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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL SEDE SANTO DOMINGO
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Y SISTEMAS DE GESTIÓN
Tesis de grado previo a la obtención del título de:
INGENIERA AGROINDUSTRIAL, MENCIÓN EN ALIMENTOS
“OBTENCIÓN DE HARINA DE CÁSCARA DE PIÑA (Ananas comosus) CON DIFERENTES TIEMPOS Y TEMPERATURAS DE SECADO PARA ELABORAR GALLETAS”
Estudiante: JÉSSICA GABRIELA LÓPEZ VILCA
Director de Tesis: ING. KARINA CUENCA
ii
“OBTENCIÓN DE HARINA DE CÁSCARA DE PIÑA (Ananas comosus) CON DIFERENTES TIEMPOS Y TEMPERATURAS DE SECADO PARA ELABORAR GALLETAS”.
Ing. Karina Cuenca
DIRECTORA DE TESIS __________________________
APROBADO
Ing. Daniel Anzules
PRESIDENTE DEL TRIBUNAL __________________________
Ing. Alejandro Bermúdez
MIEMBRO DEL TRIBUNAL __________________________
Ing. María Gutiérrez
MIEMBRO DEL TRIBUNAL __________________________
iii
El contenido del presente trabajo está bajo la responsabilidad del autor.
JÉSSICA GABRIELA LÓPEZ VILCA C.I. 1718357641
Autor: LÓPEZ VILCA JÉSSICA GABRIELA
Institución: UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL Título de Tesis: “OBTENCIÓN DE HARINA DE CÁSCARA DE PIÑA
(Ananas comosus) CON DIFERENTES TIEMPOS Y TEMPERATURAS DE SECADO PARA ELABORAR
iv
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL Sede Santo Domingo
INFORME DEL DIRECTOR DE TESIS
Santo Domingo, ……. de ……….. del 201..
Ing. Daniel Anzúles
COORDINADOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
Estimado Ingeniero
Mediante la presente tengo a bien informar que el trabajo investigativo realizado por la señorita: JÉSSICA GABRIELA LÓPEZ VILCA, cuyo tema es: “OBTENCIÓN DE HARINA DE CÁSCARA DE PIÑA (Ananas comosus) CON DIFERENTES TIEMPOS Y TEMPERATURAS DE SECADO PARA ELABORAR GALLETAS” ha sido elaborado bajo mi supervisión y revisado en todas sus partes, por lo cual autorizo su respectiva presentación.
Particular que informo para fines pertinentes.
Atentamente,
v
DEDICATORIA
A Dios, por todos los regalos maravillosos y las bendiciones en mi vida.
A mis padres, por ser el pilar fundamental para que esta meta se realizara,
A mis hermanos Cris, Nayi y a mi prima Lily, por todas las alegrías compartidas, además de su apoyo.
A mis amigos por sus palabras de aliento y su apoyo incondicional.
vi
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios, por las bendiciones recibidas en mi vida,
A mis padres, Luis y Zeida, por ser un apoyo y ejemplo de perseverancia, fortaleza y humildad en mi vida,
A mis hermanos Cris y Nayi, por compartir conmigo risas, alegrías, sueños.
A mi tutora, Ing, Karina Cuenca, por su guía, apoyo y constancia.
A todos mis amigos, Carmen, Nelly, Rocy, Dianis, Patty, Carlos, Roberth, Andrés y demás personas, por estar conmigo en todo momento.
vii
INDICE DE CONTENIDO
TEMA
PAG.
Portada………. i
Sustentación y Aprobación de los integrantes del Tribunal……… ii
Responsabilidad del Autor………... iii
Aprobación del Director de Tesis………. iv
Dedicatoria……… v
Agradecimiento………. vi
Índice………. vii
Resumen Ejecutivo………... xvi
Executive Summary……….. xv
CAPITULO I INTRODUCCIÓN 1.1 Tema de investigación………... 1
1.2 Planteamiento del problema……….. 1
1.3 Justificación……….. 2
1.4 Alcance………... 3
1.5 Objetivos………. 3
1.5.1 Objetivo general………. 3
1.5.2 Objetivos específicos……….. 4
1.6 Hipótesis………. 4
1.6.1 Hipótesis alternativa………... 4
viii CAPITULO II
REVISIÓN LITERARIA
2.1 Antecedentes……… 5
2.2 Fundamentos teóricos……….. 6
2.2.1 Cáscara de piña……… 6
2.2.2 Tiempo y temperatura de secado………... 8
2.2.3 Deshidratación………. 9
2.2.4 Humedad………... 9
2.2.5 YJH Fibras alimentarias………... 10
2.2.5.1 Soluble ………. 11
2.2.5.2 Insoluble ……… 11
2.2.6 Harina……… 11
2.2.7 Efecto del tiempo y temperatura en la bromatologia de los productos en general……….... 12
2.2.8 Características de la piña que sirvan para hacer harina………. 13
CAPÍTULO III MATERIALES Y MÉTODOS 3.1 Sitio de estudio……….. 15
3.1.1 Localización geográfica……… 15
3.1.2 Ubicación en el tiempo……….. 15
3.2 Materiales, equipos y recursos……….. 15
3.2.1 Materiales……….. 15
3.2.2 Equipos………. 16
3.2.3 Reactivos………... 16
3.2.4 Materia prima……… 16
3.2.5 Insumos………. 16
ix
3.3.1 Tratamientos………. 17
3.3.2 Unidad experimental………. 18
3.3.3 Análisis estadístico………. 18
3.4 Manejo del experimento……….. 18
3.4.1 Obtención de harina de cáscara de piña……….. 19
3.4.1.1 Diagrama de flujo cualitativo para la obtención de harina de cáscara de piña………... 19
3.4.1.2 Descripción del diagrama de flujo de la elaboración de la harina de cáscara de piña………... 21
3.4.2 Formulación de galletas………... 24
3.4.3 Diagrama de flujo cualitativo para la elaboración de galletas a base de harina de cáscara de piña……… 25
3.5 Medición de las variables……… 27
3.6 Evaluación sensorial……….. 27
CAPÍTULO IV RESULTADOS Y DISCUSIONES 4.1 Análisis bromatológico de la materia prima……… 29
4.1.1 Composición bromatológica de la cáscara de piña………... 29
4.1.2 Caracterización de la harina de cascara de piña……… 29
4.2 Diseño experimental……….. 30
4.2.1 Proteína ………. 30
4.2.2 Fibra ………. 32
4.2.3 Humedad………...…. 34
4.2.4 Evaluación sensorial de galletas elaboradas con la harina de cáscara de piña………. 37
4.2.4.1 Interpretación de resultados de análisis sensorial……….. 39
4.2.4.1.1 Aroma………. 39
4.2.4.1.2 Sabor………... 40
4.2.4.1.3 Color ……… 40
x
4.2.4.1.5 Selección del mejor tratamiento……… 42
4.3 Caracterización de la galleta elaborada con la harina de cáscara de piña 42 4.4 Diseño del secador de bandejas para la obtención de harina de la cáscara de piña………... 44
4.4.1 Balance de materia………. 53
4.4.2 Balance de energía………. 54
4.4.3 Dimensionamiento del secador de bandeja………... 55
4.5 Curva de secado………. 56
4.5.1 Relación Contenido de humedad media vs. Tiempo……… 56
4.5.2 Relación Velocidad de secado vs. Tiempo……….. 58
CAPÍTULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 Conclusiones………... 60
5.2 Recomendaciones………. 62
BIBLIOGRAFÍA……..………. 63
ANEXOS……… 68
ÍNDICE DE FIGURAS Fig. Nº 1 Piña nacional………. 5
Fig. Nº 2 Cáscara de piña………. 7
Fig. Nº 3 Diagrama de flujo cualitativo para la obtención de harina de cáscara de piñaa nivel de laboratorio………... 19
Fig.Nº 4 Diagrama de flujo cualitativo para la elaboración de galletas a base de harina de cáscara de piña……….. 25
Fig.Nº 5 Comportamiento de la proteína por tratamiento………... 32
xi
Fig.Nº 7 Comportamiento de la humedad en la harina de cáscara de
piña………... 35
Fig.Nº 8 Curva de comparación de las carácterísticas bromatológicas de la Harina de cáscara de piña vs. Harina de cáscara de naranja……….. 36
Fig.Nº 9 Valoración del Perfil sensorial de las galletas elaboradas con harina de cáscara de piña……….. 43
Fig.Nº 10 Area de las bandejas……….. 51
Fig.Nº 11 Curva de secado de la cáscara de piña………... 57
Fig.Nº 12 Curva de velocidad de secado de la cáscara de piña………. 58
Fig.Nº 13 Proyección de curvas Contenido de Humedad vs. Velocidad de secado de cáscara de piña……….. 59
Fig.Nº 14 Balance de energía del secador………. 101
Fig.Nº 15 Área de las paredes verticales del secador……… 106
Fig.Nº 16 Área de las paredes frontal y posterior del secador……… 109
Fig.Nº 17 Área de las paredes horizontales……….... 113
Fig.Nº 18 Área de la superficie de las bandejas del secador……….. 115
Fig.Nº 19 Proyección de curvas Contenido de Humedad vs. Velocidad de secado de cáscara de piña………... 121
ÍNDICE DE TABLAS Tabla Nº 1 Factores y niveles de estudio………... 17
Tabla Nº 2 Tratamientos aleatorios para la elaboración de harina de cáscara de piña………... 18
Tabla Nº 3 Características de la piña……….. 21
Tabla Nº 4 Composición bromatológica de la cáscara de piña……… 22
Tabla Nº 5 Parámetros de secado de la cáscara de piña………. 23
Tabla Nº 6 Norma INEN para la harina de trigo……….. 23
Tabla Nº 7 Formulaciones utilizadas para la elaboración de galletas……… 24
Tabla Nº 8 Ingredientes para elaborar galletas……….. 26
Tabla Nº 9 Calificación en base a los atributos de las galletas……… 28
xii
Tabla Nº 11 Caracterìsticas bromatológicas de la harina de cáscara de piña…………... 29
Tabla Nº 12 Resultados pH, acidez y brix………... 30
Tabla Nº 13 ADEVA aplicada para el estudio de proteína en harina de cáscara de piña………. 30
Tabla Nº 14 Composición nutricional de las harinas………... 31
Tabla Nº 15 Resultados de Proteína………. 31
Tabla Nº 16 ADEVA aplicada para el estudio de la fibra en harina de cáscara de piña 32 Tabla Nº 17 Resultados de fibra……….. 33
Tabla Nº 18 ADEVA aplicada para el estudio de humedad en harina de cáscara de piña ……… 34
Tabla Nº 19 Carácterísticas bromatológicas de la Harina de cáscara de piña vs. Harina de cáscara de naranja………... 36
Tabla Nº 20 Resultados de la evaluación sensorial……… 38
Tabla Nº 21 Valoración de la evaluación sensorial por tratamiento……….. 39
Tabla Nº 22 Resultados de aroma……….. 39
Tabla Nº 23 Resultados de sabor……….. 40
Tabla Nº 24 Resultados de color……….. 40
Tabla Nº 25 Resultados de textura………... 41
Tabla Nº 26 Análisis bromatológico de la galleta elaborada con la harina de cáscara de piña………. 42 Tabla Nº 27 Análisis de minerales de la galleta elaborada con la harina de cáscara de piña ……….. 42
Tabla Nº 28 Perfil sensorial de las galletas elaboradas con la harina de cáscara de piña……… 43
Tabla Nº 29 Datos obtenidos en el balance de masa a nivel laboratorio………….. 54
Tabla Nº 30 Datos obtenidos en el balance de energía a nivel laboratorio………….. 55
Tabla Nº 31 Dimensiones para el diseño del secador de bandejas………. 56
Tabla Nº 32 Datos obtenidos para la gráfica de curva de secado de la cáscara de piña……… 56
xiii
ÍNDICE DE ANEXOS
Tabla Nº 35 Datos experimentales para la curva de secado (80ºC) de la cáscara de
piña……… 116
Tabla Nº 36 Pérdida de humedad (XT) de la cáscara de piña……… 119
Tabla Nº 37 Velocidad de secado………. 120
Tabla Nº 38 Calor práctico, teórico y tiempo práctico y teórico………. 123
Tabla Nº 39 Costos de la harina de cáscara de piña……… 129
Anexo Nº 1 Diseño experimental aplicado a la harina de cáscara de piña………... 69
Anexo Nº 2 Análisis sensorial a la harina de cáscara de piña……… 75
Anexo Nº 3 Datos bromatológicos obtenidos de la deshidratación de la cáscara de la piña ………... 76
Anexo Nº 4 Análisis microbiológico a la harina de cáscara de piña……….. 77
Anexo Nº 5 Balance de materia a nivel de laboratorio para procesar 21 kg de la materia prima “Cascara de piña”……….. 79
Anexo Nº 6 Balance de materia a nivel de laboratorio para procesar 100 kg de la materia prima “Cáscara de piña”……….. 90
Anexo Nº 7 Balance de energía………... 101
Anexo Nº 8 Dimensionamiento del secador de bandeja……….. 123
Anexo Nº 9 Diseño de etiqueta………... 128
Anexo Nº10 Rendimiento de harina de cáscara de piña……… 128
xiv
RESUMEN EJECUTIVO
La presente investigación tiene como objetivo brindar alternativas con respecto a la reutilización de desechos agroindustriales como la cáscara de piña y darle valor agregado, contribuyendo de esta manera a la disminución de la contaminación ambiental, además de insertar este producto en la indusria alimentaria.
En la obtención de harina se aplicó un arreglo factorial AxB (2 x 2), implementando un
DBCA con tres repeticiones, siendo las variables A (Temperaturas de secado), B (Tiempos de
secado), en cáscara de piña de la variedad nacional, sometiéndola a temperaturas de secado de
70°C y 80°C durante los lapsos de tiempo de 10, 12.5, 15 y 20 horas obteniendo como mejor
tratamiento a 80°C por 20 horas.
A la harina se le realizaron análisis bromatológicos como humedad (2,28%), proteína (4,9%),
grasa (3.54%), ceniza (6,59%), fibra (13,32%) y análisis microbiológicos. Con la humedad de
2,28% se garantiza el tiempo de vida útil de 6 meses.
Para la elaboración de galletas se realizaron tres formulaciones, seleccionando la formulación
(b) que posee el 20% de harina de cáscara de piña y 80% de harina de trigo. Mediante las
cataciones esta formulación fue considerada la mejor por sus características de sabor agradable
xv
EXECUTIVE SUMMARY
This research aims at providing alternatives regarding the reuse of agro-industrial wastes such
as pineapple shell and give added value, thus contributing to the reduction of environmental
pollution, as well as insert this product into the food industry.
In the obtaining of flour was applied an arrangement factorial AxB (2 x 2), implementing a
DBCA with three replications, being the variables A(temperature of drying), B (drying times),
in the national variety pineapple shell, by subjecting it to temperatures of drying of 70° C and
80° C during periods of time of 10, 12.5, 15 and 20 hours with the best treatment at 80° C for
20 hours.
It was done bromatological analysis like as moisture (2.28%), protein (4.9%), fat (3.54%),
ash (6.59%), and fiber (13.32%) , and microbiological analysis to the flour and with moisture from 2.28%, it is guaranteed the life service for 6 months.
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
1.1Tema de investigación
Obtención de harina de cáscara de piña (ananas comosus) con diferentes tiempos y temperaturas de secado para elaborar galletas
1.2Planteamiento del problema
Algunos subproductos del procesamiento industrial de frutas han sido clasificados como fuentes de fibra. En cáscara de piña se ha encontrado valores de fibra dietética de 70,6%, asociada a un elevado contenido de miricetina, principal polifenol identificado y que puede ser el responsable de la actividad antioxidante encontrada en este subproducto (Ramírez, Alejandra & Pacheco, Emperatríz, 2006)
Entre los beneficios de la piña están en poseer propiedades antiinflamatorias, puesto que
contiene una mezcla de enzimas llamadas Bromelaina, es rica en vitamina C y fibra, contiene
muchas vitaminas por la bromelina que contiene, estimula la digestión (Ramírez, Alejandra &
Pacheco, Emperatríz, 2006)
Además, contiene propiedades en diferentes fibras extraídas del corazón de la piña, indicando
que la fibra dietética extraída presentó una mayor capacidad de absorción de aceite que la
celulosa extraída de piña, indistintamente del tamaño de partícula. La absorción de aceite es
La harina de cáscara de piña por sus propiedades de hidratación y aroma puede ser utilizada
para la elaboración de galletas y pan, además de poseer propiedades funcionales como
absorción de agua (Ramírez, Alejandra & Pacheco, Emperatríz, 2006).
Una buena absorción de agua, mayor a 300%, puede favorecer la textura de los productos de
panadería por lo cual la harina de la cáscara de piña es factible para la elaboración de pan
(Pacheco y Rivas, 1992).
Por tal razón, los alimentos ricos en fibra soluble como frutas y verduras, incluyéndose en este
grupo a la cáscara de piña, presentan mayor capacidad de hidratación que los cereales. Estas
propiedades de hidratación de la fibra dietética determinan el nivel óptimo de uso en los
alimentos debido a la textura que se desea obtener (Raghavendra et al., 2006).
¿La fibra que aporta la cáscara de piña se podrá utilizar en la formulación de productos de panificación como pan, objeto de estudio de la presente investigación?
1.3. Justificación
El presente trabajo de investigación se basa en la obtención de harina a base de cáscara de piña.
Este se enfoca en la utilización de la cáscara de piña, la cual posee un alto contenido de fibra. La ciencia relacionada a esta investigación es Frutas y Hortalizas, debido a su estudio en la composición de frutas, en este caso de la cáscara, además de la elaboración y conservación
de la misma con la ayuda de su transformación a harina.
El propósito de esta investigación es darle un valor agregado a la cáscara de piña con el fin de
evitar el desperdicio de este recurso, aprovechándolo como materia prima para la elaboración
de un producto alimenticio.
Los beneficios que el consumidor obtiene con los productos elaborados a base de la harina de
la cáscara de piña son principalmente una obtención alta en fibra dietética, la cual es
importante en el proceso de digestión debido a la presencia de la bromelina en la cáscara, la
Otro aspecto que es válido mencionar es que la piña utilizada en jugos o consumida como fruta actúa como un excelente diurético, expulsando el agua del cuerpo (Larrauri, 1997).
En el caso de la piña, las ventajas en reutilización es que se evita en el ecosistema una ruptura
en la dinámica, evitando alterar el hábitat de numerosas especies vegetales y animales, ya que
se controla la proliferación de plagas y por ende su desperdicio y descomposición, utilizando
los residuos de la piña, creando un producto nuevo en el mercado, al transformarla en harina
con el fin de utilizarla en panificación (Franco-Castillo, Ramírez-Hernández, 2002).
Otro beneficio es que aporta en la calidad nutricional de las galletas, debido a que en la
composición de la harina a base de cáscara de piña existe un 19% de fibra.
1.4 Alcance
La presente investigación pretende obtener harina a base de la cáscara de piña para elaborar
galletas nutritivas para la alimentación humana.
En la misma se van a observar tiempos y temperaturas de secado de la cáscara de piña con lo
cual se va a elaborar galletas, también se procederá a realizar un análisis bromatológico a la
materia prima y al producto final para mantener un control sobre la calidad del mismo.
1.5 Objetivos
1.5.1 Objetivo general
1.5.2 Objetivos específicos
Caracterizar la cáscara de piña para la determinación de fibra y proteína.
Establecer el tiempo y la temperatura de secado para la obtención de harina a partir de la cáscara de piña.
Determinar la formulación adecuada para la elaboración de galletas.
Evaluar la calidad nutricional de las galletas elaboradas con la harina de cáscara de piña Diseñar un secador de bandejas para la obtención de harina de la cáscara de piña.
1.6Hipótesis
1.6.1 Hipótesis alternativa
Ho: : Los parámetros de tiempo y temperatura de secado no influirán en la composición nutricional (Proteína, fibra y humedad ) de la harina a partir de la cáscara de piña para la elaboración de galletas.
1.6.2 Hipótesis nula
CAPÍTULO II
REVISIÓN LITERATURA
Figura Nº 1: Piña nacional
2.1 Antecedentes
La cáscara de piña tiene fibra dietética de 70,6% asociada a un elevado contenido de miricetina, principal polifenol identificado y que puede ser el responsable de la actividad antioxidante de este subproducto (Ramírez, Alejandra & Pacheco, Emperatríz, 2006)
La eficiencia del secado de la cáscara de piña es del 73.3%, lo cual se comprueba que el
proceso de desarrollo del secado se dio en buenas condiciones de operación con una pérdida de
calor aceptable, este proceso de secado se dio en 4 fases, siendo las dos primeras similares,
debido al aumento de temperatura tanto en la cascara de piña como en el liquido proveniente
de la pulpa adherida a la cáscara, en cambio las últimas fases se caracterizan por mantener una
velocidad y temperatura con valores máximos y constantes (Muñoz, 2006)
En la cáscara de piña se han encontrado valores de fibra dietética de 70.6% asociada a un elevado contenido de miricetina, principal polifenol identificado y que puede ser el
responsable de la actividad antioxidante de este subproducto (Ramírez, Alejandra & Pacheco,
De la cáscara y pulpa de piña para la producción de pectinas ha sido estudiado su uso como fuente de fibra para galletas y como fuente de pectinas para mermeladas artesanales orgánicas. Fueron comparados los resultados obtenidos con cáscara y pulpa de frutos que ya se encontraban en su última etapa del climaterio, se comparó el comportamiento de la pectina extraída de los subproductos de la piña con una pectina comercial proveniente de la cáscara de
la misma realizando evaluaciones organolépticas de escala hedónica para color, sabor, aroma,
capacidad de gelatinización y aceptabilidad general. Los porcentajes de extracción fueron los
siguientes: 2.65% (pH=3, T=80°C), 2.09%(pH=3, T=90°C), 1.16% (pH=4, T=80°C) y 3.64%
(pH=4, T=90°C), (Franco, 2002).
La humedad del producto debe ser controlada pero no eliminada por completo para evitar la
desnaturalización del mismo evitando de esta manera cambiar sus propiedades (Muñoz, 2006)
2.2 Fundamentos teóricos
2.2.1 Cáscara de piña
Las frutas y vegetales poseen un contenido alto de fibra total mayor que la reportada para
cereales, se ha recomendado un consumo diario de fibra dietética de 25-30 g/día. Actualmente
se ha visto que las cáscaras de frutas pueden ser incorporadas en la dieta debido a la gran
cantidad de fibra que contiene y poca cantidad de grasa. (Chávez-Zepeda, 2009)
Figura Nº2: Cáscara de piña
Se ha reportado que en la cáscara de piña el contenido elevado de fibra dietética es asociada a
un mayor contenido de miricetina, principalmente polifenol que puede ser el responsable de la actividad antioxidante encontrada en este subproducto (Lajolo, 2006)
Según Ramos M. et al, (2005), nos dice que los desechos de la piña: cáscara, corona y
corazón, son desperdicio que representan el 45% del peso de cada piña. Para la aplicación de enzimas y obtención de fibra, es una herramienta factible para la liberación de los componentes del tejido vegetal. Por lo que se plantea el aprovechamiento de residuos para el consumo humano como una alternativa innovadora y así dar valor agregado al cultivo. La
metodología que se llevo a efecto fue lavados, desinfectados de los residuos y colocados en
un secador , peso control de HR, hasta una humedad menor al 10% ,luego se molieron y se
procedió a tamizar ordenados en forma decreciente de luz de malla. Posteriormente se
midieron las propiedades funcionales: capacidad de hinchamiento, absorción de agua (CAA),
absorción de aceite (CAa) y captación iones (CCI). Ulteriormente se llevó a cabo el análisis
químico proximal. (Moreira Chica, 2014)
Según Arreguín, R, et al. (2010) nos comenta que una muy buena proporción de la producción
2.2.2 Tiempo y temperatura de secado
Según (Muñoz, 2006), nos dicen que en el secado directo e indirecto de piña, la operación de secado de frutas y residuos y vegetales involucra mecanismos detransferencia de materia y
valor, estos se controlan para manejar un proceso ecoeficiente y obtener un producto de mejor calidad.
El rango de temperatura de un secador convencional para el proceso de deshidratación de la cáscara de piña esta entre 40 y 70ºC, teniendo en cuenta que los experimentos se llevaron a cabo en diferentes condiciones ambientales y geográficas (Muñoz, 2006)
Según (Hincapié, 2014) en su investigación de Propiedades Técnico-Funcionales de la
fibra dietaria de cáscaras de mango variedad hilacha(Mangífera índica)efecto del secado por
convección, nos dice que la cáscara de mango se dispuso en una bandeja y se sometió a
secado por convección con aire forzado a cinco temperaturas diferentes: 40, 45, 50, 55, 60ºC
con velocidad de aire constante de 3 m/s, el proceso se realizó hasta que el producto alcanzó
una humedad alredededor de 0.12gr de H2O/gr base seca (B.S.).
Las temperaturas del aire controlan el contenido de humedad del producto en polvo. En la medida que se incrementa la temperatura del aire de entrada y disminuye la diferencia de temperatura del aire en el secador ( T entrada-salida) disminuirá la humedad en el producto.
Esto es debido a la humedad relativa del aire de salida en el secador. Al incrementar la temperatura del aire (a un T entrada-salida fijo), tomará una mayor humedad y por consiguiente
2.2.3 Deshidratación
La deshidratación es uno de los procesos más utilizados en la preservación de alimentos y tiene como objetivo reducir el contenido de humedad del producto para lograr períodos de almacenamiento más largos. Existen diferentes métodos de deshidratación como son: el tradicional secado al sol utilizando secadores solares, por flujo de aire caliente, microondas, liofilización, atomización, deshidratación osmótica, secado al vacío, por congelación al vacío,
entre otros, los cuales han sido aplicados a granos, a frutas y a vegetales; sin embargo uno de los más empleados es el método de deshidratación osmótica por la efectividad en su aplicación (Muñiz Becerá, S., García Pereira, A., Calderín García, A., & Hernández Gómez, A., 2011)
2.2.4 Humedad
El contenido de agua en los alimentos es uno de los criterios más importantes para la conservación de su calidad y su comercialización. Los alimentos en su estado natural están compuestos por materia seca y agua en cantidades específicas, por ejemplo las frutas del 50 al 95%.
En el estudio proximal comparativo de la cáscara y pulpa de plátano (Musa paradisiaca) para su aprovechamiento completo en la alimentación humana y animal nos dice que la determinación de humedad o sustancias volátiles a 105 ºC se basa en la pérdida de peso que
sufre el alimento al calentarlo a dicha temperatura. Este valor incluye además del agua propiamente dicha, las sustancias volátiles que contiene el alimento. Se determina por evaporación, en estufa, hasta peso constante. Este análisis da una idea de la cantidad de agua
que posee el plátano y de su gran importancia ya que los seres vivos sin ésta no pueden sobrevivir, además sirve como un medio de disolución y transporte de sustancias alimenticias
(Ayala, 2009)
toronja. El contenido de humedad depende de la calidad de la materia prima, del grosor de la
cáscara, así como del proceso de liofilización al cual se sometieron las cáscaras. Sin embargo,
la humedad de todas las muestras en estudio fue similar que el reportado en la literatura para la cáscara de mango (6,25%). (Rincón, 2005)
2.2.5 Fibras alimentarias
La fibra es una palabra utilizada para describir a los carbohidratos que no pueden ser digeridos y consecuentemente absorbidos en el tracto intestinal del cuerpo humano y que por
sí sola no contiene caloría, tampocoes un alimento o una sustancia, esta se encuentra en todas las frutas y vegetales que consumimos como alimentos, ejemplos de alimentos ricos en fibra
son las frutas, las verduras, los cereales y las legumbres; existen dos tipos de fibras: Soluble e
insoluble, cada tipo de fibra tiene un efecto diferente en nuestro cuerpo y nos protege frente a diferentes tipos de enfermedades. (Moreira Chica, 2014)
La FA, está formada principalmente por las biomoléculas conocidas como hidratos de
carbono o carbohidratos y por otras sustancias químicas, que no son carbohidratos. El término
fibra dietética o alimentaria, fue introducidopor primera vez, por el médico inglés Hipsley en 1953, quien la describió como el material derivado de la pared celular vegetal en los alimentos.
La fibra favorece el tránsito intestinal, tiene un efecto saciante y limita el pico de insulinemia
postprandial al enlentecer la absorción de los glúcidos, sin afectar a la absorción de otros
micronutrientes. Además la tasa de pectina parece reducir la tasa de colesterol LDL
(lipoproteínas de baja densidad). ( Vázquez Martínez Clotilde, De Cos Blanco Ana Isabel ,
2.2.5.1 Soluble
La fibra soluble es quella que tiene la habilidad de disolverse en el agua, además posee las características de ser fermentable y viscosa como las gomas, pectinas y mucílagos, está presente de forma abundante en las frutas, vegetales, habas secas, salvado de trigo, semillas, arroz integral y alimentos de cereales integrales como panes, cereales y pastas (Vázquez C, et al., 2005, p. )
2.2.5.2 Insoluble
La fibra insoluble es quella que no se disuelve en agua, posee características tales como no ser viscosa y escasamente fermentable, como celulosa, lignina y algunas hemicelulosas, está
presente sobre todo en los cereales y en menor proporción en frutas y verduras (Vázquez C, et
al., 2005)
2.2.6 Harina
Encalada Esparza, (2014, p. 64) cita a (Carrera, 2007, p. 8) quien define a la harina como
fuente de carbohidratos, es decir alimento energético, para nuestro organismo. Se transforma
en alimento digerible gracias a la acción de fermentos y el horneado.
En las harinas de cáscara de plátano existe cierta similitud en los valores, siendo el de la harina de cáscara verde de 6.73% mientras que el de la harina de cáscara madura es de 7.24%. (Ayala, 2009)
La fibra dietética a partir de harina de coco: un alimento funcional en residuo de coco desgrasado, como fuente de FD evaluaron la adición de harina de coco como fuente de FD a
diferentes tipos de alimentos: barras de granola (5%), pan de canela (5%), pan multicereales
(10%), galletas con chispas de chocolate (15%). Los resultados identificaron que la harina de
coco es una fuente rica de FD y que una adición del 15- 25% en los alimentos, genera una
fermentabilidad con liberación de ácidos grasos de cadena corta con poco o ningún efecto
una reducción de colesterol total, colesterol LDL y los triglicéridos en personas con moderados niveles de colesterol (Trinidad, 2006).
2.2.7 Efecto del tiempo y temperatura en la bromatologia de los productos en general.
En la Composición química y compuestos bioactivos de las harinas de cáscaras de naranja
(Citrus sinensis), mandarina (Citrus reticulata) y toronja (Citrus paradisi), que en la obtención
de las harinas, las frutas fueron lavadas y peladas; las cáscaras previa congelación, se
liofilizaron por separado, en un liofilizador Labconco, Freeze Dry, a una temperatura de (47
-48) ºC y una presión de 250-350x10³ Mbar, (Rincón, 2005)
El contenido de humedad depende de la calidad de la materia prima, del grosor de la cáscara,
así como del proceso de liofilización al cual se sometieron las cáscaras. Sin embargo, la
humedad de todas las muestras en estudio fue similar que el reportado en la literatura para la
cáscara de mango (6,25%). (Rincón, 2005)
En cuanto al contenido de cenizas de las harinas de cáscaras de naranja (Citrus sinensis),
mandarina (Citrus reticulata) y toronja (Citrus paradisi) los valores son menores que el
reportado para las cáscaras de mango (5,43%) y parchita (6,10%), pero similares a los
reportados para la cáscara de naranja (3,2%).
Se observó que el contenido de grasa de las harinas de cáscaras de naranja, mandarina y
toronja, fueron similares al valor reportado en la cáscara de mango (1,98%) pero mucho más
alto que la grasa contenida en la cáscara de guayaba (0,5%), lo cual puede ser atribuido a la
naturaleza del fruto, estado de madurez, variedad, y estación del año.
El mayor contenido de proteínas entre las harinas de cáscaras de naranja, mandarina y toronja
lo presentó la harina de cáscara de mandarina (7,55 g/100g). Las principales proteínas de las
cáscaras son las glucoproteínas presentes en la pared celular primaria donde forman una red de
microfibrillas con la celulosa. La incorporación de estos componentes proteicos también puede variar con la naturaleza del fruto, el grado de maduración y sus condiciones de cultivo.
Estos valores sugieren que estas harinas podrían ser aprovechables por la industria de
Según (Hincapié, 2014) en su investigación de Propiedades Técnico-Funcionales de la fibra
dietaria de cáscaras de mango variedad hilacha (Mangífera índica L.) efecto del secado por
convección nos dice se estableció la cinética de secado de la CMH Mangifera Indica L.) y se
evaluó el efecto de la temperatura sobre la cantidad de fibra dietaria y sus propiedades técnico-funcionales que se conservan en el subproducto, luego de ser sometido a secado por convección forzada con aire caliente a diferentes temperaturas (40, 45, 50, 55 y 60ºC) y a una
velocidad constante de 3 m/s.
2.2.2.8 Características de la piña que sirvan para hacer harina.
La actividad de la emulsión en la harina de piña no se produce debido a que la capacidad de
formar emulsiones depende del balance de los grupos hidrofílicos y lipofílicos presentes en los componentes de la fibra por lo cual no se recomienda su uso en productos donde se requiera la formación de una buena emulsión, tales como salsas, cremas, análogos de grasa. (Ramìrez, Alejandra & Pacheco, Emperatrìz, 2006)
Una buena absorción de agua, mayor a 300%, puede favorecer la textura de los productos de panadería por lo cual la harina de cáscara de piña es factible para esta actividad (Muñoz, 2006)
Según Villarroel M, Acevedo C, Yánez E., Bioley E, (2003, p. 400-407) nos dice que la capacidad de absorción de aceite en la fibra dietética esta relacionada con la composición
química, así como al tamaño y área superficial de las partículas de fibra, y se ha determinado
que las fibras insolubles presentan mayores valores de absorción de aceite o moléculas
orgánicas que las solubles, tanto por su contenido de lignina como por su mayor tamaño de
partícula. Lo cual favorece el uso de la càscara de piña.
Según Prakongpan T. (2002, p. 1308-1313) nos dice que evaluaron esta propiedad en diferentes fibras extraídas del corazón de la piña, indicando que la fibra dietética extraída presentó una mayor capacidad de absorción de aceite que la celulosa extraída de piña,
indistintamente del tamaño de partícula. La absorción de aceite es importante en la tecnología
platos a base de cereal, por lo cual se puede sugerir el uso de las harinas de frutas en este tipo
de productos.
Según la Norma Técnica Ecuatoriana Obligatoria: Galletas. REQUISITOS.NTE INEN 2
085:2005 nos dice que las galletas son productos obtenidos mediante el horneo de las figuras
formadas por el amasado de derivados del trigo u otras farináceas con otros ingredientes aptos
para el consumo humano.
Las galletas se deben elaborar en condiciones sanitarias apropiadas, observándose buenas
prácticas de fabricación y a partir de materias primas sanas, limpias, exentas de impurezas y en perfecto estado de conservación.
A las galletas se les puede adicionar productos tales como: azúcares naturales, sal, productos
lácteos y sus derivados, lecitina, huevos, frutas, pasta o masa de cacao, grasa, aceites,
CAPÍTULO III
MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Sitio del estudio
Esta investigación se realizó en la Provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas, Cantón Santo Domingo, en las instalaciones de la Universidad Tecnológica Equinoccial Sede Santo
Domingo calle Italia, en el laboratorio de química y en el taller agroindustrial.
3.1.1 Localización geográfica
La Universidad tecnológica Equinoccial está ubicada en el km 41/2 de la Vía Chone, a una altura de 655 msnm, la posición geográfica esta ubica en las coordenadas: longitud 78º 40’ oeste y latitud 0º 40’ norte. El clima es lluvioso subtropical y la temperatura media es de 22,9 ºC.
3.1.2 Ubicación en el tiempo
La investigación fue realizada a partir del 5 de noviembre del 2013
3.2 Materiales, equipos y recursos
3.2.1 Materiales
:
Cuchillos Tablas
Tamiz
Bandejas de aluminio
3.2.2 Equipos:
Secador
Balanza analítica Balanza electrónica Molino industrial Equipo de titulación Batidora
Horno industrial
3.2.3 Reactivos
Hidróxido de sodio 0.01 N (NaOH) Fenolftaleína
3.2.4 Materia prima:
Cáscara de piñas
3.2.5 Insumos
3.3 Diseño experimental
Tabla Nº1 Factores y niveles de estudio
FACTORES NIVELES
Temperatura (ºC) 70 80
Tiempo (h)
10 15 20
Elaborado por: López, Jéssica/2014
3.3.1 Tratamientos
La investigaciòn se basó en el secado de la cáscara de piña. En el experimento se utilizaron
càscaras de piña orgánica determinando las temperaturas y los tiempos óptimos de secado de
las mismas en relación a la fibra y proteína.
Los tratamiemtos con temperaturas utilizados para secar la cáscara de piña fueron entre 70 y
80ºC con tiempos de (10, 15 y 20)h. Estos tratamientos tuvieron un arreglo factorial completo.
El tratamiento óptimo para el secado de la càscara de piña fue el de 80ºC por 20h.
Se ejecutarán 9 tratamientos para optimizar el proceso de elaboración de harina de cáscara de
Tabla Nº2 Tratamientos aleatorizados para la elaboración de harina de cáscara depiña.
Tratamientos Temperatura (°C) Tiempo (h)
1 70 15
2 80 20
3 80 10
4 70 10
5 80 15
6 70 12.5
7 80 20
8 70 20
9 70 20
Elaborado por: López, Jéssica/2014
3.3.2 Unidad experimental
El flujo másico de cáscara de piña a secar es de ½ kg por tratamiento, la cual será cortada en
tiras largas de aproximadamente 5 cm, siendo utilizada la variedad de piña nacional conocida
como Ananas comosus.
3.3.3 Análisis estadístico
Se utilizó un arreglo factorial completo con los factores de temperatura y tiempo de secado para la cáscara de piña.
Se utilizó el programa Design-Expert versión 6.0.1 (Stat-Ease, 2000) para generar los tratamientos y analizar las variables respuesta
3.4 Manejo del experimento
Las piñas a utilizar serán provenientes de la empresa Terra Sol. El color de la piel se mide con
3.4.1 Obtención de harina de cáscara de piña
Para la obtención de la harina a partir de la cáscara de piña se siguio el diagrama de procesos
que se detalla a continuación:
3.4.1.1 Diagrama de flujo cuantitativo para la obtención de harina de cáscara de piña a
nivel de laboratorio.
A = 2.7814 Kg. A1 = 84.17 % H2O A2 =15.83% S.T
B B = 2.7814 Kg
B1 = 84.17 % H2O . B2 = 15.83 % S.T
C= 0.0706 kg C1 = 84.17% H2O C2 = 15.83 % S.T Cáscara mala
D= 2.7108
D1 = 84.17% H2O D2 = 15.83% S.T.
E=2.7108 Kg Cáscara de piña = 2.7814 kg
Recepción Selección Pesado 1 T= 26ºC Hr= 40% T= 26ºC Hr= 40% T= 26.3ºC Hr= 38.4% T= 27.2ºC
Hr= 39% E1 = 84.17% H2O E2 = 15.83% S.T E3 = 0.001% H2O
Agua Sucia
F = (5.5628Kg.) G= 5.4243kg G1= 100 % H2O G2 = 0 % S.T
H= 2.7081 Kg cáscara de fruta limpia
H1 = 84.17 % H2O H2 =15.83 % S.T
I= 2.7081 Kg I1 = 84.17 % H2O I2 = 15.83% S.T
J= K (2.2694kg) J1=100 %H2O Agua evaporada J2 = 0% S.T
L=0.4387 kg L1 = 2.28% H2O cáscara de piña seca L2 = 97.72% S.T
M = 0.4387 Kg. M1 = 2.28 % H2O
M2 = 97.72% S.T
Solidos Gruesos
N = (0.31kg) (Dato Exp.) N1 = 2.28? % H2O N2 = 97.72 % S.T O = 0.3027 Kg.
O1 = 2.28 % H2O O2 = 97.72% S.T Lavado Troceado Secado Molienda Tamizado 1 F1= 100%H2O F2= 0% ST
1 T= 26ºC Hr= 38.5% T= 27.6ºC Hr= 40% T= 25ºC Hr= 30 %
T= 24ºC Hr= 30 %
P = 0.3027 Kg
P1 = 2.28 % H2O P2 = 97.72% S.T
Q = 0.3027 Kg.
Q1 = 2.28 % H2O Q2 = 97.72 % S.T
Figura Nº3: Obtención de harina de cáscara de piña a nivel de laboratorio.
3.4.1.2 Descripción del diagrama de flujo de la elaboración de la harina de cáscara de piña.
Recepción
Se recepta la cáscara de piña bajo normas asépticas tomando la materia prima mediante la
utilización de guantes para evitar cualquier contaminación en la misma, observando que su
estado físico sea óptimo con características organolépticas naturales como se menciona en la
Tabla Nº3. Las cáscaras que son receptadas tienen un tamaño aproximado de 15cm de largo
por 4cm de ancho, a una temperatura ambiente de 26ºC y una humedad relativa de 40%.
Tabla Nº 3 Características de la piña
Color de piel º Brix Grado de madurez
4 7.6 5
Elaborado por: Lòpez, Jéssica/2014
Empacado 1
Almacenado T= 25.3ºC
Hr= 34 %
Tabla Nº4 Composición bromatológica de la cáscara de piña Humedad Proteína Fibra Ceniza Grasa ELNN
Cáscara de piña 85.45 0.16 2.16 0.80 0.48 10.95
Elaborado por: López, Jéssica/2014
Selección
Se procede a seleccionar las cáscaras que se encuentren en mejor estado cunpliendo las
condiciones de calidad adecuada, es decir sin manchas, presencia de moho u algún indicio de
putrefacción ocasionado por bacterias. Estas cáscaras son seleccionadas por el color de la
cáscara presentando un grado de madurez que es tomado por los grados Brix, los cuales
fueron de 7.6 grados en su estado de madurez. Este proceso se realiza a una temperatura
ambiente de 26.3ºC y a una humedad relativa del 38.4%.
Pesado 1
Se pesa la cáscara de piña a una temperatura ambiente de 27.2ºC y a una humedad relativa del
39%, en una balanza electrónica, para cálculos posteriores de balance de materia y energía.
Lavado
La materia prima a utilizar es lavada con agua potable para eliminar impurezas una temperatura ambiente de 26ºC y a una humedad relativa del 38,5%.
Troceado Se procede a cortar las cáscaras de piña en tamaños pequeños de 5 a 7 cm con el fin de obtener un secado adecuado de las mismas. una temperatura ambiente de 27.6ºC y a una humedad relativa del 40%.
Secado
(Tratamiento 7) con un porcentaje de humedad de 2.28% una temperatura ambiente de 25ºC y
a una humedad relativa del 40%.
Tabla Nº5 Parámetros de secado de la cáscara de piña
Tratamientos Temperatura (°C) Tiempo (h)
1 70 15
2 80 20
3 80 10
4 70 10
5 80 15
6 70 12.5
7 80 20
8 70 20
9 70 20
Elaborado por: López, Jèssica/2014
Molienda
Se molió la cáscara de piña seca lo más finamente posible en un molino de tornillos sin fin a
una temperatura ambiente de 24ºC y a una humedad relativa del 30%
Tamizado
Este proceso se lo realizó utilizando un tamiz con una malla de 0.5mm de diamétro con el fin
de obtener una harina más fina, sin grumos, la harina proviene de la cáscara de piña con un
tamaño de grano entre 180 y 250 micras de granulometría, todo este proceso fue realizado a
una temperatura ambiente de 24.7ºC, con una humedad relativa de 32%.
Vale destacar que por la falta de literatura en cuanto a la harina de cáscara de piña, se tomó
como referencia las Normas INEN de la harina de trigo, la cual es utilizada para su consumo.
Empaque
La harina obtenida es empacada en fundas herméticas de polietileno con el fin mantener sus
cualidades nutritivas propias, teniendo en cuenta su almacenamiento en un lugar fresco y seco
a temperatura ambiente con las condiciones asépticas requeridas, a una temperatura de 25,3ºC
con humedad relativa del 34%.
Almacenado
El producto es almacenado en fundas plàsticas al vacìo a una temperatura de 26ºC y a una humedad relativa del 33%. El producto tiene un tiempo de vida ùtil de tres meses, conservando sus características organolépticas.
3.4.2 Formulación de galletas
En la tabla Nº 7 se detallan las formulaciones de galletas utilizadas en la investigación en base 450gr de masa.
Tabla Nº7 Formulaciones utilizadas para la elaboración de galletas INGREDIENTES Harina de cáscara de piña
A (10%) B (20%) C (30%) Harina de trigo 405 gr 360 gr 315 gr Harina de cáscara de piña 45 gr 90 gr 135 gr
Sal 0.2 gr 0.2 gr 0.2 gr
Azúcar 200 gr 200 gr 200 gr
Mantequilla 225 gr 225 gr 225 gr Esencia de vainilla 0.7 gr 0.7 gr 0.7 gr
Huevo 1 1 1
Se utilizó una base de 450gr de masa total con variación en el porcentaje de cáscara de piña: 10%, 20%, 30%, el proceso para la obtención de las galletas fue el mismo para las 3 formulaciones.
Elaborado por: López Jéssica /2014
Figura Nº 4: Diagrama de flujo cualitativo para la elaboración de galletas a base de harina de cáscara de piña.
Horneado
Empacado Amasado
25ºC x 5min
160ºC * 30 min Enfriado
25ºC x 20 min
Etiquetado Enfriado
Almacenado Mezcla Harina de trigo
(360gr)
Harina de cáscara de piña (90gr)
Mantequilla (225gr) Azúcar (200gr) Huevo 1 Sal (0.2gr)
Esencia de vainilla (0.7gr)
Polvo de hornear (3gr)
18ºC x 1 h
25ºC
DESCRIPCION DEL PROCESO
Mezcla.- Se mezcla todos los ingredientes:
Tabla Nº8 Ingredientes para elaborar galletas
INGREDIENTES Base Harinas
(450gr)
Harina de trigo 360 gr
Harina de cáscara de piña Sal
90 gr 0.2 gr
Azúcar 200 gr
Mantequilla 225 gr
Esencia de vainilla 0.7 gr
Huevo 1
Polvo de hornear 3gr
Enfriado.- Se coloca en el enfriador por una hora a una temperatura de 18ºC para endurecer la masa, esto ayuda a que el cortado de las galletas sea más sencillo, también a conservar la forma de las figuras de las galletas evitando el riesgo de las roturas al trasladarlas a la bandeja de hornear.
Amasado.- Se amasa por cinco minutos a temperatura ambiente de 25ºC. Horneado.- Se realiza a 160ºc por 30 min.
Enfriado.- Se enfría por 20 minutos a temperatura ambiente (25ºC)
Empacado.- Luego de empacar, se procede a limpiar y adecuar las fundas de polietileno en
cajas realizando todo este proceso a una temperatura de 25ºC.
Etiquetado.- Se procede a etiquetar las fundas a 25ºC.
Almacenado.- El producto se almacena a temperatura ambiente (25ºC) en un lugar fresco y
3.5 Medición de las variables
Humedad
La humedad de un producto se expresa en forma porcentual en base húmeda (bh) o en base
seca (bs) como la cantidad de agua contenida en el producto húmedo o seco respectivamente:
Proteína
En cuanto a la proteína se procederá a medir esta variable al inicio de la investigación utilizando como técnica el método de Kjeldahl.
Fibra
Se medirá la fibra existente en las cascaras de piña con el método gravimétrico.
3.6 Evaluación sensorial
La aceptabilidad del producto se medirá a través de la ponderación utilizando como técnica las
encuestas. Se medira el sabor, el color, el aroma y la textura en las siguientes categorias:
Aroma: piña Textura: crocante
Tabla Nº9: Calificación en base a los atributos de las galletas.
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y DISCUSIONES
4.1 Análisis bromatológicos de la materia prima
4.1.1 Composición bromatológica de la cáscara de piña
Tabla Nº10 Composición bromatológica de la cáscara de piña Composición
Bromatológica Humedad Proteína Fibra Ceniza Grasa ELNN
Cáscara de piña 85.45 0.16 2.16 0.80 0.48 10.95
La humedad de la cáscara de piña fue de 85.45%, continuando con la proteína el cual tuvo un procentaje bajo de 0.16%, en fibra fue de 2.16% , de ceniza un 0.80% y de grasa 0.48%.
4.1.2 Caracterización de la harina de cáscara de piña
En la tabla Nº 10 - 11 se puede apreciar las características físico químicas de la harina de cáscara de piña
Tabla Nº11 Caracterìsticas bromatológicas de la harina de cáscara de piña
Fuente: López, Jéssica/2014
Elaborado por: López, Jéssica /2014
TRAT. Temp (ºC)
Tiempo (h)
Humedad Proteína Fibra Ceniza Grasa
1 70 15 3,24 4,6 15,68 5,46 3,28
2 80 20 2,33 4,1 16,50 5,20 3,04
3 80 10 3,67 4,1 14,32 4,63 3,33
4 70 10 3,63 4,2 15,83 5,53 3,11
5 80 15 2,30 4,2 14,42 4,68 2,83
6 70 12,5 2,83 4,6 15,85 5,94 3,82
7 80 20 2,28 4,9 13,32 6,59 3,54
8 70 20 3,61 4,8 16,51 5,95 2,67
Tabla Nº 12 Resultados pH, acidez y brix
Elaborado por: López, Jéssica /2014
Mediante los resultados obtenidos en la Tabla Nº 10 de la harina de cáscara de piña se
seleccionó al tratamiento 7 como el mejor tratamiento de la investigación, debido a que cumple
con los requisitos deseados como su contenido de humedad del 2,28% y de fibra del 13.32%, otras características obtenidas a través de pruebas realizadas en la cáscara de piña
dieron como resutado los parámetros ya presentados según (Castaño C. J, Conde H. D, Cortes
C. M.A, Zuluaga G. V., 2010) en el Estudio de la cascara de piña (ananas comosus) variedad
cayena lisa para establecer sus usos como residuo agroindustrial, el cual nos dice que en su
investigación la cáscara piña tuvo como resultado 11,18º brix, un pH de 4,27 y un porcentaje
de acidez total titulable de 0,74%.
4.2 Diseño experimental
4.2.1 Proteína
Tabla Nº13 ADEVA aplicada para el estudio de proteína en harina de cáscara de piña.
Source Squares DF Square Value Prob > F
Model 0,02533717 3 0,00844572 0,64892551 0.6167 not significant
A 0,00845521 1 0,00845521 0,64965431 0.4568
B 0,01924204 1 0,01924204 1,47845882 0.2783
AB 0,00109743 1 0,00109743 0,08432119 0.7832
Residual 0,06507467 5 0,01301493
Lack of
Fit 0,01822033 3 0,00607344 0,25924795 0.8518 not significant
Pure
Error 0,04685433 2 0,02342717
Cor
Total 0,09041184 8
Fuente: Programa Design-Expert Versión 6.0.1 (Stat-Ease, 2000)
PARÁMETROS CÁSCARA DE PIÑA
pH 4,23
Acidez 0,71
Según los resultados del diseño experimental (Tabla 12), se acepta la hipótesis nula puesto que los parámetros de tiempo y temperatura de secado no influyen en la concentración de proteína de la harina a partir de la cáscara de piña para la elaboración de galletas, mientras que según (INEN, 2006), tanto en relación a la proteína que posee la harina integral de trigo que es de 11 gr (Tabla Nº13) el nivel de proteína existente en la cáscara de piña es bajo con 4.9 gr, esto es debido a que la harina obtenida es un residuo orgánico de la industria de la piña.
Tabla Nº 14 Composición nutricional de las harinas
Fuente: Norma INEN 616
Tabla Nº 15: Resultados de Proteína
Elaborado por: López, Jéssica / 2014
Tratamientos 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Elaborado por: López Jéssica/2014
Figura Nº 5: Comportamiento de la proteína por tratamiento
Se observa que el comportamiento de la proteína en relación a la temperatura de deshidratación de la cáscara de piña tiene diferencia puesto que el rango mínimo es de 4.1 y el
máximo de 4.9, siendo importante el valor de proteina del tratamiento 7. Según Forero, Daniel
en comparación con el % de proteína en la harina de trigo integral posee 13.7 gramos, por lo
que la harina de cáscara de piña se mantiene en un nivel bajo.(Tabla Nº 18)
4.2.2 Fibra
Tabla Nº16 ADEVA aplicada para el estudio de la fibra en harina de cáscara de piña
Analysis of variance table [Partial sum of squares]
Sum of Mean F
Source Squares DF Square Value Prob > F
Model 8,41154362 2 4,20577181 3,65968997 0.0914
not
significativo
A 7,13187376 1 7,13187376 6,20586375 0.0471
B 1,87769198 1 1,87769198 1,63389047 0.2484
Residual 6,89529198 6 1,14921533
Lack of Fit 0,86120313 4 0,21530078 0,07136149 0.9844
no
significativo
Pure Error 6,03408885 2 3,01704443
Cor Total 15,3068356 8
Fuente: Programa Design-Expert Versión 6.0.1 (Stat-Ease, 2000) 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9
PROTEÍNA
PROTEINA
Según los resultados del diseño experimental, se acepta la hipótesis nula puesto que los parámetros de tiempo y temperatura de secado no influyen en la composición de fibra de la harina a partir de la cáscara de piña para la elaboración de galletas.
En la evaluación de la harina de cáscara de plátano barraganete y dominico para la aplicaciòn en la elaboraciòn de una bebida láctea que al secar la cáscara de plátano utilizó una temperatura de 70ºC por 7h obteniendo 5,51% de fibra, con un % de humedad en cáscara de 86,1 y en harina de 13,9%, (Tacuri, 2012), en cambio en la cáscara de piña tuvo 84,17% de humedad y fue secada a una temperatura de 80ºC por 20h con un % de humedad en harina de 2,28% y con 13,32% de fibra, estas diferencias se dan porque según (Martínez, 2001) el contenido de fibra está relacionado con el contenido de miricetina, principal polifenol identificado en la càscara de piña y que puede ser el responsable de la actividad antioxidante encontrada en este sobproducto, manteniendo en este caso un bajo contenido del mismo dando lugar a un bajo contenido en fibra o a su vez un alto contenido de la misma.
Tabla Nº 17 Resultados de fibra
Tratam. 1 2 3 4 5 6 7 8 9
% Fibra 15.68 16.5 14.32 15.83 14.42 15.85 13.32 16.51 17.91 Elaborado por: Jéssica López/2014
Elaborado por: López, Jéssica /2014
Figura Nº6: Comportamiento de la fibra por tratamiento 15.68 16.5 14.32 15.83 14.42 15.85 13.32
16.51 17.91
10 12 14 16 18 20
1 2 3 4 5 6 7 8 9
FIBRA
FIBRA
Se observó que en los tratamientos 1, 3, 5 y 7 la fibra se mantuvo en un rango de (13,32 a 15,68)%; mientras en los otros tratamientos (2, 4, 6, 8 y 9) el porcentaje de fibra fue mayor obteniendo un rango entre (16,5 a 17,91)%.
Al no haber significancia estadísticamente todos los tratamientos son iguales, sin embargo numéricamente existe variación. El valor más alto de la fibra en la cáscara de piña corresponde al tratamiento 9 con 70ºC por 20 horas de secado y su porcentaje de fibra de 17,91%. De acuerdo a la investigación se eligió el tratamiento 7, el cual posee 13,32% de fibra con 2,28% de humedad, este tratamiento fue elegido en base al bajo porcentaje de humedad que posee.
La proteína y fibra de la cáscara de pina seca tuvieron efectos iguales (P ≥ 0,05) por efecto de
las temperaturas, tiempos de secado y su interacción, observándose una media de proteína de
1,08 % con un error estándar de 0,03 %, y de 15,59 % de fibra con un error estándar de 0,46 %.
Estos resultados se deberían a que en las temperaturas y tiempos de secado no fueron
suficientes para que se degraden la fibra y proteína.
4.2.3 Humedad
Tabla Nº18 ADEVA aplicada para el estudio de humedad en harina de cáscara de piña
Analysis of variance table [Partial sum of squares]
Sum of Mean F
Source Squares DF Square Value Prob > F
Model 3,31442964 4 0,82860741 20,1127352 0.0065 Significativo
A 0,95668682 1 0,95668682 23,2215986 0.0085
B 0,5835065 1 0,5835065 14,1634163 0,0197 1,21171002
B2 0,62820352 1 0,62820352 15,2483441 0,0175
AB 0,87731936 1 0,87731936 21,2951173 0.0099
Residual 0,16479259 4 0,04119815
Lack of Fit 0,15749814 2 0,07874907 21,5915198 0.0443 Significativo
Pure Error 0,00729444 2 0,00364722
Cor Total 3,47922222 8
La humedad de la cáscara de piña fue diferente por los tiempos y temperaturas de secado,
ajustándose a un modelo de regresión polinomial (P= 0,0065), donde la temperatura tuvo un
comportamiento directamente proporcional (P = 0,0085) a la humedad y el tiempo de secado
tuvo un comportamiento cuadrático (P = 0,0143). Además hubo interación (P = 0,0099) entre
la temperatura (A) y tiempo (B) de secado.
El modelo es el siguiente:
, con un coeficiente de determinación de 95,3 % (Fig. 1). Se observó a partir de las
17,7 h de secado a 79,7 °C la humedad de la cáscara se estabilizó en 2,14 %. Estos resultados
indican que a partir de las 17,7 h no disminuye la humedad de la cáscara de piña, mientras que
a mayores temperaturas posiblemente se quema la cáscara y se pierden las características
bromatológicas.
Modelo de regresión para la humedad de la cáscara de piña secada a varias temperaturas y tiempos de secado
Figura Nº 7: Comportamiento de la Humedad en la harina de cáscara de piña
En el gráfico se observa que la temperatura tiene una relación directamente proporcional con
el tiempo, por lo que a menor tiempo y temperatura la humedad aumenta y mientras la
También se observa que hay un efecto cuadrático del tiempo, mientras la temperatura es lineal. Por lo tanto el tratamiento elegido de acuerdo a la humedad fue el tratamiento 7 con 2.28% de humedad.
Tabla Nº19 Carácterísticas bromatológicas de la Harina de cáscara de piña vs. Harina de cáscara de naranja.
% Harina de cáscara de naranja Harina de cáscara de piña
Humedad 3,31 2,28
Ceniza 4,86 6,59
Grasa 1,64 3,59
Proteína 5,07 4,9
Fibra 49,78 13,32
Elaborado por:López, Jéssica/2014
Elaborado por: López, Jéssica/2014
Figura Nº 8: Curva de comparación de las carácterísticas bromatológicas de la Harina de cáscara de piña vs. Harina de cáscara de naranja
Según (García, 2009), en su investigación Efecto de la adición de harina de cáscara de naranja
sobre las propiedades fisicoquímicas, textuales y sensoriales de salchichas cocidas, nos dice
que en las carácterísticas bromatológicas de la harina de cáscara de naranja se destaca la fibra
(59,08%), mientras en la harina de cáscara de piña la fibra es de 13,32%, siendo bajo en
relación a la investigación antes mencionada, esto puede deberse a que el contenido de celulosaen la pared celular de la harina de cáscara de naranja es alto, pues esta fracción de
Humedad Ceniza Grasa Proteína Fibra
NARANJA 7.7 4.8 0.0249 2.93 59.08
PIÑA 2.28 6.59 3.59 4.9 13.32
0 10 20 30 40 50 60 70 Por ce n taje
fibra está formado de celulosa, hemicelulosa y lignina. En cuanto a las demás características
bromatológicas como ceniza, proteína y grasa en la harina de cáscara de naranja son menores a
las que posee la harina de cáscara de piña, mientras que la harina de cáscara de naranja tiene
un contenido de humedad de 7.7% siendo mayor que el de la harina de cáscara de piña (2,28%).
4.2.4 Evaluación sensorial de galletas elaboradas con la harina de cáscara de piña
Tabla Nº 20 Resultados de la evaluación sensorial AROMA
X
TRATAMIENTOS JUECES
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 1 0 0 0 1 3 4 1 1 3 1,4
2 4 0 3 0 2 3 4 1 1 3 2,1
3 3 1 4 0 5 4 3 3 4 4 3,1
SABOR
TRATAMIENTOS JUECES
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 2 3 1 4 4 3 5 4 3 3 3,2
2 4 3 4 2 4 4 5 5 4 3 3,8
3 3 4 2 4 5 5 3 3 4 4 3,7
COLOR
TRATAMIENTOS JUECES
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 3 3 5 5 5 5 4 4 4 3 4,1
2 1 3 4 4 4 4 5 4 4 4 3,7
3 5 4 2 0 5 4 3 0 4 4 3,1
TEXTURA
TRATAMIENTOS JUECES
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 1 3 4 4 5 5 5 5 3 3 3,8
2 4 1 4 1 4 5 5 5 3 3 3,5
3 5 3 1 4 4 5 4 3 4 4 3,7
Datos de calificacion asignadas a las muestras de galletas a base de harina de cáscara de piña. Elaborado por: Jéssica López / 2014
Para determinar la formulación adecuada para la elaboración de galletas a base de cáscara de
piña se aplicó el analisis sensorial a las tres muestras en base a la formulación utilizada en
porcentajes de: (A)10%, (B)20% y (C)30% de harina de cáscara de piña en una base de masa
de 200gr, además de poseer otros ingredientes como harina de trigo, huevos, azúcar, sal,
mantequilla y esencia de vainilla. En la obtención de harina de cáscara de piñase seleccionó
el tratamiento 7, como el mejor entre 9 tratamientos de tres repeticiones cada uno (ver Tabla
Nº10). El análisis organoléptico del producto terminado, se realizó con el objeto de valorar las
características sensoriales tales como: color, olor, sabor, crocancia y de esta manera establecer
la mejor muestra de acuerdo al grado de aceptabilidad del panel degustador, el mismo que
4.2.4.1 Interpretación de resultados de análisis sensorial
Tabla Nº 21 Valoración de la evaluación sensorial por tratamiento Aroma Sabor Color Textura
T1 1 3 4 4
T2 3 4 4 4
T3 4 4 4 4
Elaborado por: López, Jéssica/2014
4.2.4.1.1 Aroma
El aroma es un parámetro muy importante en la aceptabilidad de cualquier producto, pero esta
característica se ve influenciada por las materias primas utilizadas, azúcar y harina de trigo
empleadas no son alimentos que transmitan olores extraños ni desagradables al producto. En
la Tabla Nº19 correspondiente a “Aroma de galletas” determinó que existe diferencia
significativa a un nivel de confianza del 95% entre las muestras a analizar.
Tabla Nº 22 Resultados de aroma
Mínima diferencia significativa entre suma de rangos (6,569)
Tratamiento Suma(Ranks) Media(Ranks) n
t1 15 1.5 10 A
t2 19 1.9 10 A B
t3 26 2.6 10 C
Letras distintas indican diferencias significativas(p<= 0,050)
Elaborado por: Programa Design-Expert Versión 6.0.1 (Stat-Ease, 2000)