Msc. Francisco Andrade S. Msc. José Antonio Suárez



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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción

“Alternativas de aprovechamiento de subproductos de soya y maíz de la agroindustria ecuatoriana para el desarrollo de productos dirigidos a la alimentación social”



TESIS DE GRADO

Previo a la Obtención del Título de:



MAGISTER EN CIENCIA ALIMENTARIA

Presentada por:

Karín Elizabeth Coello Ojeda

GUAYAQUIL – ECUADOR

Año: 2011
AGRADECIMIENTO

A Dios y a todas las personas que de uno u otro modo colaboraron en la realización de este trabajo, a mis estudiantes, amigos, colegas y, de manera especial, a los profesores de la Maestría en Ciencia Alimentaria, del Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría y al Ing. Luis Miranda Sánchez, por su invaluable ayuda.

Gracias a todos.

DEDICATORIA

A MIS HIJOS

A MIS PADRES

A MI FAMILIA



TRIBUNAL DE GRADUACIÓN

MSc. Francisco Andrade S. MSc. José Antonio Suárez.

DELEGADO DEL DECANO CO-DIRECTOR DE TESIS

DE LA FIMCP

Msc. Luis Miranda S. MSc. Priscila Castillo S.

VOCAL PRINCIPAL VOCAL ALTERNA

DECLARACIÓN EXPRESA


“La Responsabilidad del contenido de esta Tesis de

Postgrado, me corresponde exclusivamente; y el

Patrimonio Intelectual de la misma a la ESCUELA

SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL”
(Reglamento de Graduación de la ESPOL)

Karín Coello Ojeda


RESUMEN
El presente trabajo tuvo como finalidad desarrollar nuevas formulaciones con mezclas alimenticias que incluyan principalmente fuentes de origen local, ricas en carbohidratos y en proteínas que además se encuentran subutilizadas tales como la sémola de maíz, harina de soya baja en grasa y okara, para la elaboración de tres productos que se pueden incluir al PAE u otros programas de alimentación social en el país, ofreciéndose de esta forma alternativas de nutrición humana a la vez que se reducen los desperdicios agroindustriales.
La sémola de maíz, se obtiene como merma de la línea de fabricación de balanceados para pollos y, la harina de soya baja en grasa y el okara se obtienen como mermas de la producción de aceite y leche de soya respectivamente. Sin embargo, estos productos tienen un significativo nivel nutricional.
Se desarrollaron nuevas formulaciones a partir de mezclas bases de los subproductos antes mencionados, lográndose obtener bebidas en polvo y papilla de reconstitución instantánea, barra de cereal y galletas, estableciéndose parámetros de procesamiento y finalmente su nivel de aceptación por el mercado potencial. Algunas formulaciones reemplazan el cien por ciento de la harina de trigo, como en el caso de las galletas y las barras. Una vez obtenidas las formulaciones finales se optimizaron los modelos para obtener el máximo nivel calórico-proteico que garantice la aceptación del producto por el consumidor.

En la presente investigación, se utilizó como herramienta el diseño experimental y el análisis estadístico de los resultados, para evaluar la influencia que tienen tanto las proporciones de los subproductos que participaron en las mezclas así como los tratamientos de cada proceso sobre los atributos sensoriales de sabor, textura y color de los productos finales teniendo en cuenta los diversos tipos de mezclas a ensayar.


Los datos obtenidos se analizaron estadísticamente con los programas informáticos Minitab 15 y STATGRAPHIC plus versión 5.1 y con un nivel de significancia de 5% (p<0.05) midiendo el efecto significativo entre los tratamientos y además el desempeño de los jueces sensoriales. Finalmente, se realizó una estimación económica de los procesos propuestos.


INDICE GENERAL

Pág.


RESUMEN v

ÍNDICE GENERAL vii

ABREVIATURAS x

SIMBOLOGIA xii

ÍNDICE DE FIGURAS xiii

ÍNDICE DE TABLAS xiv

ÍNDICE DE GRAFICOS xvi



INTRODUCCIÓN 1
CAPÍTULO 1

  1. GENERALIDADES 2

    1. Definición del problema 2

    2. Objetivos 3

      1. Objetivo general 3

      2. Objetivos específicos 4

    3. Marco teórico 4

    4. Hipótesis 11

CAPÍTULO 2



  1. PRUEBAS EXPERIMENTALES 12

    1. Materiales y métodos 12

    2. Análisis físico químicos de las materias primas 14

    3. Diseño experimental 17

      1. Determinación de variables 18

      2. Determinación de las corridas experimentales 19




    1. Formulación base 22

CAPÍTULO 3



  1. EVALUACION SENSORIAL 23

    1. Diseño y protocolo de las pruebas sensoriales 23

    2. Materiales y procedimientos 23

      1. Pruebas afectivas 24

      2. Pruebas discriminativas 24

      3. Pruebas de correlación de textura 26

CAPÍTULO 4



  1. MODELACION MATEMATICA Y OPTIMIZACION 28

    1. Estudio de la situación física y definición de los objetivos del modelo 28

    2. Formulación del modelo 28

    3. Solución del modelo 31

    4. Optimización 31

CAPÍTULO 5



  1. RESULTADOS 33

    1. Características físico químicas de las materias primas 33

    2. Descripción de los procesos y productos 37

    3. Análisis estadístico de las pruebas sensoriales 43

      1. Resultados de las pruebas afectivas 43

      2. Resultados de las pruebas discriminativas 44

      3. Correlación de textura 47

    4. Análisis de sensibilidad del modelo optimizado 50

    5. Estimación de costos 53

CAPÍTULO 6



  1. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 57


BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

ABREVIATURAS


ABRV

Agar Lactosa Bilis Rojo Violeta

H2O

Agua

ANOVA

Análisis de Varianza

AOAC

Association of Official Analytical Chemist

b.s.

Base Seca

cm

Centímetros

cm2

Centímetros cuadrados

Cp

Centipoise

COVENIN

Comisión Venezolana de Normas Industriales

Energía/g

Energía por gramo

PNUD

Fondo de Desarrollo de las Naciones Unidas

UNICEF

Fondo de las Naciones Unidas para la Infancia

°C

Grados centígrados

g.l.

Grados de libertad

g

Gramos

g/kg

Gramos por kilo

SM101

Harina de Soya y Maíz 1:1

SM212

Harina de Soya y Maíz 2:1

h/batch

Horas por Batch

HR

Humedad Relativa

Kcal

Kilocaloría

Kcal/g

Kilocalorias sobre gramo

kg

Kilogramo

ln

logaritmo natural

m2

Metros cuadrados

ml

Mililitros

g

microgramos

mm

Milímetros

mmHg

Milímetros de mercurio

min

Minutos

FAO

Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación para la Agricultura y la Alimentacion

AT

Aporte nutricional total

ppb

Partes por billón

PDA

Patata Dextrosa Agar

PCA

Plate Count Agar

pH

Potencial de Hidrógeno

PAE

Programa de Alimentación Escolar

PMA

Programa Mundial de Alimentos

UFC

Unidades Formadoras de Colonias



SIMBOLOGÍA

Ho Hipótesis nula

Ha Hipótesis alternativa

Nivel de significancia

m Masa

Ec Ecuación

Temperatura

t Tiempo



S Peso de sólidos secos

Δt Diferencial de tiempo

 Densidad

 Volumen

Dp Diámetro Superficial Medio de la Partícula

 Diámetro Superior de la partícula

 Porcentaje de la masa retenida en la malla

 Promedio de apertura de malla

 Sumatoria

 Media Ponderada

 Tiempo de vida útil

ÍNDICE DE FIGURAS


 

 

Pág.

Figura 1.1

Desnutrición crónica infantil en el Ecuador según la división social, INEC - 2009

5

Figura 1.2

Diagrama del proceso de obtención de sémola de maíz

8

Figura 1.3

Diagrama del proceso de harina de soya

9

Figura 1.4

Diagrama del proceso de obtención de okara. Método Cornell

10

Figura 1.5

Metodología general del trabajo

11

Figura 2.1

Metodología para las pruebas experimentales

13

Figura 3.1

Degustación de los niños

24

Figura 3.2

Degustación de los jueces

25

Figura 3.3

Codificación de las muestras

25

Figura 3.4

Colocación de las muestras y evaluación

26

Figura 5.1

Proceso de elaboración de mezclas de harinas pre-cocidas

42

Figura 5.2

Proceso obtención de productos en polvo para reconstitución instantánea

42

ÍNDICE DE TABLAS

Pg.


Tabla 1.1

Aportes Diarios Recomendados de la Organización para la Agricultura y la Alimentación (FAO) para las Edades de Interés…………………………………………………………...……

6

Tabla 1.2

Aporte nutricional del desayuno escolar. Año 2011……………………………………………………………..… ..

7

Tabla 2.1

Pruebas de laboratorio………………………………………..……

14

Tabla 2.2

Escala de evaluación de color……………………………..………

19

Tabla 2.3

Escala de Evaluación de Textura………………. ……………….

19

Tabla 2.4

Corrida experimental para pre cocción Mezcla base 1…. ……..

20

Tabla 2.5

Corrida experimental para Mezcla base 2 (1 Kg)…………….….

21

Tabla 2.6

Corrida experimental para Mezcla base 3 (1 Kg) ……………….

21

Tabla 2.7

Corrida experimental para Mezcla base 4 (1 Kg)……………….

22

Tabla 2.8

Mezcla base para cada producto desarrollado………………….

22

Tabla 5.1

Características físico-químicas, microbiológicas y nutricionales de sémola de maíz……………………………………………………..

34

Tabla 5.2

Características físico-químicas, microbiológicas y nutricionales de harina de soya ……………………………………………….……..

35

Tabla 5.3

Granulometría de sémola de maíz………………………….…….

36

Tabla 5.4

Granulometría de harina de soya…………………………………

36

Tabla 5.5

Índice de Solubilidad en Agua para Harinas Pre-Cocidas……..

37

Tabla 5.6

Densidad de Harinas Pre-Cocidas…………………………….....

37

Tabla 5.7

Composición nutricional de las harinas pre-cocidas

38

Tabla 5.8

Formulaciones de PM101…………………................................

38

Tabla 5.9

Formulaciones de CM202………………………………….……..

39

Tabla 5.10

Fórmula de BM314……………………………………….………..

39

Tabla 5.11

Formula de BM212…………………………………………………

40

Tabla 5.12

Valores calculados t de Student………………………………….

43

Tabla 5.13

Resultados de la prueba hedónica. Puntaje promedio………...

44

Tabla 5.14

Tabla de análisis de varianza…………………………………….

46

Tabla 5.15

Correlación entre la medida sensorial e instrumental.……......

48

Tabla 5.16

Análisis de varianza.…………………......................................

49

Tabla 5.17

Resumen del Informe de respuestas de Solver……………….

50

Tabla 5.18

Resumen del Informe de sensibilidad de Solver………………

51

Tabla 5.19

Mezclas finales optimizadas…………………………………….

52

Tabla 5.20

Flujo de caja………………………………………………………

53

Tabla 5.21

Estimación de costos totales……………………………………

55

Tabla 5.22

Plan de inversión…………………………………………………

56


ÍNDICE DE GRAFICOS

Pg.


Gráfico 5.1

Efecto de los tratamientos sobre las propiedades sensoriales

45

Gráfico 5.2

Iteración de tratamientos

47

Gráfico 5.3

Modelo lineal ajustado

48


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