UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTEFACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS AGROPECUARIAS Y AMBIENTALES CARRERA DE AGROINDUSTRIA “EFECTO DE LA MEZCLA GRITZ DE MAÍZ Zea mays- FRÉJOL Phaseolus vulgaris L Y DIÁMETRO DE BOQUILLA EN EL PRODUCTO EXTRUSADO” ANTEPROYECTO DE TRABAJO DE TITULACIÓN AUTOR: Burbano Ormaza Vicente Adrián IBARRA, ECUADOR FIRMAS DE REVISIÓN La propuesta “EFECTO DE LA MEZCLA GRITZ DE MAÍZ Zea mays- FRÉJOL Phaseolus vulgaris L Y DIÁMETRO DE BOQUILLA EN EL PRODUCTO EXTRUSADO” presentada por el Sr. Burbano Ormaza Vicente Adrián, ha sido revisada para su presentación como anteproyecto de trabajo de grado, el día 15 de Febrero del 2017. REVISADO Firma Ing. Rosario Espin DOCENTE TRABAJO DE GRADO I Firma Ing. Edmundo Recalde BIOMETRISTA ii DATOS GENERALES DEL PROYECTO CARRERA: Agroindustria ÁREA: De operaciones unitarias OBJETIVOS DEL PLAN NACIONAL DEL BUEN VIVIR 4.6.- Promover la interacción recíproca entre la educación, el sector productivo y la investigación científica y tecnológica, para la transformación de la matriz productiva y la satisfacción de necesidades. 4.6C.- Promover la transferencia, el desarrollo y la innovación tecnológica, a fin de impulsar la producción de calidad y alto valor agregado con énfasis en los sectores priorizados. LINEA DE INVESTIGACIÓN: Gestión, producción, productividad, innovación y desarrollo socio económico INVESTIGADOR: Burbano Ormaza Vicente Adrián. FECHA DE INICIO: Una vez aprobado el anteproyecto de tesis de grado. DURACIÓN PROBABLE: 10 meses LOCALIZACIÓN Provincia: Imbabura Cantón : Ibarra Parroquia: El Sagrario Sitio: Unidades Edu-productivas de la Carrera de Ingeniería Agroindustrial iii CONTENIDO 1. TÍTULO DE LA PROPUESTA ___________________________________________ 1 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ___________________________________ 1 3. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO _____________________________________ 2 4. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ___________________________________ 3 4.1. OBJETIVO GENERAL. _____________________________________________ 3 4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ________________________________________ 3 5. HIPÓTESIS DE TRABAJO______________________________________________ 3 5.1. HIPÓTESIS ALTERNATIVA ________________________________________ 3 5.2. HIPÓTESIS NULA _________________________________________________ 4 6. MARCO DE REFERENCIA _____________________________________________ 4 6.1. descripcion de las metrias primas _____________________________________ 4 6.1.1. FRÉJOL ________________________________________________________ 4 6.1.2. MAIZ ___________________________________________________________ 5 6.2. VARIEDADES DE MATERIA PRIMA ________________________________ 6 6.3. DESCRIPCION TAXONOMICA _____________________________________ 8 6.4. COMPOSICION NUTRICIONAL ____________________________________ 9 6.4.2.1 Amilosa y amilopectina en el almidón de maíz. ________________________ 11 6.4.2.2 Amilosa y amilopectina en el almidón de frejol. ________________________ 12 6.5. LOS SNACK _____________________________________________________ 12 6.6. TipoS de SNACK __________________________________________________ 13 6.7. Situación actual y perspectiva del mercado de los snacks _________________ 13 6.8. Vida útil de los snaks _______________________________________________ 14 6.9. LA EXTRUSION __________________________________________________ 14 iv 2. Variables que controlan la textura de los productos expandidos.3. GENERALIDADES ____________________________________________ 19 6.1. INSUMOS Y HERRAMIENTAS. ORIGEN _____________________________________________________ 15 6.3. EQUIPOS.3.6.3.3. PROCESOS BASICOS DE SECADO _____________________________ 19 6.10.1.10. _____________________________ 28 7. _____________________ 29 8. APLICACIONES ______________________________________________ 16 6.2 PROCESO DE OBTENCIÓN DEL EXTRUIDO. _______ 17 6. TRATAMIENTOS.7.2.3. Aditivos alimentarios _______________________ Error! Bookmark not defined. MATERIALES Y MÉTODOS.9. __________________________________________ 20 7.3.9. CARACTERÍSTICAS DEL EXPERIMENTO.5. 7.3.7.3.1.9. MATERIALES.1 Variables cuantitativas __________________________________________ 24 7.2. 6.1.7. _____________________ 27 7.11. MÉTODOS. SECADO _______________________________________________________ 19 6.1 Proceso de obtención de gritz de frejol.1. FACTORES EN ESTUDIO ______________________________________ 22 7.2.9. Equipos y Herramientas ________________________________________ 21 7.10.7 MANEJO ESPECÍFICO DEL EXPERIMENTO. PROPIEDADES REOLÓGICAS DE LOS ALIMENTOS ____________ 16 6.6.3. PRESUPUESTO Y FINANCIAMIENTO.2.9. _______________________________________ 24 7. ____________________________________________ 23 7.2. ____________ 21 7. cARACTERIZACIóN DEL áREA DE ESTUDIO _______________________ 20 7.2.3. _____________________ 23 7.9. ______________________________________________________ 22 7.6 VARIABLES A EVALUAR. TEORíA ______________________________________________________ 15 6. Ventajas de la extrusión sobre otras tecnologías convencionales _______ 17 6. Materia Prima e Insumos y aditivos _______________________________ 21 7. _________________________________ 31 v . ................................................1............................................ Diseño genérico de un extrusor de tornillo simple..................................................... 7 Tabla 2.............................. Materia Prima e Insumos y aditivos .................. ......................................... 11 Tabla 7............... Variedades de fréjol en el ecuador ........................................................................................... Características ambientales de las Unidades Edu–productivas. Clasificación botánica del maíz ....................2.................. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES __________________________________ 32 9.................... ANEXOS _________________________________________________________ 35 ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1.................................... Tabla 1........ 15 ÍNDICE DE FIGURAS........................................................................... Clasificación botánica del fréjol ........... 29 ÍNDICE DE TABLAS............ 21 vi ................................... 6 Ilustración 3...... Figura 1.............. Fréjol .................... 11 Tabla 8............................................. BIBLIOGRAFIA __________________________________________________ 33 9.................... Composición nutricional del frejol ................... .................... 20 Tabla 9.............................. Diagrama de bloques de gritz de frejol ........................................ Maíz ................................. Variedades de maíz............................................ Porcentaje de amilosa en el almidón de maíz ................ 9................................... 28 Figura 2................................................. 7 Tabla 3................................ 10 Tabla 6.......... Composición química del maíz ............. 4 Ilustración 2........... 9......................... 9 Tabla 5...................................... 8 Tabla 4... Diagrama de bloques de extruido.......................... .................. Pruebas de evaluación en la materia prima y producto final ... vii .................................................Tabla 10............. 24 Tabla 15........ Simbología de los tratamientos .......... 21 Tabla 11..... 26 Tabla 18........... Esquema del ADEVA .................................................. Cronograma de actividades .................................... 25 Tabla 16. 22 Tabla 12......................................................................................................................................... Equipos y Herramientas ........................................................................ Factor “B” (Diámetro de salida de la boquilla) .......... 32 ....... Factor “A” (mezcla de gritz de maíz-harina de fréjol) ... Tabla 17.................................... ........................................................................................................ 22 Tabla 13........... Error! Bookmark not defined........................ Presupuesto y financiamiento........................................27 Tabla 19............ 23 Tabla 14... Pruebas organolépticas en el producto final extruido. analisis microbiológicos en el producto final……………………………………...................... 31 Tabla 20............................................................................ Análisis nutricional del producto final extruido ....................... comidas ya que se encuentran listos para el consumo y se ajustan a un ritmo acelerado de vida que se tiene. La producción de snacks mediante la tecnología de extrusión ocasiona pérdidas y modifican características organolépticas si no se define parámetros en el proceso adecuados para cada tipo de materia prima ya que influyen factores como: la temperatura. 2010a). Las empresas hoy en día buscan únicamente reducir costos para generar mayor utilidad a su favor. 1. azúcar y grasa por lo que pueden ser perjudiciales nutricionalmente cuando son consumidos regularmente como remplazo de la comida tradicional. Puesto que en la actualidad se opta por el consumo este tipo de productos en lugar de. fibra . 2. mediante la utilización de materias primas de bajo aporte nutricional que como resultado producen alimentos de baja calidad nutritiva. principalmente en los sectores urbanos. 1 . Los snacks son alimentos con altos niveles de sal. TÍTULO DE LA PROPUESTA Evaluar el efecto de la mezcla gritz de maíz Zea mays – fréjol Phaseolus vulgaris L y el diámetro de boquilla en el producto extrusado. o entre. carbohidratos entre otros que son de gran beneficio. velocidad de cizalla y presión de boquilla del extrusor. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La baja disponibilidad de alternativas de desarrollo tecnológico para el procesamiento de cereales y leguminosas como el fréjol genera pérdidas económicas en los productores debido a la sobreproducción en épocas de cosecha por lo que los precios del producto no son rentables. (FAO. además de ocasionar desaprovechamiento nutricional como una fuente de materia prima para la obtención de nuevos productos que serían de beneficio para una alimentación saludable ya que aportan proteína. mediante la industrialización y comercialización de esta leguminosa. contribuyendo a una alimentación saludable y a la vez dar un valor agregado e innovar a la industrialización de leguminosas. que aporte nutrientes como: proteína. también la destrucción de la carga microbiana (Garcia. a base de gritz de maíz y fréjol. los cuales mantengan o varíen en una manera mínima el contenido nutricional de la materia prima. Con este snack a base de gritz de maíz y fréjol se desea contribuir al desarrollo socio económico dentro del campo agropecuario y agroindustrial. carbohidratos entre otros. 3. fibra. Con la tecnología de extrusión. 2012). Generar un producto de calidad. para lo que se dispone con un equipo de este tipo apto para realizar este tipo de investigación. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO La presente investigación trata de definir un proceso y los parámetros adecuados para la elaboración de un snack. ya que. 2 . con las altas temperaturas alcanzadas propician la desactivación de factores tóxicos o antinutricionales. utilizando la tecnología de extrusión. se busca obtener mayores beneficios. textura y aceptabilidad) y microbiológicas (recuento total. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. fibra. Evaluar la mejor mezcla gritz de maíz Zea mays – fréjol Phaseolus vulgaris L. Caracterizar el almidón de fréjol respecto a su forma. 4. fibra.2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 4. organolépticas (color. contenido de (amilosa y amilopectina) y grado de gelatinización. HIPÓTESIS DE TRABAJO 5. considerando el diámetro de boquilla. mohos y levaduras).1. Determinar las propiedades físico químicas (humedad. carbohidratos grasa y proteína). considerando el diámetro de boquilla influyen sobre el índice de expansión y propiedades físico químicas (humedad. 3 . OBJETIVO GENERAL. mediante el índice de expansión del producto extruido. 4. olor.fréjol Phaseolus vulgaris L. grasa y proteína) de las materias primas. carbohidratos.1. carbohidratos. Determinar las propiedades físicas químicas (humedad. Evaluar el efecto de la mezcla gritz de maíz Zea mays – fréjol Phaseolus vulgaris L y el diámetro de boquilla del producto extrusado. sabor. grasa y proteína). HIPÓTESIS ALTERNATIVA Hi: La mezcla de gritz de maíz Zea mays . 5. fibra. las mismas que limitan la productividad. Se desarrolla en climas cálidos y templados. pues le afecta el frío y los cambios bruscos de temperatura. fibra. Fréjol 4 .) es nativo de América. de las cuales ha resultado la selección y desarrollo de una gran cantidad de genotipos cultivados con características muy diferentes.2. bajo condiciones ecológicas muy variables. 2009). principalmente de México en donde se obtiene cerca del 35% de la producción mundial. FRÉJOL El fréjol (Phaseolus vulgaris L. 6.1. especialmente en los trópicos (Mazón. MARCO DE REFERENCIA 6. considerando el diámetro de boquilla no influyen sobre el índice de expansión y propiedades físico químicas (humedad. Esta especie es sensible a la humedad ambiental. DESCRIPCION DE LAS MATERIAS PRIMAS 6. HIPÓTESIS NULA Ho: La mezcla de gritz de maíz Zea mays . 5. carbohidratos grasa y proteína). Ilustración 1. no es muy exigente en cuanto al suelo.fréjol Phaseolus vulgaris L. es altamente susceptible a enfermedades.1.1. 2011). 2009) 5 . actualmente el Gobierno ecuatoriano adquiere un 20% de la producción para sus programas de alimentación. El contenido del grano consiste principalmente de carbohidratos (86%). especialmente la carne. es una leguminosa que mejora los suelos debido a las bacterias nitrificantes que se adhirieren a las raíces (Bitocchiy Nanni. y fibra (2%).2. es relativamente económico si se lo compara con las proteínas de origen animal. (Morales. También es un producto no perecible que puede almacenarse para su consumo durante todo el año. 6. es considerado importante componente básico en la alimentación. mientras que el 80% restante se destinaba a la exportación hacia Colombia.El maíz es una fuente de almidón pero su contenido de proteína es más bajo que el de otros cereales. siendo uno de los granos básicos alimenticios más antiguos e importantes que se conocen. aceite (3%). lo que amplía el incentivo para el cultivo y mejorar su calidad de vida (Peralta.La superficie de fréjol en Ecuador comprende 121 mil hectáreas. Hasta hace poco. La importancia de este producto también radica en que la comercialización se realiza a nivel de pequeños productores. por disponer aproximadamente un 22% de proteínas. 2011). Además. el país consumía únicamente del 20% de la producción. proteína (9%). lo que suma el 40% para el consumo nacional. El fréjol. es un cultivo que aporta entre el 40 y 70% del ingreso familiar para el agricultor.1. MAÍZ Su nombre científico es Zea mays L. Constituyen una fuente principal de carbohidratos y proteína. Maíz El cultivo de maíz tiene importancia especial ya que constituye la base de alimentación de los latinoamericanos. 6 . es por esta razón que se la cultiva en casi todo el mundo. Es un cereal que se adapta ampliamente a diversas condiciones ecológicas y edáficas. Ocupa el tercer lugar en la producción mundial después del trigo y el arroz. VARIEDADES DE FRÉJOL EN EL ECUADOR Las variedades que actualmente se cultivan en el Ecuador se las mencionan en la siguiente tabla.1. 2009) 6.2. Ilustración 2.2. VARIEDADES DE MATERIA PRIMA 6. (Morales. 2. Pop corn (palomitas de maíz). VARIEDADES DE MAÍZ EN EL ECUADOR Tabla 2. Elaborado: Proyecto SICA/MAG-Ecuador 6. Variedades de maíz Maíz dulce. Se caracteriza por la capacidad explosiva de la cubierta al ser sometida al calor. Variedad que posee el contenido de almidón muy blando y se utiliza para hacer harina Fuente: La Ceiba (2010) 7 . Maíz de corteza dura. Tabla 1. Se utiliza para comer como verdura cuando es joven. Variedades de fréjol en el ecuador NOMBRE TIPO DE GRANO Vilcabamba Crema moteado Yunguilla (Tipo cargabello) Rojo moteado Blanco Imbabura Blanco grande Percal blanco Blanco mediano Cocacho Amarillo mediano Peruano Crema alargado Chabelo Rojo moteado grande Mantequilla Crema mediano Cargabello Rojo moteado Imbabello Rojo moteado Jema Rojo moteado Fuente: Ministerio de Agricultura y Ganadería. Variedad americana de maíz que se caracteriza por tener una corteza bastante dura. Maíz de harina.2. 3. DESCRIPCION TAXONOMICA 6. la clasificación taxonómica del fréjol se detalla de la siguiente manera: Tabla 3.3.1. fríjol. la clasificación taxonómica del fréjol se detalla de la siguiente manera: 8 . poroto Fuente Valladares (2010) 6. 6.2. Clasificación botánica del fréjol Reino: Plantae División: Magnoliophyta Clase: Magnoliopsida Orden: Fabales Familia: Fabaceae Género: Phaseolus Nombre científico: Phaseolus vulgaris L. Nombres comunes: fréjol. DESCRIPCION TAXONOMICA DEL FRÉJOL Según Valladares (2010). DESCRIPCION TAXONOMICA DEL MAÍZ Según La Ceiba (2010).3. 4. enfermedades reumáticas. hay 20 de proteínas. gota. fósforo.8 de grasa y más de 3 de fibra. zinc. Clasificación botánica del maíz Reino: Plantae División: Magnoliophyta Clase: Liliopsida Orden: Poales Familia: Poaceae Género: Zea Nombre científico: Zea mays L Nombres comunes: Maiz Fuente La Ceiba (2010) 6. magnesio y calcio. COMPOSICION NUTRICIONAL DEL FREJOL El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA. ácido fólico y tiamina. Tabla 4. elemento vital para el buen desarrollo cerebral en los pequeños. también proporciona hierro.1. riboflavina. COMPOSICION NUTRICIONAL 6. 5. cobre. 9 . El fríjol es una leguminosa que constituye una rica fuente de proteínas e hidratos de carbono. Por cada 100 gramos. potasio. 2011) menciona que su alto contenido de hierro. y presenta un alto contenido de fibra.4. como niacina. disminuye la tasa de colesterol y es eficaz contra la anemia. además es abundante en vitaminas del complejo B. ayuda a corregir desórdenes biliares. y en su mayor parte se encuentran en el endospermo.1 g Agua 12.Los carbohidratos.3 g Cenizas 1. Composición nutricional del fréjol (EN CADA 100 GRAMOS) COMPONENTE FRÉJOL Calorías 312 Proteínas 0. en mayor proporción (65 a 70 % en promedio) es almidón también. En las variedades comunes.02 m g Vit B-12 0.00 mg Hierro 2. 1993).1 g Calcio 80. COMPOSICION NUTRICIONAL DEL MAÍZ Desde el punto de vista nutricional. localizados en la capa periférica. El componente químico principal del grano de maíz es el almidón.2.5 g Carbohidratos 86.40 mg Vit B1 0. el contenido de proteínas puede oscilar entre el 8 y el 11 por ciento del peso del grano. al que corresponde hasta el 72-73 por ciento del peso del grano.00 mg Fosforo 60. la composición del maíz se muestra en la Tabla 6. las proteínas constituyen el siguiente componente químico del grano por orden de importancia.00 mg FUENTE: Ministerio de agricultura y ganadería sección granos 6.4. La calidad nutritiva del maíz como alimento viene determinada por la composición de aminoácidos de sus proteínas (FAO.00 g Grasas 0. 10 . contienen celulosa y hemicelulosa en un 15 a 20 % en promedio. Tabla 5. Después del almidón.07 mg VIt C 3. 1 Amilosa y amilopectina en el almidón de maíz.2 g Grasas 1.5 mg (4%) Magnesio 37 mg (10%) Potasio 270 mg (6%) Fuente: INIAP.2. 2003 6. En la tabla 7 se puede observar la cantidad de amilosa y sus temperaturas de gelatinización y gelificación del almidón de maíz. B1) 0. A) 10 μg (1%) Tiamina (vit.2 g Proteínas 3. B3) 1.4. 2004) Los gránulos de maíz tienen un almidón de buena calidad. dentro de esto presenta un 25% de amilosa y lo que resta seria amilopectina aproximadamente de un 75%. llegando a la 11 . Tabla 7.2 g Retinol (vit. B9) 46 μg (12%) Vitamina C 7 mg (12%) Hierro 0.7 mg (11%) Ácido fólico (vit. Tabla 6. Composición química del maíz Valor nutricional por cada 100 g Energía 86 kcal 360 kJ Carbohidratos 19 g Azúcares 3. Porcentaje de amilosa en el almidón de maíz Almidón Amilosa Temperatura de Temperatura de (%) gelatinización(ºC) gelificación(ºC) Maíz 25 62 – 67 80 Trigo 25 58 – 64 77 Fuente: (FAO.2 mg (15%) Niacina (vit. deshidratación que han sido ideados para ser consumidos por placer o como complemento energético o nutritivo.conclusión que el almidón presente tiene baja digestibilidad debido a su granulometría y debido al porcentaje de amilosa principal factor que da la fácil y rápida digestibilidad. Los resultados mostraron que las temperaturas ensayadas inciden significativamente en la solubilidad. La viscosidad aparente fue evaluada entre 20 y 75°C dando como resultados viscosidades entre 1.3% a 90°C. Las leguminosas son fuente potencial de almidón.6% a 80°C. la solubilidad fue de 8. (Patricia P. 12 . y la capacidad de retención de agua estuvo en 4. LOS SNACK Los denominados snacks (hojuelas fritas) son alimentos elaborados por medio de fritura.1% y 78. Finalmente.. 6. El contenido de amilosa y amilopectina fue de 21. Actualmente su uso se ha extendido en la industria de alimentos como aditivo o materia prima en compuestos alimentarios.2. etc. extrusión. 2013) 6. pero no constituyen por si mismos ninguna de las principales comidas del día.4.19%. Yesid A. representando entre un 30 y 50% de su peso seco. este constituye una fuente de energía esencial para el hombre. capacidad de retención de agua y viscosidad del almidón. y se comparó con otras fuentes convencionales no amiláceas. debido a sus características nutricionales. pescado. propiedades como agente espesante y estabilizante de suspensiones y dispersiones. con miras a adquirir nuevos conocimientos acerca de este material nativo de la costa Caribe colombiana.2 Amilosa y amilopectina en el almidón de fréjol. funcionales. se obtuvo una temperatura de gelatinización inicial y final de (71°C) y (81°C) respectivamente. Pueden ser transformados en snacks. Se evaluaron algunas propiedades funcionales del almidón de frijol.4% a 80°C. se obtuvo 9. tubérculos. Una gran variedad de 24 alimentos como: cereales. carne.98 Cp respectivamente.24% de almidón resistente. Miranda V.096 y 0. poder de hinchamiento. el poder de hinchamiento alcanzó 6.5. El procedimiento más utilizado es la fritura. SITUACIÓN ACTUAL Y PERSPECTIVA DEL MERCADO DE LOS SNACKS La demanda de productos snacks va cada día en aumento. tamaños y sabores para el momento de fabricar.9%. Una muestra clara de la importancia de los snacks en el mercado de alimentos procesados. en 13 . Este incremento en la demanda se debe a la tendencia. así por ejemplo: tenemos los snacks obtenidos mediante un proceso de fritura (chips de frutas y tubérculos). Tenemos también las confituras obtenidas mediante deshidratación osmótica. frutas deshidratadas obtenidas a través de un proceso de secado. TIPOS DE SNACK Los snacks se clasifican de acuerdo al tipo de técnicas que han sido usadas para su alcance.7.).Investigaciones realizadas por la Food and Agriculture Organization. tanto en países industrializados como en aquellos en vías de desarrollo. (2011) este alimento puede ser fabricado con una amplia gama de materias primas y procesos. cebada. 6. son las ventas anuales de éstos. La producción de snacks es infinita. En Estados Unidos hasta 1997 se ha venido presentando un incremento en las ventas. De este total los snacks que principalmente se consumen son las papas fritas con un 31. consumiendo alrededor de 10 kg per cápita. puesto que se tiene un área innumerable en colores formas. creciendo así el hábito de llevarse al trabajo snacks en pequeñas porciones. otros que han pasado por proceso de extrusión y/o expansión (hojuelas de maíz.( 2011). las mismas que son consumidas 25 directamente o se usan en la elaboración de barras energéticas con una extensa variedad de sabores y texturas. aumentando alrededor de 4 mil millones de dólares en el período comprendido entre 1990 a 1997. etc. 6. en especial de la población de los países industrializados a dedicar poco tiempo a las comidas. chitos. pero existen otros como la extrusión o el horneado.6. particularmente al medio día.7% del total y los totopos (tortillas mexicanas) con 20. Food and Agriculture Organization. según indicó Antonio Escalona. J. en México. 2012). Por ello. 6. Estas nuevas metodologías incrementan la capacidad de producción en al menos 40% por hora. LA EXTRUSION La extrusión es un proceso que combina distintas operaciones unitarias como el mezclado. VIDA ÚTIL DE LOS SNAKS La vida útil de un snacks puede variar de dos a tres meses para frituras.5%. gerente de Pepsico Alimentos para la región sur andina. 2011). Para alargar la vida útil de los snacks.8. De acuerdo con la industria Barcel. entre los snacks más consumidos se encuentran las papas fritas con 35. En México las ventas anuales de snacks alcanzaron en 1997 un valor de 40 mil millones de pesos según la Asociación Mexicana de Estudios para la Defensa del Consumidor (AMEDEC). 6. 2000) 14 . la cocción. el área ha tenido que implementar nuevas líneas de producción. como el polipropileno.5%. se pueden usar materiales como polietileno o papel (Food and Agriculture Organization.9.quinto lugar se encuentran los snacks extrudidas con un 5. se usan empaques que eviten el paso de la luz y del oxígeno. En caso de tentempiés de rápido consumo. como las papas chips. el amasado y el moldeo. (Fellows. (Morán. La industria de alimentos y snacks del Ecuador experimenta un crecimiento de 10% en su demanda durante este año según indicaron representantes del sector. o de tres días en el caso de los panecillos. específicamente en la producción de papas. Ferreira. la eficiencia y la flexibilidad. el estiramiento. la desnaturalización y reorientación de proteínas. 2012) 15 . encapsulación y esterilización. En la última década el desarrollo de extrusoras han evolucionado para producir productos sofisticados. Fuente: (Fernandez.9.2. 2010) 6. Diseño genérico de un extrusor de tornillo simple. Schmiele. Vernaza Leoro. ORIGEN La cocción por extrusión se introdujo por primera vez en procesamiento de alimentos en piensos a finales de 1950. ésta da lugar a una serie importante de cambios complejos en el alimento.9. (Steel. la homogenización. nueva generación de sabor. extrusión tecnología de cocción es la más utilizada para el cereal y la proteína de procesamiento de la industria alimentaria y está estrechamente relacionada para los sectores de alimentos para mascotas y piensos. amasado y cocción simultáneamente.1. los sistemas involucrados un crecido en popularidad. TEORÍA Como la extrusión implica el mezclado. la plastificación y expansión de la estructura del producto. & Chang. 2000) 6. la fusión de grasas. como la hidratación de almidones y proteínas. la formación de geles. Desde a continuación. (Fellows. Ilustración 3. 2000) 6. 2000) 6.1.3. proteína grasas y azucares El pH del material húmedo. particularmente los tipos y cantidades de almidones. (Fellows.9. (Fellows. Los factores más importantes son: Tipos de materiales alimentados Contenido de agua Estado físico de los materiales Su composición química.9. APLICACIONES 6.9. Se emplean para 16 . PROPIEDADES REOLÓGICAS DE LOS ALIMENTOS Las propiedades del material que se alimenta al extrusor tienen una influencia importante en la textura y color del producto final. 6.4. CONDICIONES DE OPERACIÓN Los parámetros de operación más importantes en un extrusor son los siguientes: Temperatura Presión Diámetro de los orificios de salida de la boquilla Velocidad de cizalladura.5. Con objeto de que la materia prima esté sometida a la mínima fricción posible los tornillos de estos extruidores poseen unas alas muy profundas y ruedan a poca velocidad en un tubo de superficie interna lisa.5. Extrusión en frio En este tipo de extrusión el alimento se extruye en tiras sin cocción o la distorsión que produce la expansión del vapor de agua.9. Posee una gran capacidad de producción con poca inversión de capital y espacio. VARIABLES QUE CONTROLAN LA TEXTURA DE LOS PRODUCTOS EXPANDIDOS.5. algunas pastas para pastelería. 6.9.9. (Fellows. (Fellows. Se obtiene una gran diversidad de formas en los productos. Posee la posibilidad de utilizar una amplia gama de ingredientes.9. 2000) La extrusión en caliente es un proceso HTST que minimiza la perdida de nutrientes y reduce la contaminación microbiana.2.elaborar pasta. La variación de presión a la salida del producto provoca una expansión instantánea del vapor y el gas en el interior del material. Se logra una uniformidad en la cocción del alimento. En algunos productos. como aperitivos o cereales para el desayuno se lleva a cabo una etapa de secado después de la extrusión para reducir el contenido de agua. No produce agentes contaminantes durante su tiempo de trabajo. VENTAJAS DE LA EXTRUSIÓN SOBRE OTRAS TECNOLOGÍAS CONVENCIONALES Alcanza una eficiente transferencia de energía dentro de la masa y con alta temperatura. 17 . 2000) 6.6. y confitería. Las operaciones se realizan en forma continua y automática. (Fellows. masas para salchichas cocidas. Extrusión con cocción Para producir alimentos expandidos se usan presiones y temperaturas elevadas. dando lugar a un producto de baja densidad. 2000) 6.7. Las pérdidas son importantes. (Narvaez. y por lo tanto.Tiempo Debido a las condiciones intensas de cocción que se utilizan para los productos inflados. pues también afecta el contenido de humedad. la regla imprescindible es un corto tiempo de residencia 6.Humedad El agua afecta todo.9.7.9. por lo que se añaden colorantes y saborizantes después de la extrusión. así como el consumo de energía del extrusor y otras variables) (Olaf & Perez.3. (Túpaca. con lo que se obtendrán productos con menor humedad. Es posible controlar el desarrollo del aroma y color de los productos extruidos mediante un control estricto de las condiciones de proceso. 6.7. con más vida útil. se utiliza la fuerza cizallante. Sin embargo a la salida del troquel.7.8.1. 2012) 18 . por lo que debe estar perfectamente controlada (incluso su velocidad de entrada.Temperatura Debe ser alta para provocar una expansión explosiva. trabajando en frío se obtendrán productos con más actividad de agua pero con una menor pérdida de cualidades.9. Para alcanzar estas temperaturas. la masa a elevada presión se expansiona lo que supone una salida de gases y vapor de agua que puede arrastrar compuestos aromáticos que se hayan concentrado en las vacuolas de gas por efecto de la presión y temperatura. Por el contrario. 6. PROPIEDADES ORGANOLÉPTICAS QUE INFLUYEN EN LA EXTRUSIÓN Gran parte de los compuestos volátiles se pierden en la atmosfera. Aplicando altas temperaturas el producto perderá más cantidad de agua. 2010) El cambio en las propiedades organolépticas del alimento viene dado por el tipo de extrusión que se lleva a cabo. una alta velocidad del sinfín (300 rpm).9. 2009) 6.2. 2. impide toda actividad microbiana y reduce la actividad enzimática. únicamente cuantitativas. 2003)El secado de los alimentos es el método más antiguo de conservación de los productos perecederos.1. La utilización del sol para reducir el contenido de agua de un producto. Existen diferentes denominaciones de este sistema de conservación: desecación.10. 19 . es el procedimiento más ancestral y menos costoso de conservación.12 y 0. GENERALIDADES Según (Vanaclocha & Requena.10. 6. . PROCESOS BASICOS DE SECADO Según (Vanaclocha & Requena. 6.14 Kg de agua por Kg de producto húmedo Deshidratación: es la eliminación de agua de un producto hasta un nivel próximo al 0% de humedad. secado y deshidratación que pueden considerarse sinónimos aunque algunos autores establecen diferencias.10. SECADO 6. 2003) El secado es un procedimiento de conservación que al eliminar la totalidad de agua libre de un alimento. Esta humedad final oscila entre 0. entre ellos: Desecación: es la eliminación de agua hasta una humedad final que este en equilibro con la del aire de secado. 2014 20 . Características ambientales de las Unidades Edu–productivas.7°C Fuente: Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología INAMHI. Tabla 8. 7.1. Latitud: 0° 20´ Norte Longitud: 78° 08´ Oeste Humedad relativa promedio: 73% Precipitación: 550.s. 7. CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO El lugar donde se desarrollara la presente investigación corresponde a las instalaciones del laboratorio de las Unidades Edu-productivas de la carrera de ingeniería de agroindustria y los análisis físico-químicos y microbiológicos en el laboratorio de la Facultad de Ingeniería en Ciencias Agropecuarias y Ambientales (FICAYA) de la universidad técnica del norte.n.3 mm/año Temperatura media: 17. Provincia: Imbabura Cantón: Ibarra Parroquia: El Sagrario Altitud: 2250 m. MATERIALES Y MÉTODOS.m. INSUMOS Y HERRAMIENTAS.2. se realizara con los diferentes proveedores de la zona.2. Equipos y Herramientas Equipos Herramientas Extrusor Malla de tamizado Balanza analítica Colador Termómetro Bandejas Secador de bandejas Cucharas Molino Fundas de polietileno Sellador de impulso Etiquetas Clasificadora metálica Calibrador vernier Vasos de precipitación Probetas graduadas Marcadores 21 . MATERIALES. 7. MATERIA PRIMA E INSUMOS La adquisición de la materia prima (fréjol y gritz de maíz).1. EQUIPOS.2.2. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS Tabla 10. Tabla 9. Materia Prima e Insumos Materia Prima Insumos y aditivos Fréjol Agua destilada Gritz de maíz Sal 7. 7. 6 tratamientos y 18 unidades experimentales. el cual constará de 3 repeticiones. Factor “B” (Diámetro de salida de la boquilla) FACTOR Diámetro de orificios en dados B1 3 mm B2 5 mm Los parámetros constantes de trabajo que se va a tomar en cuenta serán Temperatura: 123°C 22 . 7.1.3. FACTORES EN ESTUDIO En el presente estudio se analizará dos factores: el factor “A” evaluará tres mezclas entre gritz de maíz y harina de fréjol.3. Factor “A” (mezcla de gritz de maíz-gritz de fréjol) FACTOR Mezcla de fréjol y maíz A1 85% maíz . FACTOR A: Mezcla (gritz de maíz – gritz de fréjol) Tabla 11. el factor “B” evaluará dos diámetros de salida de la boquilla de los dados del extrusor. 7.15% fréjol A2 90% maíz . Para esta investigación se utilizará un Diseño Completamente al Azar (DCA) con un arreglo factorial A x B.10% fréjol A3 95% maíz . MÉTODOS. 5% fréjol FACTOR B: Diámetro de salida de la boquilla Tabla 12. 3. CARACTERÍSTICAS DEL EXPERIMENTO.5% fréjol) + 5mm diámetro 7. Tabla 13. 23 . Simbología de los tratamientos TRATAMIENTO NOMENCLATURA DESCRIPCIÓN T1 A1B1 (85% maíz . TRATAMIENTOS.2.3.10% fréjol) + 5mm diámetro T5 A3B1 (95% maíz . Tratamientos: seis (6) Repeticiones: tres (3) Unidades experimentales: dieciocho (18) El experimento estará constituido por 18 unidades experimentales se realizarán las pruebas de significación Tuckey en caso de encontrar diferencia significativa en los tratamientos y DMS en caso de encontrar diferencia significativa en los factores.Velocidad de cizalladura 180rpm 7.5% fréjol) + 3mm diámetro T6 A3B2 (95% maíz .15% fréjol) + 5mm diámetro T3 A2B1 (90% maíz . Se realiza la combinación del factor A (con tres tipos de mezclas) y el factor B (con 2 diámetros de orificios de la boquilla a la salida del extrusor de los cuales se obtienen 6 tratamientos.10% fréjol) + 3mm diámetro T4 A2B2 (90% maíz .3.15% fréjol) + 3mm diámetro T2 A1B2 (85% maíz . 5 ANÁLISIS ESTADISTICO. Esquema del ADEVA Fuente de variación GL Total 17 Tratamientos 5 (F A) % Mezcla 2 (F B) Diámetro de orificio 1 Interacción A x B 2 Error experimental 12 7. 7.6 VARIABLES A EVALUAR. Cada unidad experimental tendrá un peso de 200 g de mezcla gritz de maíz – fréjol de ya lista para iniciar el proceso.4 CARACTERÍSTICAS DE LA UNIDAD EXPERIMENTAL.3.6. 7. Tabla 14.1 Variables cuantitativas MATERIA PRIMA Y EL PRODUCTO FINAL 24 .químicas tanto en la materia prima como en el producto final para evaluar su calidad. Se evaluarán las variables físico . 7.3.3.3. Para dar cumplimiento a los objetivos se plantea determinar las propiedades físico- químicas de las materias primas (humedad. grasa y proteína). Tabla 15. fibra. para ello se utilizarán los siguientes métodos. carbohidratos. Pruebas de evaluación en la materia prima y producto final Análisis Método Norma Humedad Desecación en estufa NTE INEN 518 Proteína Kjeldahl NTE INEN 519 Fibra Fibert test NTE INEN 522 Grasa Soxhlet NTE INEN 0523 Carbohidratos Calculo 25 . 3.PRODUCTO FINAL Para la evaluación de la mejor mezcla de gritz de maíz .2.fréjol considerando el diámetro el de salida se realizara mediante el índice de expansión del producto extruido lo que permitirá validar la calidad y cantidad de componentes. Pruebas organolépticas en el producto final extruido. Índice de expansión El índice de expansión se determinara mediante la siguiente ecuación: Ecuación 1: Índice de expansión 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 (𝑐𝑚) Índice de expansión = 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑞𝑢𝑖𝑙𝑙𝑎 (𝑐𝑚) 7. DETERMINACION METODO Color Friedman al 1% y 5% Olor Friedman al 1% y 5% Sabor Friedman al 1% y 5% Textura Friedman al 1% y 5% Aceptabilidad Friedman al 1% y 5% Se realizará la prueba de Friedman al 1% y 5% con la finalidad de seleccionar el mejor tratamiento con 10 panelistas de acuerdo a la ecuación.6. Variables cualitativas ANÁLISIS ORGANOLÉPTICO AL PRODUCTO FINAL Tabla 16. 26 . Ecuación 2: Friedman X2 = 12 ΣR2 .7 MANEJO ESPECÍFICO DEL EXPERIMENTO. mohos y levaduras) los mismos que se encuentran como requisitos microbiológicos dentro de la normativa NTE INEN 2 561. Para la obtención del producto extruido se procede conforme a las operaciones detalladas en el proceso de elaboración de extuido. Tabla 18. E coli . 27 .3. .3r (t+1) rt (t+1) Dónde: X2 = Chi cuadrado t = Tratamientos R = Rangos r = Número de degustado ANALISIS MICROBIOLOGICOS AL PRODUCTO FINAL Se efectuaran los siguientes análisis para el producto extruido (Recuento total. Análisis microbiológico Método de ensayo Recuento total ufc/g NTE INEN 1 529-5 Moho y levaduras ufc/g NTE INEN 1 529-10 E coli ufc/g NTE INEN 1 529-7 7. Diagrama de bloque gritz de frejol DESCRIPCIÓN DE LAS OPERACIONES DEL PROCESO Recepción Se recibe la materia prima (fréjol en grano). 7. 7.3. Selección Retirar las impurezas y granos que presenten algunos en su corteza y un exceso de madurez. para poder obtener gritz de buena calidad para el proceso.7. dependiendo de la cantidad especificada a utilizar para su procesamiento de obtención de gritz. 28 .3.7.2 Fréjol Recepción Pesado Selección Molienda Tamizado Gritz de frejol Figura 1.1 proceso de obtención de gritz de frejol. 7.7. con el fin de lograr una mezcla homogénea. 29 . Tamizado Se tamiza el producto obtenido de la molienda de fréjol hasta lograr un tamaño de partícula similar al de gritz de maíz 2mm de diámetro.Molienda Se procede a una molienda para reducir el tamaño con el fin de lograr una mezcla homogénea entre las materias primas.3.2 PROCESO DE OBTENCIÓN DEL EXTRUIDO. Diagrama de bloques de extruido. Gritz de Frejol/ Gritz de maíz Recepción Mezclado Temperatura 123°C Extrusión Velocidad Husillo 180rpm Secado Empacado Almacenado Snak Figura 2. Empacado Se empaca el producto en fundas de polietileno Almacenamiento Se almacena el producto terminado a temperatura ambiente (15 a 20°C). 30 .DESCRIPCIÓN DE LAS OPERACIONES DEL PROCESO Recepción Se recibe la materia prima. Mezclado y acondicionamiento. Extrusión Se extruye la mezcla controlando las condiciones constantes de temperatura 123°C y velocidad de cizalladura de 180 rpm Secado Se procede a secar el producto ya saborizado en un secador de bandejas a una temperatura de 70ºC sometido durante un tiempo de 4 min hasta lograr obtener una humedad promedio entre un 4 – 5 % según la norma INEN 2561 para productos extruidos. Se mezcla el gritz de frejol y de maíz. se acondiciona para tener una mezcla homogénea para una buena extrusión. es decir el gritz de frejol y de maíz. 05 35 Internet Hora 200 0. Tabla 19. Presupuesto y financiamiento.25 50 EDICIÓN Y REDACCIÓN Filmadora (Alquiler) Unidad 1 100 100 Hojas papel BOND Resma 4 5 20 Encuadernación Unidad 2 25 50 Anillados Unidad 10 1.5 Fotocopias Unidad 2000 0. COSTO COSTO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL (USD) (USD) MATERIA PRIMA E INSUMOS Grits de maíz Kilos 72 2 144 Granos de frejol Kilos 18 2 36 MAERIALES Y EQUIPOS Extrusor de un solo tornillo Unidad 1 600 600 Fundas de polietileno Unidad 200 0.5 Proteína Unidad 19 9 171 Cenizas Unidad 1 4.95 31 .6 120 Elaboración del video Unidad 1 75 75 ANÁLISIS DE LABORATORIO Humedad Unidad 19 4.02 40 Impresiones Unidad 700 0. PRESUPUESTO Y FINANCIAMIENTO. 8.5 4.45 TOTAL 1841.5 Imprevistos 10% 167.5 Extracto étereo Unidad 1 9 9 Fibra Unidad 1 9 9 Colorimetría Unidad 18 6 108 Subtotal 1674.5 85.75 17. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Tabla 20. 9.9. Cronograma de actividades DURACION EN MESES ACTIVIDADES 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 Revisión de literatura Pruebas preliminares Elaboración del plan revisión del plan y corrección Presentación del documento Defensa del anteproyecto Desarrollo de la investigación Redacción Revisión y corrección Defensa y corrección Presentación del documento Publicación 32 . R. Lima-Peru . Quito: ABYA YALA. P. (2005).fao. (2004).pdf.org/docrep/fao/010/a1028s/a1028s02. Diversidad de tuberculos andinos en el Ecuador.Situacon actual y lilitaciones para la produccion. (2009). & Aguirre.fao. Maza. F. (2011). 36).org Morán J. & Crissman. (2009).. C. (2009). INIA. I. Cultivo de granos andinos de Ecuador. FAO. Marcano. Características nutricionales de la arracacha (Arracacia Xanthorrhiza) y sus perspectivas en la alimentación. Ciencia y Tecnología de Alimentos. D . (2012). M. (1992). B.. P.Ecuador. Retrieved 2012 8-diciembre from Hermann. 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