UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE CIENCIAS APLICADASESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENÍERIA AGROINDUSTRIAL
TESIS:
Presentado por:
SOTO IZARRA, Rubén Davis. . YANTAS HUAYNATE, Pilar Erika.
Para optar el Titulo Profesional de Ingeniero Agroindustrial
Tarma – Perú
2012
EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL ALMIDÓN OBTENIDO DE TRES VARIEDADES DE PAPA (Solanum tuberosum) CULTIVADAS EN LA
PROVINCIA DE JAUJA
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Dedicatoria
El presente trabajo está dedicado por sobre todo a Dios, quien nos dio la oportunidad de pertenecer a su obra y es el que dirige nuestro futuro y nos guía para conseguir nuestros objetivos, a nuestros padres que nos apoyan día a día a mejorar como personas, y que durante todos estos años nos brindaron su amor incondicional.
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2 ASESOR:
MSc. SHALIN CARHUALLANQUI AVILA
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Agradecimiento
En primer lugar mi agradecimiento a Dios por iluminar nuestro camino y a todas las personas e instituciones que con su colaboración hicieron posible la realización del presente trabajo de investigación.
A la MSc. Shalin Carhuallanqui Ávila, por habernos permitido contar con su valioso asesoramiento, el cual constituye valiosamente en nuestro desempeño profesional.
A los miembros integrantes de jurado de tesis: MSc. Quispe Solano Miguel Ángel, Ing. Parraga Melgarejo, Nancy, MSc. Cuadrado Campo, Walter, por sus acertadas orientaciones.
Al grupo de investigación del IBIG. dirigido por el Ing. Nicolás Román, donde aprendimos mucho en poco tiempo y a quien estamos profundamente agradecidos y a Erika Bullón por su ayuda con las
“Tesis de agronomía” y su paciencia con nosotros.
A la planta procesadora Transagro SAC de chuño Paki y al Ing.
Bernardo Cervera por su colaboración al brindarnos el uso de sus equipos y maquinas agroindustriales facilitándonos la culminación de este trabajo de investigación.
A nuestros catedráticos de la Escuela Académico Profesional de Ingeniería Agroindustrial de la Facultad de Ciencias Aplicadas, por los conocimientos brindados.
A nuestros padres y familiares que nos apoyaron en la culminación de la tesis.
III
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Titulo: “Evaluación de la calidad del almidón obtenido de tres variedades de papa (Solanum tuberosum) cultivadas en la provincia de Jauja”
Autores: Rubén Davis Soto Izarra Pilar Erika Yantas Huaynate
Resumen
El presente trabajo de investigación, tiene el propósito de evaluar la calidad del almidón de tres variedades de papa (Solanum tuberosum) capiro, huayro moro y amarilis-inia cultivadas en la provincia de Jauja. Actualmente la industria alimentaria presenta la tendencia de procesar alimentos utilizando almidón nativo como ingrediente y no como aditivo. El almidón de papa es de interés comercial debido a su alto contenido de amilosa, factor que influye en sus propiedades, pudiendo ser utilizados en diversos sistemas alimenticios u otras aplicaciones industriales.
La investigación consta de tres etapas: 1º etapa: Obtención de las muestras de variedades de papa y sus análisis químico proximales. La 2º etapa:
extracción del almidón y su rendimiento, el almidón de la variedad capiro tuvo el mayor rendimiento 10.42%, comparado con la de huayro-moro que fue de 10% y amarilis-inia que fue de 9.3%. La 3ºetapa: se evaluó la composición química-proximal y la calidad del almidón. Los carbohidratos representan el principal componente de las variedades del tubérculo del 75%, luego se obtuvo el contenido de carbohidrato del almidón 99.21 g, 97.86 g y 99.21 g, de capiro, huayro-moro y amarilis-inia respectivamente. El mayor aporte calórico fue el almidón de la variedad capiro con un 366.62
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Kcal. Se determino la granulometría y el mejor el almidón fue de la variedad capiro con 1.5 de índice de finura y los otros tratamientos se encontraron con índice de finura de 0-2 y es fino. En la viscosidad el mejor almidón fue de la variedad huayro-moro con 23000 cp, que es diferente estadísticamente con la variedad capiro 22000 cp y con la de amarilis-inia de 11533 cp. En el poder de hinchamiento y de índice de absorción de agua, el del almidón de la variedad capiro fue el mejor, siendo el valor más alto de 24.6741 y de 22.4689g gel/g muestra respectivamente, comparada a las otras dos variedades de papa. En el índice de solubilidad de agua no existe diferencia significativa entre los tratamientos. En la claridad y luminosidad presento un alto grado de relación: 77.71; 77.06 y 84.73; 85.88 (L*) de las variedades capiro y huaro-moro respectivamente, los cuales se encontraron en un color claro-blanco. El análisis de anhídrido sulfuroso (SO2), es de 16 ppm en los tres tratamientos y se encuentra dentro del límite permisible. En la temperatura de la gelatinización existe una diferencia significativa en los tres tratamientos, siendo la mejor el almidón de la variedad capiro con 62°C. El material no amiláceo presento valores iguales de 15%. La retrogradación de los almidones la variedad capiro tuvo menor tendencia a retrogradar con un 62.3343%. Por lo que se concluye que el almidón de la variedad capiro, presento mejores propiedades funcionales de acuerdo a las pruebas estadísticas.
Palabras clave: almidón nativo, papa, poder de hinchamiento, índice de solubilidad, índice de absorción de agua, viscosidad, retrogradación
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Title: "Evaluation of the quality of the obtained starch of three potato varieties (Solanum tuberosum) cultivated in the county of Jauja"
Authors: Rubén Davis Soto Izarra Pilar Erika Yantas Huaynate
Abstract
This research work aims to evaluate the quality of starch from three varieties of potato (Solanum tuberosum) Capiro huayro-inia Moor and amaryllis grown in the province of Jauja. Currently the food industry has a tendency of using native starch processing food ingredient and not as an additive. Potato starch is of commercial interest because of their high content of amylose, factor influencing their properties and can be used in various food systems or other industrial applications.
The research consists of three stages: Stage 1: Obtain samples of potato varieties and its proximal chemical analysis. The 2nd stage: extraction of starch and its yield, starch Capiro variety had the highest yield 10.42%, compared with that of Huayro-moro who was 10% and amaryllis-inia which was 9.3%. The 3 rd step: the chemical composition was evaluated and the proximal starch quality. Carbohydrates represent the largest component of tuber varieties of 75% was obtained after the carbohydrate content of starch 99.21 g, 97.86 g and 99.21 g, of capiro huayro-moro and amaryllis-inia respectively. The higher the calorie content was capiro starch with a variety 366.62 Kcal. We determined the particle size and starch was the best variety capiro index with 1.5 fineness and the other treatments were found with
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fineness ratio of 0-2 and is fine. The viscosity of the starch was the best variety huayro 23,000 cp-Moor, which is statistically different with the variety capiro 22,000 cp and the amaryllis-inia of 11,533 cp. The swelling capacity and water absorption rate, the starch of the variety capiro was the best, being the highest value of 24.6741 and gel 22.4689g / g sample, respectively, compared to the other two varieties of potato. The water solubility indexes no significant difference between treatments. The clarity and brightness showed a high degree of relationship: 77.71, 77.06 and 84.73, 85.88 (L*) of varieties and Huayro-moro, Capiro respectively, which were found in a white-colored.
The analysis of sulfur dioxide (SO2), is 16 ppm in all three treatments and is within the allowable limit. In the gelatinization temperature of the significant difference in the three treatments, being the best starch with the variety Capiro 62 ° C. The present starchy material equal values of 15%. The retrogradation of starches capiro variety had fewer tendencies to regress with a 62,3343%. It is concluded that the variety capiro starch, showed better functional properties according to the statistical tests.
Keywords: native starch, potato swelling power, solubility rate, water absorption index, viscosity, retrogradation
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8 Índice
Portada………. I
Dedicatoria……….. II
Agradecimiento……….. III
Resumen………... IV
Abstrac………. VI
Índice………... VIII Lista de tablas………... XII
Lista de figuras……… XV
Introducción………. XVIII
CAPÍTULO I
Planteamiento del estudio
Numero pág.
1.1. Determinación del problema……….. 22
1.2. Formulación del problema……….. 23
1.3. Objetivos de la investigación………..………….………..……… 23
1.4. Justificación e importancia de la investigación...……….. 24
1.5. Delimitaciones de la investigación……… 26
VIII
9 CAPÍTULO II Marco teórico
2.1. Antecedentes de la investigación……….……… 29
2.2. Bases teóricas……….. 37
2.2.1. Generalidades de la papa………. 37
2.2.2. Procesamiento y producción de almidones………. 50
2.2.3. Almidón………..………. 53
2.2.4. Características del almidón de papa…..……….. 63
2.2.5. Propiedades funcionales del almidón y parámetros de calidad 2 67 2.2.6. Aplicaciones agroindustriales……….. 82
2.3. Desarrollo de variables………...………. 83
2.3.1. Variable independiente………. 83
2.3.2. Variable dependiente………. 84
2.4. Hipótesis de la investigación……..……… 88
2.5. Variables (operacionalizacion)……… 89
CAPÍTULO III Método o procedimiento de la investigación 3.1. Tipo de investigación……… 90
3.2. … Nivel de investigación……… 90
3.3. Métodos de investigación………. 90
3.4. Diseño de investigación……… 93
3.5. Población y muestra………. 95
3.6. Técnicas, instrumentos y procedimientos de recolección de información o datos………... 96
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3.7. Técnicas de procesamiento y análisis de datos……..………. 102 CAPÍTULO IV
Resultados de la investigación
4.1. Presentación, análisis e interpretación de información o datos……….. 105 4.1.1. Caracterización química y fisicoquímicamente de las tres
variedades de papa capiro, huayro moro y amarilis-inia, provenientes de la provincia de Jauja………. 105 4.1.2. Determinación de la composición química de los almidones
de las tres variedades de papa capiro, huayro-moro y amarilis…...………
107
4.1.3. Determinación de las propiedades funcionales de almidón, obtenida de las tres variedades de papa, mediante evaluaciones estadísticas ……….
109
4.1.4. Determinación d e l rendimiento del almidón, de cada variedad; Capiro, Huayro Moro y Amarilis-Inia
………. 131
4.2. Discusiones de la investigación……… 134 4.2.1. Referido a la caracterización química y
fisicoquímicamente de las tres variedades de papa capiro, huayro moro y amarilis-inia, provenientes
de la provincia de Jauja………... 134
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4.2.2. Referido al balance de masa……….. 135
4.2.3. Referido a la determinación la composición química proximal de almidones de las tres variedades de papa capiro, huayro-moro y amarilis-inia………. 139
4.2.4. Referido a la determinación propiedades funcionales de almidón, obtenida de las tres variedades de papa, mediante evaluaciones estadísticas……… 143
Conclusiones……….……….. 155
Sugerencias………... 157
Referencia bibliográfica………. 158
XI
12
Lista de tablas
Número Página
1 Clasificación científica………..…….. 38 2 Composición química proximal de almidones……..……... 59 3 Componentes química, contenido en 100g de alimento… 62 4 Composición de materia seca del tubérculo de
papa………. 64
5 Composición química de la papa……….…… 65 6 Características físicas y químicas de distintos almidones 81 7 Relación amilosa (A) / amilopectina (AP) y grado de
hinchamiento de diferentes almidones………... 82
8 Ficha técnica……….. 84
9 Variables (operacionalizacion)………. 89 10 Diseño experimental de las propiedades funcionales del
almidón……… 94
11 Composicion química proximal de las tres variedades de papa;
capiro, huayro-moro y amarilis-inia……….. 106 12 Análisis fisicoquímico de las variedades de papa; capiro(V1),
huayro-moro(V2) y amarilis-inia(V3)……… 107
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13 Composición química proximal de los almidones de las tres variedades de papa; Capiro, Huayro-Moro y Amarilis-Inia…… 108 14 El índice de finura del almidón de la variedad 1 (capiro),
variedad 2 (huayro-moro) y variedad 3 (amarilis-inia)………….. 109 15 Análisis de varianza para el índice de finura del almidon……. 110 16 Viscosidad del almidón de la variedad 1 (capiro), variedad 2
(huayro-moro) y variedad 3 (amarilis-inia)………. 111 17 El análisis de varianza para la viscosidad almidón……….. 111 18 Poder de hinchamiento del almidón de la variedad 1 (capiro),
variedad 2 (huayro-moro) y variedad 3 (amarilis-inia)…………... 113 19 Análisis de varianza para el poder de hinchamiento del
almidón……….. 113
20 El ISA del almidón de la variedad 1 (capiro), variedad 2 (huayro- moro) y variedad 3 (amarilis-inia)………. 115 21 El análisis de varianza para el ISA……… 115 22 El IAA del almidón de la variedad 1 (capiro), variedad 2 (huayro-
moro) y variedad 3 (amarilis-inia)……… 117 23 El análisis de varianza para el índice de absorción de agua del
almidón……….. 117
24 La claridad del almidón de la variedad 1 (capiro), variedad 2 (huayro-moro) y variedad 3 (amarilis-inia)……….. 119 25 El análisis de varianza para la claridad del almidón………. 119
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14
26 La colorimetría del almidón de la variedad 1 (capiro), variedad 2 (huayro-moro) y variedad 3 (amarilis-inia)……… 121 27 El análisis de varianza para la colorimetría (luminosidad L*) del
almidón……….. 121
28 El anhídrido sulfuroso del almidón de la variedad 1 (capiro), variedad 2 (huayro-moro) y variedad 3 (amarilis-inia)………. 123 29 El análisis de varianza para el Anhídrido sulfuroso del almidón. 123 30 La temperatura de gelatinización almidón de la variedad 1
(capiro), variedad 2 (huayro-moro) y variedad 3 (amarilis-inia). 125 31 El análisis de varianza para la temperatura de gelatinización
del almidón……….. 125
32 La acidez y pH de almidón de la variedad 1 (capiro), variedad 2 (huayro-moro) y variedad 3 (amarilis-inia)……… 127 33 El material no amiláceo de cada variedad………. 127 34 El análisis de varianza para el material no amiláceo …………. 128 35 Retrogradación del almidón de las tres variedades de papa ….. 129 36 Análisis de varianza para las tres variedades de almidones ….. 130 37 Balance de masa y rendimiento del almidón cada variedad….. 133 38 El análisis de varianza del rendimiento……….. 134
IX
15
Lista de Figuras
Número Página
1 Características de la flor, desde el punto de vista agrícola, las características de la flor tienen importancia para la diferenciación y reconocimiento de variedades……… 42 2 Secuencia del proceso productivo del almidón de la papa……
52 3 Micrografía del granulo de almidón de papa………
54
4 Molécula de amilosa………
55 5 Molécula de amilopectina………..
57
6 Luminosidad de un objeto………
76 7 Flujograma de obtención de almidón papa……….
98 8 Aceptabilidad de la hipótesis nula………
104 9 Granulometría del almidón de papa variedad capiro, huayro-moro
y amarilis-inia………. 110
10 Viscosidad (cP) del almidón de papa variedad capiro, huayro-
moro y amarilis-inia………. 112
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16
11 Poder de hinchamiento del almidón de papa variedad capiro, huayro-moro y amarilis-inia……….. 114 12 El ISA del almidón de papa variedad capiro, huayro-moro y
amarilis-inia……….. 116
13 El IAA del almidón de papa variedad capiro, huayro-moro y
amarilis-inia……….. 118
14 15 16
17
18
19
20
21
Transmitancia del almidón de papa………
. Luminosidad (L*) del almidón de papa………
Anhídrido sulfuroso en el almidón de papa variedad capiro, huayro-moro y amarilis………
Temperatura de gelatinización °C del almidón de papa variedad capiro, huayro-moro y amarilis-inia………..
Material no amiláceo del almidón de papa variedad capiro, huayro-moro y amarilis………
Retrogradación del almidón de papa variedad capiro, huayro- moro y amarilis-inia………...
Balance de Materia general y del óptimo rendimiento de la Obtención del almidón………
Rendimiento del almidón de las tres variedades de papa……
120 122 123
132
123
123
132 134
XVI
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Lista de Apéndice
Número Página
1 Resultados de análisis estadístico de rendimiento y balance de
masa 166
2 Resultados de análisis estadístico de la propiedad Granulometría
170 3 Resultados de análisis estadístico de viscosidad
171 4 Resultados de análisis estadístico de poder de hinchamiento
172 5 Resultados de análisis estadístico de índice de solubilidad de
agua (ISA) 173
6 Resultados de análisis estadístico de índice de absorción de
agua (IAA) 174
7 Resultados de análisis estadístico de claridad
175 8 Resultados de análisis estadístico de colorimetría
176 9 Resultados de análisis estadístico de anhídrido sulfuroso 177 10 Resultados de análisis estadístico de temperatura de
gelatinización
177 11 Resultados de análisis estadístico de pH
178 12 Resultados de análisis estadístico de acidez titulable
179 13 Resultados de análisis estadístico de material no amiláceo
179 14 Retrogradación
180 15 Proceso productivo en la planta procesadora Transagro y análisis
182
XVII
18 Introducción
Señor Presidente y miembros del Jurado pongo a consideración el trabajo de investigación “EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL ALMIDÓN OBTENIDO DE TRES VARIEDADES DE PAPA (Solanum tuberosum) CULTIVADAS EN LA PROVINCIA DE JAUJA’’
La papa ha sido vinculada con las culturas más remotas de nuestra historia, los primeros habitantes del Perú colectaron tubérculos de especies silvestres distribuidas en nuestro territorio, hace aproximadamente 10,000 años se inició la domesticación de este tubérculo siendo hasta nuestros días uno de los productos con más influencia económica de nuestro país ocupando actualmente el segundo lugar a lo que respecta en superficie de siembra respecto a los cultivos anuales de mayor importancia, superando las 296.000 ha, con un rendimiento promedio de 12.4Tn/ha.
En la actualidad se comercializa la papa tanto para consumo directo y como materia prima, además de los subproductos tradicionales que se pueden encontrar en el mercado, siendo el Perú el primer productor latinoamericano de papa, con una producción anual del 26.6%, según la organización de las naciones unidas para la alimentación y la agricultura. Siendo el
XVIII
19
departamento de Junín el quinto productor nacional papa con un 5.8% de producción de papa.
Uno de los subproductos es el almidón de papa, o harina de chuño comúnmente conocido como chuño ingles en los mercados municipales. Es un producto que se destina tanto al consumo humano como al intermedio y al industrial. La producción de almidón de papa requiere como insumos de variedades con alto porcentaje de materia seca (más del 25%) ya que existe una alta correlación entre esta y el contenido de almidón, por textos se sabe que las papas amargas satisfacen este requisito, dentro de estas variedades pueden utilizarse en general papas de cuarta categoría con un adecuado proceso de rectificado. Los trabajos de investigación sobre rendimiento, obtención y evaluación de almidón son generales, sin especificar las variedades de papa, el rendimiento, ni propiedades funcionales. Por lo que el presente trabajo de investigación busca evaluar la calidad de almidón de tres variedades de papa: capiro, huayro moro y amarilis-inia cultivadas en la provincia de Jauja departamento de Junín.
En términos generales las pautas para la realización de este trabajo de investigación son:
La hipótesis general fue evaluar la influencia de las tres variedades de papa (Solanum tuberosum) Capiro, Huayro Moro y Amarilis-Inia cultivadas en la provincia de Jauja, en la calidad del almidón.
XIX
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Se tuvo como objetivo general evaluar la calidad del almidón de tres variedades de papa (Solanum tuberosum) Capiro, Amarilis Inia, Huayro, cultivadas en la provincia de Jauja.
El método general utilizado en la investigación fue el método científico aplicando el método experimental- descriptivo, con un diseño completamente al azar utilizando la prueba de Tukey. El contenido del informe está estructurado en cinco capítulos, de la siguiente manera:
CAPITULO I. Contiene la caracterización del problema de investigación, formulación, objetivos de investigación, justificación y limitaciones de la investigación.
CAPITULO II. Se hace referencia de los antecedentes de la investigación, bases teóricas de la investigación, bases conceptuales, hipótesis de la investigación así como la operacionalización de las variables de la investigación.
CAPITULO III. Se describe el tipo y nivel de investigación, la metodología de la investigación abarcando el método y diseño de la investigación; población y muestra de la investigación; técnicas e instrumentos y fuentes de recolección de datos; técnicas de procesamiento y análisis de los resultados.
CAPITULO IV. Es este capítulo se realiza la presentación, análisis e interpretación de los datos, así mismo se realiza la prueba de hipótesis como la discusión de los resultados de las variables de estudio.
CAPITULO V. Se describe los aportes teóricos o metodológicos, así como los aportes institucionales.
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Finalmente se ha establecido las correspondientes conclusiones, sugerencias y el aporte respectivo.
El presente trabajo de investigación tiene como propósito evaluar la calidad del almidón de tres variedades de papa (Solanum tuberosum) Capiro, Huayro-Moro y Amarilis-Inia, cultivadas en la provincia de Jauja, para incrementar la eficacia y eficiencia de la productividad en cuanto a los aspectos cuantitativos y cualitativos de la cadena productiva del almidón.
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22 CAPITULO I
Planteamiento del estudio
1.1. Determinación del problema.
Se tiene muy poco conocimiento de la influencia de las variedades de papa sobre la obtención del almidón además de que el conocimiento se limita a la papa como materia prima general y no a las variedades.
En este trabajo de investigación se busco evaluar las características funcionales del almidón que se obtienen de las variedades de papa:
capiro, huayro moro y amarilis-inia, con las que cuenta la provincia de Jauja, y determinar el rendimiento y definir las diferentes características químicas y fisicoquímicas de estas variedades, para su posterior aumento en producción durante todo el año, que tendrán implicancia en la mejora del proceso productivo, e indicando si los resultados de los estudios realizados al almidón obtenido de cada variedad repercute en la calidad del producto final.
23 1.2. Formulación del problema
Desconocimiento de la influencia de las variedades de papa capiro, huayro moro y amarilis-inia, sobre las características químicas y fisicoquímicas del almidón de papa y como estas repercuten sobre el rendimiento del producto final.
¿Cuál será el efecto de las tres variedades de papa (Solanum tuberosum) capiro, huayro moro y amarilis-inia, cultivadas en la provincia de Jauja, en la calidad de su almidón?
1.3. Objetivos de la investigación 1.3.1. Objetivo general.
Evaluar la calidad del almidón, de las tres variedades de papa (Solanum tuberosum) capiro, huayro moro y amarilis-inia cultivadas en la provincia de Jauja.
1.3.2. Objetivos específicos.
a. Caracterizar química y fisicoquímicamente las tres variedades de papa: capiro, huayro moro y amarilis-inia.
b. Determinar e l rendimiento del almidón, de cada variedad de papa.
c. Determinar la composición química-proximal de los almidones de tres variedades de las papa.
d. Determinar propiedades funcionales del almidón, mediante evaluaciones estadísticas.
24
1.4. Justificación e importancia de la investigación
La presente investigación aborda un tema importante para la mejora del proceso productivo de las plantas procesadoras de papa con la que se podrá acceder a la información necesaria que nos permitirá determinar la calidad del almidón obtenida de distintas variedades de papa a utilizarse en la producción, deseando cubrir las expectativas en cuanto a la mejora del producto final y su rendimiento.
El origen de las papas cultivadas se remonta a la época precolombina desarrollada por los agricultores a partir de especies nativas, la domesticación de la papa trajo por consiguiente la mejora genética de la misma a través de los años dejando atrás las obsoletas por la aparición de otras con mayor rendimiento y adaptabilidad, dando como resultado una amplia biodiversidad de este tubérculo, contando el Perú con alrededor de 3000 variedades de las 5000 que hay en el mundo.
Desde el punto de vista empresarial se procesa esta materia prima para la obtención de diversos subproductos como hojuelas, snacks, chuño, moraya, shele, deshidratada y almidón, de las que se puede encontrar información general y muy escaza sobre la variedad de papa a utilizarse para su mejor producción.
Por lo que el presente trabajo de investigación caracterizo tres variedades, utilizadas en el procesamiento de la papa para la obtención de almidón. En nuestro país hay desconocimiento por parte del
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agricultor proveedor y de la industria productora en cuanto a la composición química de las variedades papa y sus propiedades funcionales del almidón obtenido.
La industria productora de almidón de papa trabaja con una cantidad promedio de 18000 kilos diarios de materia prima obteniendo un 9.5 % de almidón diario, esto ignorando la variedad adecuada para el procesamiento y obtención del producto final, por lo que este trabajo de investigación busca determinar el rendimiento, las propiedades funcionales del almidón de tres variedades de papa que influirán en el proceso productivo de las plantas procesadoras.
Los resultados de la investigación darán la información para elegir la variedad de papa a procesar para minimizar la inversión, mejorando la rentabilidad y la productividad, dando a conocer al agricultor proveedor la variedad de papa necesaria para el procesamiento y brindarle un precio fijo y justo con ganancias mayores a la del mercado local, teniendo así una cadena productiva para el mejoramiento del desarrollo regional de la papa.
1.5. Delimitaciones de la investigación 1.5.1. Espacial
El presente trabajo de investigación se ha realizado con materia prima obtenida en la provincia de Jauja departamento de Junín, con muestras tomadas de parcelas de los centros poblados
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distritales: Acolla, Marco, Paccha, Pomacancha, Sincos, Tunanmarca, Yauli y Yauyos. La parte experimental y de laboratorio se realizo en los laboratorios de instrumentación, de microbiología y de química analítica de la Facultad de Ciencias Aplicadas de la UNCP.
1.5.2. Temporal
La elaboración, desarrollo y ejecución de la parte experimental del proyecto se realizo del 01 de agosto al 31 Diciembre del año 2012.
1.5.3. Delimitación Metodológica
Para la investigación fueron empleados los métodos propuestos por la Asociación de Químicos Analíticos (AOAC), ITINTEC, FAO.
1.5.4. Social
Esta investigación ha permitido obtener datos sobre el contenido de almidón en tres variedades de papa capiro, huayro moro y amarilis-inia datos que favorecerán a las personas relacionadas con su agricultura y su proceso productivo para su producción en mayor escala y accedan a mejoras en ingresos económicos teniendo presente que los encargados de diseño, planificación y conducción de la producción en planta tienen el compromiso de garantizar el abastecimiento de materia prima a la planta a través de adecuados sistemas de recolección y producción de
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calidad de almidón bajo un enfoque de producción sostenible, buscando alcanzar un bienestar socioeconómico que mejore la calidad de vida de la sociedad con alternativas de empleo y trabajo.
1.5.5. Política
Actualmente uno de los temas en debates políticos es el de la empresa privada y su influencia en la sociedad, como en el precio de la materia prima elevada en los mercados locales por la falta de excedente, la sobreexplotación del trabajador, el comercio justo y el desarrollo sostenible por lo que esperamos que con el presente trabajo de investigación apliquen las pautas para una convivencia sana entre el estado y las pequeñas empresas procesadoras de papa pues el presente trabajo es una herramienta para conocer la realidad nacional de nuestros pueblos, mediante la investigación estadística, bibliográfica y aplicada de la producción de papa en la región y su influencia en la población, resultando útil para la elaboración de futuras investigaciones relacionadas con esta materia prima, esperando que los futuros investigadores encuentren motivación en estudiar la realidad económica de su país.
1.5.6. Legal
Con el presente trabajo de investigación se espera contribuir en la implementación de normas técnicas para la adecuada
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obtención del rendimiento del almidón de papa, pues en la actualidad se carece de esta información en el Perú y casi todas las investigaciones se basan en estudios realizados con almidón de maíz, buscando con el trabajo acoplar reglamento y normativas de laboratorio extranjeros y aplicarlos en el estudio de papas peruanas, además de aportar información a las tablas de composición química de alimentos del SENAM.
29 CAPITULO II Marco Teórico
2.1. Antecedentes de la investigación:
Cenzano (1996) realizo un estudio de la extracción y caracterización de los almidones de tres clones de achira, en el cual se determino, la caracterización fisicoquímica y reologica del almidón de tres clones de achira (Canna Indica L.) cultivados en la UNALM (240 m.s.n.m.) y en los campos del centro internacional de la papa. Los resultados se compararon con una muestra patrón de almidón de papa variedad Tomasa. Los almidones de los clones de achira presentaron gránulos de forma oval elíptica y los de la papa forma de ostra. Los gránulos de almidón de achira presentaron tamaños promedio de 54.44, 47.38 y 40.34, el almidón de papa 28.61 micras. El porcentaje de hinchamiento en almidón de achira presento valores de 31.9, 31.22, 23.40 % a 95°C mientras que en papa alcanzo 52% a solo 77.5°C a los 80 se observo disrupción del almidón de esta muestra. En cuanto a la solubilidad de las muestras hay mucha similitud entre ellas. Los valores fueron de 26.6, 24.4, y 27.71% en los almidones de achira a
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95°C y 26.2% en almidón de papa a 77.5°C. En cuanto a la temperatura de gelatinización se observo que los gránulos de almidón de achira gelatinizan en un 78% a las siguientes temperaturas 74.9, 70.6, y 68.3°C y el almidón de papa a los 71.5 °C. Esta valoración se realizo observando la perdida de birrefringencia de los gránulos. El análisis de correlación efectuado entre el contenido de amilosa y la temperatura de gelatinización indica que existe una relación significativa entre las dos variables (r =0.85).
Artemio (2004) realizo un estudio de la caracterización de almidones aislados de tubérculos andinos: Mashua (Tropaeolum tuberosum), Oca (Oxalis tuberosa), Olluco (Ullucus tuberosus) para su aplicación tecnológica, cuyo objetivo fue determinar la forma de los almidones en estudio se utilizó el microscopio de investigación óptico Carl Zeiss Jena. Con máquina fotográfica incorporada con el que se tomó microfotografías de cada muestra con un aumento de 20x, 40x, y 100x. Se coloco una gota de agua destilada en el centro de una placa de vidrio porta-objeto, se introdujo la punta de una aguja dentro de la muestra de almidón se transfirió a la gota de agua, se cubrió la gota con un cubre objeto y se procedió a observar la forma de los gránulos.
La determinación del tamaño de los gránulos de almidón se efectuó siguiendo el método de Schoch et al. (1956), midiendo el diámetro de los mismos haciendo uso de un micrómetro montado en el lente
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ocular X10, en combinación con el objetivo X40. La calibración de la medida se hizo por medio de una lámina estándar con divisiones de 100 micras y subdivisiones de 10. Cada intervalo del micrómetro ocular usado equivale a 3 micras. Se utilizaron diluciones acuosas de 0.2 % que dieron una distribución adecuada de los gránulos. La solución se montó en una cámara de Newbawer y se tomó la medida del diámetro de todos los gránulos encontrados en 1 mm2.
Aparicio (2007) realizo un estudio de la obtención de almidón resistente por tratamiento en autoclave a partir de almidón de plátano modificado: caracterización fisicoquímica, morfológica y estructural,ya que el almidón es la principal fuente de energía de la dieta humana, este polisacárido es de gran importancia ya que se ha demostrado que una fracción de almidón presente en los alimentos resiste el ataque de las enzimas digestivas en el intestino delgado, esta fracción es llamada almidón resistente (AR), para finalmente ser fermentado en el colon, donde tiene efectos benéficos en la salud previniendo el cáncer de colon. Por lo tanto debido a los efectos positivos que proporciona el AR en la salud y la posibilidad de usar tratamientos tecnológicos para incrementar la cantidad de AR en los alimentos mediante la modificación química del almidon ha llamado la atención durante las últimas décadas a nivel de trabajo experimental e industrial. En este trabajo se modifico químicamente el almidón nativo
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usando dos métodos: a. lintnerizacion y b. entrecruzamiento y una vez modificados químicamente fueron sometidos a consecutivos tratamientos en autoclave-enfriamiento para obtener un polvo enriquecido en AR y se llevo a cabo su caracterización fisicoquímica, morfológica y estructural. Las muestras en autoclave tuvieron un contenido de AR más alto pero la lintnerizacion permitió desarrollar proporciones más altas de AR (19%bs). Las muestras en autoclave mostraron valores similares de hinchamiento (α=0.05) a las temperaturas medidas. Estos productos ricos en AR exhibieron más baja solubilidad que sus correspondientes materiales nativos. La temperatura de pico de la transición térmica fue de 155.52 y 148.85 ºC para el almidón nativo y lintnerizado-autoclave respectivamente.
Estos valores indican que los productos ricos en AR tienen una marcada estabilidad térmica.
En el 2008 Benavides A. y Pozo L., investigaron la elaboración de una bebida alcohólica destilada (vodka) a partir de tres variedades de papa (solanum tuberosum) utilizando dos tipos de enzimas. Para el análisis estadístico se utilizó un Diseño Completamente al Azar con arreglo factorial AxB este diseño se aplicó a las variables: acidez total, rendimiento de vodka y grado alcohólico del cuerpo del destilado. Se utilizó pruebas de Tukey para tratamientos y DMS para factores. Se obtuvo los siguientes resultados: En pH el mejor tratamiento fue el T6
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(variedad gabriela + enzima Termamyl 120 Type L) con un valor de 3,02. En el % de sólidos disueltos T3 (variedad capiro + Enzima termamyl 120 Type L) presentó un mayor consumo de azúcares, con un valor de 3.2%. En la acidez T3 (variedad capiro + enzima Termamyl 120 Type L) presentó el menor valor 2,83 mg/100ml de muestra. En la variable grado alcohólico T2 (variedad super chola + enzima Fungamyl 800 L) fue el mejor tratamiento con 85,6ºGL. Para la variable rendimiento de Vodka se realizó el balance de materiales dando como resultado que T 1 presentó el mayor porcentaje con un valor de 6,00%. Además se evaluó el rendimiento de almidón de las 3 variedades de papa, demostrando que la variedad capiro tiene el mayor porcentaje de almidón con 16,8%.
Loyola L.Oyarce C y Acuña C. (2008) realizo un estudio sobre la evaluación del contenido de almidón en papas (solanum tuberosum, sp. tuberosum cv. desirée), producidas en forma orgánica y convencional, en la provincia de Curicó, región del Maule, en esta investigación se evaluó la composición química de tubérculos de papas (Solanum tuberosum, sp Tuberosum) cv. Desirée, producidos bajo dos formas de cultivo convencional y orgánico; los componentes evaluados fueron: contenido de materia seca, almidón, proteínas, azúcares totales y azúcares reductores. Se usó un diseño completamente al azar y análisis de varianza con un 95% de
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exigencia para ver si existían diferencias estadísticas. El estudio concluyó en que no existieron diferencias significativas en los parámetros evaluados, bajo las dos formas de cultivo. También se realizaron evaluaciones sensoriales de papas fritas con tubérculos producidos en forma convencional y orgánica, a los 30 y 75 días de postcosecha, participando 13 panelistas entrenados, quienes evaluaron los atributos de: color, textura y sabor. Para expresar los resultados se utilizaron gráficos del tipo radial, no encontrándose diferencias marcadas a favor de un tipo de papas, luego de freírlas, independiente del tipo de cultivo realizado, de acuerdo a los atributos evaluados.
Cosme y Mandujano (2009) investigo las variedades de papas nativas estudiadas fueron huayro-moro, huayro-negro, peruanita, runtush y tumba. De ellos se determino por el medio AOAC – 2000, siendo los valores de materia seca, para la variedad huayro-moro 22,47%, huayro-negro 22.12%, peruanita 27,87%, runtush 22,00%y tumbay 20,71%, asimismo se determino la gravedad especifica promedio de 1,001 para la primera variedad; para la segunda 1.001 para la tercera 1,003 para la cuarta 1,001 y para la quinta 1,002 de los valores hallados; materia seca y gravedad especifica se hallo el modelo propuesto ms=2296,25 GE – 2276,89 de lo cual se calculo la materia seca empíricamente para la variedad huayro - moro se obtiene
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21,66%, huayro- negro 21,66% peruanita 26,23% runtush 21,66 y tumbay 23,95 así mismo se determino la cantidad de almidón en función a la materia seca: para la primera variedad 14,61gr , para la segunda 14,38, para la tercera 18,12, para la cuarta 14,30y para la quinta14,46 en 100 gr de producto. En los valores hallados se señala que las variedades que presentan mejores características para uso industrial de la elaboración de chips, son las variedad huayro-moro, huayro-negro, runtush y tumbay. La variedad peruanita es destinada a otra línea de producción por no presentar características de calidad referidos al contenido de materia seca que está por encima de 24%.
Guizar (2009) realizo un estudio de obtención y caracterización física y química del almidón de camote de cerro (dioscorea spp.), el objetivo del presente trabajo consistió en determinar la composición química y el valor nutricional de los tubérculos del camote de cerro, así como las características físicas, químicas y funcionales de su almidón. Para ello, plantas de Dioscorea fueron recolectadas e identificadas como D.
remotiflora Kunth y de D. sparsiflora Hemsl. Se extrajeron sus tubérculos a los que se les determinó su forma, color, tamaño, porción comestible y su análisis químico porcentual, así como su contenido de minerales y ácidos grasos y en base a esto, se determinó su valor nutricional en la alimentación humana. Posteriormente se llevo a cabo la extracción de sus almidones y se realizó la caracterización física,
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química y funcional de los mismos. Externamente los tubérculos del camote de cerro son de color café y blanco a amarillo su interior; son de forma cilíndrica y su porción comestible es del 100%. En base seca los carbohidratos representan el principal constituyente en ambos tubérculos (80%) además, son ricos en proteínas, minerales como el Ca, Mg, Na, K, Fe, Mn, P y Zn; y aportan cantidades considerables de ácidos grasos esenciales como el oleico, linoleico, linolénico y araquídico. El principal componente de los carbohidratos de ambos tubérculos es el almidón, sus gránulos son de forma redonda a ovalada y su tamaño varía de 8 a 55 µm. El contenido de fósforo en ambos almidones fue similar al que contiene el almidón de papa. El contenido de amilosa en ambos almidones fue superior a 30%, lo que les confiere a ambos almidones una mayor capacidad de retención de humedad, mayor solubilidad, mayor poder de hinchamiento, y una mayor estabilidad durante ciclos de congelamiento y descongelamiento, en comparación con otros almidones, especialmente a los procedentes de cereales como el maíz, el trigo y el arroz. Por otro lado, las dispersiones de almidón de D. remotiflora presentaron mayor claridad y su almidón sufre una mayor retrogradación en comparación con el almidón de D. sparsiflora.
Lescano (2010) investigo sobre la caracterización de las harinas de trigo nacional (cojitambo), maíz (iniap 122), cebada (cañicapa),
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quinua, papa (gabriela), destinadas a panificación mediante la determinación de las propiedades funcionales de sus almidones”.
Donde las propiedades funcionales de los almidones de harinas de trigo Cojitambo, cebada Cañicapa, maíz INIAP 122, papa Gabriela y quinua Tunkahuan, fueron analizadas para orientar su uso en panificación, además de las de trigo importado (Hard Red Winter;
Canadian Wheat Red Spring) para realizar una comparación. Se ha determinado que las harinas que presentan el mayor contenido dentro de los índices de absorción de agua (IAA), solubilidad en agua (ISA) y poder de hinchamiento (PH), fue la harina de papa precocida, quinua y cebada respectivamente. Mediante un método colorimétrico se determinó el porcentaje de amilosa presente en los almidones de las harinas, obteniéndose un alto índice en los trigos importados, mientras que en las harinas de cebada Cañicapa y de papa Gabriela presentaron aceptables resultados (porcentaje de amilosa: 20,2 y 21.8; PH: 2,1 y 4,8; ISA: 2,5 y 7,4; IAA: 2,0 y 4,5 respectivamente.
2.2. Bases teóricas.
2.2.1. Generalidades de la papa 2.2.1.1. Origen
Egúsquiza (2000) sostiene que su centro de origen se dio hace 10000 u 8000 años cuando se inicio la agricultura en la chacra primitiva donde se sembraban diferentes especies de papas silvestres que se cruzaban
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entre ellas a través de los años el agricultor selecciono híbridos que producían tubérculos mas grandes menos amargos y mejor adaptados a diferentes condiciones de suelos y climas.
2.2.1.2. Clasificación taxonómica
Hawkes (1994) menciona que la papa pertenece a la sub sección potatoe del genero solanum la cual se distingue debido a que las especies que agrupa presentan tubérculos formados en el extremo de rizomas.Egúsquiza (2000), menciona que la clasificación científica es:
Tabla 1
Clasificación científica
Nota:Tomado de Egúsquiza (2000).
Clasificación científica
Reino Plantae
División Magnoliophyta
Clase Magnoliopsida
Orden Solanales
Familia Solanaceae
Subfamilia Solanoideae
Tribu Solaneae
Género Solanum
Especie S. tuberosum
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2.2.1.3. Descripción botánica A. Hoja
Infoagro (2002) menciona que las hojas son compuestas, con 7 a 9 foliolos (imparipinnadas), de forma lanceolada y se disponen en forma espiralada en los tallos. Son bifaciales, ambas epidermis están compuestas por células de paredes sinuosas en vista superficial. Presentan pelos o tricomas en su superficie, en grado variable dependiendo del cultivar considerado.
Egusquiza (2000) señala que la superficie de las hojas es la fuente de energía que utiliza la planta de papa para el crecimiento, desarrollo y almacenamiento (producción). Es importante mantenerla sana el tiempo más largo posible.
B. Tallo
Infoagro (2002) sostiene que presentan tres tipos de tallos, uno aéreo, circular o angular en sección transversal, sobre el cual se disponen las hojas compuestas y dos tipos de tallos subterráneos: los rizomas y los tubérculos, Egusquiza (2000) señala que el tubérculo es el tallo que almacena sustancias.
Egusquiza (2000) señala que la planta de papa es un conjunto de tallos especializados para sostener hojas y
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flores (tallos aéreos), transportar azucares (estolones) y almacenar almidones (tubérculos).
C. Estolón
Egusquiza (2000) señala que es una tallo especializado en el transporte de las sustancias (azucares) producidos en las hojas y que se almacenaran en el tubérculo en forma de almidones. Estos crecen a través de una continua división celular y elongación.
D. Tubérculos
Infoagro (2002) menciona que el tercer tipo de tallo de la papa es subterráneo y se halla engrosado como una adaptación para funcionar como órgano de almacenamiento de nutrientes, el tubérculo. Los rizomas presentan una zona meristemática sub-apical, de donde se originan los tubérculos mediante un engrosamiento radial, producto del alargamiento de las células parenquimáticas y la pérdida de la polaridad de las mismas. Además Egusquiza (2000) señala que el tubérculo de papa es el tallo subterráneo especializado para el almacenamiento de los excedentes de energía (almidón).
41 E. Raíz
Infoagro (2002) Menciona que el sistema radical es fibroso, ramificado y extendido más bien superficialmente, pudiendo penetrar hasta 0,8 m de profundidad. Egusquiza (2000) señala que comparativamente con otras plantas cultivadas, las raíces de papa son de menor profundidad, son débiles y se encuentran en las capas superficiales.
F. Inflorescencia y flor
Infoagro (2002) sostiene que la inflorescencia nace en el extremo terminal del tallo y el número de flores en cada una puede ir desde una hasta 30, siendo lo más usual entre 7 y 15. El número de inflorescencias por planta y el número de flores por inflorescencia están altamente influenciados por el cultivar. Egusquiza (2000) señala que la flor es estructura que cumple funciones de reproducción sexual. Se debe tener en consideración que la práctica de eliminación de flores mejora el rendimiento del cultivo solo en variedades de abundante fructificación.
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Figura 1. Características de la flor, desde el punto de vista agrícola, las características de la flor tienen importancia para la diferenciación y reconocimiento de variedades.
(Figura adaptada de “La Papa Producción, Transformación y Comercialización” [Egusquiza, 2000, p.24])
G. Fruto y semillas
Infoagro (2002) sostiene que el fruto de la planta de papa es una baya, de forma semejante a un tomate pero mucho más pequeña, la cual puede presentar una forma redonda, alargada, ovalada o cónica. Su diámetro generalmente fluctúa entre 1 y 3 cm, y su color puede
FACTORES QUE MODIFICAN LAS CARACTERÍSTICAS DE FLORACIÓN
Floración Numero de flores Duración Fertilidad Variedad
Suelo
Humedad relativa
Temperatura del ambiente
Intensidad de luz
Duración de luz
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variar de verde a amarillento, o de castaño rojizo a violeta.
H. Fisiología:
Egusquiza (2000) señala que es la especialidad interesada en el conocimiento de las funciones que realizan los seres vivos en forma individual o en interacción con el medio ambiente.
Fotosíntesis:
Respiración
La planta de papa es un organismo especializado en el almacenamiento de productos de la fotosíntesis (almidón). Por lo tanto, una apropiada producción de tubérculos depende de que la fotosíntesis sea mayor que la respiración.
Egusquiza (2000), señala que los hidratos de carbono producidos por la fotosíntesis de la hoja (puntos rojos) se distribuyen a los centros de crecimiento, a los centros de reproducción sexual, se consumen en la
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respiración y los excedentes se almacenan en los tubérculos.
1. Inducción o inicio: ocurre cuando los azucares se depositan en la forma de almidón; las células se multiplican a lo largo del gancho, los estolones dejan de crecer.
2. Tuberización; es la etapa del crecimiento del tubérculo; las células se multiplican radialmente y el tubérculo se expande por acumulación de agua y de sólidos. Ocurre hasta la fase final del follaje
2.2.1.4. Genética y variedades
Aristizábal, Sánchez y Mejía (2007) señalan que los expertos han desarrollado miles de variedades, muchas de las cuales van quedando obsoletas por la aparición de otras con mayor rendimiento y adaptabilidad, de manera que sólo se consumen unas pocas decenas. Las variedades se pueden diferenciar por el color de la epidermis y de la pulpa, la resistencia a enfermedades, la duración del ciclo de cultivo y los requerimientos nutritivos, entre otras características de relevancia productiva.
Los cultivares modernos suelen ser de forma redondeada, con la piel amarilla o rosada, la pulpa blanca o amarilla y
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los ojos poco profundos. Se estima que en el Perú existen más de tres mil variedades de papas nativas o criollas.
Gran parte de ellas no pueden ser cultivadas fuera de los Andes peruanos debido a que requieren particulares condiciones climáticas y agroecológicas siendo algunas de estas:Canchán, Tomasa, Amarilla, Amarilis-INIA, Tarmeña, Huamantanga, Negra, Perricholi, Peruanita, Yungay, Capiro y Huayro Moro
2.2.1.5. Producción A. Suelo
Infoagro (2002) menciona que es una planta poco exigente a las condiciones edáficas. La humedad del suelo debe ser suficiente; aunque resiste la aridez, en los terrenos secos las ramificaciones del rizoma se alargan demasiado, el número de tubérculos aumenta, pero su tamaño se reduce considerablemente. Los terrenos con excesiva humedad, afectan a los tubérculos ya que se hacen demasiado acuosos, poco ricos en fécula y poco sabrosos y conservables. Prefiere los suelos ligeros o semiligeros, silíceo-arcillosos, ricos en humus y con un subsuelo profundo. Soporta el pH ácido entre 5.5-6, ésta circunstancia se suele dar más en los terrenos arenosos.
46 B. Clima
Infoagro (2002) menciona que se trata de una planta de clima templado-frío, siendo las temperaturas más favorables para su cultivo las que están en torno a 13 y 18ºC. Al efectuar la plantación la temperatura del suelo debe ser superior a los 7ºC, con unas temperaturas nocturnas relativamente frescas. El frío excesivo perjudica especialmente a la papa, ya que los tubérculos quedan pequeños y sin desarrollar. Si la temperatura es demasiado elevada afecta a la formación de los tubérculos y favorece el desarrollo de plagas y enfermedades. Es un cultivo bastante sensible a las heladas tardías, ya que produce un retraso y disminución de la producción. Si la temperatura es de OºC la planta se hiela, acaba muriendo aunque puede llegar a rebrotar. Los tubérculos sufren el riesgo de helarse en el momento en que las temperaturas sean inferiores a -2ºC. La intensidad luminosa además de influir sobre la actividad fotosintética, favorece la floración y fructificación.
C. Propagación
Egúsquiza (2000)sostiene que la papa puede reproducir una nueva planta a partir de sus diferentes estructuras,
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siempre y cuando se les proporcione condiciones apropiadas. Las semillas de papa son de dos clases, semilla sexual que es la semilla botánica o semilla verdadera y semilla asexual q son las plantas invitro, brotes esquejes de tallo y tubérculos
D. Riego
Egusquiza (2000) menciona que la papa es un cultivo muy exigente en agua, aunque un exceso reduce el porcentaje en fécula y favorece el desarrollo de enfermedades. Desde la siembra, el estado hídrico del suelo tiene influencia sobre toda la evolución del cultivo.
Las alternancias de períodos secos y húmedos dan lugar a modificaciones en la velocidad de engrosamiento de los tubérculos, ya que son el origen de ciertos defectos como: grietas, surcos, estrechamientos. Antes de la tuberización un ligero déficit hídrico favorece el desarrollo de las raíces. Generalmente el método de riego mejor empleado es aspersión con instalaciones móviles. Los aspersores de baja presión son los más recomendados ya que su gasto y potencia de bombeo son mínimos y el riego es de calidad. Según el ministerio de agricultura en la región Junín en el año 2012 se han empleado con más frecuencia el riego por aspersión ya
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que anteriormente se empleaba con más frecuencia el riego por gravedad.
2.2.1.6. Recolección y almacenamiento A. Recolección
Es una de las operaciones más delicadas en el cultivo de la papa junto al almacenamiento. Se debe efectuar cuando las matas se secan (toman un color amarillento y se vuelven quebradizas). Si se trata de papa temprana, la recolección se realiza estando las plantas aún verdes.
La recolección puede efectuarse de forma manual o mecanizada. En la recolección y transporte de las papas se debe procurar no golpearlas ni dejarlas al sol.
Papas de 1 categoría
Son las papas de mayor tamaño, que se usa mayormente para frituras en restaurants, donde Egusquiza (2000), sostuvo que extra es mayor a 9cm de diámetro, y de primera 7.0 – 9.0 cm.
Papas de 2 categoría
Son las papas de mediano tamaño y usan para semilla en su mayoría como también para consumo humano, Egusquiza (2000), menciona que papa segunda puede 5.0 - 7.0 cm.
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Papas de 3 categoría
Son las papas de menor tamaño es para consumo humano por ser más económico y además usan para semilla.
Papas de 4 categoría
Son las papas más pequeñas que se usa de mayormente de manera industrial para obtención de almidones.
Papa de 5 categoría
Son papas de denominación “chisito” que se usan para a nivel industrial.
Papas de última categoría
Son las papas de desecho, lastimadas, verdeadas.
B. Almacenamiento.
El almacenaje debe adaptarse al rendimiento de la recolección y estar regulado de forma que el suministro de los tubérculos sea suficiente y constante. Los tubérculos no deben presentar daños, ya que el lavado puede contribuir a la aparición de podredumbres bacterianas, sobre todo si estos presentan heridas.
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2.2.2. Procesamiento y producción de almidones.
Linden y Lorient señalaron en 1994 que el procedimiento de trituración, cribado y centrifugación que tiene por objetivo separar el almidón de la celulosa, los lípidos y las proteínas que están estrechamente enlazados en el.
Gomez y Wong (1998) El almidón de papa, o harina de chuño comúnmente conocido como chuño ingles de los mercados municipales de lima es un producto que se destina tanto al consumo humano al intermedio y al industrial. La producción de almidón requiere insumos con alto porcentaje de materia seca (más del 25%) ya que existe una alta correlación entre esta y el contenido de almidón las variedades de papa que satisfacen este requisito son Yungay, Mariva y las papas amargas dentro de estas variedades pueden usarse papas de cuarta categoría con su adecuado proceso de rectificado.
El proceso de fabricación de almidón de papa pasa por las siguientes fases (Ver figura 2):
A. Lavado: el proceso se inicia con el lavado de las papas que luego se rectifican.
B. Molienda: se trasladan a un molino las papas lavadas, y de ellas se obtiene una masa.
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C. Extracción: la masa se traslada a una zaranda vibratoria a la que se agrega agua para extraer el almidón y pasa a las tinas de decantamiento.
D. Decantamiento: Estas tinas en reposo absoluto permiten que el almidón descienda al fondo.
E. Extracción: el agua es retirada a las tinas.
F. Secado: el almidón es expuesto a un primer secado al sol y luego, para disminuir más la humedad, pasa por un túnel de secado.
G. Molienda: la molienda final le permite obtener la condición de polvo suave.
La tasa de conversión de papa fresca a almidón de papa varía entre 10 a 1 y entre 6 a 1, según la cantidad de materia seca contenida en la papa, sin embargo, los conocedores de los aspectos técnicos del proceso informan que esta tasa podría definirse como de 5 a 1.
La capacidad instalada para el almidón de papa en lima se estima en alrededor de 2000 TM anuales. En la actualidad se utilizan el 40% y el 60% de la capacidad total.
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Figura 2. Secuencia del proceso productivo del almidón de la papa.
Figura adaptado de Nagahama y Truong (1994) indican que la producción industrial de almidones de raíces está estimada en 1.3 millones de toneladas para papa y 1.0 millón de toneladas para yuca y 14000 toneladas para Camote.
2.2.2.1. Rendimiento de almidón: El rendimiento es un concepto asociado al trabajo realizado por las maquinas (en cada operación unitaria) en la extracción del almidón, obtener un buen rendimiento supone obtener buenos resultados con poco trabajo.
Molienda
Zaranda vibratoria
Tinas de decantamiento
Molienda final Secado Lavado y rectificado
AGUA
53 2.2.3. Almidón
2.2.3.1. Generalidades del almidón
Bello y Paredes señalaron en 1999 que el almidón es el principal carbohidrato de reserva de la mayoría de los productos agrícolas y probablemente es el segundo carbohidrato más abundante en la naturaleza después de la celulosa. Se encuentra en forma de gránulos insolubles como los cereales (30% a 80% de almidón), leguminosas (25% a 50% de almidón), tubérculos (papa, yuca) en los que el almidón representa entre un 60 a 90%, Como se señala en Sivack y Preiss (1998). El almidón es un biopolímero formado por residuos de D- glucosa unidos mediante enlaces glucosidicos y constituye el producto final de la fijación fotosintética del CO2 atmosférico.
Jayakoby y Hoover (2008) definen que durante la formación del granulo, el almidón se deposita en capas concéntricas sucesivas y superpuestas alrededor de un núcleo central “hilium”. Formando así un granulo compacto. El tamaño, forma y composición de los gránulos dependen de la fuente botánica, de la bioquímica de los cloroplastos o amiloplastos, y de la
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fisiología de la planta, lo que resulta de gran utilidad para la producción de almidón y azucares.
Vandeputte y Delcour (2004) mencionaron que en el amilo plasto se puede sintetizar pequeños gránulos de almidón, como en el caso del arroz; o solo se sintetiza unos gránulos de almidón por amiloplasto, como ocurre en la papa, el maíz y el trigo.
Lindeboom, Chang y Tyler (2004).sostienen que de acuerdo a su tamaño, los gránulos de almidón se clasifican como gránulos grandes (>25 μm), gránulos medianos (≥10 ≤ 25 μm), gránulos pequeños (≥5 ≤10 μm) y gránulos muy pequeños (<5 μm) siendo mayores los gránulos del almidón de papa (<110 μm).
Figura3. Micrografía del granulo de almidón depapa.
(Figura adaptada de química de los alimentos (Badui, 2001)).
55 2.2.3.2. Estructura química
A. La Amilosa
Guan y Hanna (2004), menciona que la amilosa, que representa del 15 al 20% de la estructura. Knutzon y Grove (1994) menciona que es un polímero lineal de unidades de glucosa unidas por enlaces α (1-4), en el cual algunos enlaces α (1-6) pueden estar presentes.
Esta molécula no es soluble en agua, pero puede formar micelas hidratadas por su capacidad para enlazar moléculas vecinas por puentes de hidrógeno y generar una estructura helicoidal. La amilosa (Figura 4) está formada por una secuencia lineal de α-glucosas, las que se unen entre sí a través de enlaces α -1,4-glucosídicos y se representa de la siguiente manera:
Figura 4. Molécula de amilosa.
(Figura adaptada y traducidade “Almidón: Química y Tecnología”[Whistler, Bemiller & Paschall, 1984, p. 673])
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Esta fracción del almidón es soluble en agua y tiene un peso molecular que varía de los 150.000 a los 600.000, lo cual indica que debe tener de 1.000 a 4.000 unidades de a- glucosas unidas. La amilosa se disuelve fácilmente en agua, adquiriendo una estructura secundaria característica, de forma helicoidal, en la que cada vuelta de hélice comprende 6 unidades de glucosa.
B. La Amilopectina
Guan y Hanna (2004) menciona que la amilopectina que constituye el 80 a 85% restante. Knutzon y Grove (1994) sostiene que es un polímero ramificado de unidades de glucosa unidas en un 94-96% por enlaces α (1-4) y en un 4- 6% con uniones α (1-6). Dichas ramificaciones se localizan aproximadamente a cada 15-25 unidades de glucosa. La amilopectina es parcialmente soluble en agua caliente. La amilopectina es la segunda fracción del almidón, es una cadena ramificada y está formada por muchas cadenas cortas de unas 20 a 25 unidades de a-glucosas. Un extremo de cada una de estas cadenas, se une a la siguiente unidad mediante un enlace a-1,6-glucosídico, formando ramificaciones.
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Esto se puede representar de la siguiente manera:
Figura 5. Molécula de amilopectina
(Figura adaptada y traducida de “Almidón: Química y Tecnología” [Whistler, Bemiller & Paschall, 1984, p. 673])
Esta fracción del almidón es insoluble en agua; de acuerdo a los pesos moleculares que se han determinado por métodos físicos, la molécula debe tener hasta un millón de unidades de a-glucosas. La estructura cristalina del gránulo de almidón ha sido atribuida directamente a la amilopectina.
Análisis de rayos X han demostrado que el gránulo de almidón está formado de regiones amorfas y regiones cristalinas. La parte amorfa del gránulo de almidón está
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formada esencialmente por amilosa, mientras que la región cristalina está formada por cúmulos paralelos de cadenas cortas en la amilopectina, la cual así mismo presenta regiones amorfas y regiones altamente cristalinas. Rodriguez et.al (2001)
2.2.3.3. Composición química del almidón
Moorthy (2002) señalo que el agua normal de hidratación en los almidones se localiza en el carbono 6 de los residuos de glucosa y su composición química depende de la fuente y el procedimiento de obtención, del proceso de secado y de la humedad relativa del medio. El contenido de humedad en los gránulos de almidón va de un 10 al 12% en cereales y de 14 a 19% en almidones de tubérculos y raíces. Un contenido superior de humedad puede ocasionar daño microbiano y por tanto, el deterioro en la calidad del polímero. Además, todos los almidones contienen pequeñas cantidades de proteínas, lípidos, fósforo y trazas de materiales inorgánicos.
