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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA Elaboración de harina de chocho para enriquecer harina de trigo Trabajo de titulación, modalidad proyecto de investigación para la obtención del Título de Ingeniera Química AUTOR: Quilca Iles Paola Lizbeth TUTOR: Ing. Sergio Homero Medina Romo Quito, 2020
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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Elaboración de harina de chocho para enriquecer harina de trigo
Trabajo de titulación, modalidad proyecto de investigación para la
obtención del Título de Ingeniera Química
AUTOR: Quilca Iles Paola Lizbeth
TUTOR: Ing. Sergio Homero Medina Romo
Quito, 2020
ii
DERECHOS DE AUTOR
Yo, Paola Lizbeth Quilca Iles en calidad de autor y titular de los derechos morales y
patrimoniales del trabajo de titulación Obtención de harina de chocho para enriquecer
harina de trigo modalidad proyecto de Investigación, de conformidad con el Art. 114 del
CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS,
CREATIVIDAD E INNOVACIÓN, concedo a favor de la Universidad Central del
Ecuador una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de
la obra, con fines estrictamente académicos. Conservo a mi favor todos los derechos de
autor sobre la obra, establecidos en la normativa citada.
Así mismo, autorizo a la Universidad Central del Ecuador para que realice la digitaliza-
ción y publicación de este trabajo de titulación en el repositorio virtual, de conformidad
a lo dispuesto en el Art. 144 de la ley orgánica de Educación Superior.
El autor declara que la obra objeto de la presente autorización es original en su forma de
expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la responsabilidad
por cualquier reclamación que pudiera presentarse por esta causa y liberando a la Uni-
versidad de toda responsabilidad.
Firma: ________________________
Paola Lizbeth Quilca Iles
C.C. 1722659370
iii
APROBACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del Trabajo de Titulación, presentado por PAOLA LIZBETH
QUILCA ILES, para optar por el Grado de Ingeniera Química; cuyo título es: ELA-
BORACIÓN DE HARINA DE CHOCHO PARA ENRIQUECER HARINA DE
TRIGO, considero que dicho trabajo reúne los requisitos y méritos suficientes para ser
sometido a la presentación pública y evaluación por parte del tribunal examinador que
se designe.
En la ciudad de Quito, a los 14 días del mes Febrero del año 2020.
_____________________________
Ing. Sergio Homero Medina Romo
DOCENTE – TUTOR
CC: 1705652509
iv
DEDICATORIA
Con mucho amor a Dios por darme
entendimiento, sabiduría a lo largo de la
carrera y por su fortaleza en los momentos
difíciles.
A mi madre la cual ha sabido impartirme
valores a través de su ejemplo y me ha
acompañado en este largo trayecto
A mis hermanos por su apoyo
incondicional, por ser la fuente de
inspiración y consejo en cada una de las
cosas que he realizado.
A mis hermanas en cristo Bibi, Jahel,
Carito, Eri, las cuales me han brindado su
amistad y hermandad incondicional en la
culminación de mi carrera.
Paola Quilca I.
v
AGRADECIMIENTOS
Agradezco principalmente a Dios por darle la fortaleza, sabiduría y entendimiento
durante toda la carrera y poder sobre llevar cada una de las experiencias dadas a lo largo
de mi vida.
A la Universidad Central del Ecuador y a mi querida facultad de Ingeniería Química por
impartirme el conocimiento necesario y brindarme experiencias muy enriquecedoras
que me han ayudado a crecer como persona.
A mi tutor Ing. Sergio Medina, el cual me ha brindado su asesoramiento para poder
realizar la presente investigación.
A mi madre la cual ha sabido educarme y formarme como una persona de bien a lo
largo de mi vida. A mis hermanos que han sido un apoyo incondicional en cada una de
mis decisiones.
A la Comunidad Jesús es el Señor y en especial a mis hermanas Bibi, Jahel, Carito y Eri
las cuales han orado incansablemente durante la finalización de esta etapa de mi vida.
vi
CONTENIDO
Pág.
DERECHOS DE AUTOR ................................................................................................ ii
APROBACIÓN DEL TUTOR ........................................................................................ iii
DEDICATORIA………………………………………………………………………...iv
AGRADECIMIENTOS .................................................................................................... v
CONTENIDO .................................................................................................................. vi
LISTA DE TABLAS ....................................................................................................... xi
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................... xiii
LISTA DE ANEXOS ..................................................................................................... xv
RESUMEN .................................................................................................................... xvi
ABSTRACT ................................................................................................................. xvii
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 1
1. MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 3
1.1. Trigo ....................................................................................................................... 3
1.1.1. Generalidades ...................................................................................................... 3
1.1.2. Clasificación del trigo .......................................................................................... 4
1.1.3. Harina de trigo ...................................................................................................... 5
1.1.4. Proteína de harina de trigo ................................................................................... 6
1.1.5. Gluten ................................................................................................................... 7
1.2. Chocho .................................................................................................................... 8
1.2.1. Generalidades ....................................................................................................... 8
1.2.2. Origen de la Variedad INIAP 450 ANDINO ....................................................... 8
vii
1.2.3. Especie de chocho INIAP 450 ANDINO ............................................................. 8
1.2.4. Proteína del chocho .............................................................................................. 9
1.2.5. Harina de Chocho ............................................................................................... 10
1.3. Alcaloides .............................................................................................................. 10
1.3.1. Alcaloides en el chocho...................................................................................... 11
1.3.2. Métodos de extracción de alcaloides .................................................................. 12
1.3.2.1. Extracción de alcaloides con solventes no miscibles con el agua ................... 12
1.3.2.2. Extracción de alcaloides con solventes miscibles con el agua ........................ 12
1.3.2.3. Extracción con agua acidulada ........................................................................ 13
1.3.2.4. Extracción con agua ........................................................................................ 13
1.3.2.5. Extracción con soluciones de sales de reacción ácida ..................................... 13
1.3.3. Cuantificación de alcaloides (Método de Von Baer) ......................................... 13
1.4. Secado ................................................................................................................... 14
1.4.1. Humedad ............................................................................................................ 14
1.4.2. Humedad de equilibrio ....................................................................................... 15
1.4.3. Humedad Libre .................................................................................................. 15
1.4.4. Humedad Ligada ................................................................................................ 15
1.4.5. Humedad desligada ............................................................................................ 16
1.4.6. Velocidad de Secado .......................................................................................... 17
1.4.7. Curva de Régimen de Secado............................................................................. 17
1.4.8. Mecanismo de secado......................................................................................... 19
1.4.9. Tiempo del secado .............................................................................................. 19
1.4.10. Clasificación de secadores ............................................................................... 20
1.4.10.1. Secador de bandejas ...................................................................................... 21
1.5. Coeficiente total de transporte de calor ................................................................. 21
1.5.1. Transferencia de Calor por conducción ............................................................. 22
1.5.2. Transferencia de calor por convección............................................................... 22
viii
1.5.3. Transferencia de calor por radiación .................................................................. 22
1.6. Reducción de tamaño de partícula ........................................................................ 22
1.6.1. Molino centrífugo ............................................................................................... 23
1.6.1.1. Especificaciones Molino Centrífugo ............................................................... 23
1.7. Tamizado ............................................................................................................... 23
1.8. Análisis de proteína ............................................................................................... 24
1.8.1. Utilización del factor de conversión................................................................... 24
1.8.2. Métodos Químicos ............................................................................................. 24
1.8.3. Métodos físicos .................................................................................................. 25
1.8.4. Inframatic 9500 .................................................................................................. 26
1.8.4.1. Especificaciones .............................................................................................. 26
1.9. Análisis Sensorial .................................................................................................. 27
1.9.1. Percepción Sensorial .......................................................................................... 27
1.9.2. Panelistas ............................................................................................................ 27
1.9.3. Tipos de prueba sensorial ................................................................................... 28
1.9.4. Prueba escalar de control.................................................................................... 28
2. PARTE EXPERIMENTAL..................................................................................... 30
2.1. Diseño experimental .............................................................................................. 30
2.2. Materiales y Equipos ............................................................................................. 33
2.3. Sustancias y Reactivos .......................................................................................... 33
2.4. Procedimiento experimental para la obtención de Harina de Chocho .................. 34
2.4.1. Desamargado del chocho ................................................................................... 34
2.4.2. Proceso para la cuantificación de alcaloides ...................................................... 35
2.4.3. Secado ................................................................................................................ 37
2.4.4. Molienda............................................................................................................. 38
2.5. Procedimiento para la mezcla de harina de trigo con harina de chocho. .............. 38
ix
2.5.1. Porcentaje de sustitución de harina de trigo por harina de chocho. ................... 38
2.5.2. Análisis de proteína ............................................................................................ 39
2.5.3. Análisis sensorial de la Harina ........................................................................... 39
2.5.4. Análisis sensorial de un producto elaborado con harina - Pan ........................... 39
2.5.4.1. Elaboración de Pan .......................................................................................... 40
2.5.5. Análisis sensorial del pan ................................................................................... 40
3. DATOS EXPERIMENTALES ............................................................................... 42
3.1. Datos para la cuantificación de alcaloides. ........................................................... 42
3.2. Datos experimentales del secado........................................................................... 43
3.2.1. Condiciones del aire ........................................................................................... 43
3.2.2. Variaciones del peso del sólido en el tiempo .................................................... 43
3.2.3. Dimensiones del área de secado ........................................................................ 44
3.3. Datos de harina de trigo ........................................................................................ 45
3.3.1. Parámetros de harina trigo con alto valor proteico (muestra testigo) ................ 45
3.3.2. Parámetros de harina de trigo con bajo valor proteico ....................................... 45
3.3.3. Datos de análisis sensorial de la harina .............................................................. 46
3.3.4. Datos del análisis sensorial del pan .................................................................... 48
4. CÁLCULOS ............................................................................................................ 51
4.1. Cálculo para cuantificar alcaloides en el chocho .................................................. 51
4.1.1. Cálculo del porcentaje de alcaloides en base húmeda (%Abh) .......................... 51
4.1.2. Cálculo del porcentaje de alcaloides en base seca (%Abs) ................................ 52
4.2. Cálculo para el secado el chocho .......................................................................... 52
4.2.1. Porcentaje de humedad en base húmeda (%Hbh) .............................................. 52
4.2.2. Porcentaje de humedad en base seca (%Hbs) .................................................... 52
4.2.3. Cálculo de la humedad del sólido (X) ................................................................ 53
4.2.4. Cálculo del área total de secado (AT) ................................................................ 53
x
4.2.5. Cálculo de la velocidad de secado ..................................................................... 53
4.2.6. Cálculo de la masa de agua (Ma) ...................................................................... 54
4.2.7. Cálculo de la humedad inicial (Xi) .................................................................... 54
4.2.8. Rendimiento de la harina de chocho (%R)......................................................... 55
4.3. Análisis estadístico para el secado ........................................................................ 55
4.4. Análisis sensorial para el color y olor de la harina fortificada .............................. 56
4.5. Análisis sensorial para el sabor y textura del pan ................................................. 57
5. RESULTADOS ....................................................................................................... 58
5.1. Cuantificación de alcaloides .................................................................................. 58
5.2. Resultados del % Humedad del secado para el análisis de ANOVA. ................... 59
5.4. Resultados de los cálculos del secado en las diferentes condiciones fijadas ........ 61
5.5. Resultado del análisis estadístico de la harina fortificada ..................................... 66
5.6. Resultado del análisis estadístico para el olor y sabor del pan.............................. 67
5.7. Análisis de proteína de la harina fortificada .......................................................... 68
5.8. Resultados de la caracterización de la harina con 10% de harina de chocho ........ 69
6. DISCUSIÓN............................................................................................................ 70
7. CONCLUSIONES .................................................................................................. 72
8. RECOMENDACIONES ......................................................................................... 74
9. CITAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................... 75
10. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................. 78
xi
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Características del grano del trigo .................................................................... 3
Tabla 2. Caracterización del chocho INIAP 450 ............................................................ 9
Tabla 3. Principales tipos de alcaloides, sus aminoácidos precursores ........................ 11
Tabla 4. Formulación del pan ....................................................................................... 40
Tabla 5. Grado de aceptabilidad que fue utilizada para la prueba sensorial .................. 41
Tabla 6. Datos para la cuantificación de alcaloides....................................................... 42
Tabla 7. Datos de la condición del aire a un flujo de 2.5 l/h ......................................... 43
Tabla 8. Datos de la condición del aire a un flujo de 5.0 l/h ......................................... 43
Tabla 9. Pesos de chocho obtenidos a diferentes tiempos de secado ............................ 44
Tabla 10. Dimensiones del área de secado .................................................................... 45
Tabla 11. Parámetros de harina testigo con alto valor proteico .................................... 45
Tabla 12. Parámetros de harina con bajo valor proteico .............................................. 45
Tabla 13. Datos del análisis sensorial del color de la harina ......................................... 46
Tabla 14. Grado de aceptabilidad para el color de la harina ......................................... 47
Tabla 15. Datos del análisis sensorial del olor de la harina ........................................... 47
Tabla 16. Grado de aceptabilidad para el olor de la harina ........................................... 48
Tabla 17. Datos del análisis sensorial para el sabor del pan.......................................... 48
Tabla 18. Grado de aceptabilidad en el sabor del pan ................................................... 49
Tabla 19. Datos del análisis sensorial para la textura del pan ....................................... 49
Tabla 20. Grado de aceptabilidad en la textura del pan ................................................. 50
Tabla 21. Análisis de varianza para el secado ............................................................... 56
Tabla 22. Análisis de varianza para el olor de la harina ................................................ 56
Tabla 23. Análisis de varianza para el color de la harina .............................................. 57
Tabla 24. Análisis de varianza para el sabor del pan ..................................................... 58
xii
Tabla 25. Análisis de varianza para la textura del pan ................................................. 58
Tabla 26. Resultados de la cuantificación de alcaloides ............................................... 59
Tabla 27. Resultados de humedad para los dos flujos de aire ....................................... 59
Tabla 28. Rendimiento de la harina de chocho ............................................................. 60
Tabla 29. Resultados obtenidos para un flujo de aire 2.5/h ........................................... 61
Tabla 30. Resultados obtenidos para un flujo de aire 5,0 l/h.......................................... 64
Tabla 31. Proteína en diferentes mezclas con harina de trigo ....................................... 68
Tabla 32. Caracterización de harina enriquecida con 10% de harina de chocho .......... 69
xiii
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Partes del grano de trigo .................................................................................. 4
Figura 2. Molécula de albumina ..................................................................................... 6
Figura 3. Globulina ......................................................................................................... 6
Figura 4. Estructura simplificada del gluten de trigo ..................................................... 7
Figura 5. Estructura del gluten ....................................................................................... 7
Figura 6. Estructura química del aminoácido Lisina .................................................... 10
Figura 7. Estructura de la Lupanina .............................................................................. 11
Figura 8. Curva de equilibrio de humedad en el diagrama de fases ............................. 16
Figura 9. Curva de secado en condiciones constantes .................................................. 18
Figura 10. Curva de régimen de secado ....................................................................... 19
Figura 11. Secador de bandejas o anaqueles ................................................................ 21
Figura 12. Tipos de pruebas sensoriales ....................................................................... 28
Figura 13. Flujos 1 y 2 con sus respectivas temperaturas utilizados en el secador ........ 30
Figura 14. Diagrama de flujo del proceso de desamargado del chocho ........................ 35
Figura 15. Diagrama de flujo del proceso de cuantificación de alcaloides ................... 36
Figura 16. Diagrama de flujo del proceso de secado ..................................................... 37
Figura 17. Concentración de alcaloides en función del tiempo ..................................... 59
Figura 18. Porcentaje de humedad en función del tiempo ............................................ 62
Figura 19. Fracción de humedad en función del tiempo .............................................. 62
Figura 20. Velocidad de secado en función de la fracción de humedad ........................ 63
Figura 21. Porcentaje de humedad en función del tiempo ............................................. 64
Figura 22. Fracción de humedad en función del tiempo ............................................... 65
Figura 23. Velocidad del secado en función de la fracción de humedad ...................... 65
Figura 24. Grado de aceptabilidad en el olor de la harina ............................................. 66
Figura 25. Grado de aceptabilidad en el color de la harina ............................................ 67
xiv
Figura 26. Grado de aceptabilidad en el sabor del pan .................................................. 68
Figura 27. Grado de aceptabilidad en la textura del pan ............................................... 68
xv
LISTA DE ANEXOS
Pág.
ANEXO A. Tipo de chocho INIAP 450 ....................................................................... 82
ANEXO B. Equipos de laboratorio utilizados para la cuantificación de alcaloides .... 83
ANEXO C. Equipo de laboratorio utilizado para secar el chocho ............................... 85
ANEXO D. Equipos de laboratorio utilizados en la molienda y tamizado .................. 86
ANEXO E. Equipo para cuantificar la proteína ........................................................... 89
ANEXO F. Muestras de harina .................................................................................... 90
ANEXO G. Pan elaborado............................................................................................ 90
ANEXO H. Formato de prueba sensorial utilizada ..................................................... 91
ANEXO I. Certificado de calidad de harinas ............................................................... 92
ANEXO J. Análisis de laboratorio de la harina enriquecida ......................................... 95
xvi
TITULO: Obtención de harina de chocho para enriquecer harina de trigo
Autora: Paola Lizbeth Quilca Iles
Tutor: Sergio Homero Medina Romo
RESUMEN
Elaboración de harina de chocho (Lupinus mutabilis) a partir del grano seco de la
leguminosa para enriquecer harina de trigo, permitiendo que ésta conserve la mayoría
de sus propiedades fisicoquímicas. Se realizó el desamargado del chocho mediante el
lavado del grano por un periodo de 8 días. Se recogieron muestras en diferentes días
para analizar la cantidad de alcaloides que éste posee por el método volumétrico de Von
Baer hasta una concentración de alcaloide menor a 0.07%. El chocho previamente
desamargado se lo sometió a un proceso de secado mediante un secador de bandejas,
considerando como variables de entrada al flujo de aire (2.5 y 5.0 l/h) y al tiempo de
secado (4; 4.5; 5; 5.5; 6; 6.5 y 7 h) y como variable de respuesta la humedad del chocho,
con temperaturas de entrada (53 y 34°C) y salida (37 y 28°C) constantes para cada flujo
de aire, obteniendo chocho con 12.83% de humedad, el cual se molió con un molino
centrífugo y tamizó hasta un tamaño de partícula de 210 um. Se realizó el
enriquecimiento de la harina de trigo con 10%, 20% y 30% de harina de chocho, con la
cual se elaboró pan. Obteniendo una harina fortificada con 10% de harina de chocho sin
cambio en su perfil sensorial. Concluyéndose que los mejores parámetros de secado
para el chocho son: flujo de aire 2.5 l/h y tiempo 4.5 h para tener una humedad del
12.83%, y que, al ser mezclada con un porcentaje de harina de trigo, ésta no pierde sus
propiedades.
PALABRAS CLAVE: /CHOCHO/ HARINA ENRIQUECIDA/ SECADOR DE
BANDEJAS/ ALCALOIDES/ PROTEÍNA/ HUMEDAD
xvii
TITLE: Obtaining chocho flour to enrich wheat flour
Author: Paola Lizbeth Quilca Iles
Tutor: Sergio Homero Medina Romo
ABSTRACT
Production of lupine flour (Lupinus mutabilis) from the dried grain of the legume to
enrich wheat flour, allowing it to retain most of its physicochemical properties. The lint
was detached by washing the grain for a period of 8 days. Samples were collected on
different days to analyze the amount of alkaloids it possesses by the Von Baer
volumetric method up to an alkaloid concentration of less than 0.07%. The previously
unattached twat was subjected to a drying process by means of a tray dryer, considering
as input variables the air flow (2.5 and 5.0 l / h) and the drying time (4; 4.5; 5; 5.5; 6 ;
6.5 and 7 h) and as a response variable the humidity of the chocho, with constant inlet
temperatures (53 and 34 ° C) and outlet (37 and 28 ° C) for each air flow, obtaining
chocho with 12.83% humidity , which was ground with a centrifugal mill and sieved to
a particle size of 210 um. Wheat flour was fortified with 10%, 20% and 30% lupine
flour, with which bread was made. Obtaining a flour fortified with 10% lupine flour
with no change in its sensory profile. Concluding that the best drying parameters for the
chocho are: air flow 2.5 l / h and time 4.5 h to have a humidity of 12.83%, and that,
when mixed with a percentage of wheat flour, it does not lose its properties.
KEY WORDS: / CHOCHO/ HARINA ENRIQUECIDA/ DRYER DRAYER/
ALCALOIDS/ PROTEIN/ HUMIDITY
1
INTRODUCCIÓN
El trigo junto con el arroz y la cebada es el cereal con mayor importancia en el Ecuador.
El consumo nacional del mismo supera las 450.000 toneladas por año, dando como
resultado 30 kg por año per cápita. Sin embargo, el país importa el 98% de los
requerimientos internos de trigo y tan solo el 2% se produce a nivel local. Al finalizar el
2016 se cosechó 49.410 kg de semilla de trigo certificada con bajo contenido proteínico,
ideal para galletería y repostería que cumple con todos los estándares de calidad
exigidos por el Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias. (CERES, 2019)
Los tipos de trigo que existen son: trigos duros con una proteína entre 12 y 16%,
humedad de 14.2%, gluten húmedo 33 % y 70% de carbohidratos. El trigo blando con
una proteína del 6 al 11%, humedad de 14%, gluten húmedo 25% y carbohidratos de
69% utilizados para galletería y pastelería. (Levapan, 2018)
El chocho es una leguminosa que contiene un alto contenido de proteína 41-56%, de
carbohidratos 3% y no contiene gluten. También contiene hierro, fibra y minerales
fundamentales para evitar el estreñimiento. El chocho posee grasas saludables parecidas
a los que están en el aceite de oliva, además es económico y se lo encuentra en tiendas y
mercados del país. (Peralta, 2016)
Según el Ministerio de Agricultura (MAGAP), el consumo promedio de chochos en el
Ecuador es de 8 kg/año por persona, debido a las cualidades nutricionales de la
leguminosa. La provincia de Chimborazo con 4.200 qq/año es la que abastece los
mercados de Riobamba, Ambato, Quito y también se envía a otras ciudades de la Costa.
(Marquez, 2016). El chocho, a diferencia de otros productos, no es un cultivo exigente
por lo que no requiere una inversión alta y se adapta, incluso, a suelos arenosos y
erosionados. (Peralta, 2016)
El proyecto de investigación realizado tiene por objetivo enriquecer la harina de trigo de
bajo valor proteico es decir una harina nacional sin que ésta pierda sus propiedades
2
fisicoquímicas y características organolépticas, al ser fortificada con un porcentaje de
harina de chocho.
El proceso implicó, la limpieza de alcaloides mediante el lavado del chocho (3 veces
diarias por 8 días) del cual se recogió una muestra los días 1,3,5,6,7 y 8 para evaluar la
cantidad de alcaloides dentro del chocho por el método volumétrico de Von Baer hasta
alcanzar una concentración menor a 0,07% de alcaloides. El proceso de secado se lo
realizó en un secador de bandejas teniendo como variables de entrada: el flujo de aire
(2,5 y 5.0 l/h) y el tiempo de secado (4; 4.5; 5; 5.5; 6; 6.5; 7 h), como variable de salida
a la humedad del chocho y como constantes al peso de la materia prima (chocho 300g) y
a la temperatura de entrada (53 y 34°C) y salida (37 y 28°C) del flujo de aire dando
como respuesta una humedad de 12.83% con un flujo de aire de 2.5 l/h en 4.5 h. Se
realizó la molienda en un molino centrífugo y se tamizó sobre un tamiz N°70. Obtenida
la harina de chocho se enriqueció con ésta al 10, 20 y 30% la harina de trigo, evaluando
su olor y color de harina así como su sabor y textura en la elaboración de pan,
comparándola con una harina de alto valor proteico mediante pruebas sensoriales
realizadas a 10 panelistas, de donde resultó la mejor opción la harina y pan enriquecidos
con 10% de harina de chocho por ser una harina que tiene el mejor perfil sensorial,
además de poseer un porcentaje de proteínas alto (13.8%).
3
1. MARCO TEÓRICO
1.1. Trigo
1.1.1. Generalidades
El trigo es una planta no perenne que pertenece a la familia de las gramíneas produce un
conjunto de frutos modificados que se fusionan con su sola semilla, en una espiga
terminal y puede ser silvestre o cultivada. Su origen data de la civilización
mesopotámica, entre los valles de los ríos Tigris y Éufrates en el Medio Oriente. Fueron
los egipcios, quienes descubrieron la fermentación del trigo y lo utilizaron en la
elaboración de alimentos. (Zapata, 2019)
En la tabla 1 se observa las características generales de un grano de un grano de trigo.
Tabla 1. Características del grano del trigo (FEN, 2020)
Características Por 100 g de porción
Energía (kcal) 375
Proteína (g) 8-16
Lípidos (g) 1.2
Hidratos de carbono (g) 70 -75
Fibra (g) 3,4
Agua (g) 6,1
Calcio (mg) 15
Hierro (mg) 1.1
Magnesio (mg) 28
Potasio (mg) 130
Fosforo (mg) 120
Vitamina B (mg) 0.15
4
El grano de trigo tiene una forma ovoide, redondeados en los extremos. El grano es una
cariópside desnuda. Las capas externas se eliminan durante el proceso de molienda. Está
conformado por el pericarpio, la capa que cubre la semilla, el endospermo y el embrión.
(UNAM, 2013)
Figura 1. Partes del grano de trigo (UNAM, 2013)
La figura 1. Representa las partes del grano de trigo de donde: 1. Es el que recubre al
grano y que posee un alto porcentaje de celulosa, 2. Está conformada por una serie de
capas que envuelven la semilla y se elimina durante el proceso de molienda, 3. Es la
parte más rica en proteína, grasas, vitaminas y minerales del grano, 4. Representa el
mayor porcentaje de peso del grano, está cubierta por una capa rica en proteínas, grasas
y cenizas. (UNAM, 2013)
El trigo generalmente es transformado en harina, harina integral o sémola y ésta es
destinada principalmente a la fabricación de pan, galletas, pasteles tortillas, pastas para
sopa y otros productos. (UNAM, 2013)
1.1.2. Clasificación del trigo
Para clasificar cada tipo de harina tiene especial importancia la proteína, ya que tanto su
cantidad como su composición en glutenina y gliadina determinarán el uso al que se
destinarán. (CREATIVE, 2015)
5
Harinas de gran fuerza: Son aquellas que tienen un alto porcentaje de
proteínas, superior al 13%. Se utilizan para hacer productos tipo brioche o
panettone, ya que requieren un gluten tenaz para que el producto tenga
fuerza en la fermentación. (CREATIVE, 2015)
Harinas de fuerza media: Tienen un porcentaje de proteínas entre 11-13%.
Se destinan básicamente para hacer productos de bollería como croissants,
hojaldre y panes enriquecidos. (CREATIVE, 2015)
Harinas panificables: Son las que tienen porcentajes de proteínas entre 9-
11%. Como se puede deducir de su nombre, se destinan a la panificación, ya
que presentan un equilibrio entre la tenacidad y extensibilidad idónea para
el correcto desarrollo del pan. (CREATIVE, 2015)
Harinas flojas: Tienen un porcentaje de proteínas entre 7-9% y, por lo tanto,
tienen la fuerza panadera más baja. Se utilizan básicamente para la
elaboración de bizcochos y productos de pastelería. (CREATIVE, 2015)
1.1.3. Harina de trigo
Es el producto finamente triturado resultante de la molienda del grano de trigo, ésta
harina es un alimento que contienen 70.60 g de carbohidratos, 1.20 g de grasa por cada
100 g y no contienen azúcar, aportando 341 cal a la dieta. Entre sus nutrientes también
se encuentran las vitaminas K, B3, B9 y B7. En el caso de la harina de trigo, en función
de las características físico-químicas de los trigos de partida y del proceso de
molturación que se siga, el producto resultante puede presentar variaciones en su
composición (la relación existente entre proteínas, tipo de proteínas, porcentaje de
almidón y mayor o menor presencia de almidón dañado) que lo hacen más indicado para
unos u otros usos industriales: panificación tradicional, panificación industrial, bollería,
galletas, etc. (Seghezzo, Molfese, Ribotta, & y Leon, 2012)
6
1.1.4. Proteína de harina de trigo
Son un conjunto de polipéptidos unidos a través de distintos enlaces, fundamentalmente
puentes disulfuro, aunque existen otros tipos que estabilizan la estructura de las
proteínas, como los enlaces no covalentes. Estos polipéptidos son cadenas de
aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos. La composición en aminoácidos de
estas cadenas hace que las proteínas tengan una funcionalidad o comportamiento
distintos. Las proteínas se clasifican en albúminas 15% (solubles o extraíbles en
agua), globulinas 20% (solubles en soluciones salinas diluidas), prolaminas 80 a 85%
(solubles en mezclas de agua y alcohol) y gluteninas 30 a 40% (solubles en ácidos o
álcalis diluidos). (Miralbés, 2017)
Figura 2. Molécula de albumina (UNAM, 2013)
Figura 3. Globulina (UNAM, 2013)
7
Figura 4. Estructura simplificada del gluten de trigo (CITY, 2018)
Las figuras 2, 3 y 4 representan las moléculas de proteínas existentes en el grano de
harina: albumina, globulina, gliadinas que son prolaminas y glutenina.
1.1.5. Gluten
El gluten como tal no existe en el grano de trigo. En estado natural se encuentran dos
fracciones proteicas insolubles: la gliadina y la glutenina, que asociadas con el agua
forman el gluten. La glutenina son cadenas proteicas con enlaces, que le dan a la masa
la consistencia y resistencia durante el amasado. La gliadina (prolamina) son cadenas
proteicas sin enlaces, que le dan a la masa la viscosidad y permite el crecimiento del
pan. (Molinos, 2010)
Muchas personas son incapaces de digerir esta proteína por completo ya que tras la
ingesta se generan fragmentos proteicos que activan el sistema inmunológico al detectar
esos fragmentos como tóxicos, desencadenándose una reacción adversa. (FACE, 2018)
Figura 5. Estructura del gluten (VEGANIZANDO, 2014)
8
La figura 5. Representa como la glutenina y gliadina en unión con el agua forman el
gluten.
1.2. Chocho
1.2.1. Generalidades
El chocho es una leguminosa andina importante para la alimentación de la población y
en los sistemas de producción de los pequeños y medianos productores de la sierra.
Tiene alrededor de 50% de proteína, ácidos grasos esenciales además de carbohidratos,
vitaminas y minerales. Se cultiva en áreas agroecológicas secas y arenosas ubicadas
entre los 2.600 y 3.400 msnm y es una alternativa de rotación y asociación con cultivos
como cereales y tubérculos. (Caicedo, Murillo, Pinzon, Peralta, & y Rivera, 2010)
1.2.2. Origen de la Variedad INIAP 450 ANDINO
Esta variedad fue obtenida de una población de germoplasma introducida de Perú, en
1992. El mejoramiento se realizó por selección y las primeras evaluaciones se realizaron
en surcos triples y en 1993 se consideró como promisoria y fue introducida al Banco de
Germoplasma del Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIAP) con la
identificación de ECU-2659. Desde entonces se ha evaluado en varios ambientes y en
1999 se decidió entregar como variedad mejorada INIAP 450 ANDINO. (Caicedo,
Murillo, Pinzon, Peralta, & y Rivera, 2010)
1.2.3. Especie de chocho INIAP 450 ANDINO
Es de crecimiento herbáceo, precoz, con cierta susceptibilidad a plagas y enfermedades
foliares y radiculares. El rendimiento de esta variedad es superior en un 183% al
rendimiento promedio de eco tipos locales (1350 a 1500 kg/ha). El grano después de
9
ser trillado debe tener un porcentaje de humedad de 12 a 13%, para evitar que éste se
pudra o crezca microorganismos. El cultivo de este grano se encuentra en provincias de
la sierra, con énfasis de Carchi hasta Cañar. (Caicedo, Murillo, Pinzon, Peralta, & y
Rivera, 2010)
Tabla 2. Caracterización del chocho INIAP 450 (Caicedo, Murillo, Pinzon,
Peralta, & y Rivera, 2010)
Característica Valor
Color de grano seco Blanco-crema
Forma de grano Oval aplanado
Tamaño del grano (mm) 8
Alcaloides (% Lupanina) 3.92
Grano de primera (%) * 83.1
Proteína (%) 45.02
Fibra cruda (%) 10.31
Grasa (%) 19.07
Calcio (%) 0.14
Energía /cal g-1) 5668
Azúcares totales (%) 6.45
Almidones totales (%) 2.99
* Selección con tamiz de 8mm
La tabla 2. representa las características fisicoquímicas del grano seco de chocho
variedad INIAP 450.
1.2.4. Proteína del chocho
Debido a su alto contenido de proteína y grasas, el chocho es conocido como la soya
andina. En relación con otras leguminosas el chocho contiene mayor porcentaje de
proteína (42-51 %) y es particularmente rico en lisina. (Villacrés E. , 2019)
En la figura 6 se observa la estructura del aminoacido que se encuentra en gran cantidad
dentro del chocho.
10
Figura 6. Estructura química del aminoácido Lisina (Parada, 2015)
1.2.5. Harina de Chocho
Con el chocho se pueden elaborar innumerables preparaciones. Uno de sus derivados es
la harina de chocho la cual, a pesar de ser altamente nutritiva, no tiene mucha acogida
en el país. Industrialmente en la panificación, la harina de chocho puede ser utilizada
con la ventaja de mejorar considerablemente el valor proteico y calórico. Su uso en la
panificación da excelentes resultados por el contenido en grasas. Asimismo, permite una
conservación más prolongada del pan, debido a la retrogradación del almidón,
obteniéndose un mayor volumen por las propiedades emulgentes que tiene la lecitina
del chocho. (Burgos, 2014)
1.3. Alcaloides
Los alcaloides comprenden una gran familia de más de 15.000 metabolitos secundarios
que contienen nitrógeno y se encuentran aproximadamente en un 20% en las especies de
plantas vasculares. En estas sustancias el átomo de nitrógeno está formando parte de un
anillo heterocíclico, un anillo que contiene átomos de nitrógeno y de carbono.
El papel de los alcaloides en las plantas ha sido objeto de especulación durante los
últimos cien años. Durante un tiempo se pensó que los alcaloides eran desechos
nitrogenados, compuestos de almacenamiento de nitrógeno o reguladores del
crecimiento, pero muy pocas pruebas apoyan cualquiera de estas funciones.
Actualmente se cree que la mayoría de los alcaloides actúan como defensas frente a
depredadores, especialmente mamíferos, debido a su toxicidad y capacidad de
11
disuasión. A continuación, se muestra en la tabla 3 algunas clases de alcaloides y sus
aminoácidos precursores. (Taiz & Zeiger, 2006)
Tabla 3. Principales tipos de alcaloides, sus aminoácidos precursores (Taiz &
Zeiger, 2006)
Clase de alcaloide Precursor
biosintético
Ejemplos
Pirrolidina Omitina(aspartato) Nicotina
Tropano Omitina Atropina
Piperidina Lisina Cocaína
Pirrolicidina Omitina Retrorsina
Quinolicidina Lisina Lupinina
Isoquinolina Tirosina Codeína / Morfina
Indol Triptófano Psicocibina / Reserpina
1.3.1. Alcaloides en el chocho
La identificación y cuantificación de los alcaloides del chocho, es de gran importancia
ya que la toxicidad y el sabor amargado del grano dependen del tipo y proporción de
estos componentes. De los alcaloides identificados la lupanina es el mayor
constituyente, pues alcanza el 3,9 % en el grano seco seguido de la esparteína con un
contenido insignificante. (Villacrés, Peralda, Cuadrado, & Revelo, 2009)
Figura 7. Estructura de la Lupanina (Villacrés, Peralda, Cuadrado, & Revelo,
2009)
Figura 7. Representa la estructura del alcaloide lupanina, existente en el chocho con
mayor cantidad.
12
1.3.2. Métodos de extracción de alcaloides
La extracción se realiza con solventes orgánicos o con soluciones acuosas de ácidos o
de sales de reacción ácida. Es posible extraer los alcaloides por medio de cuatro
procesos. (Sharapin, 2000)
Extracción con solventes no miscibles con el agua
Extracción con solventes miscibles con el agua
Extracción con agua acidulada
Extracción con agua
Extracción con soluciones de sales de reacción ácida.
1.3.2.1. Extracción de alcaloides con solventes no miscibles con el agua
En este proceso se emplean como solventes tolueno, diclorometano, cloroformo o la
mezcla de dos de estos solventes, normalmente tolueno y diclorometano. Los solventes
no miscibles con el agua son solventes de baja polaridad. Ellos disuelven los alcaloides
en su forma de bases libres, pero no disuelven las respectivas sales. Como los alcaloides
están presentes en ciertas plantas, tanto en su forma libre como en su forma vegetal debe
ser sometida un pretratamiento con soluciones alcalinas para liberar los alcaloides de
sus sales. (Sharapin, 2000)
1.3.2.2. Extracción de alcaloides con solventes miscibles con el agua
En este proceso se emplean como solventes el metanol y etanol. Estos solventes son de
alta polaridad y permiten extraer los alcaloides presentes, tanto en la forma libre, como
en la forma de sus sales. Con este proceso se agota rápidamente, extrayendo además de
los alcaloides otras sustancias de naturaleza básica, ácida y neutra, así como pigmentos,
taninos y otras impurezas. (Sharapin, 2000)
13
1.3.2.3. Extracción con agua acidulada
En este proceso se usan como solventes soluciones acuosas de ácidos inorgánicos, tales
como el sulfúrico y el fosfórico. Los extractos ácidos se clarifican por floculación y los
alcaloides se extraen con solventes orgánicos. (Sharapin, 2000)
1.3.2.4. Extracción con agua
Este proceso se basa en la polaridad del agua que facilita la extracción de los alcaloides
y la solubilidad de estos cuando se encuentran en forma de sal, a este proceso de lo
conoce como desamargado. Consta de una etapa de hidratación, cocción y lavado.
(Villacrés, Peralda, Cuadrado, & Revelo, 2009)
1.3.2.5. Extracción con soluciones de sales de reacción ácida
Se utilizan sales de reacción ácida, principalmente de sulfato y el cloruro de aluminio.
El sulfato de aluminio en solución al 4% tiene un pH de más o menos 2,0 y el cloro de
aluminio, en solución al 3% presenta un pH de carca de 4. Los alcaloides se solubilizan
en la forma de las respectivas sales. (Sharapin, 2000)
1.3.3. Cuantificación de alcaloides (Método de Von Baer)
La determinación de alcaloides en el chocho por el método volumétrico de Von Baer
consiste en transformar los alcaloides a sus bases, para después ser secado con óxido
básico de aluminio y extraerlos con cloroformo, titularlos con ácido sulfúrico e
hidróxido de sodio empleando un indicador. El contenido de alcaloides se reporta como
contenido de lupanina. (NTE INEN 2390, 2005)
14
1.4. Secado
Es la separación parcial o total del líquido que le acompaña, por medios térmicos. El
secado difiere de la evaporación ya que, en esta, el líquido se elimina por ebullición,
mientras que aquí el líquido es arrastrado por el aire en forma de vapor, a temperatura
generalmente inferior a la ebullición. Las mezclas tratadas a ebullición suelen contener
más líquido que sólido, mientras que aquí sucede lo contrario. (Vian & Ocon, 1976)
1.4.1. Humedad
Es el peso de agua que acompaña a la unidad de peso de sólido. La mayoría de
materiales sólidos están constituidos de materia seca y agua, por lo que se puede
establecer que la masa total (mh) es igual a la suma de su masa seca (ms) y de su masa
de agua (mH2O). (Martines & Leonel, 2010)
𝑚ℎ = 𝑚𝑠 + 𝑚𝐻2𝑂 (1)
El contenido de humedad se puede expresar de dos formas:
Base Seca (Hhs): Compara la masa de agua que contiene un material sólido con
su masa seca.
%𝐻𝑏𝑠 =𝑚𝐻2𝑂
𝑚𝑠∗ 100 (2)
Base Húmeda (Hbh): Representa el porcentaje de masa de agua que contiene la
muestra respecto a su masa total.
%𝐻𝑏ℎ =𝑚𝐻2𝑂
𝑚ℎ∗ 100
(3)
15
1.4.2. Humedad de equilibrio
Cuando un sólido húmedo se pone en contacto durante un tiempo suficiente con aire a
temperatura y humedad determinada (condiciones que permanecen constantes) se
conseguirá un estado estable entre el aire y el sólido húmedo que viene a representar las
condiciones de equilibrio. El vapor de agua que acompaña al aire ejerce una presión del
vapor determinado y se alcanzará las condiciones de equilibrio cuando la presión parcial
del agua que acompaña al sólido húmedo es igual a la presión del vapor de agua en el
aire. (Martines & Leonel, 2010)
1.4.3. Humedad Libre
La humedad que puede perder el sólido después de un contacto suficientemente
prolongado con aire de condiciones constantes, por consiguiente, la humedad libre es la
diferencia entre la humedad total y la humedad de equilibrio, y depende tanto de la
húmeda del solido como de la humedad relativa del aire. (Vian & Ocon, 1976)
1.4.4. Humedad Ligada
Es la humedad mínima necesaria para que el sólido deje de comportarse como
higroscópico. Cuando la humedad es menor, la tensión de vapor es inferior a la del
líquido puro a la misma temperatura, luego la presencia del solido influye sobre la
volatilidad del agua, por esto hay que admitir que en estas condiciones el agua está
ligada al sólido por cualquier tipo de fuerzas mecánicas o fisicoquímicas. Se puede
definir también como humedad mínima de equilibrio con el aire saturado. (Vian &
Ocon, 1976)
16
1.4.5. Humedad desligada
Cuando la humedad es superior al valor de la humedad ligada, el sólido se comporta
como húmedo; la diferencia entre éstas, es decir, la humedad del sólido y la humedad
ligada, se conoce como humedad desligada. También podría definirse como la humedad
libre del sólido en contacto con aire saturado. (Vian & Ocon, 1976)
Figura 8. Curva de equilibrio de humedad en el diagrama de fases (Vian & Ocon,
1976)
Con el diagrama de fases podemos conocer el sentido en que variará la humedad del
cuerpo puesto en contacto con aire húmedo; si el punto representativo está a la derecha
de la curva de equilibrio (punto P de la Figura 8), la humedad X tiende a disminuir, pues
es superior al valor X* de equilibrio con el aire de la misma humedad relativa φ. Si el
punto P estuviese a la izquierda, la humedad del cuerpo tendería a aumentar a expensas
del vapor de agua recibido del aire húmedo.
17
1.4.6. Velocidad de Secado
La velocidad de secado se define como la pérdida de humedad en la unidad de tiempo, y
más exactamente por el cociente diferencial (—dX/dθ) operando en condiciones
constantes de secado. El termino condiciones constantes se entiende que el aire, la
temperatura, presión, humedad y velocidad permanecen constantes a lo largo del tiempo.
(Vian & Ocon, 1976)
Atendiendo al mecanismo de secado, para definir cuantitativamente la velocidad es
conveniente referir ésta a la unidad de área de superficie:
𝑊 =𝑆
𝐴(−
𝑑𝑥
𝑑𝜃)
(4)
Donde:
W: es la velocidad de secado (kg/m2)
A: el área de superficie expuesta (m2)
S: peso del sólido seco (kg)
𝒅𝒙
𝒅𝜽 : Velocidad instantánea de secado
Con los datos obtenidos experimentalmente durante el secado se puede construir una
gráfica que relacione el contenido de humedad y el tiempo. (Calle, 2016)
1.4.7. Curva de Régimen de Secado
En las figuras 9 se muestra una curva que relaciona el contenido de humedad vs el
tiempo de un sólido sometido a secado, donde la humedad disminuye continuamente
desde el valor inicial, punto A y finalmente se aproxima como limite a la humedad de
equilibrio que corresponde a las condiciones constantes del aire. (Calle, 2016)
En la figura 10 se observan varios tramos diferentes, en el tramo AB que puede no
existir a presentar varias formas, corresponde al llamado periodo de inducción en el que
el mecanismo de secado no ha llegado a estabilizarse, sigue después un periodo, tramo
BC que se caracteriza por la constancia de la velocidad de secado, al alanzarse la
llamada humedad critica Xc , punto C, la velocidad de secado empieza a disminuir
18
alcanzando prácticamente el valor 0 (cero) cuando la humedad libre se anula (humedad
en equilibrio).
Se distinguen dos periodos bien definidos que corresponden al periodo de velocidad
constante y periodo de caída o velocidad decreciente. El periodo de velocidad constante
va desde la humedad inicial Xo, hasta la humedad critica Xc. El valor de la humedad
crítica depende de las condiciones del aire de secado y del espesor del material a secar,
este valor debe ser determinado experimentalmente. (Calle, 2016)
El periodo de velocidad decreciente está comprendido entre la humedad crítica Xc, hasta
la humedad final del solido Xf, rango valor limite es X*. En este caso se diferencia dos
periodos de velocidad decreciente: durante el primer periodo la velocidad varia
linealmente con la humedad, tramo CD y en el segundo se pierde esta relación, tramo
DE. (Calle, 2016)
Figura 9. Curva de secado en condiciones constantes (Calle, 2016)
19
Figura 10. Curva de régimen de secado (Calle, 2016)
1.4.8. Mecanismo de secado
Durante el secado es necesario separar tanto la humedad que existe sobre la superficie
del sólido como la del interior. Cuando la humedad es suficientemente grande, la
evaporación transcurre sobre la superficie totalmente mojada, y el líquido se renueva
continuamente por difusión rápida desde el interior; tenemos así un periodo en que la
velocidad de secado es constante. Si el sólido no recibe calor por otros medios, la
temperatura de la superficie permanecerá constante en un valor sensiblemente igual al
de la temperatura húmeda del aire. Transcurre ante el secado hasta alcanzar la humedad
crítica. Este razonamiento nos lleva a la conclusión que la velocidad de secado
constante es la misma para cualquier sólido sometido a las mismas condiciones
constantes del aire. (Calle, 2016)
1.4.9. Tiempo del secado
20
El tiempo de secado debe ser determinado experimentalmente, ya que de hacerlo por
procedimientos matemáticos se obtienen valores, que, dependiendo del tipo de material,
pueden discrepar notablemente de los valores reales, esta es la razón por la cual se
recomienda que el tiempo sea determinado experimentalmente. (Calle, 2016)
El tiempo de secado en condiciones constantes se puede calcular mediante la siguiente
ecuación:
𝜃 =𝑆
𝐴∫
𝑑𝑥
𝑤
𝑥𝑖
𝑥𝑓 (5)
Donde:
xi: humedad inicial
xf: humedad final
S: Peso del solido (kg)
A: Área (m2)
θ: Tiempo de secado
1.4.10. Clasificación de secadores
Existen numerosos tipos de aparatos de secado, que se ajustan a diversos materiales y
las diferentes condiciones a que han de someterse. La clasificación de los aparatos
puede efectuarse con arreglo a varios criterios: (Vian & Ocon, 1976)
Tipo de materiales tratadas: El secado dependerá del tipo de materia que va a
someterse a desecación. El secado de una materia granular es distinto que el
de otra que se presenta en forma pastosa y éste también difiere del secado de
una hoja o lamina continua. (Vian & Ocon, 1976)
Métodos de calefacción: Las radiaciones infrarrojas se emplean
frecuentemente para el secado rápido de adhesivos, pinturas, películas
fotográficas, productos cerámicos, superficies metalizas, etc. En este caso el
calor a los materiales se efectúa principalmente por radiación. (Vian & Ocon,
1976)
Modo de funcionamiento (continuo, discontinuo): En el secado continuo el
producto se desplaza con movimiento uniforme desde el extremo de entrada
21
al de salida y las condiciones en cualquier punto del aparato se mantiene
constante con el tiempo. Por el contrario, en el secador discontinuo el
producto está quieto y las condiciones de secado varían con el tiempo. (Vian
& Ocon, 1976)
1.4.10.1. Secador de bandejas
Este tipo de secador (figura 11) tiene bandejas que se cargan y se descargan de un
gabinete. El sólido en este equipo se esparce uniformemente sobre una bandeja de metal
de 10 a 100 mm de profundidad. Del ventilador circula aire calentado con vapor
paralelamente sobre la superficie de las bandejas. (Geankopolis, 1998)
Figura 11. Secador de bandejas o anaqueles (Geankopolis, 1998)
1.5. Coeficiente total de transporte de calor
El coeficiente de transporte de calor varía con el mecanismo de peso de calor al cuerpo
húmedo, ya que éste transporte puede realizarse por los tres mecanismos de conducción,
convección y radiación, los cuales dependen de los diferentes aparatos de secado, pero
en la mayoría de los casos se puede llegar a simplificaciones que dan resultados
satisfactorios. (Calle, 2016)
22
1.5.1. Transferencia de Calor por conducción
Si existe un gradiente de temperatura en una sustancia, el calor fluye sin que tenga lugar
un movimiento observable de la materia. El flujo de calor de este tipo recibe el nombre
de conducción, y de acuerdo con la ley de Fourier, el flujo de calor es proporcional al
gradiente de la temperatura y de signo opuesto. (McCabe, Smith, & Harriot, 2007)
1.5.2. Transferencia de calor por convección
Se refiere a flujo de calor asociado con el movimiento de un fluido. Tal como cuando el
aire caliente de un horno entra a una habitación o a la trasferencia de calor de una
superficie caliente a un fluido en movimiento. (McCabe, Smith, & Harriot, 2007)
1.5.3. Transferencia de calor por radiación
Es la transferencia de energía a través del espacio por medio de ondas
electromagnéticas, si la radiación pasa a través de un espacio vacío, no se transforma en
calor ni en otra forma de energía, ni se desvía de la trayectoria. Sin embargo, si en su
trayectoria encuentra algún material la radiación se trasferirá, reflejará o absorberá.
(McCabe, Smith, & Harriot, 2007)
1.6. Reducción de tamaño de partícula
La reducción del tamaño de partícula tiene tres etapas si es de tamaño grande: a)
trituración, efectuada con moledores de mandíbulas, morteros grandes, etc. b)
pulverización llevada a cabo con molinos de bolas, vibratorios o morteros de vidrio o
porcelana y c) pulverización con mortero. El tamaño de partícula óptimo será
simplemente el que permita una mejor disolución de la muestra. La comprobación del
23
tamaño de partícula se lleva a cabo tamizando una porción de la muestra con un juego
de tamices de diferentes tamaños de malla. (Osorio, Martin, & Restrepo, 2010)
1.6.1. Molino centrífugo
Es un molino útil tanto para los exigentes trabajos de molienda como para las tareas
rutinarias que requieren más eficacia. Este molino reduce el tamaño de los materiales
fibrosos tanto blandos como semiduros. Resulta perfecto para la preparación rápida y
suave de las muestras analíticas de materiales, como sustancias químicas, fármacos,
especias, carbón, resinas sintéticas, plásticos, materiales farmacéuticos en bruto y
componentes vegetales, así como para la determinación de tensoactivos en los
detergentes en polvo. (Avantor, 2020)
1.6.1.1. Especificaciones Molino Centrífugo
El material molido se recoge en un recipiente cerrado, lo que impide la
contaminación y garantiza una extracción del material sencilla y sin pérdidas
La molienda en dos pasos permite un procesado suave y rápido, sin alterar las
características de la muestra
Los parámetros se ajustan a través de una pantalla gráfica y un botón de
funcionamiento; además, el sistema de diagnóstico y la seguridad electrónica
reducen los errores de funcionamiento. (Avantor, 2020)
1.7. Tamizado
El objetivo del tamizado es separar las distintas fracciones que componen un sólido
granular o pulverulento, por el diferente tamaño de sus partículas, utilizando para ello
los tamices. Todo tamiz dará, pues, dos fracciones: una fracción gruesa y la otra la
fracción fina que se llama también los finos o el cernido. (Vian & Ocon, 1976)
24
1.8. Análisis de proteína
Mediante diversos métodos se puede cuantificar el contenido de proteínas que posee un
alimento, entre estos tenemos:
Utilización del factor de conversión
Métodos químicos
Métodos físicos (Romero, 1997)
1.8.1. Utilización del factor de conversión
Determina el contenido de nitrógeno total y se multiplica por un factor de conversión de
nitrógeno a proteína. Este factor se calcula considerando el porcentaje de nitrógeno que
contiene la proteína en los alimentos. Para efectos de cálculo se considera el contenido
de nitrógeno de la proteína principal y no de toda la mezcla. (Romero, 1997)
1.8.2. Métodos Químicos
Las proteínas presentan un amplio rango de comportamiento químico debido a la pro-
piedad de los aminoácidos de tener diferentes tipos de grupos funcionales, a las reaccio-
nes químicas de estos grupos y a los enlaces peptídicos. (Romero, 1997)
Método de Biuret: La reacción se caracteriza por una coloración púrpura cuando
los iones cúpricos son complejados por los enlaces peptídicos a pH alcalino. El
matiz del color depende del tipo de proteína y su intensidad depende del conte-
nido de proteína presente. (Romero, 1997)
Método dye-binding: Se caracteriza por la formación de un coágulo de proteína,
coloreado e insoluble producto de la reacción de la proteína con una solución co-
loreada de ácido sulfónico a pH 2. El anión coloreado se une por asociaciones
electrostáticas a los sitios básicos de la proteína. El coágulo se separa por filtra-
ción y se mide colorimétricamente el exceso de tintura en el sobrenadante. Esta
medida se relaciona con el contenido de proteína. (Romero, 1997)
25
Método de destilación alcalina: La hidrólisis de las amidas en medio alcalino
fuerte da origen a amoníaco el cual es destilado y su valor es relacionado con el
contenido de proteína. Se ha encontrado que el rendimiento de amonio es alta-
mente reproducible para una proteína dada. (Romero, 1997)
Método de titulación con formol: A la muestra neutralizada con álcali se le agre-
ga formaldehido en exceso el cual reacciona con cada grupo básico de lisina y
arginina. El exceso de formaldehido se neutraliza con un exceso de álcali están-
dar el cual se titula, y se relaciona con el contenido de proteína. (Romero, 1997)
1.8.3. Métodos físicos
Son más simples, rápidos y el costo por análisis es menor, aunque el costo de los equi-
pos es elevado. La exactitud de estos métodos se relaciona con las características del
material a analizar. La concordancia con nitrógeno total depende de que el material no
varíe de muestra en muestra. (Romero, 1997)
Espectrofotometría ultravioleta: Mide proteínas en solución con absorción má-
xima a 280 nm atribuible a los anillos aromáticos de tirosina y triptófano y entre
180-220nm. (Romero, 1997)
Métodos refractométricos: Mide la refracción directa de la proteína en solución
o el cambio de índice de refracción causado por la remoción de la proteína de la
solución. (Romero, 1997)
Método turbidimétrico: Mide la reducción de la intensidad de la luz al pasar por
una suspensión de partículas de proteínas. Este cambio se relaciona con el con-
tenido de proteína. (Romero, 1997)
Espectroscopía electrónica: Irradiación del material con rayos X y cuantificación
de los fotoelectrones liberados característicos al átomo de N del grupo amida de
la proteína. (Romero, 1997)
26
1.8.4. Inframatic 9500
Es un equipo que utiliza el infrarrojo cercano por transmisión, un estándar de la
industria para analizar granos, con un monocromador que funciona desde un único
bloque metálico, con una estructura rígida. Como resultado, el IM 9500 es más exacto,
más estable en el tiempo y requiere menos mantenimiento que otros analizadores.
Esto hace que el instrumento sea más preciso por ser menos sensible a vibraciones y los
cambios de temperatura que alteran la trayectoria de la luz de los instrumentos de diseño
más antiguos. Analiza una amplia gama de granos y semillas oleaginosas para humedad,
proteína, aceite y muchos otros parámetros en menos de un minuto. (Interempresas,
2019)
1.8.4.1.Especificaciones
Productos: trigo blando, harina (blanca e integral), trigo duro, cebada, maíz,
centeno, avena, colza, habas de soja y arroz.
Parámetros: humedad, proteína, gluten, grasa, almidón, peso específico
(opcional) y muchos más.
Tiempo de análisis: ~50 s
Tamaño de la muestra: 400 ml (600 ml con módulo de peso específico)
Submuestras: hasta 16 por muestra
Principio del análisis: monocromador de barrido continúo por transmitancia
Rango de longitud de onda: 570-1.100 nm
Pantalla: pantalla táctil color 12” LCD
Protección: polvo y humedad. (Interempresas, 2019)
27
1.9. Análisis Sensorial
El Instituto de Alimentos de EEUU, define la evaluación sensorial como la disciplina
científica utilizada para evocar, medir analizar e interpretar las reacciones a aquellas
características de alimentos y otras sustancias, que son percibidas por los sentidos de la
vista, olfato, gusto, tacto y oído. (Hernández, 2005)
El análisis sensorial o evaluación sensorial es el análisis de los alimentos u otros
materiales a través de los sentidos. Otro concepto que se le da a la evaluación sensorial
es el de 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 mismo
momento que lo observa y después que lo consume. Es necesario tener en cuenta que
esas percepciones dependen del individuo, del espacio y del tiempo principalmente.
(Hernández, 2005)
1.9.1. Percepción Sensorial
La percepción se define como la interpretación de la sensación, es decir la toma de
conciencia sensorial, la percepción de cualquier estimulo ya sea físico o químico, se
debe principalmente a la relación de la información recibida por los sentidos,
denominados también como órganos receptores periféricos, los cuales codifican la
información y dan respuesta o sensación, de acuerdo a la intensidad, duración y calidad
del estímulo, percibiendo su aceptación o rechazo. (Hernández, 2005)
1.9.2. Panelistas
Existen varios tipos de panelista de acuerdo al estudio que se esté realizando: panelistas
expertos, panelistas entrenados o panelistas de laboratorio 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 segundo grupo es
empleado para determinar la reacción del consumidor hacia el producto alimenticio.
(Hernández, 2005)
28
1.9.3. Tipos de prueba sensorial
Las pruebas sensoriales empleadas en la industria de alimentos se dividen en tres
grupos: Pruebas descriptivas, Pruebas discriminativas, Pruebas afectivas lo cual se
muestra en la figura 12.
Figura 12. Tipos de pruebas sensoriales (Hernández, 2005)
1.9.4. Prueba escalar de control
Esta prueba es una de las empleadas en los paneles de evaluación sensorial. Se emplea
cuando se quiere determinar si existen diferencias entre una o más muestras con respec-
to a un control y para estimar el tamaño de las diferencias. Los panelistas miden la dife-
rencia entre una muestra control y una o más muestras problema, empleando una escala
29
estructurada o no estructurada. Se requiere para esta prueba de mínimo 10 panelistas, y
no se deben presentar más de seis muestras al mismo tiempo.(Hernández, 2005)
30
2. PARTE EXPERIMENTAL
2.1. Diseño experimental
Obtención de tiempo y velocidad de secado para el chocho; para lo que se determinaron
dos variables independientes: flujo de aire y el tiempo de secado y una variable
dependiente: humedad del chocho, manteniendo como constante a la temperatura y la
cantidad de materia prima utilizada.
Equipo: Se utilizó un secador de bandejas para poder medir la velocidad de secado, con
una resistencia eléctrica constante del 90% de su capacidad para no recalentarlo.
Flujo de aire: En el equipo utilizado como secador se tiene que el flujo de aire varia
inversamente con la temperatura por lo tanto se tuvo a consideración lo siguiente:
Que los flujos a utilizarse no sobrepasen la temperatura de desnaturalización de
la proteína del chocho que es de 70°C
Que el flujo no arrastre consigo al producto a secar.
Al evaluar estos criterios se ve en la figura 13 los flujos utilizados con sus temperaturas
de entrada y salida según corresponda.
F (l/h) T1 (°C) T2(°C)
2.5 53 37
5.0 34 28
Figura 13. Flujos 1 y 2 con sus respectivas temperaturas utilizados en el secador de
bandejas
De donde:
F: Flujo de aire
T1: Temperatura de entrada
T2: Temperatura de salida
31
Tiempo: Se tomó diferentes tiempos en los cuales el chocho alcanzó una humedad
dentro de los límites máximos permitidos (13%). (Caicedo, Murillo, Pinzon, Peralta, &
y Rivera, 2010)
t1: 4,0 horas
t2:4,5 horas
t3: 5,0 horas
t4:5,5 horas
t5: 6,0 horas
t6:6,5 horas
t7: 7,0 horas
Humedad: El contenido de humedad se calcula por medio del peso pérdido de agua en
el secado.
H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7.: Contenido de humedad determinado para cada muestra.
De donde se obtienen 14 muestras, de las cuales se realizaron 3 réplicas.
Materia prima: Para los ensayos que se realizaron se tomaron 300g de chocho.
En la figura 14 se muestra los ensayos realizados con los flujos y tiempos establecidos
para obtener la humedad del chocho
32
Figura 14. Diseño Experimental del secado del chocho
Dónde:
t: Tiempo
F: Flujo de aire
H: Humedad
t11
t23
t23
t12
t13
t14
t26
t25
t24
t21
t15
t16
t17
t27
F2
F1
Desamargado del chocho
Chocho para secar
H11
H12
H16
H15
H14
H13
H22
H21
H17
H23
H27
H26
H25
H24
33
2.2. Materiales y Equipos
Estufa HS 122A
Recipiente plástico V: 10 L
Olla de aluminio V: 25 L
Centrífuga 0- 4000 rpm
Vasos de precipitación V: 50 ml Ap. ±10 ml
Probetas graduadas V: 100 ml Ap. ±10 ml
Balanza analítica AQT – 1500 Rango: 0 – 220g Ap. ± 0.0001g
Erlenmeyer V: 50 ml
Reverbero 110V – 60Hz – 1200 W
Tubos de ensayo
Soporte Universal
Pinzas
Papel aluminio
Secador de bandejas TD / EV - TDc / EV
Molino Ultracentrífugo ZM 200 Rango: 2 – 0.8 mm
Tamiz N0. 70
Agitador magnético CORNING PC 353
Analizador de granos Inframatic 9500
2.3. Sustancias y Reactivos
Semillas de chocho seco INIAP 450
Agua (H2O)l
Óxido de aluminio Al2O3 90%
Hidróxido de potasio K OH 15%
Hidróxido de sodio Na OH 0.01 N
Ácido sulfúrico H2SO4 0.01 N
Cloroformo CHCl₃
34
2.4. Procedimiento experimental para la obtención de Harina de Chocho
Se detallan todas las etapas experimentales que se llevaron a cabo para la obtención de
harina de chocho tales como cuantificación de alcaloides, desamargado, secado y
molienda de chocho.
2.4.1. Desamargado del chocho
Este proceso se llevó a cabo mediante la hidratación, cocción, lavado y limpieza del
chocho, los cuales fueron realizados fuera de un laboratorio (mi domicilio). figura 15.
(Villacrés N. , 2011)
Hidratación: Se realizó la germinación de 1 Kg de leguminosa, durante 18
horas, en una relación de 1:2,5 (peso de chocho amargo: peso de agua). El
chocho y el agua se colocó en un recipiente de plástico de 10 L de capacidad.
Cocción: Para la cocción se usó la misma relación (1:2,5), previamente se
colocó los granos germinados en una olla de aluminio de 25 L de capacidad,
y se lo deja hervir por una hora.
Lavado: El proceso de desamargado se realizó en los mismos recipientes de
plástico que se utilizaron en la germinación, usando la misma relación
(1:2,5), durante 8 días, realizando 3 cambios de agua diarios (14:00, 18:00 y
22:00 horas).
Limpieza y selección: Luego de haber transcurrido los 8 días de lavado, se
procedió a realizar la selección manual, desechando el producto dañado (no
hidratado, manchado en su interior o exterior, decolorado, delgado y pedazos
de chocho).
35
Figura 15. Diagrama de flujo del proceso de desamargado del chocho
2.4.2. Proceso para la cuantificación de alcaloides
Este proceso fue llevado a cabo en el Instituto Nacional de Investigaciones
Agropecuarias INIAP en el laboratorio de calidad.
La determinación de alcaloides en el chocho se efectuó por volumetría por el método de
Von Baer.
Durante el proceso de lavado del chocho se recogieron muestras los días 1,3,5,6,7 y 8,
para evaluar la cantidad de alcaloides que va perdiendo la muestra en el transcurso del
desamargado, para lo cual se siguió el esquema de la Figura 16.
Secado: Se secó 5g de chocho, en una estufa a 45 °C, durante 3h
Molienda: Se molió con la ayuda de un mortero
Centrifugación: Sé pesó 0.2 g de muestra en un tubo cónico de centrífuga, se
agregó 0.6 g de óxido de aluminio y 0.2 ml de KOH al 15%, se mezcló bien
hasta tener una pasta homogénea. Se agregó 6 ml de cloroformo y se
centrifugó por 10 minutos a 350 rpm.
Filtración: La fase clorofórmica se recibió en vasos de precipitación de 50
ml, provistos de embudos con algodón en la base del cono para su filtración.
HIDRATACIÓN LAVADO COCCIÓN
LIMPIEZA Y SELECCIÓN MANUAL
1 kg de Chocho 2,5 kg de Agua
t= 18h Temperatura ambiente
Chocho
Agua
t= 1h
Agua limpia
Agua amarga
t= 8 días con 3 cambios de agua diarios.
Temperatura ambiente
1, 832 kg Chocho
Agua amarga
Agua amarga
36
Evaporación: Se repitieron las extracciones 10 veces, se recogió la fase
filtrada y se evaporó con calor suave (40ºC) sin llegar a sequedad, dejando
en la etapa final 1 ml.
Reposo: Se lo deja reposar por unos minutos hasta que pueda enfriarse.
Titulación: Se agregó 5 ml de H2SO4 al 0.01N y dos gotas de rojo de metilo,
se tituló el exceso de ácido con NaOH al 0.01N, de donde se obtuvo datos
que se utilizó para el cálculo de alcaloides. (NTE INEN 2390, 2005)
Figura 16. Diagrama de flujo del proceso de cuantificación de alcaloides
SECADO MOLIENDA CENTRIFUGACIÓN
FILTRACIÓN
5g de Chochos
EVAPORACIÓN REPOSO
T= 45ºC t= 3h
0.2g de muestra de chocho 0.6g Al2O3
0.2 ml KOH 15% 6 ml cloroformo
t= 10min v= 350rpm
10 repeticiones
T= 40ºC
MEZCLA
5 ml H2SO4 0,01N 2 gotas de rojo de metilo
TITULACIÓN
NaOH 0,01N
(H2O)v
(H2O)v
0.2g de chocho
Fase clorofórmica
Fase sólida
Cuantificación de alcaloides
37
2.4.3. Secado
El secado se realizó en el laboratorio de la facultad de Ingeniería Química de la
Universidad Central del Ecuador en un secador de bandejas hasta obtener un peso
constante en la medición de las muestras, siguiendo el procedimiento de funcionamiento
del equipo, Figura 17. (Calle, 2016)
Colocar en modo de encendido el breaker trifásico que corresponde al
equipo
Encender el E.L.C.V (Palanca ON/OF) del panel de control.
Presionar el botón de START
Poner el ventilador en marcha con la perilla M1, ajustar el flujo del aire con
el potenciómetro al nivel que se requiera
Encender los calentadores mediante la perilla J1 y ajustar la potencia de
calentamiento
Esperar un tiempo aproximado de 10 min hasta alcanzar las condiciones de
régimen
Tarar la balanza con las bandejas apoyadas
Repartir el material (chocho) uniformemente en las bandejas
Introducir las bandejas a la cámara de secado, cerrar la compuerta de vidrio
con llave
Mediante el software tomar los datos de interés
Figura 17. Diagrama de flujo del proceso de secado
SECADO
Chocho desamargado
1,832 kg
(H2O)V
t: 7h T: ≤ 70 ºC
Chocho seco
0,641 kg
38
El chocho desamargado se lo pelo para evitar tener cascarilla y se lo partió en la mitad
para que exista un mayor contacto de superficie.
2.4.4. Molienda
Se terminó el tamaño de partícula en base a la norma NTE INEN 616 Harina de trigo,
ya que al ser mezclada con esta harina debe regirse a los mismos requisitos que esta.
Se molió la muestra obtenida del secado dentro del laboratorio de investigación de la
Facultad de Ingeniería Química de la UCE en un molino ultracentrífugo, posterior a esto
se hizo pasar por un tamiz de 210 um (No. 70) (NTE INEN 616, 2015), existiendo
mínimas pérdidas de harina de chocho en este proceso.
2.5. Procedimiento para la mezcla de harina de trigo con harina de chocho.
Se detalla los porcentajes de harina de chocho que se tomaron en consideración para el
análisis de proteína en mezcla con harina de trigo.
2.5.1. Porcentaje de sustitución de harina de trigo por harina de chocho.
Con base a los objetivos planteados y a la norma (NTE INEN 616, 2015), se realizó
una mezcla de harina de trigo con harina de chocho, sin que ésta pierda sus propiedades
fisicoquímicas, en las siguientes proporciones.
10% harina de chocho y 90% harina de trigo
20% harina de chocho y 80% harina de trigo
30% harina de chocho y 70% harina de trigo
39
2.5.2. Análisis de proteína
Este análisis se llevó a cabo en un analizador de granos Inframatic 9500 en el
laboratorio de análisis de calidad de la empresa Moderna Alimentos, donde se analizó
las diferentes muestras de harina con la adición de harina de chocho.
Se seleccionó el tipo de grano a analizar en el equipo y se colocó la muestra de harina,
los resultados del análisis se muestran en la pantalla dependiendo del parámetro
requerido (proteína). (Interempresas, 2019)
2.5.3. Análisis sensorial de la Harina
Para este análisis se utilizó un análisis sensorial escalar de control en el cual existe una
muestra control y tres muestras problema. En el que se evaluó el olor y color de las
muestras. Ver Anexo H. Formato de prueba sensorial utilizada.
Para la realización de esta prueba se usó 10 panelistas, como indica esta prueba, al ser el
número mínimo necesario para su análisis, estos fueron capacitados con anterioridad
para la evaluación de cada una de las muestras dadas.
Los códigos utilizados para la prueba sensorial se determinaron aleatoriamente para
cada muestra, de donde:
852: Con 70% harina de trigo
951: Con 80% harina de trigo
423: Con 90% harina de trigo
456: Muestra testigo de harina de trigo
2.5.4. Análisis sensorial de un producto elaborado con harina - Pan
40
Para este análisis se realizó pan con cada una de las mezclas antes mencionadas de
harina de trigo y harina de chocho, por ser un producto que demanda un alto porcentaje
de proteína en comparación con otros productos (NTE INEN 616, 2015).
2.5.4.1. Elaboración de Pan
Se elaboró un pan de mantequilla, al ser uno de los panes más accesibles y de fácil
elaboración. Donde en la tabla 4 se muestran las cantidades utilizadas de cada
ingrediente para su elaboración.
Tabla 4. Formulación del pan (ARENAS, 2019)
Producto Cantidad
(kg) % Panadero
Harina 0.250 100.00
Sal 0.005 2.00
Mantequilla 0.075 30.00
Azúcar
granulada 0.032 13.00
Agua 0.132 53.00
Levadura 0.007 3.00
Huevos 0.025 10.00
Se pesó la materia prima
Se Mezcló uniformemente hasta obtener una masa suave y elástica
Se formó pequeños bollos y se colocó en una lata previamente engrasada
Se Leudó por 40 min
Se llevó a hornear por 15 min a 185°C
De donde:
% Panadero: Las cantidades de todos los ingredientes se calculan a partir del peso de
la harina que representará el 100%
2.5.5. Análisis sensorial del pan
41
Se utilizó un análisis sensorial hedónico en el cual existe una muestra control y tres
muestras problema, donde se pretende evaluar el sabor y textura del pan. Ver Anexo H.
Formato de prueba sensorial utilizada.
Para la realización de esta prueba se usó 10 panelistas, como indica esta prueba, al ser el
número mínimo necesario para su análisis, estos fueron capacitados con anterioridad
para la evaluación de cada una de las muestras dadas.
Los códigos de cada muestra se determinaron aleatoriamente, de donde:
3245: Pan con 70% harina de trigo
1265: Pan con 80% harina de trigo
4896: Pan con 90% harina de trigo
3567: Muestra Testigo de harina de trigo
Tabla 5. Grado de aceptabilidad que fue utilizada para la prueba sensorial
Valor Muestra grado de aceptabilidad
7 Me gusta muchísimo
6 Me gusta moderadamente
5 Me gusta poco
4 Me es indiferente
3 Me disgusta poco
2 Me disgusta moderadamente
1 Me disgusta muchísimo
En la tabla 5 se muestra el grado de aceptabilidad con su respectivo valor numérico, que
se evaluó en el análisis sensorial de la mezcla de harinas.
42
3. DATOS EXPERIMENTALES
3.1. Datos para la cuantificación de alcaloides.
Se realizaron 3 réplicas de cada muestra de chocho amargo de los días 1,3,5,6,7,8 de
lavado, los cuales fueron analizados por el método de Von Baer, en donde se utilizó
0,01 de NaOH como titulante tabla 6, el peso de muestra que se observa representa la
fase clorofórmica obtenida después de la evaporación.
Tabla 6. Datos para la cuantificación de alcaloides
N° de muestra
(día)
Peso de
muestra
(g)
Gasto de titulante
(ml)
1
1.025 5.00
1.025 4.00
1.025 5.00
3
1.011 3.00
1.011 4.00
1.011 4.00
5
1.040 2.00
1.040 1.00
1.040 1.00
6
1.031 1.00
1.031 0.60
1.031 0.50
7
1.046 0.10
1.046 0.08
1.046 0.08
8 1.016 0.05
1.016 0.05
43
1.016 0.05
3.2. Datos experimentales del secado.
3.2.1. Condiciones del aire
Tabla 7. Datos de la condición del aire a un flujo de 2.5 l/h
Humedad Relativa
Entrada
Humedad
Relativa Salida
Temperatura
Entrada
Temperatura
Salida
HI1 HI2 T1 T2
6.26 20.91 53 37
Tabla 8. Datos de la condición del aire a un flujo de 5.0 l/h
Humedad Relativa
Entrada
Humedad
Relativa Salida
Temperatura
Entrada
Temperatura
Salida
HI1 HI2 T1 T2
13.72 23.68 34 28
Tanto la tabla 7 como la 8 son valores obtenidos del equipo de secado en las diferentes
condiciones de operación.
3.2.2. Variaciones del peso del sólido en el tiempo
Se recopiló datos del peso de la muestra (g) de tres ensayos en diferentes tiempos.
Iniciando con una masa de 300g de chocho
44
Tabla 9. Pesos de chocho obtenidos a diferentes tiempos de secado
Tiempo (h) Peso 1 (g) Peso 2 (g) Tiempo (h) Peso 1 (g) Peso 2 (g)
0.0
300 309
4.0
105 114
303 297 120 111
300 300 102 117
0.5
225 219
4.5
99 108
228 225 117 108
216 231 99 111
1.0
180 186
5.0
96 103
180 183 111 103
165 183 93 105
1.5
147 165
5.5
93 100
153 159 108 101
141 159 93 102
2.0
132 138
6.0
92 99
138 132 105 100
123 138 90 101
2.5
120 135
6.5
90 99
132 126 102 100
117 135 87 101
3.0
114 126
7.0
90 99
126 123 102 100
114 120 87 101
3.5
111 120
123 120
105 120
Dónde:
Peso1: Ensayo a flujo de aire 2.5 l/h
Peso2: Ensayo a flujo de aire 5.0 l/h
Mientras el tiempo de secado transcurría, se fueron registrando valores del peso del
sólido, hasta obtener un peso constante, de donde se realizaron 3 réplicas. Tabla 9
3.2.3. Dimensiones del área de secado
45
Tabla 10. Dimensiones del área de secado
Dimensión Área (A) Número de
unidades (N)
Unidad m2 -
Valor (0.3*0.4) 4
Se muestra en la tabla 10 las dimensiones del área de secado que se deben tomaron en
consideración para cálculos posteriores.
3.3. Datos de harina de trigo
3.3.1. Parámetros de harina trigo con alto valor proteico (muestra testigo)
Se tomó como muestra testigo una harina de panificación con un 15.2% de proteína, la
cual es una harina importada que comercializa la empresa Moderna Alimentos.
Tabla 11. Parámetros de harina testigo con alto valor proteico (MODERNA
ALIMENTOS, 2019)
Parámetro Resultado
Humedad 13.7 %
Gluten húmedo 34.27 %
Proteína base seca 15.2 %
Cenizas 0.66 %
Acidez 0.09 %
Esta tabla 11 muestra parámetros fisicoquímicos de la harina que sé utilizó como
muestra de control para el análisis sensorial.
3.3.2. Parámetros de harina de trigo con bajo valor proteico
Tabla 12. Parámetros de harina con bajo valor proteico (MODERNA
ALIMENTOS, 2019)
Parámetro Resultado
Acidez (%) 0.103
Cenizas (%) 0.64
Humedad (%) 12.5
46
Proteína base seca (%) 10.12
Gluten húmedo (%) 24.1
En la tabla 12 se observan los parámetros fisicoquímicos de la harina que fue mezclada
con harina de chocho.
3.3.3. Datos de análisis sensorial de la harina
Tabla 13. Datos del análisis sensorial del color de la harina
Jueces Muestras
Testigo 10% 20% 30%
1 6 6 7 7
2 6 6 6 5
3 7 6 6 6
4 3 2 5 5
5 7 5 1 3
6 5 6 5 5
7 7 5 4 6
8 7 7 4 7
9 7 6 6 2
10 7 6 4 5
De donde:
Testigo: Muestra testigo con alto porcentaje de proteína
10%: Harina de trigo con 10% de harina de chocho
20%: Harina de trigo con 20% de harina de chocho
30%: Harina de trigo con 30% de harina de chocho
La tabla 13 muestra el grado de aceptabilidad del color que tiene cada panelista con las
diferentes muestras de harina, siendo 7 la aceptabilidad de: me gusta muchísimo
bajando hasta 1 de: me disgusta muchísimo.
47
Tabla 14. Grado de aceptabilidad para el color de la harina
Valor Muestra grado de aceptabilidad Testigo 10% 20% 30%
N % N % N % N %
7 Me gusta muchísimo 6 60 6 60 5 50 4 40
6 Me gusta moderadamente 3 30 4 40 3 30 2 20
5 Me gusta poco 1 10 0 0 2 20 3 30
4 Me es indiferente 0 0 0 0 0 0 1 10
3 Me disgusta poco 0 0 0 0 0 0 0 0
2 Me disgusta moderadamente 0 0 0 0 0 0 0 0
1 Me disgusta muchísimo 0 0 0 0 0 0 0 0
Total 10 100 10 100 10 100 10 100
Tabla 14 representa una recopilación de datos de los 10 panelistas, en la evaluación del
grado de aceptabilidad del color para cada muestra.
Tabla 15. Datos del análisis sensorial del olor de la harina
Jueces
Muestras
Testigo 10% 20% 30%
1 7 7 5 6
2 7 5 3 3
3 6 6 7 5
4 5 3 5 5
5 5 4 5 2
6 5 6 6 6
7 7 6 4 5
8 6 6 5 3
9 6 5 5 1
10 7 6 4 5
De donde:
Testigo: Muestra testigo con alto porcentaje de proteína
10%: Harina de trigo con 10% de harina de chocho
20%: Harina de trigo con 20% de harina de chocho
30%: Harina de trigo con 30% de harina de chocho
48
La tabla 15 muestra el grado de aceptabilidad del olor que tiene cada panelista con las
diferentes muestras de harina, siendo 7 la aceptabilidad de: me gusta muchísimo
bajando hasta 1 de: me disgusta muchísimo.
Tabla 16. Grado de aceptabilidad para el olor de la harina
Valor Muestra grado de aceptabilidad 0% 10% 20% 30%
N % N % N % N %
7 Me gusta muchísimo 4 40 1 10 1 10 0 0
6 Me gusta moderadamente 3 30 5 50 1 10 2 20
5 Me gusta poco 3 30 2 20 5 50 4 40
4 Me es indiferente 0 0 1 10 2 20 0 0
3 Me disgusta poco 0 0 1 10 1 10 2 20
2 Me disgusta moderadamente 0 0 0 0 0 0 1 10
1 Me disgusta muchísimo 0 0 0 0 0 0 1 10
Total 10 100 10 100 10 100 10 100
Tabla 16 representa una recopilación de datos de los 10 panelistas, en la evaluación del
grado de aceptabilidad del olor para cada muestra.
3.3.4. Datos del análisis sensorial del pan
Tabla 17. Datos del análisis sensorial para el sabor del pan
Panelistas Muestras
Testigo 10% 20% 30%
1 7 7 5 4
2 6 9 5 5
3 7 7 7 4
49
4 6 9 5 9
5 5 9 4 3
6 7 7 6 7
7 6 6 6 6
8 4 7 6 5
9 7 7 6 4
10 7 7 5 3
De donde:
Testigo: Muestra testigo con alto porcentaje de proteína
10%: Harina de trigo con 10% de harina de chocho
20%: Harina de trigo con 20% de harina de chocho
30%: Harina de trigo con 30% de harina de chocho
La tabla 17 muestra el grado de aceptabilidad del sabor que tiene cada panelista con las
diferentes muestras de pan,
Tabla 18. Grado de aceptabilidad en el sabor del pan
Valor Muestra grado de aceptabilidad Testigo 10% 20% 30%
N % N % N % N %
7 Me gusta muchísimo 5 50 6 60 1 10 1 10
6 Me gusta moderadamente 3 30 4 40 4 40 2 20
5 Me gusta poco 1 10 0 0 4 40 3 30
4 Me es indiferente 1 10 0 0 1 10 4 40
3 Me disgusta poco 0 0 0 0 0 0 0 0
2 Me disgusta moderadamente 0 0 0 0 0 0 0 0
1 Me disgusta muchísimo 0 0 0 0 0 0 0 0
Total 10 100 10 100 10 100 10 100
Tabla 18 representa una recopilación de datos de los 10 panelistas, en la evaluación del
grado de aceptabilidad del sabor de los panes.
Tabla 19. Datos del análisis sensorial para la textura del pan
Panelistas Muestras
Testigo 10% 20% 30%
1 7 7 7 7
2 6 6 6 6
3 7 7 7 7
4 5 5 5 5
5 4 6 5 3
6 7 6 5 6
50
7 7 7 6 4
8 4 7 6 5
9 7 7 6 4
10 7 7 5 3
De donde:
Testigo: Muestra testigo con alto porcentaje de proteína
10%: Harina de trigo con 10% de harina de chocho
20%: Harina de trigo con 20% de harina de chocho
30%: Harina de trigo con 30% de harina de chocho
La tabla 19 muestra el grado de aceptabilidad de la textura que tiene cada panelista con
las diferentes muestras de pan,
Tabla 20. Grado de aceptabilidad en la textura del pan
Valor Muestra grado de aceptabilidad Testigo 10% 20% 30%
N % N % N % N %
7 Me gusta muchísimo 6 60 6 60 2 20 2 20
6 Me gusta moderadamente 1 10 3 30 4 40 2 20
5 Me gusta poco 1 10 1 10 4 40 2 20
4 Me es indiferente 2 20 0 0 0 0 2 20
3 Me disgusta poco 0 0 0 0 0 0 2 20
2 Me disgusta moderadamente 0 0 0 0 0 0 0 0
1 Me disgusta muchísimo 0 0 0 0 0 0 0 0
Total 10 100 10 100 10 100 10 100
Tabla 20 representa una recopilación de datos de los 10 panelistas, en la evaluación del
grado de aceptabilidad de la textura de los panes.
51
4. CÁLCULOS
4.1.Cálculo para cuantificar alcaloides en el chocho
El contenido de alcaloides se reporta como lupanina: 1 ml de H2SO4 0,01N equivale a
248g de lupanina. (NTE INEN 2390, 2005)
4.1.1. Cálculo del porcentaje de alcaloides en base húmeda (%Abh)
Para los siguientes cálculos se toman los datos promedio de la primera muestra (día 1)
de la tabla 6
% Abh =V NaOH gastado x N H2SO4 x248g
Pm∗ 100 (6)
V NaOH gastado: 4.67 ml
52
N H2SO4: 0,01N
Pm (peso de la muestra):1.025g
% 𝐴𝑏ℎ =0.005 𝐿 𝑥 0.01𝑁 𝑥248𝑔
1.025𝑔∗ 100
% 𝐴𝑏ℎ = 1.129
4.1.2. Cálculo del porcentaje de alcaloides en base seca (%Abs)
% 𝐴𝑏𝑠 =%𝐴 𝑏ℎ
(100 − 70)∗ 100
% 𝐴𝑏𝑠 =1.129
(30)∗ 100
% 𝐴𝑏𝑠 = 3.76
4.2.Cálculo para el secado el chocho
4.2.1. Porcentaje de humedad en base húmeda (%Hbh)
Se toma como dato el peso promedio a la hora 4 de la tabla 9
%𝐻𝑏ℎ =𝑚ℎ−𝑚𝑠
𝑚ℎ∗ 100 (8)
Dónde:
mh: masa húmeda (g)
ms: masa seca (g)
%𝐻𝑏ℎ =109𝑔 − 93𝑔
109𝑔∗ 100
%𝐻𝑏ℎ = 14.66
4.2.2. Porcentaje de humedad en base seca (%Hbs)
%𝐻𝑏𝑠 =𝑚ℎ−𝑚𝑠
𝑚𝑠∗ 100 (9)
53
%𝐻𝑏𝑠 =109𝑔 − 93𝑔
93𝑔∗ 100
%𝐻𝑏𝑠 = 17.19
4.2.3. Cálculo de la humedad del sólido (X)
𝑋 =𝑚ℎ−𝑚𝑠
𝑚𝑠 (10)
𝑋 =109𝑔 − 93𝑔
93𝑔
𝑋 = 0,172 g agua
g sólido
4.2.4. Cálculo del área total de secado (AT)
AT = A ∗ N (11)
𝐴𝑇 = 0.12 ∗ 4
𝐴𝑇 = 0.48 𝑚2
Donde:
A: área de una bandeja (m2)
N: Número de bandejas
4.2.5. Cálculo de la velocidad de secado
De la figura 20 se obtiene la siguiente ecuación.
X = 0.0005t3 + 0.0071t2 – 0.1862t + 0.7691
𝑑𝑥
𝑑𝑡= 0.0015𝑡2 + 0.0142𝑡 − 0.1862
54
Para t= 4 h
𝑑𝑋
𝑑𝑡=-0.1054
W =ms
AT(−
dx
dθ)i (12)
W =0.093 𝑘𝑔
0.48 𝑚2(0.1054)
W = 0.020 𝑘𝑔/𝑚2ℎ
Donde:
ms: Masa del chocho seco (g)
A: Área total de bandejas (m2)
t: Tiempo de secado (h)
4.2.6. Cálculo de la masa de agua (Ma)
𝑀𝑎 = 𝑀𝑖 − 𝑀𝑓 (13)
𝑀𝑎 = 300𝑔 − 93𝑔
𝑀𝑎 = 207 𝑔
Donde:
Ma: Masa de agua liberada en el secado (g)
Mi: Masa inicial del chocho (g)
Mf: Masa final del chocho (g)
4.2.7. Cálculo de la humedad inicial (Xi)
𝑋𝑖 =𝑀𝑓
𝑀𝑖 (14)
𝑋𝑖 =207 𝑔
300 𝑔
55
𝑋𝑖 = 0.69𝑘𝑔 𝑎𝑔𝑢𝑎
𝑘𝑔 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜
4.2.8. Rendimiento de la harina de chocho (%R)
%𝑅 =𝑚ℎ𝑐
𝑚𝑐∗ 100
%𝑅 =0.641 𝑘𝑔
1.832 𝑘𝑔∗ 100
%𝑅 = 34.98
Donde:
mhc: masa de harina de chocho que se obtuvo (kg)
mc: masa de chocho desamargado (kg)
4.3.Análisis estadístico para el secado
En el análisis estadístico se estudió y analizó los efectos individuales que tiene cada
factor: tiempo y velocidad de secado, así como su interacción, sobre la variable de
respuesta que es la humedad.
Para el cálculo de ANOVA, se tiene las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula
Ha: No existe variación significativa en el valor de la humedad debido al efecto del
tiempo de secado.
Ha: No existe variación significativa en el valor de la humedad debido al efecto de la
velocidad del aire
Ha: No existe variación significativa en el valor de la humedad debido al efecto de la
interacción de los dos factores.
Hipótesis alternativa
56
Ho: Existe variación significativa en el valor de la humedad debido al efecto del tiempo
de secado
Ho: Existe variación significativa en el valor de la humedad debido al efecto del flujo
del aire.
Tabla 21. Análisis de varianza para el secado
Origen de las
variaciones
Suma de
cuadrados
Grados de
libertad
Promedio de
los cuadrados F Probabilidad
Valor crí-
tico para F
Tiempo 1278.455 6 213.076 151.214 0.000 2.445
Flujo de aire 69.889 1 69.889 49.598 0.000 4.196
Interacción 30.040 6 5.007 3.553 0.010 2.445
Dentro del
grupo 39.455 28 1.409
Total 1417.839 41
El estadístico F obtenido para los dos factores con varias muestras por grupo (tiempo,
velocidad) son mayores que el F crítico calculado aun nivel de confianza del 95%, por
lo que se rechaza la hipótesis nula y se acepta la hipótesis alternativa. Donde se tiene
que tanto el factor tiempo como la velocidad tienen influencia en la humedad de secado,
así como su interacción.
4.4.Análisis sensorial para el color y olor de la harina fortificada
Para este análisis se tomó en consideración como variable de entrada las diferentes
mezclas de harina y variable de respuesta el color y olor
Hipótesis nula
Ha: No existe variación significativa en el color/olor de las diferentes harinas
Hipótesis alternativa
Ho: Existe variación significativa en el color/olor de las harinas
Tabla 22. Análisis de varianza para el olor de la harina
57
Origen de las
variaciones
Suma de
cuadrados
Grados de
libertad
Promedio de los
cuadrados F Probabilidad
Valor crí-
tico para F Entre los % de
Harina 21.275 3 7.091 4.471 0.00907 2.866
Dentro de los
% Harina 57.1 36 1.586
Total 78.375 39
Tabla 23. Análisis de varianza para el color de la harina
Origen de las
variaciones
Suma de
cuadrados
Grados de
libertad
Promedio de los
cuadrados F Probabilidad
Valor crí-
tico para F Entre los %
Harina 11 3 3.666 1.637 0.197 2.866
Dentro de los %
de Harina 80.6 36 2.238
Total 91.6 39
El estadístico F obtenido para un solo factor (color y olor) son mayores que el F crítico
calculado aun nivel de confianza del 95%, por lo que se rechaza la hipótesis nula y se
acepta la hipótesis alternativa. Donde se tiene que el color y el olor de las diferentes
harinas tienen diferencia significativa.
4.5.Análisis sensorial para el sabor y textura del pan
En este análisis se analizará si existe un cambio en el sabor y textura del pan elaborado
con las diferentes mezclas de harina.
Hipótesis nula
Ha: No existe variación significativa en el sabor/textura de los diferentes panes
elaborados con harina fortificada.
Hipótesis alternativa
Ho: Existe variación significativa en el sabor/textura de los panes elaborados con harina
fortificada.
58
Tabla 24. Análisis de varianza para el sabor del pan
Origen de las
variaciones Suma de
cuadrados
Grados
de liber-
tad Promedio de
los cuadrados F Probabilidad
Valor crítico
para F
Entre % de
Harina 35.3 3 11.767 7.229 0.000643 2.866
Dentro del
% de Harina 58.6 36 1.627
Total 93.9 39
Tabla 25. Análisis de varianza para la textura del pan
Origen de las
variaciones
Suma de
cuadrados
Grados de
libertad
Promedio de los
cuadrados F Probabilidad
Valor crí-
tico para F Entre los %
Harina 12.1 3 4.3033 3.227 0.033 2.866
Dentro de los
% Harina 45 36 1.25
Total 57.1 39
El estadístico F obtenido para un solo factor (sabor y textura) son mayores que el F
crítico calculado aun nivel de confianza del 95%, por lo que se rechaza la hipótesis nula
y se acepta la hipótesis alternativa. Donde se tiene que el sabor y la textura de los
diferentes panes tiene diferencia significativa.
5. RESULTADOS
5.1. Cuantificación de alcaloides
En el transcurso del lavado del chocho se recogieron muestras, las cuales fueron
analizadas para conocer la concentración de alcaloides dentro del chocho, hasta obtener
una concentración menor a 0.07 % en base seca.
59
Tabla 26. Resultados de la cuantificación de alcaloides
N°. De mues-
tra
(días)
Peso muestra
(g)
Gasto titula-
ción (ml)
Alcaloides
calculados %
(P/P). Base
húmeda
Alcaloides
calculados %
(P/P). Base
seca
1 1.025 4.67 1.129 3.76
3 1.011 3.67 0.976 3.00
5 1.040 1.33 0.477 1.59
6 1.031 0.70 0.241 0.80
7 1.046 0.09 0.024 0.08
8 1.016 005 0.012 0.04
Figura 18. Concentración de alcaloides en función del tiempo
La figura 18 muestra como decrece la concentración de alcaloides en los días de lavado,
calculada en base húmeda y base seca.
5.2. Resultados del % Humedad del secado para el análisis de ANOVA.
Tabla 27. Resultados de humedad para los dos flujos de aire
60
Flujo 2.5 l/h Flujo 5.0 l/h
Tiempo
(h) % Humedad bs
4
16.67 15.15
17.65 11.00
17.24 15.84
4,5
10.00 9.09
14.71 8.00
13.79 9.90
5
6.67 4.04
8.82 3.00
6.90 3.96
5,5
3.33 1.01
5.88 1.00
6.90 0.99
6
2.22 0.00
2.94 0.00
3.45 0.00
6,5
0.00 0.00
0.00 0.00
0.00 0.00
7
0.00 0.00
0.00 0.00
0.00 0.00
Los resultados corresponden a la humedad calculada en base a la diferencia de pesos al
inicio y final del secado a partir de la hora 4, se tomó como referencia esta hora ya que
es en ésta donde la humedad viene a tener un valor cercano a 13%, que es el límite
máximo que puede tener el chocho.
5.3.Resultados del rendimiento de la harina del chocho
Tabla 28. Rendimiento de la harina de chocho
Característica Valores
Harina de chocho (kg) 0.641
61
Al momento del lavado del chocho, este tiende a absorber mucha agua, casi duplicando
su peso original, y al ser sometido a secado y molienda pierde materia prima debido a la
cascarilla que no fue utilizada para la elaboración de harina.
5.4.Resultados de los cálculos del secado en las diferentes condiciones fijadas
Tabla 29. Resultados obtenidos para un flujo de aire 2.5/h
Tiempo (h) Peso (g) % Hbh %HbsX (kg agua
/kg sólido)dx/dt
W
(kg/hm2)
M agua
(kg)
4 109 14,66 17,19 0,1719 -0,105 0,020
4,5 105 11,34 12,83 0,1283 -0,092 0,018
5 100 6,94 7,46 0,0746 -0,078 0,015
5,5 98 5,08 5,37 0,0537 -0,063 0,012
6 96 2,79 2,87 0,0287 -0,047 0,009
6,5 93 0,00 0,00 0,0000 -0,031 0,006
7 93 0,00 0,00 0,0000 -0,013 0,003
207
Chocho desamargado (kg) 1.832
Chocho amargo (kg) 1.000
Rendimiento (%) 35
62
Figura 19. Porcentaje de humedad en función del tiempo
Figura 20. Fracción de humedad en función del tiempo
X= 0,0005t3 + 0,0071t2 - 0,1862t + 0,7691R² = 0,993
-0,0500
0,0000
0,0500
0,1000
0,1500
0,2000
0 1 2 3 4 5 6 7 8Hu
me
dad
(g
agu
a/g
solid
o)
Tiempo (h)
X f (t)
63
Figura 21. Velocidad de secado en función de la fracción de humedad
Figura 19 muestra la humedad que pierde el chocho en el proceso de secado a partir de
la hora 4 hasta tener una humedad constante, así como en la figura 20 que refleja la
fracción de agua solido en el transcurso del secado, con un flujo de aire de 2,5 l/h
En la figura 21 se ve de derecha a izquierda como la velocidad del secado disminuye
conforme se reduce la concentración de agua en el chocho.
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,0000 0,0500 0,1000 0,1500 0,2000
W (
Kg/
hm
2)
X (Kg agua /Kg solido)
W f(X)
64
Tabla 30. Resultados obtenidos para un flujo de aire 5,0 l/h
Tiempo Peso (g) %Hbh %Hbs X (Kg agua
/kg sólido) dx/dt W (kg/hm2)
M
agua
(kg)
4 114.00 12.25 14.00 0.1400 -0.140 0.0272
200.00
4,5 109.00 8.25 9.00 0.0900 -0.104 0.0201
5 103.67 3.54 3.67 0.0367 -0.071 0.0138
5,5 101.00 0.99 1.00 0.0100 -0.043 0.0084
6 100.00 0.00 0.00 0.0000 -0.020 0.0039
6,5 100.00 0.00 0.00 0.0000 -0.001 0.0002
7 100.00 0.00 0.00 0.0000 0.013 -0.0026
Figura 22. Porcentaje de humedad en función del tiempo
-2,00
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
0 2 4 6 8
%H
um
ed
ad
Tiempo (h)
%H vs T
Bh
Bs
65
Figura 23. Fracción de humedad en función del tiempo
Figura 24. Velocidad del secado en función de la fracción de humedad
Figura 22 muestra la humedad que pierde el chocho en el proceso de secado a partir de
la hora 4 hasta tener una humedad constante, así como en la figura 23 que refleja la
fracción de agua solido en el transcurso del secado con un flujo de aire de 5 l/h
En la figura 24 se ve de derecha a izquierda como la velocidad del secado disminuye
conforme se reduce la concentración de agua en el chocho.
H = -0,003t3 + 0,0751t2 - 0,5972t + 1,52R² = 0,9944
-0,020
0,000
0,020
0,040
0,060
0,080
0,100
0,120
0,140
0,160
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Hu
me
dad
(g
agu
a/g
solid
o)
Tiempo (h)
X f (t)
-0,005
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,030
0,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100 0,120 0,140 0,160
W (
kg/h
m2
)
X (kg agua/kg solido)
W f( X)
66
5.5.Resultado del análisis estadístico de la harina fortificada
Tanto en la figura 25 y 26 se muestra gráficamente el grado de aceptabilidad que
tuvieron los jueces/ panelistas al realizar un análisis sensorial sobre las muestras de
harina, identificándolas en una escala de me gusta mucho hasta me disgusta mucho.
Figura 25. Grado de aceptabilidad en el olor de la harina
67
Figura 26. Grado de aceptabilidad en el color de la harina
5.6.Resultado del análisis estadístico para el olor y sabor del pan
Tanto en la figura 27 y 28 se muestra gráficamente el grado de aceptabilidad que
tuvieron los jueces/ panelistas al realizar un análisis sensorial sobre las muestras de
panes, identificando en una escala de me gusta mucho hasta me disgusta mucho.
68
Figura 27. Grado de aceptabilidad en el sabor del pan
Figura 28. Grado de aceptabilidad en la textura del pan
5.7.Análisis de proteína de la harina fortificada
Tabla 31. Proteína en diferentes mezclas con harina de trigo
% Harina de chocho Proteína, %
0% 10.12
10% 13.80
20% 18.13
30% 22.06
69
Los resultados encontrados son valores arrojados por el equipo Inframatic 9500, el cual
midió la cantidad de proteína en las diferentes mezclas de harina.
5.8.Resultados de la caracterización de la harina con 10% de harina de chocho
Tabla 32. Caracterización de harina enriquecida con 10% de harina de chocho
Parámetros Resultado
Acidez (%) 0.10
Carbohidratos (%) 69.80
Cenizas (%) 0.60
Grasa (%) 3.30
Humedad (%) 12.50
Proteína (%) 13.80
La tabla 32 representa el análisis fisicoquímico de la harina de trigo al 10% con harina
de chocho, realizado en un laboratorio para ser comparada con las propiedades de la
harina de trigo original.
70
6. DISCUSIÓN
En la tabla 26 se muestra que al cabo del día 8, el chocho puede ser consumido
con una cantidad de alcaloides de 0,04% en base seca y 0,012% en base húmeda
(NTE INEN 2390 Leguminosas, Requisitos para grano de chocho
desamargado). Además, se observa que la concentración de alcaloides
disminuye conforme pasa el tiempo.
En la figura 18 se muestra la concentración de alcaloides en función del tiempo
en base húmeda y en base seca. Siendo la curva más alta la de base seca
comenzando con una concentración de 3,7%. La curva en base húmeda es baja
ya que la concentración al día uno es de 1,2%.
En la tabla 29 se observa los resultados obtenidos para el secado con el flujo de
aire de 2,5 l/h en el cual se muestra que el peso del chocho va disminuyendo
conforme pasa el tiempo, lo mismo sucede con los porcentajes de humedad
obtenidos, así como la velocidad de secado disminuye hasta 0,003kg/hm2,
teniendo una masa de sólido seco de 93g evaporándose 207g de agua al cabo de
7 horas de secado.
En la figura 19 se muestra la diferencia que existe entre los porcentajes de
humedad en base húmeda y base seca, iniciando la curva desde la hora 4
(régimen constante) y disminuyendo hasta la hora 6 (régimen proscritico), donde
se aprecia una humedad constante hasta la hora 7. Además, la velocidad de
secado disminuye conforme al descenso de la humedad del chocho (Figura 21).
En la figura 21 y 24 se observa la velocidad del secado a partir de la hora 4 en
donde ésta inicia desde el régimen constante de la curva (figura 10) pasando por
el régimen decreciente hasta llegar al punto cero donde ya no existe variación de
pesos del producto seco.
En la Tabla 30 se detallan los resultados obtenidos para el flujo de aire de 5,0 l/h
en la cual a diferencia de la tabla 29 la masa de chocho seco resultante es de
100g, teniendo una menor pérdida de agua (200g). Igualmente, la humedad
disminuye en función del tiempo (Figura 22).
71
En el ANOVA realizado (Tabla 21) se observa que tanto la variable de tiempo
como el flujo de aire tienen significancia estadística frente a la humedad del
secado al ver que los valores de probabilidad son menores a 0,05, es decir que,
al variar el tiempo de secado y el flujo de aire por separado, estos harán que la
humedad vaya cambiando significativamente. Además, existe interacción entre
estos parámetros, por lo tanto, también habrá una alteración en sus valores de
humedad al interactuar simultáneamente.
En el análisis de rendimiento obtenido de la harina de chocho, al secar 1,83 kg
de chocho desamargado se tiene 0,64 de harina de chochoco con un rendimiento
de 35%
De la tabla 22 y 23 del análisis de varianza para el olor y color de la harina se
observa que existe significancia estadística para el enriquecimiento de la harina
de trigo con las diferentes concentraciones de harina de chocho (10, 20, 30%).
De la tabla 24 y 25 se observa que el análisis estadístico para el sabor y textura
del pan elaborado con los diferentes porcentajes de harina de chocho tiene
influencia al adicionar 10, 20 y 30% de éste, ya que cambia su sabor y textura a
medida que aumenta la cantidad de harina de chocho sobre la harina de trigo.
A medida que va aumentando el porcentaje de harina de chocho, sobre la harina
de trigo su perfil sensorial va cambiando, existiendo preferencia por el producto
que menos harina de chocho posee, a pesar que a mayor porcentaje de harina de
chocho se obtiene mayor proteína (tabla 31)
En la tabla 32 se aprecia la caracterización realizada para la muestra de harina
enriquecida con 10% de harina de chocho donde se tiene una harina con 13,8%
de proteína, y demás propiedades fisicoquímicas muy parecidas a la original.
(tabla 12), las cuales se encuentran dentro de los parámetros establecidos por la
norma INEN 616, 2015.
72
7. CONCLUSIONES
Mediante el proceso de desamargado, secado, y molienda se obtuvo harina de
chocho a las condiciones de operación establecidas, teniendo una harina de
calidad debido a su alto contenido de proteína (45%).
Se concluye que, mediante el proceso de lavado, secado, y molienda del chocho
se pudo obtener una harina de chocho con una humedad del 12.83% con
presencia mínima de alcaloides 0.04% la cual, al ser adicionada a una harina de
trigo de bajo valor proteico (10.12%) se convierte en una harina con 13.80% de
proteína.
Se determinó que el tiempo adecuado de desamargado del chocho es de 8 días,
donde éste alcanza un porcentaje de alcaloides (0.04%) según la norma NTE
INEN 2390.
Mediante el ANOVA realizado para el análisis del secado, se determinó que
tanto el tiempo como el flujo de aire influyen en la humedad del grano, siendo
las condiciones más adecuadas F= 2.5 l/h con un tiempo t= 4.5h en donde se
obtiene una humedad de 12.83%.
Se concluye que el rendimiento en la obtención de harina de chocho es de 42.98
% iniciando con 1.832 kg de grano de chocho desamargado, que al ser sometido
al proceso de secado pierde su humedad inicial de 70% hasta un 13%
aproximadamente, quedando un 0.691 kg de chocho que se convirtió en harina.
En el análisis sensorial de las muestras de harina y panes con porcentaje de 10%,
20% y 30% de chocho, se determinó que existe diferencia estadística en el sabor
y textura del pan, así como en el color y olor de la harina, siendo la más
aceptable la elaborada con el 10% de harina de chocho.
Se concluye que el análisis sensorial es de suma importancia para determinar la
mezcla de chocho más adecuada, puesto que a pesar de existir mezclas con
mayor porcentaje de proteína; el sabor, color, olor y textura del producto
elaborado influyen en el resultado final para obtener una harina fortificada sin
alterar sus demás propiedades.
73
Se estableció mediante un análisis fisicoquímico de laboratorio que al fortificar
con 10% de harina de chocho la harina de trigo llega a tener 13,80% de proteína,
sin alterar significativamente su olor y color, así como su sabor y textura en la
elaboración de pan.
Mediante la caracterización de la harina enriquecida se tiene que sus
características físico químicas son similares a la harina original de trigo,
conservando sus propiedades y características organolépticas propias de ésta.
74
8. RECOMENDACIONES
Se recomienda que el lavado del chocho se lo realice en un intervalo de tiempo
no mayor a doce horas ya que conforme pasa el tiempo los alcaloides en unión
con el agua tienden a podrir al chocho.
En el secado se recomienda dejar la muestra dentro del equipo hasta que éste
tenga un peso constante y haya igualado la presión de vapor del agua contenida
en el sólido con la presión del ambiente de secado.
Para tener un pan esponjoso se recomienda adicionar un porcentaje pequeño de
gluten, para que la harina tenga elasticidad y pueda leudar más.
75
9. CITAS BIBLIOGRÁFICAS
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81
ANEXOS
82
ANEXO A. Tipo de chocho INIAP 450
Figura A1. Chocho hidratado antes del desamargado
Figura A2. Lavado del chocho
83
ANEXO B. Equipos de laboratorio utilizados para la cuantificación de alcaloides
Figura B1. Centrifuga
Figura B2. Agitador magnético PC -353
84
Figura B3. Soporte universal
Figura B4. Soluciones utilizadas
85
Figura B5. Estufa HS 122
ANEXO C. Equipo de laboratorio utilizado para secar el chocho
Figura C1. Exterior del secador de bandejas
86
Figura C2. Parte interna del secador de bandejas – secado de chochos
ANEXO D. Equipos de laboratorio utilizados en la molienda y tamizado
Figura D1. Molino Ultra centrifugo ZM 200
87
Figura D2. Parte superior del molino ultra centrifugo ZM 200
Figura D3. Diferentes tamices para el molino ultra centrífugo
88
Figura D4. Tamiz 0,25 mm utilizado para la molienda del chocho seco
Figura D5. Tamiz utilizado después de la molienda
89
Figura D6. Cernido de la harina de chocho
ANEXO E. Equipo para cuantificar la proteína
Figura E1. Inframatic IM 9500
90
ANEXO F. Muestras de harina
Figura F1. Harinas enriquecidas con 10, 20 y 30% de harina de chocho, muestra
de harina testigo
ANEXO G. Pan elaborado
Figura G1. Formación de panes
Figura G2. Muestra de panes elaborados con 10, 20 y 30% de harina de chocho
91
ANEXO H. Formato de prueba sensorial utilizada
Figura H1. Prueba sensorial utilizada para evaluar el color y olor de la harina
92
Figura H2. Prueba sensorial utilizada para evaluar el sabor y textura del pan
ANEXO I. Certificado de calidad de harinas
93
Figura I1. Certificado de calidad para la muestra de harina testigo
94
Figura I2. Certificado de calidad de la harina de baja proteína utilizada para
fortificar
95
ANEXO J. Análisis de laboratorio de la harina enriquecida
Figura J1. Características fisicoquímicas de la harina enriquecida al 10% con
harina de chocho
