UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
DETERMINACIÓN DE UN MÉTODO DE BLANQUEO
SUPERFICIAL PARA LA NUEZ DE MACADAMIA (
Macadamia
integrifolia
)
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERA DE ALIMENTOS
MARÍA JOSÉ JIJÓN CASTRO
DIRECTOR: BIOQ. TERESA GUERRERO
DECLARACIÓN
Yo MARÍA JOSÉ JIJÓN CASTRO, 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.
_________________________ María José Jijón Castro
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Determinación de un método de blanqueo superficial para la nuez de macadamia
(Macadamia integrifolia)”, que, para aspirar al título de Ingeniera de Alimentos fue desarrollado por María José Jijón Castro, 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.
___________________ Bioq. Teresa Guerrero Villegas
DIRECTOR DEL TRABAJO
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por haberme acompañado y guiado a lo largo de mi carrera, por ser mi fortaleza en los momentos de debilidad, por brindarme una vida llena de aprendizajes, experiencias y felicidad.
A mi madre Mariana, mi fuente de inspiración, que a través de su infinito amor y apoyo incondicional está siempre junto a mí, gracias los valores que me ha inculcado ha hecho de mí una mejor persona, le agradezco por sus enseñanzas y consejos y principalmente por ser mi mejor amiga.
A mi padre Fernando, que gracias a su experiencia, apoyo, sacrificio y consejos ha sabido guiarme enseñándome a superar cualquier tipo de adversidad con optimismo y valentía.
A Manuel Antonio, por darme energías para seguir adelante, por guiarme y aconsejarme, por su apoyo incondicional en todo momento y sobre todo por este lindo amor que estamos viviendo.
A mis amigas Anita y Jessica, por ser como mis hermanas, mis confidentes, mi apoyo incondicional, en ellas encontraré siempre calma y alegría.
Al Ing. Carlos Recalde y familia por brindarme todo el apoyo necesario para la realización de este Trabajo de Titulación.
A la Bioq. Teresa Guerrero, por haberme guiado, brindado su apoyo y conocimientos como Directora del presente Trabajo de Titulación durante todo este tiempo.
Al Ing. Raúl Barragán, M.Sc. por su asesoramiento en el desarrollo de esta investigación.
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
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RESUMEN vii
ABSTRACT viii
1. INTRODUCCIÓN 1
2. MARCO TEÓRICO 3
2.1. LA NUEZ DE MACADAMIA 3 2.1.1. ANTECEDENTES 3 2.1.2. HISTORIA DE LA MACADAMIA EN EL MUNDO 3 2.1.3. HISTORIA DE LA MACADAMIA EN ECUADOR 4 2.1.4. PRODUCCIÓN DE MACADAMIA 4 2.1.5. CARACTERÍSTICAS DE LA MACADAMIA 5 2.1.6. USOS DE LA NUEZ DE MACADAMIA EN LA
INDUSTRIA 9
ii
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2.3.2. CAMPO DE APLICACIÓN 15
2.4. COLORIMETRÍA 16
2.4.1. COLOR 16
2.4.2. EL COLOR EN LOS ALIMENTOS 16 2.4.3. ESCALA CIELAB 17
3. METODOLOGÍA 18
3.1. MATERIA PRIMA 18
3.2. BLANQUEAMIENTO 19 3.3. CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE LA NUEZ DE MACADAMIA 20 3.4. ANÁLISIS SENSORIAL 21 3.5. ANÁLISIS ESTADÍSTICO 21
3.6. COSTOS 22
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 23
4.1. ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LA CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE COLOR EN LA NUEZ DE MACADAMIA 23 4.2. DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE HUMEDAD EN LA
NUEZ DE MACADAMIA 24
4.3. ANÁLISIS SENSORIAL 25 4.4. ANÁLISIS DE COSTOS DEL MÉTODO IDEAL DE
iii
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4.4.2.1. Costos de Consumo de Energía Eléctrica 28 4.4.2.2. Costos de Consumo de Agua 28 4.4.2.3. Materia Prima y Reactivos 29 4.4.2.4. Mano de Obra 29 4.4.3. COSTO TOTAL DEL MÉTODO IDEAL
DE BLANQUEAMIENTO PARA LA NUEZ DE
MACADAMIA 31
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 32
5.1. CONCLUSIONES 32
5.2. RECOMENDACIONES 32
iv
ÍNDICE DE TABLAS
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Tabla 1. Principales variedades de Macadamia integrifolia 8
Tabla 2. Cantidad de materia prima utilizada 19
Tabla 3. Agente blanqueador, concentración de la solución blanqueadora y tiempo de inmersión 20
Tabla 4. Valores de L* obtenidos en la prueba de color aplicada en la nuez de macadamia 23
Tabla 5. Humedad de la nuez de macadamia después del proceso de
secado 24
Tabla 6. Análisis sensorial de olor 25
Tabla 7. Análisis sensorial de sabor 26
Tabla 8. Análisis sensorial de textura 27
Tabla 9. Valor de consumo y costo de energía eléctrica 28
Tabla 10. Valor de consumo y costo de agua potable 28
Tabla 11. Valores de Materia Prima y Reactivos 29
Tabla 12. Costo mensual del personal operativo 29
Tabla 13. Costo mano de obra por cada 0.3 kg de nuez de macadamia 30
Tabla 14. Valor del Costo Variable para el método de blanqueamiento ideal en la nuez de macadamia 30
Tabla 15. Costo total de blanqueamiento para 0.3 kg de nuez de
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ÍNDICE DE FIGURAS
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Figura 1. Fotografía de las partes de la nuez de macadamia 7
Figura 2. Fórmula estructural del ácido ascórbico 13
vi
ÍNDICE DE ANEXOS
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ANEXO I
CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE LA NUEZ DE MACADAMIA 39
ANEXO II
vii
RESUMEN
viii
ABSTRACT
1
1. INTRODUCCIÓN
La macadamia es originaria de Australia de la zona subtropical, al sudeste de Queensland y de la zona norte de Nueva Gales del Sur; es considerado uno de los cultivos exóticos con gran futuro en Ecuador, a nivel de exportaciones y consumo local. Esta especie fue introducida en el país por primera vez en el año 1976 y sus cultivos se establecen en las zonas cálido – húmedas; en la actualidad tiene una buena distribución y un crecimiento constante. Por su alto contenido de ácidos grasos monoinsaturados es un alimento de excelente calidad y valor nutritivo (Reyes & Moreno, 2009).
La nuez de macadamia es de forma esférica, de color blanquecino o crema, reconocida internacionalmente como la nuez más fina del mundo debido al delicado sabor que posee, lo que la ubica en el mercado de los productos gourmet (Erazo, 2006).
Los principales países productores de macadamia son: Hawaii, Guatemala, Costa Rica, Brasil, Australia y Kenia. Los cultivos de macadamia en Ecuador ocupan aproximadamente 700 hectáreas, de las cuales la mitad posee plantas en edad productiva que se localizan en la zona del bosque húmedo tropical: Pedro Vicente Maldonado, Puerto Quito, La Concordia, Santo Domingo de los Tsáchilas, Quinindé, Quevedo, El Carmen y en algunos sectores de la Región Amazónica (Reyes & Moreno, 2009). La demanda de la nuez se ha incrementado en los mercados importadores como Estados Unidos, Alemania, Japón, Canadá, Suecia, Francia e Italia (Ortiz, 2007).
2 alcanza los 7 a 10 dólares por kilogramo, y el precio para el consumidor final se encuentra entre 12 a 15 dólares por kilogramo (Aulestia, 2010).
Las empresas que acopian nuez de macadamia comercializan localmente a microempresas locales que la transforman en productos con valor agregado de gran aceptación en el mercado (Ortiz, 2007).
Existen diferentes variedades de Macadamia integrifolia, que se diferencian por su color; algunas no satisfacen visualmente a los clientes, lo que hace difícil su venta en el mercado como nuez entera.
El presente estudio se realizó con el objetivo de determinar un método de blanqueo superficial para la nuez de macadamia, utilizando aditivos que no afecten el sabor, olor y textura. Con este fin se establecieron los siguientes objetivos específicos:
- Realizar la caracterización física de color en la nuez de macadamia antes y después de someterla al proceso de blanqueamiento.
- Determinar el porcentaje de humedad después de someterla al proceso de secado.
- Realizar la caracterización sensorial de sabor, olor y textura en la nuez de macadamia después de someterla al proceso de blanqueamiento.
3
2. MARCO TEÓRICO
2.1. LA NUEZ DE MACADAMIA
2.1.1. ANTECEDENTES
La macadamia es originaria de la zona subtropical de Australia, al sudeste de Queensland, y de la zona norte de Nueva Gales del Sur; es considerado uno de los cultivos exóticos con gran futuro en Ecuador , a nivel de exportaciones y consumo local. Esta especie fue introducida en el país por primera vez en el año 1976 y sus cultivos se establecen en zonas cálido – húmedas; en la actualidad tiene una buena distribución y un crecimiento constante. Por su alto contenido de aceite monoinsaturado, es un alimento de excelente calidad y valor nutritivo (Reyes & Moreno, 2009).
La nuez de macadamia se ha utilizado desde su descubrimiento para la extracción de aceite, la cáscara se utiliza como abono orgánico y como combustible para grandes hornos, y la torta, que es el residuo de la extracción de aceite de macadamia, se ha utilizado como biomasa en la producción de energía (Montoya & Osorio, 2010).
2.1.2. HISTORIA DE LA MACADAMIA EN EL MUNDO
4 nuez originaria de Australia, honra al científico prominente de la época, Dr. John Mc. Adam (Montoya & Osorio, 2010).
La macadamia es el único cultivo nativo de Australia, sus plantaciones están ubicadas en Queensland y South Wales y se estima que existen alrededor de 700 fincas productoras en ese país, con una superficie total que bordea las 12 000 hectáreas y el 98% pertenece a la variedad integrifolia, la preferida a nivel comercial (Montoya & Osorio, 2010).
Del total de árboles, se calcula que el 45 % son maduros, el 30% están en etapa inicial de producción y el 25% aún no han producido nuez. La Sociedad Australiana de Macadamia indica que en la actualidad tienen 3 250 000 árboles que varían en edad desde recién plantados hasta con más de 20 años de edad (Montoya & Osorio, 2010).
2.1.3. HISTORIA DE LA MACADAMIA EN ECUADOR
En Ecuador esta especie fue introducida en 1976, pero fue en 1988 cuando se realizó la primera importación comercial de plantas de macadamia. A partir de ese momento la cultivan pequeños productores y se destinan aproximadamente 700 hectáreas, de las cuales la mitad posee plantas en edad productiva (Reyes & Moreno, 2009).
2.1.4. PRODUCCIÓN DE MACADAMIA
5 El cultivo de macadamia en Ecuador es relativamente nuevo; las plantaciones productoras se encuentran en zonas subtropicales de la Costa y la Región Amazónica, como Quinindé, Santo Domingo de los Tsáchilas, Puerto Quito, Pedro Vicente Maldonado, Quevedo, La Maná, La Concordia, San Lorenzo, Francisco de Orellana (El Coca), Tena y Lago Agrio (Aulestia, 2010).
En Ecuador, la macadamia se produce entre enero y junio y se puede cosechar las nueces durante todo el año dependiendo de la variedad; las ventajas de cultivar macadamia en la zona subtropical son las condiciones de clima y suelo para su producción ya que las nuevas plantaciones dan frutos entre el cuarto y sexto año (Erazo, 2006).
El consumo local aún es escaso debido a que la comercialización se ha enfocado en los mercados internacionales (Aulestia, 2010).
2.1.5. CARACTERÍSTICAS DE LA MACADAMIA
La nuez de macadamia se desarrolla en zonas en donde las temperaturas van de los 18ºC a los 30ºC, pero para obtener una buena producción es necesario que la temperatura baje periódicamente a 18ºC y se mantenga estable y así se logra estimular de forma natural la floración en los árboles, permitiendo que la producción se dé la mayor parte del año (Erazo, 2006).
6 Si la zona de la plantación es ventosa, se debe sembrar la macadamia en sitios que tengan protección natural o plantar barreras rompe viento antes de empezar con la plantación para evitar problemas de derrumbes de árboles, quebradura de ramas, caída de flores y frutos inmaduros (Erazo, 2006).
Para Erazo (2006), dependiendo de la variedad de la nuez, el periodo de cosecha puede durar de 3 a 6 meses; la recolección se realiza en el suelo de forma manual o mecánica. Cuando las nueces caen por sí solas se puede considerar que están maduras y poseen una humedad del 25 al 30%; en este punto se retira la cáscara verde para evitar daños en el producto y se lo somete a un baño de agua para que las nueces inmaduras floten. La etapa de poscosecha es la más crítica para obtener nueces de alta calidad.
Para reducir la humedad de la nuez de macadamia a valores entre 3 y 1.5%, se realiza un proceso de secado que ayuda en el momento de romper la cáscara o concha lisa de color café. Para que la almendra no sufra daño y no se quede pegada a la concha, existen dos maneras de secar la nuez, la primera se realiza de forma natural en tendales y en la segunda se utiliza el secado por calor en hornos (FAO, 2006).
El secado en tendales se realiza al momento de recolectar las nueces, ya que poseen un alto porcentaje de humedad y los aceites propios de la nuez aún se están desarrollando. Este tipo de secado toma por lo menos dos semanas para reducir la humedad, mientras que el secado por calor se realiza durante 48 a 72 horas en hornos a 40 - 45ºC, para obtener nueces crujientes y con las características ideales (FAO, 2006).
7 La limpieza y clasificación de las nueces se puede realizar mediante sopladores, trilladoras, separación electrónica con calor y separación manual. Los primeros tres métodos conllevan un costo elevado, debido al tipo de maquinaria, mientras la separación manual es la más económica, pero puede pasar una que otra nuez en mal estado (Erazo, 2006).
El árbol de macadamia es un árbol perenne de copa grande, perteneciente a la familia de las Proteáceas, que se encuentra de forma natural en los bosques lluviosos tropicales y subtropicales. Su tamaño varía entre 10 y 15 metros de altura y el tamaño del racimo floral varía entre 10 y 30 centímetros de longitud; sus flores son de color blanco a crema y su vida productiva se estima que está entre 45 y 60 años (Lavín, Lemus, Contreras, Negrón, & Orellana, 2001).
El fruto es una nuez comestible de color blanco cremoso, de forma esférica cuyo diámetro oscila entre 12 y 20 mm; está encerrada en una fuerte cáscara o concha lisa de color café, que a su vez se encuentra encerrada en una cáscara verde suave que se abre cuando el fruto está maduro (Lavín, Lemus, Contreras, Negrón, & Orellana, 2001). En la Figura 1 se presenta una fotografía de las partes de la nuez de macadamia.
Figura 1. Fotografía de las partes de la nuez de macadamia
(Mazger, 2008)
8 equilibradas ayudan a reducir los niveles de colesterol en la sangre. La nuez de macadamia es una fuente de proteína, calcio, potasio, fibra dietética y posee bajo contenido de sodio; estas características son consideradas como las más importantes para tener una buena salud y bienestar (Barreiro et al., 2010).
La composición nutricional por cada 100 g de porción comestible es de: 718 kcal, 7.91 g de proteína, 13.82 g de carbohidratos, 1.05 g de almidón, 4.57 g de azúcares simples, 75.77 g de lípidos, 8.6 g de fibra total, 1.36 g de ceniza y 2.88 g de agua (Gil & Ruíz, 2010).
Se ha reconocido a nivel mundial 10 especies de macadamia, pero sólo dos son de importancia económica por sus frutos comestibles: Macadamia integrifolia y Macadamia tetraphylla; la primera es la más apta para el procesamiento a escala industrial, ya que posee un mayor porcentaje de almendras sanas y de tamaño uniforme (Erazo, 2006).
En la Tabla 1 se describe las principales variedades de Macadamia integrifolia; reciben el nombre de personas destacadas en el cultivo de esta especie y una numeración internacional.
Tabla 1. Principales variedades de Macadamia integrifolia
Nº Nombre Copa Hojas
246 Keauhou Densa, ramas con
uniones muy débiles Espatuladas 333 Ikaika
Redonda, ramas muy abiertas y con uniones fuertes
Lisas y anchas
508 Kakea Densa y vertical Sin terminaciones puntiagudas en el borde 344 Kau Compacta y vertical Ápice obtuso
660 Keaau
Mediana y vertical, resistente a vientos y susceptible a sequias
Sin terminaciones puntiagudas en el borde
9
2.1.6. USOS DE LA NUEZ DE MACADAMIA EN LA INDUSTRIA
Para Reyes & Moreno (2009), la macadamia es reconocida a nivel mundial como la nuez más fina del mundo, por su buen sabor y alto valor nutritivo; es utilizada por el mercado gourmet en cualquier clase de comidas, ensaladas y en los cócteles; se las puede consumir de forma natural, asadas o saladas, según el gusto de las personas.
A nivel industrial y en confitería, se la utiliza en la elaboración de chocolates, galletas, pasteles, panecillos, helados o postres. El aceite de macadamia es considerado mejor que el aceite de oliva ya que posee un punto de ignición inferior para flamear y puede ser utilizado como aceite de cocina o de ensaladas (Aulestia, 2010).
En la industria cosmética se utiliza el aceite de macadamia para la elaboración de cremas hidratantes, jabones, champú y aceites para masajes, debido a su alto contenido de ácido palmitoleico.
Los residuos obtenidos de la nuez después de la e xtracción del aceite son utilizados como alimento para el ganado; la cáscara verde previa a su descomposición se utiliza como fertilizante para la plantación o incluso para elaborar combustible, y la concha se somete a un proceso de carbonización, en donde se muele y se mezcla con aglomerantes naturales para obtener carbón vegetal al que se le da un uso doméstico como combustible en las brasas o parrillas (Makanut, 2010).
10
2.2. ADITIVOS ALIMENTARIOS
La historia de los aditivos alimentarios se remonta a la época en que el hombre aprendió a conservar la carne, el pescado y los alimentos cosechados, con técnicas como el ahumado y la desecación. Los egipcios utilizaban colorantes y aromas para realzar las características de los alimentos y los romanos utilizaban salmueras y especias para conservar y mejorar la apariencia de estos. En los últimos 50 años, con el desarrollo de la ciencia y tecnología, se ha descubierto que los aditivos alimentarios cumplen funciones beneficiosas en los alimentos (García Díaz & García Roché, 2008).
Para García Díaz & García Roché (2008), un aditivo alimentario es una sustancia que directa o indirectamente modifica las características físicas, químicas o biológicas de un alimento, y normalmente no se consume, ni es considerado como ingrediente característico del alimento . Su adición es intencional y con un fin tecnológico durante su fabricación, elaboración, preparación, tratamiento, conservación, envasado, empaquetamiento o transporte de ese alimento.
2.2.1. FUNCIONES DE LOS ADITIVOS
Según García Díaz & García Roché (2008), los aditivos alimentarios cumplen sus funciones al momento de mantener las cualidades y características de los alimentos exigidas por los consumidores. El uso de los aditivos está estrictamente regulado y los criterios que se han tomado en cuenta para su utilización son: que tengan eficacia demostrada, sean seguros y no induzcan a cometer error al consumidor.
11 - Conservar la consistencia del producto. Por ejemplo, los emulsionantes proporcionan una textura consistente y evitan que los productos se separen, los estabilizadores y espesantes proporcionan una textura uniforme.
- Mejorar o conservar el valor nutritivo del alimento. El fortalecimiento y enriquecimiento de los alimentos, como la adición de vitaminas y minerales, permitió mejorar el estado nutricional de la población en muchos países.
- Conservar la salubridad y buen sabor de los alimentos. La contaminación bacteriana facilita el desarrollo de enfermedades por consumo de alimentos; los preservativos reducen el daño que el aire, los hongos, las bacterias o las levaduras pueden causar.
- Controlan la acidez y la alcalinidad. Los aditivos especiales ayudan a modificar la acidez o alcalinidad de los alimentos con el objetivo de obtener el sabor, gusto y color deseados.
2.2.2. CLASIFICACIÓN DE LOS ADITIVOS
Para Fernández (2012), a todos los aditivos según su origen se los agrupa como:
12 - Parcialmente modificados: Se los obtiene a través de una síntesis química o biológica en un laboratorio. Por ejemplo, colorantes tipo carotenoides, presentes de forma natural en los vegetales.
- Modificados: Son compuestos de origen natural modificados en su composición o estructura, para hacerlos utilizables en la industria alimentaria. Por ejemplo, almidones modificados o celulosas modificadas.
- Artificiales: Son compuestos no presentes en la naturaleza, que han sido obtenidos por medio de síntesis. Por ejemplo, edulcorantes y antioxidantes.
Por otro lado, el Código Alimentario Español clasifica a los aditivos en cuatro grupos (Fernández, 2012):
- Sustancias que modifican las características organolépticas: Son todos los que eliminan, proporcionan, mantienen o adicionan color, olor y sabor en los alimentos.
- Estabilizadores del aspecto y características físicas: Son aquellos que proporcionan aspecto y consistencia adecuados a los alimentos, como emulgentes y espesantes.
- Sustancias que impiden alteraciones físicas y biológicas: Son los antioxidantes y agentes conservadores que se añaden a los alimentos y bebidas. Tienen una acción antiséptica y bacteriostática.
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2.2.3. ÁCIDO ASCÓRBICO
Conocido también como vitamina C. La mayor parte de la producción industrial mundial se obtiene por procesos microbiológicos. El ácido ascórbico y sus sales son muy solubles en agua (excepto el palmitato de ascorbilo que es más soluble en grasas). Presenta un punto de fusión de alrededor de 190 ºC; actúa como antioxidante y agente blanqueador. El ácido L-ascórbico, sus isómeros y derivados, son los inhibidores más eficaces y seguros del pardeamiento enzimático (Man, 2002). Este ácido, dependiendo de su concentración, actúa como agente reductor manteniendo los polifenoles en un estado reducido evitando el oscurecimiento en las frutas (Canet & Álvarez, 2000). La fórmula estructural del ácido ascórbico se muestra en la Figura 2.
Figura 2. Fórmula estructural del ácido ascórbico
(Wikimedia Commons (Public domain), 2009)
2.2.4. ÁCIDO CÍTRICO
14
Figura 3. Fórmula estructural del ácido cítrico
(Wikimedia Commons (Public domain), 2007)
2.2.5. BICARBONATO DE SODIO
Es un compuesto sólido cristalino de color blanco, muy soluble en agua, con un ligero sabor alcalino, de fórmula NaHCO3. Se puede encontrar como
mineral en la naturaleza o se puede producir artificialmente. El bicarbonato de sodio se usa principalmente en repostería, por su propiedad de reaccionar con sustancias ácidas y liberar CO2, que ayuda a la masa a
elevarse, dándole sabor y volumen; también es utilizado en algunas bebidas en polvo para hacerlas efervescentes cuando se mezclan con agua y en el caso de las nueces de macadamia es utilizado como un agente blanqueador, no tóxico (Hartmann, 2010).
2.3. ANÁLISIS SENSORIAL
2.3.1. DEFINICIÓN
15 El análisis sensorial es el análisis de los alimentos u otros materiales a través de los sentidos (Anzaldúa Morales, 2005).
La evaluación sensorial es la caracterización y análisis de aceptación o rechazo de un alimento por parte del catador o consumidor, de acuerdo a las sensaciones experimentadas desde el momento en que lo observa y después al consumirlo. Es necesario tener en cuenta que esas percepciones dependen del individuo, del espacio y del tiempo principalmente (Hernandez, 2005).
2.3.2. CAMPO DE APLICACIÓN
Para el desarrollo y funcionamiento de un panel de evaluación sensorial es necesario tener en cuenta ciertos parámetros para conseguir resultados lo más objetivamente posibles (Hernandez, 2005).
Existen varios tipos de panelista, de acuerdo al estudio que se esté realizando: panelistas expertos, panelistas entrenados o semientrenados y panelistas consumidores. Los dos primeros son empleados en el control de calidad en el desarrollo de nuevos productos o para cuando se realizan cambios en las formulaciones. El tercer tipo es empleado para determinar la reacción del consumidor hacia el producto alimenticio (Hernandez, 2005).
16
2.4. COLORIMETRÍA
2.4.1. COLOR
Según Wyszecki & Stiles (1982), el color es el aspecto de la percepción visual por el cual un observador puede distinguir diferencias entre dos campos de visión del mismo tamaño, forma y estructura, causadas por diferencias en la composición espectral de la energía radiante implicada en la observación.
También se define al color como un atributo que se percibe de los objetos cuando hay luz. La luz se constituye por ondas electromagnéticas que se propagan a unos 300.00 kilómetros por segundo; esto significa que los ojos reaccionan a la incidencia de la energía (Fotonostra, 2012).
2.4.2. EL COLOR EN LOS ALIMENTOS
En la industria alimentaria, el color es un parámetro necesario para realizar clasificaciones de productos, evaluar materias primas, realizar control de procesos, o también, medir la capacidad de retención de agua en carnes, cenizas en harinas, curado, degradación u oxidación de un producto alimenticio, conservación en atmósferas controladas, tostación del café o clarificación de ciertos productos; en los alimentos se asocia incluso con el estado de ánimo del consumidor y la elección de los productos (Delmoro, Muñoz, Nadal, Clementz, & Pranzetti, 2010).
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2.4.3. ESCALA CIELAB
La colorimetría es un método físico no destructivo que se utiliza para determinar el color de una muestra. Se utiliza un instrumento conocido como colorímetro o un espectrofotómetro con los que se puede obtener la curva espectral. La función de un colorímetro es describir de manera cuantitativa la coloración de la muestra que se está analizando (Mounseel, 2013).
La escala CIELAB está basada en la respuesta de los observadores patrones a un estímulo luminoso, lo que quiere decir que se trata de imitar la respuesta humana promedio a las longitudes de onda de la luz y cómo una persona normal ve el color a través del espectro de luz visible. En este modelo, el espacio de color es un sistema coordenado cartesiano definido por tres coordenadas rectangulares (L*, a*, b*) de magnitudes dimensionales. La coordenada acromática L* es la luminosidad o claridad y representa si un color es oscuro, gris o claro, variando desde cero para un negro y hasta cien para un blanco. Las coordenadas cromáticas a* y b* forman un plano perpendicular a L*. La coordenada a* corresponde a rojo si a* es mayor a cero, o a verde se a* es menor a cero. La coordenada b* corresponde a amarillo si b* es mayor a cero, y a azul si b* es menor a cero (Carvajal, Aristizábal, Oliveros, & Mejía, 2011). En la Figura 4 se representa la escala CIELAB.
Figura 4. Escala CIELAB
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3. METODOLOGÍA
Los ensayos del presente estudio se realizaron en el laboratorio de la Empresa “Makanut” ubicada en la hacienda “Los Laureles”, en el Cantón Pedro Vicente Maldonado, al Noroccidente de la Provincia de Pichincha.
Se utilizaron tres aditivos alimentarios para la obtención de la solución blanqueadora de la nuez de macadamia: ácido cítrico, ácido ascórbico y bicarbonato de sodio (CODEX STAN 192, 1995).
Se realizó la caracterización física de color en el Departamento de Ciencia de Alimentos y Biotecnología de la Escuela Politécnica Nacional.
Para determinar el porcentaje de humedad se empleó el método dado por la Norma NMX-F-428-1982.
Se realizó la evaluación sensorial en sabor, olor y textura de la nuez de macadamia después de aplicar las soluciones blanqueadoras, en los laboratorios de la Empresa “Makanut”.
3.1. MATERIA PRIMA
La materia prima seleccionada para este estudio, corresponde a las nueces de macadamia que debido a su color oscuro, la empresa considera poco comerciales.
El muestreo de las nueces de macadamia se realizó en base a la Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 1 233:95. Granos y Cereales. Muestreo
19 realizar la caracterización física de la nuez de macadamia, 10 g para la determinación de la humedad después del proceso de secado y 190 g para realizar el análisis sensorial. En la Tabla 2 se describe la cantidad de materia prima utilizada para cada tratamiento.
Tabla 2. Cantidad de materia prima utilizada
Cantidad total de
macadamia 6. 3 kg
Cantidad de macadamia
por cada tratamiento 300 g (por 3 repeticiones) Análisis para cada tratamiento Caracterización física Determinación de
humedad Análisis sensorial
100 g 10 g 190 g
3.2. BLANQUEAMIENTO
En el estudio realizado por George, Rigge, & Williams (1999), se tomó un tiempo de hasta tres minutos para blanquear a la nuez de macadamia y sobre este base se realizó pruebas preliminares para determinar el mejor tiempo de inmersión para las soluciones blanqueadoras.
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Tabla 3. Agente blanqueador, concentración de la solución blanqueadora y tiempo de inmersión
Tratamientos
Muestras
Agente blanqueador Concentración Tiempo (min)
T 1 Ácido cítrico 1% 2
T 2 Ácido cítrico 3% 1
T 3 Ácido ascórbico 0.1% 1
T 4 Ácido ascórbico 0.3% 3
T 5 Bicarbonato de sodio 5% 1
T 6 Bicarbonato de sodio 10% 1
T 7 Testigo
Después de aplicar las soluciones blanqueadoras, la nuez de macadamia se secó por un tiempo de 4 horas a 60ºC.
Para el estudio se utilizó un Diseño Experimental completamente al azar (DCA) con siete tratamientos y tres repeticiones cada uno; el orden de los tratamientos fue aleatorio.
3.3. CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE LA NUEZ DE
MACADAMIA
21
3.4. ANÁLISIS SENSORIAL
Para el análisis sensorial se conformó un panel de 9 degustadores; los panelistas evaluaron el aspecto general: olor, sabor y textura, en una escala de 1 a 7, en donde 1 corresponde a me disgusta extremadamente y 7 a me gusta extremadamente Anexo II (Barragán, 2012).
Los puntajes obtenidos en el análisis sensorial se calcularon mediante la prueba de Friedman con la ecuación 1 (Barragán, 2012).
𝐗𝟐= 𝒓𝒌(𝒌+𝟏)𝟏𝟐 𝒙𝚺𝐑𝟐− 𝟑𝒓(𝒌 + 𝟏) [1]
Donde:
12 = constante
ΣR2 = Sumatoria de cuadrados de los rangos
r = Número de repeticiones por tratamiento
k = Número de tratamientos
3.5. ANÁLISIS ESTADÍSTICO
Los datos fueron analizados utilizando el paquete estadístico del programa Sedex (Software Estadístico Didáctico de Diseño Experimental) Versión 1.0.
22
3.6. COSTOS
Para la determinación del costo del método ideal de blanqueamiento de la nuez de macadamia se utilizó la ecuación 2 para el cálculo de un costo total estimado:
𝐂𝐓 = 𝐂𝐅 + 𝐂𝐕 2
Donde:
CT = Costo Total
CF = Costo Fijo
23
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LA CARACTERIZACIÓN
FÍSICA DE COLOR EN LA NUEZ DE MACADAMIA
En la Tabla 4 se presentan los resultados obtenidos del análisis de color en la nuez de macadamia.
Tabla 4. Valores de L* obtenidos en la prueba de color aplicada en la nuez de macadamia
Tratamientos
Análisis Luminosidad (L*)
Ácido cítrico 1 % 76.22 ± 1.50 ab Ácido cítrico 3 % 76.90 ± 0.99 ab Ácido ascórbico 0,1 % 77.54 ± 2.71 ab Ácido ascórbico 0,3 % 78.10 ± 1.24 a Bicarbonato de sodio 5 % 73.53 ± 1.86 b Bicarbonato de sodio 10 % 73.94 ± 0.77 ab
Testigo 76.15 ± 0.10 ab
Media ± desviación estándar (n=3)
Letras diferentes en una misma columna indica diferencia significativa usando
Tukey p=0,05
24 macadamia fue porque se dejó en inmersión menos tiempo en la solución con el agente blanqueador.
En el estudio realizado por Luna & Guerrero (2012), los mayores valores de L* corresponden a la nuez de macadamia y nuez de castilla, indicando que estos dos fueron los más pálidos, para la nuez de macadamia se obtuvo el valor de 47.22 y para la nuez de castilla se obtuvo el valor de 31.67.
4.2. DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE HUMEDAD EN
LA NUEZ DE MACADAMIA
La Tabla 5 indica los resultados obtenidos en el análisis de humedad de la nuez de macadamia después de proceso de secado.
Tabla 5. Humedad de la nuez de macadamia después del proceso de secado
Tratamientos
Análisis Humedad (%)
Ácido cítrico 1 % 3.74 ± 0.18 b Ácido cítrico 3 % 3.19 ± 0.37 ab Ácido ascórbico 0,1 % 3.32 ± 0.31 ab Ácido ascórbico 0,3 % 2.63 ± 0.16 a Bicarbonato de sodio 5 % 2.79 ± 0.05 ab Bicarbonato de sodio 10 % 2.94 ± 0.68 ab
Testigo 2.78 ± 0.38 ab
Media ± desviación estándar (n=3)
Letras minúsculas distintas en la misma columna indican diferencias significativas
25 En la evaluación realizada por Luna & Guerrero (2012), los resultados de la macadamia concuerdan con los reportados por la Sociedad Australiana de macadamia, cuyo valor para la humedad es de 1.4%, estos evaluadores aseguran que el porcentaje de humedad es uno de los factores de mayor importancia que se debe tomar en cuenta ya que puede alterar las propiedades sensoriales de la nuez de macadamia, generando olores y sabores indeseables. Como se observa en la Tabla 4, la nuez de macadamia tiene en el tratamiento de ácido ascórbico al 0.3%, la humedad más baja de 2.63% a diferencia de los demás tratamientos, pero estos valores se encuentran dentro del rango permitido de humedad.
4.3. ANÁLISIS SENSORIAL
En el análisis sensorial de la nuez de macadamia se evaluaron tres aspectos fundamentales: olor, sabor y textura. La Tabla 6 presenta los resultados obtenidos en el análisis sensorial de olor.
Tabla 6. Análisis sensorial de olor
Degustadores Análisis de olor
T 1 R T 2 R T 3 R T 4 R T 5 R T 6 R T 7 R
1 7 7 6 5 6 5 4 3 4 3 2 2 6 5
2 6 5 7 6.5 5 3.5 7 6.5 5 3.5 4 1.5 4 1.5
3 6 6.5 5 4.5 6 6,5 5 4.5 3 1,5 3 1.5 4 3
4 5 5 6 7 4 3 5 5 2 1 3 2 5 5
5 4 3.5 4 3.5 4 3.5 4 3.5 4 3.5 4 3.5 6 7
6 6 5 6 5 6 5 4 1.5 6 5 4 1.5 6 5
7 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1 1 5 7
8 3 2.5 3 2.5 4 4.5 2 1 5 6.5 4 4.5 5 6.5
9 4 5.5 3 2.5 4 5.5 2 1 4 5.5 4 5.5 3 2.5
Sumatoria de Rangos 44 40.5 40.5 30 33.5 23 42.5
X2 = 8.86n5− 6 gl {0.05 → 15.592
26 En la prueba de Friedman, se observa que no existe diferencia significativa entre tratamientos, siendo por lo tanto similar el efecto de los agentes blanqueadores.
La Tabla 7 indica los resultados obtenidos en el análisis sensorial de sabor.
Tabla 7. Análisis sensorial de sabor
Degustadores
Análisis de sabor
T 1 R T 2 R T 3 R T 4 R T 5 R T 6 R T 7 R 1 6 7 5 5.5 5 5.5 4 3.5 2 1.5 2 1.5 4 3.5
2 5 5.5 1 1.5 6 7 3 3 4 4 1 1.5 5 5.5
3 5 1 6 3.5 6 3.5 6 3.5 7 6.5 7 6.5 6 3.5
4 6 5.5 5 4 3 2 2 1 7 7 6 5.5 4 3
5 6 7 4 1.5 5 4.5 5 4.5 5 4.5 5 4.5 4 1.5
6 3 1 5 4.5 5 4.5 5 4.5 5 4.5 5 4.5 5 4.5
7 6 5 6 5 3 1 6 5 6 5 6 5 5 2
8 5 5.5 4 3 5 5.5 4 3 4 3 2 1 6 7
9 5 5.5 5 5.5 4 4 3 2.5 3 2.5 2 1 6 7
Sumatoria de
Rangos 43 34 37.5 30.5 38.5 31 37.5
X2 = 2.83n5− 6 gl {0.05 → 15.592
0.01 → 16.812
La prueba de Friedman, indica que no existe diferencia significativa entre tratamientos lo que permite decir que no hay influencia de los agentes en el sabor de la macadamia.
27
Tabla 8. Análisis sensorial de textura
Degustadores
Análisis de textura
T 1 R T 2 R T 3 R T 4 R T 5 R T 6 R T 7 R 1 7 7 6 5.5 6 5.5 5 3.5 4 2 3 1 5 3.5
2 3 1 5 5 5 5 5 5 4 2 5 5 5 5
3 4 2 4 2 5 5 4 2 5 5 5 5 6 7
4 6 5.5 5 2.5 3 1 6 5.5 6 5.5 6 5.5 5 2.5
5 5 4.5 5 4.5 4 1.5 5 4.5 6 7 5 4.5 4 1.5
6 3 3 3 3 7 7 5 5.5 5 1 1 1 3 3
7 5 4 5 4 2 1 5 4 5 4 6 7 5 4
8 5 6.5 5 6.5 4 4.5 3 2.5 3 2.5 2 1 4 4.5
9 5 5 4 2 5 5 4 2 4 2 7 7 5 5
Sumatoria de Rangos 38.5 35 35.5 34.5 31 37 36
X2 = 0.26n5− 6 gl {0.05 → 15.592
0.01 → 16.812
Para la textura la prueba de Friedman no detecta diferencia significativa en los tratamientos, siendo el efecto de los agentes blanqueadores el mismo.
4.4. ANÁLISIS DE COSTOS DEL MÉTODO IDEAL DE
BLANQUEAMIENTO PARA LA NUEZ DE MACADAMIA
4.4.1. COSTOS FIJOS
28
4.4.2. COSTOS VARIABLES
Se determinó que los costos variables a tomar en cuenta para realizar el blanqueamiento de 0.3 kg de nuez son: consumo de agua potable, consumo de energía eléctrica, materia prima, reactivos y mano de obra.
4.4.2.1. Costos de Consumo de Energía Eléctrica
En la Tabla 9 se indica el valor del consumo de energía eléctrica para el método ideal de blanqueamiento de la nuez de macadamia.
Tabla 9. Valor de consumo y costo de energía eléctrica
Equipo consumo (kW/h) Tiempo de uso (h) kW/h consumidos Costo kW/h ($)* Costo de energía eléctrica ($)
Horno 0.75 4 3 0.06 0.18
*Empresa Eléctrica del Cantón Pedro Vicente Maldonado
4.4.2.2. Costos de Consumo de Agua
Tabla 10. Valor de consumo y costo de agua potable
Descripción Consumo (m3)
Costo por (m3) ($)*
Costo total de agua
Solución
blanqueadora 0.0010 0.31 0.00031
29 El valor expresado en la Tabla 10 corresponde al consumo de agua utilizado para preparar la solución blanqueadora que se utilizó en la nuez de macadamia.
4.4.2.3. Materia Prima y Reactivos
Tabla 11. Valores de Materia Prima y Reactivos
Descripción Cantidad Unidad de medida
Costo
Unitario ($) Total ($)
Macadamia 0.3 kg 20 6
Ácido
ascórbico 0.0015 kg 2 0.003
TOTAL 6.003
En la Tabla 11 se exponen los valores de los costos de materia prima y reactivos que se utilizaron para determinar el método ideal de blanqueamiento.
4.4.2.4. Mano de Obra
El Costo mensual del personal operativo se muestra en la Tabla 12.
Tabla 12. Costo mensual del personal operativo
Recurso humano Nº Personas Sueldo Total ($) IESS Patronal 11.15% ($) Décimo tercero ($) Décimo cuarto ($) Fondos de Reserva ($) Vacaciones ($) Costo empresa mensual
total ($)
30 El costo mensual del personal operativo es de 499.5 dólares.
La Tabla 13 muestra el costo de la mano de obra (m.o.) para la determinación del método ideal de blanqueamiento realizado en este estudio.
Tabla 13. Costo mano de obra por cada 0.3 kg de nuez de macadamia
Sueldo ($) Días laborables Horas diarias Costo de m.o. por minuto ($) Método de blanqueamiento Tiempo total (min) Costo m.o.
499.5 20 8 0.05 Ácido Ascórbico 3 0.15
El costo de mano de obra calculado por cada 0.3 kg de nuez de macadamia es de 0.15 ctvs.
Tabla 14. Valor del Costo Variable para el método de blanqueamiento ideal en la nuez de macadamia
COSTO VARIABLE Método de
blanqueamiento Total Costo Variable ($)
Ácido ascórbico 6.33
31
4.4.3. COSTO TOTAL DEL MÉTODO IDEAL DE BLANQUEAMIENTO
PARA LA NUEZ DE MACADAMIA
En la Tabla 15 que se presenta a continuación, se detallan los valores del costo total para el método ideal de blanqueamiento.
Tabla 15. Costo total de blanqueamiento para 0.3 kg de nuez de macadamia
CT = CF + CV
TOTAL ($)
Método de
blanqueamiento con Ácido ascórbico
6.33
32
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. CONCLUSIONES
- Se determinó que el método ideal para el blanqueamiento de la nuez de macadamia fue el Tratamiento 4, de ácido ascórbico al 0.3% por tres minutos, ya que éste presentó el mayor valor de L*, correspondiente al color más blanco.
- Con el proceso de secado en el horno durante 4 horas a 60 Cº, se logró obtener el menor porcentaje de humedad para el Tratamiento 4, encontrándose dentro de los rangos permitidos para humedad en la nuez de macadamia.
- Aplicando la prueba de Friedman se pudo demostrar no hay diferencia significativa sensorialmente en cuanto a sabor, olor y textura, es decir, que no existe influencia de los agentes de blanqueamiento en las propiedades sensoriales de la macadamia.
- En base al análisis de costos realizados, el método de blanqueamiento con ácido ascórbico presentó un valor de $6.33 por cada 0.3 kg de nuez de macadamia.
5.2. RECOMENDACIONES
33 - Las nueces seleccionadas para realizar el blanqueamiento deben ser cosechadas máximo con un mes de anticipación y deben ser procesadas lo más pronto posible para evitar que cambien sus propiedades.
34
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39
ANEXO I
40
41
42
ANEXO II
43
44
