DE TRIGO
Se entiende por harina de trigo, al producto que fue triturado finamente, obtenido del trigo madurado, en perfecto estado y limpio industrialmente, y si se realiza la molienda con otro cereal deberá llevar el nombre de ese cereal en vez del de trigo (Calaveras, 2004).
14 Las características de una harina deben ser: color blanco con ligero tinte amarillento, ausencia de mohos y olores desagradables, suave al tacto, sin acidez. El color depende de la variedad del trigo, y de la molturación (Calaveras, 2004).
2.10.2. COMPONENTES DE LA HARINA DE TRIGO
La harina de trigo está compuesta por diferentes elementos, mismo que interactúan en el proceso de mezclado, fermentado y horneado del pan, y son los siguientes:
Almidón.- conforma la parte mayoritaria de la harina, está presente de un 60% a 72%.
Humedad.- los porcentajes de humedad de una harina de trigo promedio varían entre 14% al 16%.
Proteínas.- están en menor proporción que las anteriores van de
8% al 14%.
Azúcares.- presentes del 1% al 2%.
Grasas.- están en un porcentaje muy inferior y van del 1,2% al 1,4%.
Minerales.- la parte inorgánica se encuentra en la harina de trigo
del 0,4% al 0,6% (Sánchez, 2003).
2.10.3. ALMIDÓN
15 ensayo se obtiene amilosa, la cual es insoluble en agua y la amilo pectina soluble en agua. El almidón se hidroliza con facilidad, tiene reacciones de importancia en el estudio para la elaboración del pan como: la gelatinización y retrogradación (Allinger, 1974).
El almidón cumple una función vital ya que la degradación del mismo produce dextrinas las cuales dan la propiedad de suavidad y esponjosidad al pan (Calaveras, 2004).
2.10.4. GELATINIZACIÓN
Al calentar los gránulos de almidón con agua, se rompen conexiones intermoleculares, y se pierde las regiones cristalinas, además los puentes de hidrógeno aumentan y de igual manera el tamaño de las estructuras de almidón. Cuando se calienta, la presión provoca un aumento en la viscosidad, la ruptura de la estructura de almidón, más la agitación da como resultado la disminución de la viscosidad y la pérdida total de la birrefringencia (estructura de cruz de malta del almidón no cocido). La temperatura a la cual sucede este fenómeno se la llama gelatinización (Rodriguez, 2008).
2.10.5. RETROGRADACIÓN
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Figura 2. Retrogradación en las moléculas de almidón (Anónimo, 2013)
2.10.6. EL GLUTEN
El gluten es el principal competente proteico del pan, sus principales componentes son la gliadina y la gluteina. Para un rendimiento mínimo de una masa de pan, la cantidad de gluten debe ser 11%, el gluten no interviene en el proceso de fermentación solo expande la masa. Para la clasificación de las harinas se toma en cuenta la cantidad de gluten (harinas para panificación) puesto que el volumen depende de él.
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2.10.7. IMPORTANCIA DEL GLUTEN
La importancia del gluten en el pan es fundamental debido a que forma una
estructura similar a una red, donde almacena el CO2 para incrementar el
volumen del pan. Si el gluten es deficiente causará que el pan se agriete y deje escapar el gas en el proceso de fermentación, las proteínas de la harina actúan en el ablandamiento debido a una hidrólisis causada entre los enlaces peptídicos durante la elaboración del producto (Payehuanca, 2011).
Cuando una harina es fuerte, es debido al alto contenido de gluten, cuando se convierte en masa tiene mejor retención de agua, que una masa realizada con harina pobre en gluten, es mas elástica, consistente y da como resultado un producto final con una textura y volumen satisfactorios (Petryk, 2013).
El contenido de gluten y la formación del mismo en la masa, es fundamental para generar un pan con características satisfactorias para el consumidor, el exceso del mismo causa un efecto contrario, es decir contrae la masa, y reduce la maniobrabilidad además no permite el crecimiento de la masa con la
generación de CO2 producido por la levadura (Traba, 2006).
2.10.8. MIX DE HARINAS EN LA INDUSTRIA
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2.10.9. EL PAN
Aunque el origen del pan es variado, aparece con las primeras civilizaciones, se da el crédito a los egipcios, tanto la elaboración de la formulación como la preparación del primer fermentado, en el código de Hammurabi de 2000 a.c. ya se encuentran mencionado el pan.
Los griegos son los que tienen más documentación, en el libro de Ateneo de Naucratis, o en el Banquete de los eruditos, en los cuales se citan al pan. En lo que queda de Pompeya se descubrieron vestigios de panes carbonizados recién salidos del horno, esto dio a conocer los detalles de su elaboración, forma y porción, además junto a estos vestigios se encontraron las herramientas para realizar los panes como mesas, utensilios y demás relacionados al diseño del pan (Salas, 2005).
El pan es considerado un alimento muy nutritivo y de fácil acceso independientemente de la clase social, es parte de una dieta común y sana que provee de energía al cuerpo para realizar actividades físicas y mentales, debido a que contiene almidón que es un recurso importante alimenticio (Hernandez, 2010).
2.10.10. ANÁLISIS REOLÓGICOS
Son realizados para determinar las características de un producto, en este caso de la harina, también se lo utiliza para determinar el comportamiento de un masa en la industria, en base a condiciones reales de una fábrica, esto permite la obtención de datos muy influyentes en el proceso, y la modificación de los mismos.
19 resultados. Existen métodos empíricos como: el farinógrafo, mixógrafo y extensógrafo, los cuales ofrecen información valiosa en la industria molinera y panadera (Rodriguez, 2005).
2.10.11. ANÁLISIS DE MIXOLAB
El Mixolab en un equipo que permite determinar las características reológicas de una masa, que fue sometida a una fuerza de amasado y temperatura adecuada, obteniendo como resultado: la capacidad de hidratación de la mezcla, tiempos de desarrollo, debilitamiento de proteínas, actividad enzimática, retrogradación del almidón; por esto se considera una herramienta útil para la industria molinera, ya que permite observar el comportamiento de la harina y controlar de manera eficiente los procesos de calidad de la molienda.
El análisis se basa en someter a una muestra de masa a condiciones de amasado y temperatura establecidas por el método de Mixolab, que emulan el proceso de panificación y evalua el comportamiento y daños que sufre la masa. Mixolab tiene tres puntos para evaluar los cuales son el amasado, el horneado y la vida útil de un producto, además de poseer puntos que indican el debilitamiento de proteínas, la capacidad amilástica, entre otros (Trejo, 2013).
2.10.11.1. Interpretación de los resultados de Mixolab
En la Figura 3 que se presenta las diferentes etapas del ensayo. (1) Comportamiento de la mezcla.
20
Figura 3. Curva estándar de Mixolab (CHOPIN, 2012)
Se puede manifestar que son cinco análisis, realizados en un mismo ensayo, durante todos los procesos la muestra sufre cambios los mismos que son cuantificados y representados en curvas, para luego ser interpretados. A cada punto se la denomina con la letra C y números del 1 al 5 según correspondan, además las transiciones de punto a punto también dan resultados del comportamiento de la muestra.
Comportamiento hasta C1
Esta curva se presenta a los 8 primeros minutos a 30°C, éste es el proceso de amasado donde la red de gluten se forma y desarrolla, de tal forma que pueda
soportar al CO2 producido en la fermentación.
21
Comportamiento entre C1 y C2
Se da del minuto 8 al minuto 15 a una temperatura de entre 30 a 50°C, la red proteica está todavía dispersa y se concentra continuamente en aglomerantes, el almidón no se gelatiniza aún, los almidones que se pueden identificar son dos, el de tipo A y B, el primero tiene formación de gránulos gruesos y el segundo, gránulos más pequeños, lo que ocurre entre los puntos C1 y C2 es el aumento de volumen de los gránulos debido a la temperatura creciente.
La dispersión de la matriz proteica de los gránulos en C1 tiende a reunirse alrededor de los gránulos de almidón en C2. Cuando la temperatura alcanza en el intervalo de 45-50°C la aglomeración de proteínas se incrementa debido a que los enlaces débiles de hidrógeno iónico, se activan, como consecuencia la red de gluten se vuelve reforzada y resistente.
Comportamiento entre C2 y C3
Entre 55 a 60°C en el minuto 15 hasta el minuto 22, el almidón comienza a deformarse considerablemente ya que el proceso de gelatinización empieza, provocando el incremento de la viscosidad. Los almidones de tipo B se gelatinizan a temperaturas más bajas, que el almidón de tipo A. Un trigo con una buena calidad de almidón y una actividad amilástica baja, tendrán un C3 elevado.
Comportamiento entre C3 y C4
22 En este intervalo de C3 a C4 se completa la gelatinización del almidón, los gránulos deformados son los que forman mayoritariamente la estructura, cuanto mayor sea la diferencia de los puntos C3 a C4 mayor será la actividad amilástica. La estructura de la miga va a depender de la gelatinización del almidón, si los puntos de C3, C4, y C5 son mínimos, dará como resultado un pan de un bajo volumen con miga pegajosa.
Comportamiento entre C4 y C5
Este comportamiento es dado en condiciones de 90 a 50°C entre el minuto 33 al minuto 45, en donde se produce la re cristalización de amilo pectina, la misma que está ligada al fenómeno de retrogradación, el estudio se basa en la retrogradación que sucede en el producto a los primeros minutos, ya que la misma predice el comportamiento futuro (CHOPIN, 2012).
2.10.11.2. Influencia de las enzimas en el pan
La existencia de una mayor o menor actividad enzimática es un factor importante para la calidad de un producto, puesto que la cantidad va a estar ligada a la formación de miga durante la cocción, o después, es decir si existe una actividad enzimática elevada tardará más tiempo la masa en tener una consistencia óptima (Infantas & Sánchez, 2003).
Una alta actividad enzimática, incrementa en el índice de maltosa y altera el gluten; y si se realiza un producto de panificación con un harina que posee alta actividad enzimática, en el proceso de cocción se formarían demasiadas dextrinas, el almidón que debía ser estructural, se transforma en azúcares debilitando la miga y formado una masa pastosa y pegajosa.
23 El índice de caída la las alfa amilasas en el proceso de panificación va de 250 a 300 (por ser un índice no tiene unidades) cuando una harina es eficiente, pero si la actividad enzimática es baja, la deficiencia de azúcares en la fermentación será critica, ya que los sustratos de la levadura serán escasos, esto provocará una disminución en el volumen, miga seca y corteza pálida en el producto final (Tejero, 2013).
2.11. COLORIMETRÍA
En el estudio del color, el evaluador muchas de las veces es el ojo humano, el mismo que está ligado a la subjetividad, por tanto no se podía estandarizar un resultado, es por esto que en el año 1905 el artista estadounidense Munsell creó un método para cuantificar el color, el método consistía en clasificar los colores mediante una cartilla en la cual constaba todos los tonos (tono de Munsell) con diferentes saturaciones (corma de Munsell) y luminosidades(valor de Munsell), a este método se lo denominó el tono de Munsell, conforme las necesidades se ampliaban se experimentaba constantemente dando lugar a la creación del Sistema de re anotación de Munsell, el cual se emplea actualmente. Después fue creado el sistema XYZ son definidos por la CIE (Comisión Internacional de la Iluminación) y el sistema de L* a* b* fue inventado en 1976 para proporcionar diferencias de color uniformes en comparación con diferencias visuales.
Con esto se puede lograr la comparación de colores de cualquier naturaleza,
eliminando la subjetividad, debido a que los parámetros de croma, Hue y
luminosidad son cuantificados por el colorímetro.
24 luminosidad, y a y b son las coordenadas como se muestra en la Figura 4 (Minolta, 2013).
25
25
3. METODOLOGÍA
3.1. MATERIA PRIMA
La harina de camote fue elaborada con camote fresco de Otavalo y el procedimiento para la elaboración, fue siguiendo los parámetros de control del proyecto fueron descritos por Zhindón (2013) y expuestos en el anexo 1. La harina de trigo fue una harina especial para la panificación y fue donada por la panificadora “La Moderna”.
3.1.1. ANÁLISIS PROXIMAL DE LA MATERIA PRIMA
Se siguieron las siguientes normas estandarizadas: para fibra INEN 522, para humedad AOACC 947.05, para ceniza AOAC 923.03, para proteína AOAC 2001.11, para grasa AOAC 2003.06.
3.2. DETERMINACIÓN DEL INDICE DE ABSORCIÓN Y
SOLUBILIDAD
El índice de solubilidad también se define como el volumen del sedimento soluble expresado en mililitros, resultado del proceso de centrifugación de una porción de harina.
26 colocó en una cápsula tarada, para finalmente llevarlo a la estufa durante 4 horas a 105 °C.
El sedimento se pesó y el índice de absorción se calculó a partir de este y las diferencias de peso entre las cápsulas y el sedimento para luego reemplazarlo en la ecuación [1].
Debido a que el índice de solubilidad de agua se reportó en sólidos secos, esto se entiende como el porcentaje de sólidos totales de la muestra de inicio de 2,5 g de harina más el porcentaje de humedad agregado. Para obtener el índice de absorción de agua se utilizó la ecuación [2] (Anderson, 1982).
( )
( )
Dónde:
ISA= Índice de solubilidad de agua (%)
IAA= Índice e absorción de agua
Mre= Masa de residuo de la evaporación (g)
Ma= Masa de la muestra (g); en base seca
27
3.3. MIXOLAB
El análisis del Mixolab fue realizado en Granotec (Guayaquil-Ecuador) donde se determinó las características reológicas de masa, misma que fue sometida a una fuerza de amasado y temperatura reales trabajo, obteniendo información de la capacidad de hidratación, tiempos de desarrollo, debilitamiento de proteínas, actividad enzimática y retrogradación de almidón, siguiendo el método estandarizado y desarrollado por ICCNº.173.
Las muestras analizadas por el equipo de Mixolab fueron las formulaciones de sustitución por harina de camote del 5%, 10% y 20% incluyendo una muestra de control del 100% de harina de trigo.
Los parámetros a evaluar mediante este estudio fueron: Absorción de agua
Estabilidad en el sobre amasado.
Fuerza y cantidad de gluten en la masa. Calidad de almidón en la harina de trigo. Cantidad de actividad amilástica en la harina. Retrogradación.
3.4. ELABORACIÓN DE PAN
28
Tabla 3. Formulación de Pan control
HARINA BLANCA 100%
AGUA 62%
LEVADURA INSTANTÁNEA 1.5%
SAL 2%
AZÚCAR 7%
MANTEQUILLA 3%
MEJORADOR 0.7%
Se realizaron cuatro formulaciones, una de control con 100% de harina de trigo y las siguientes con una sustitución por harina de camote del 5%, 10% y 20%. El proceso de elaboración esta descrito en el anexo 2.
3.5. VOLUMEN ESPECÍFICO
Este estudio fue realizado usando una variación del método de la AACC (2000) número 10-05 para productos horneados, en el cual se determinó el volumen del pan a través de la diferencia del desplazamiento de un grano seco en este caso la quinua, en un molde redondo, de volumen conocido, se puso el pan en el molde y se dejó caer el grano desde una altura determinada hasta llenarlo en su totalidad, no es necesario que se mueva el molde para mejorar el posicionamiento del grano, pero si se requiere una distribución homogénea del grano en el molde. Luego se retiró el exceso con una regla y se determinó el volumen del molde.
29
Para obtener el valor del volumen específico se dividió el volumen en cm3con el
peso en gramos del pan, el ensayo se realizó por triplicado.
3.6. ANÁLISIS DE COLOR
Para este análisis se utilizó el Colorímetro CHROMA METER CR-400/410, el mismo que determinó los valores L* a* b*.Los datos obtenidos fueron reemplazados en la fórmula [3] de índice de blancura dada por (Whitenning Index) misma que se usa en la industria textil, papel, farmacéutica, plásticos y alimentos. El índice de una superficie blanca ideal debe ser igual a 100 (IW) (Zheng & Wang, 2003).
El cálculo del índice de blancura se determinó mediante la fórmula (Montoya & Giraldo, 2010), tomando en cuenta los valores L*,a* y b* obtenidos.
Con los mismos datos del colorímetro reemplazados en las fórmulas [4], [5] se obtiene los siguientes valores: el croma, el cual indica la saturación del color y
el hue, que es el valor del ángulo del color de acuerdo a la diferencia de tono
en un plano.
√
( )
Donde:
30
3.7. ANÁLISIS PROXIMAL DEL PRODUCTO FINAL
Para la realización de los análisis proximales se siguió la metodología descrita en el ítem 2.1.1.
3.8. ANÁLISIS SENSORIAL
El producto fue evaluado sensorialmente por 112 personas, aunque Ramírez (2012) sugiere mínimo de 100, las mismas fueron consumidores frecuentes de pan de trigo. A los panelistas se les entregó cuatro muestras codificadas, una hoja donde constaban las codificaciones de cada muestra y parámetros de calificación (Anexo 3), con una escala hedónica del 1 al 10 donde 1 significó me disgusta mucho y 10 me gusta mucho. También se calificó la aceptación del producto por el consumidor en un posible mercado (Zamorano, 2009).
Se utilizó el método de análisis de varianza con datos obtenidos por las encuestas, ensayos y análisis realizados tanto al producto como a la materia prima, además se usó el programa Statgraphics Centurión XV, versión 15.2.05.
Los parámetros a ser calificados fueron los siguientes: Sabor.
Textura. Color.
Aceptabilidad global.
En función del consumidor si compraría o no el producto. Sexo.
31
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. ANÁLISIS PROXIMAL DE LA HARINA DE TRIGO Y HARINA
DE CAMOTE
El análisis proximal de la harina de camote y la harina de trigo usada para elaborar pan, fueron realizados por duplicado. Los resultados se muestran en la Tabla 4.
Tabla 4. Análisis proximal en las harinas usadas como materia prima
PARÁMETROS
HARINA DE TRIGO1
HARINA DE CAMOTE
HUMEDAD 13.34 ± 0.02a 6.71 ± 0.24b
CENIZA 0.64 ± 0.01b 2.32 ± 0.15a
GRASA 1.33 ± 0.01a 0.71 ± 0.02b
PROTEÍNA 13.90 ± 0.01a 2.65 ± 0.08b
FIBRA 2.07 ± 0.00a 2.43 ± 0.15a
CARBOHIDRATOS 68.74 ± 0.04b 85.78 ± 0.08a 1
media ± desviación estándar (n=2)
**Letras minúsculas en la misma fila indican diferencias significativas
32 Existen muchos tipos de harinas y su composición depende del cereal o materia prima del cual este elaborada e incluso la harina de trigo depende de la variedad de trigo con la que es realizada como lo describe Sandoval (2012), ya que panes realizados con distintas harinas de trigo pueden tener comportamientos diversos. La Figura 5 muestra la composición de la harina de trigo y la harina de camote.
Los procesos de elaboración tanto de la harina de camote como la harina de trigo fueron distintos. Para realizar la harina de camote la materia prima fue sometida a un proceso de escaldado previo al tratamiento con una solución de ácido ascórbico, esto influyó en la composición final de la harina de camote ya que al someter a temperaturas de ebullición el almidón absorbe agua y se gelatiniza, además el proceso de deshidratación no logró eliminar el agua ligada a la harina, por tanto el producto final tuvo mayor humedad que la harina de trigo.
Figura 5. Análisis proximal con diferencias significativas a
b
b a a b
b
b
a a
b a 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
HARINA DE TRIGO HARINA DE CAMOTE
33
4.2. ÍNDICE DE ABSORCIÓN
La solubilidad y la absorción son índices que reflejan el grado de modificación de los almidones por tratamientos termodinámicos en el proceso de fabricación de la harina (Sandoval, 2012).
El índice de absorción indica el poder de hinchamiento que se puede lograr en la harina al absorber agua. Además Rodríguez (2012) argumenta que la capacidad de absorción de agua de la harina está ligada al contenido de carbohidratos, por tanto a mayor contenido de carbohidratos mayor agua podrá absorber la harina, en base a este principio se demuestra la concordancia en los datos obtenidos en el ensayo realizado a la harina de camote y a la harina de trigo, ya que la harina de camote tuvo un índice de absorción de agua de 7.27 y para la harina de trigo 2.23. En harinas realizadas a base de plátano verde mencionado por González (2006) se pudo comparar el índice de absorción que fue 3.32 lo que indica menos presencia de carbohidrato, esto se demostró al realizar los análisis proximales, de igual manera en un estudio realizado con harina de quinua, presentó un índice de absorción de 2.32 indicativo de bajo contenido de carbohidratos.
La harina de camote en el proceso de elaboración se sometió a una concentración de ácido ascórbico, el mismo que afecta químicamente al almidón lo hace más resistente, e incluso este procedimiento con ácidos orgánicos es realizado para elaborar recubrimientos biodegradables en la industria como lo asevera Peñaranda (2008), el aumento de grupos hidroxilos, hace que el almidón se vuelva más hidrofílico, por tanto al tener una mayor afinidad con el agua la absorbe con mayor facilidad, haciéndola parte de su estructura.
34 moléculas de agua a su estructura, este cambio comienza por las partes menos densas de la estructura como lo indica Vaclavik (2002). Además el almidón dañado también tiene la propiedad de absorber agua momentáneamente. Si se toman en cuenta el pre tratamiento, y la cantidad de almidón dañando presente en la harina de camote, justifica el resultado y la diferencia de índice de absorción de agua entre las materias primas.
Como se observa en la Tabla 5 el índice de absorción de la harina de trigo presenta diferencia significativa frente al índice de absorción de la harina de camote, esto se debe a la composición química de cada una de las harinas.
Tabla 5. Índice de absorción de harinas
HARINA MEDIA
TRIGO 2.23b± 0.085 CAMOTE 7.27a± 0.40
̅
*Letras minúsculas en la misma columna indican diferencias significativas
4.3. ÍNDICE DE SOLUBILIDAD
35
Tabla 6. Índice de solubilidad de harinas
HARINA MEDIA
TRIGO 5.89 ± 0,13b
CAMOTE 22.20 ± 1,4 a ̅
*Letras minúsculas en la misma columna indican diferencias significativas
Con el mismo principio realizado en el estudio de Peñaranda (2008), se puede determinar que la estructura modificada de almidón en el proceso de elaboración de harina de camote, hace que este sea de mayor miscibilidad en agua debido a los grupos hidroxilos que generan puentes de hidrógeno que unen la molécula de almidón con las de agua. Al generar enlaces fuertes la masa se vuelve más estable.
Esta propiedad se relaciona con la capacidad de formar geles, salsas o cremas. En un ensayo de pan mencionada por Hernández (1999), adicionando germen de maíz desengrasado y sustituyendo a la harina de maíz, el índice de solubilidad se incrementa a medida que la sustitución se hace más elevada, este índice guarda relación con la adhesividad de la masa ya que si la masa presenta un valor alto de este parámetro, es seguro que tiene un índice de solubilidad alto.
4.4. MIXOLAB
36
Tabla 7. Tiempos de las formulaciones en el Mixolab
PUNTOS
SUSTITUCIONES
0%* 5% 10% 20%
C1 (min) 3.55 4.07 5.03 4.67
C2 (min) 16.47 16.28 16.53 17.72 C3 (min) 26.02 24.15 24.13 23.95
C4 (min) 28 31.53 33.77 28.6
C5 (min) 45.03 45.05 45.03 45.05 *Porcentaje sustituido de harina de trigo por harina de camote
4.4.1. ABSORCIÓN DE AGUA
La absorción muestra la cantidad de agua que necesita una harina para formar una masa de consistencia óptima, además hace referencia al rendimiento de la harina en la producción de pan ya que el índice de absorción es proporcional al rendimiento. Según Aristizábal (2007) la absorción permite modificar la textura del pan, puesto que si se adiciona agua en exceso la consistencia se volvería muy ligera y por el contrario si ocurriera lo inverso, daría como resultado un pan con menos retrogradación, ya que al tener menos cantidad de agua se endurecería rápidamente.
37 A mayor índice de absorción, mayor cantidad de agua necesitará la harina para formar una masa (Hernández, 1999) por tanto esto aumenta el rendimiento en una harina, por tanto la harina de camote ofrece un mayor rendimiento en la elaboración de pan.
En la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos de absorción de agua por el Mixolab, en los cuales se evidencia el aumento de este parámetro al incrementar la sustitución de harina de camote. Esto se debe a la propiedad de las materias primas, en este caso de la harina de camote la cual posee un índice de absorción más elevado que la harina de trigo, provocando un hinchamiento del almidón mayoritario.
Tabla 8. Hidratación de las formulaciones
PORCENTAJE DE
HARINA DE CAMOTE HIDRATACIÓN %
0 66.5
5 72.5
10 72.5
20 82.2
Con el principio que Aristizábal (2007) deduce, se determinó también que el índice de absorción influye en la retrogradación de pan, por tanto ocurre una re acomodación molecular de almidones más rápida si el índice de absorción es bajo.
4.4.2. DESARROLLO DE LA MASA
38 El punto C1 es el parámetro de inicio del Mixolab, pero la estabilidad de la masa indica cuanto tiempo de amasado necesita la masa para desarrollarse por completo, según Lascano (2010) el tiempo de amasado varía entre los 4 a 5 minutos. Si el tiempo es inferior a lo establecido, se asume que la harina es débil y por tanto, el resultado es un producto de baja calidad. Los resultados en la Tabla 9 mencionan los tiempos de amasado y se observa que la estabilidad disminuye conforme el porcentaje de sustitución de harina de camote aumenta, esto se debe a que la harina de camote no tiene contenido de gluten en su composición, lo que convirtió a la masa menos estable, menos resistente al sobre amasado, presentado en la Figura 6.
Tabla 9. Tiempos de estabilidad de las formulaciones en el Mixolab
PORCENTAJE DE HARINA DE CAMOTE
ESTABILIDAD (min)
0 8.22
5 6.22
10 5.95
20 4.35
39 trigo, el incremento es evidente, pero este punto no tiene mayor relevancia, ya que solo es un parámetro de inicio de Mixolab (CHOPIN, 2012).
Figura 6. Tiempo de estabilidad de la masa en el Mixolab
Figura 7. Tiempo usado por la masa para llegar a C1 en el Mixolab 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0% 5% 10% 20%
m
in
Estabilidad de la masa segun el esayo de Mixolab
0 1 2 3 4 5 6
0% 5% 10% 20%
m
in
40 En estudios de sustitución parcial de harina de trigo por harina de papa, los resultados de Rodríguez (2012) presentan el mismo comportamiento estadístico , es decir la estabilidad del gluten se merma al incorporar harina de papa, esto se debió a que tanto la harina de papa como la de camote carecen en su composición de gluten, por tanto la red que se forma es muy pobre, además necesita de más tiempo para ser formada, es por esto que los tiempos para llegar a al pico de C1 se incrementan al adicionar de camote.
Los tiempos de desarrollo de la masa pueden variar de 3.5 a 4.3 minutos según Lascano (2010), si la masa es solo de trigo, y si el mismo es de buena calidad, el periodo de tiempo es algo extenso, pero se le atribuye al hecho de tener una calidad de gluten óptima o a la velocidad de absorción de agua por parte de la misma harina.
Rodríguez (2012) experimenta con harina de quinua sustituyendo a la harina de trigo; la harina de quinua presenta en su composición mayor contenido de proteína con respecto a la harina de camote o de trigo y presenta una estabilidad superior a las mezclas realizadas con harina de camote. Las mezclas entre harinas (trigo y quinua) presenta valores altos de estabilidad, lo que indicaría el aumento de la fuerza de la harina de trigo, misma que requiere más tiempo de amasado; sin embargo este aumento de tiempo también es atribuible al hecho de que la masa necesita más tiempo para absorber agua y formar la masa visco elástica (Lascano, 2010; Rodríguez, 2012).
4.4.3. DEBILITAMIENTO DE PROTEÍNAS
41 El gluten hace referencia a la calidad de proteína existente en la masa, mas no a la cantidad en la misma. El camote al tener un porcentaje mínimo de proteína, depende de la harina de trigo para formar la red de gluten, se observa en los resultados de C2 presentados en la Figura 8 los valores de estabilidad de la proteína, los mismos bajan proporcionalmente al incremento de harina de camote, debido a que la misma tiene en su composición menor porcentaje de proteína formadora de gluten, lo que no ocurre con la sustitución de harina de quinua realizada por Rodríguez (2012) , ya que los valores de C2 no decaen como lo hace con la harina de camote.
Las harinas con C2 menor a 0.5 Nm, según Lascano (2010) dan como resultado panes voluminosos ya que tienen una red de gluten bastante flexible, pero si presenta un C2 mayor a 0.6 Nm el pan tendrá una tenacidad elevada y de muy bajo volumen. Si se compara los resultados obtenidos con los del presente estudio, se evidencia que los resultados están dentro de los parámetros antes mencionados ya que estos van de de 0.45 Nm a 0.34 Nm, es decir están por debajo de 0.5 Nm.
Figura 8. Debilitamiento de proteínas usando los valores del Mixolab 0
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
0 5 10 20
Nm
42 Rodríguez (2012) menciona que la harina de trigo con harina de quinua en diferentes porcentajes de sustitución afecta de manera diferente en el debilitamiento de proteínas, con harina de papa el valor del torque (Par) disminuye, mientras que con la harina de sustituciones parciales con quinua, mantiene el mismo valor de torque independientemente del porcentaje de sustitución realizado a la formulación, esto es debido al contendido de proteína que no difiere significativamente con la harina de trigo. En cambio la harina de camote tiene tendencia al mismo comportamiento de la harina de papa por la similitud en la composición.
El efecto de la temperatura y el esfuerzo mecánico produce una reducción en el torque dando como resultado el comienzo de la desestabilización y el desdoblamiento de la proteína (Rodriguez, 2012).
4.4.4. GELATINIZACIÓN DEL ALMIDÓN
La gelatinización de la masa se presenta cuando existe un incremento en la consistencia, debido a la aparición de los fenómenos de gelatinización, ésta característica depende la de calidad del almidón y en ocasiones de los aditivos, las matrices de almidón y almidón-proteína son fundamentales en las propiedades visco elástica de la masa, los enlaces de almidón – almidón son de tipo Van Der-Waals, es decir son débiles, por tanto pueden variar, con el aumento de una harina de baja calidad de almidón (Lascano, 2010).
43 camote, el almidón presente fue gelatinizado en el proceso de escaldado, es decir ya ocurrió una gelatinización previa a la elaboración de pan (Badui, 2006).
Si se tiene una acelerada hidrólisis del almidón, generará una capacidad de retención de agua menor, con esto, la masa se hará más pegajosa, las reacciones de fermentación se efectuarán más rápido y la elasticidad se verá perjudicada (Clair, 2010).
Estudios realizados con sustitución parcial de harina de trigo por harina de cebada, trigo importado, trigo nacional descritos en Sandoval (2012), harina de quinua y papa mencionados en Rodríguez (2012) muestran tener influencia en la gelatinización del almidón, debido al proceso de realización de las diferentes harinas ya mencionadas, ya que el almidón se puede dañar por procesos termodinámicos, afectando su estructura y por ende la capacidad de gelatinizarse.
Figura 9. Gelatinización del almidón
Se evidencia una tendencia decreciente en el valor del torque de C3 a medida que la sustitución por harina de camote aumenta. La disminución se atribuye al proceso de elaboración de la harina de camote, el mismo consistía en someter
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
0 5 10 20
Nm
44 a calor y aplicar un tratamiento para mitigar el pardeamiento, lo que concuerda con estudios realizados anteriormente en la National Agricultural Research Center for Hokkaido Region (2007).
4.4.5. ACTIVIDAD AMILÁSTICA
Una enzima actúa en el sustrato para degradarlo, en el caso del pan, la enzima (amilasa) actúa en el almidón dando como resultado dextrinas las mismas que el proceso de horneado se gelificaran y al enfriarse darán consistencia al pan. A mayor cantidad de enzimas menor consistencia tendrá la masa y por el contrario si la cantidad de amilasa es pobre el resultado final será un pan rígido y de poco volumen.
La actividad amilástica se presenta como la disminución de la consistencia entre el punto C3 a C4, mientras más pronunciado sea, mayor actividad amilástica tendrá la masa, esta puede ser endógena o exógena. Al aumentar harina de camote en la formulación, la actividad amilástica se ve afectada, debido a que el camote la incorpora, esto influye de manera directa en la consistencia, haciendo que la misma disminuya (CHOPIN, 2012).
Con la Tabla 10 se demuestra el posible aumento de actividad amilástica en la harina de trigo, por la adición de harina de camote, en base a la diferencia de los valores de torque de C3 y C4, pero este aumento no se debe al incremento de enzimas si no a la adición de sustrato para que la misma cantidad de enzima actué sobre este y refleje este valor (Hernández, 2010).
Tabla 10. Variación de actividad amilástica según la sustitución con harina de camote
SUSTITUCION 0% 5% 10% 20%
45 En la Figura 10 se muestra el grado de impacto de la adición de harina de camote con las distintas formulaciones. Mientras más alto es el valor dado al punto C4 menor actividad amilástica tendrá la masa.
Figura 10. Actividad amilástica
El mismo comportamiento se encuentra en estudios reológicos de harina de trigo sustituido por harina de cebada y harina de papa en la elaboración de pan (Redin, 2011).
Según Sandoval (2012) los resultados obtenidos del Mixolab con las diferentes mezclas de harina de trigo con harina de cebada, indican una influencia negativa en el comportamiento de la consistencia en el punto C4, debido a la adición de actividad amilástica propias de la harina sustituta, esto hace que la textura en el pan sea pastosa y de bajo volumen.
El índice de resistencia a la amilasa se interpreta de la siguiente manera: mientras más alto, menos fuerte la actividad amilástica, si se trabaja con exceso de actividad amilástica, la masa se tornará pegajosa y difícil de manipular, como
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
0 5 10 20
Nm
46 sucedió con la formulación del 20% de sustitución; las enzimas comienzan actuar en la cocción a 60+/- 5°C, para luego inactivarse a los 75°C.
4.4.6. GELIFICACIÓN DEL ALMIDÓN
Al enfriarse el pan, las moléculas de almidón se reagrupan haciendo que el pan se encoja, y la consistencia del producto aumente, en ocasiones se usan aditivos para evitar la deshidratación del pan y mantener en lo posible la consistencia original.
Los resultados realizados a las diferentes formulaciones con harina de camote, indican que la retrogradación presenta valores bajos, debido a la mala calidad del almidón, por tanto el tiempo de vida útil aumenta, si se compara la retrogradación de la harina de camote con la harina de trigo, la diferencia en este parámetro es evidente.
En ensayos realizados por Sandoval (2012) y Lascano (2010) reportan valores bajos en la retrogradación, los ensayos fueron realizados sustituyendo la harina de trigo por otra (harina de cebada y camote respectivamente), un valor bajo en la retrogradación es indicador de mayor tiempo de vida útil, el almidón dañado puede influir en el tiempo de vida útil prolongándolo. La harina de camote tiene mayor retención de agua según Ruiz & Rodríguez (2009), que la de trigo por tanto el proceso de endurecimiento de pan va a ser tardío en un pan con sustitución con camote, que uno realizado solo con harina de trigo.
47 En la retrogradación los polímeros solubles del almidón y algunos fragmentos granulares reaccionan después de la etapa de horneado, donde ocasionalmente dan lugar a agregados cristalinos, acompañados de un incremento progresivo de la rigidez. Es por esto que los cambios en la retrogradación son los promotores del endurecimiento del pan (Lascano, 2010).
La Figura 11 representa la disminución de la retrogradación proporcionalmente al incremento de la sustitución de harina de trigo por harina de camote, incrementando la vida útil del pan.
Figura 11. Retrogradación del pan
Para una mejor valoración de las gráficas obtenidas por el Mixolab, se presentan todas las curvas en la Figura 12.
0 0.5 1 1.5 2 2.5
0 5 10 20
Nm
48
Figura 12. Curvas del Mixolab de todas las formulaciones
4.5. VOLUMEN ESPECÍFICO
Debido a que se sustituyó parcialmente a la harina de trigo por la de camote, el pan sufrió varios cambios en su estructura y propiedades, entre ellas están el volumen específico del pan.
49 Con harina de alverja sustituyendo parcialmente a la harina de trigo en un ensayo de panificación realizado por Alasino (2011), se reporta que dicha adición no mejora de manera significativa al volumen específico del pan debido a que la harina de alverja tiene similitud a la harina de trigo en los valores de proteína.
El volumen específico del pan con 5% de sustitución disminuye 15,95% con respecto al pan de 0% de sustitución. Con respecto al pan de 10% de sustitución disminuye un 37,66% y finalmente el pan con 20% de sustitución disminuye 48,80%, es decir el pan con mayor sustitución es el de menor volumen específico.
La harina de camote al no tener gluten causó en las distintas formulaciones de pan una disminución de volumen específico. La disminución se incrementa a medida que se adiciona harina de camote en la formulación.
El gluten pobre de la harina de camote no genera una red de proteína apta para
almacenar CO2 por tanto el volumen del pan con sustituciones se ve mermado.
Figura 13. Valores de volumen específico a
b
c
d
0 1 2 3 4 5 6 7
0 5 10 20
