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UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS AGROPECUARIAS Y AMBIENTALES
INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
Autora: Gabriela Yomaira Puma Campues
EVALUACIÓN DEL EFECTO DE LA MEZCLA GRITZ DE MAÍZ Zea maysGRITZ DE MASHUA Tropaeolum tuberosum Y EL DIÁMETRO DE LA
BOQUILLA DEL EXTRUSOR EN EL PROCESO DE EXTRUSIÓN
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EVALUACIÓN DEL EFECTO DE LA MEZCLA GRITZ DE MAÍZ Zea mays GRITZ DE MASHUA Tropaeolum tuberosum Y EL DIÁMETRO DE LA BOQUILLA DEL
EXTRUSOR EN EL PROCESO DE EXTRUSIÓN
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Bajo aprovechamiento del contenido nutricional de la mashua
La mashua a pesar de su alto valor nutricional, no han sido aprovechados en la agroindustria
Los extruidos son elaborados a base de cereales con alto contenido de almidón
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La mashua es un tubérculo andino, que posee un alto valor nutritivo
Elaborar un producto innovador a base de mashua, aplicando la tecnología de extrusión
Alternativa agroindustrial para consumo humano a base de mashua
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EVALUAR EL EFECTO DE LA MEZCLA GRITZ DE MAÍZ Zea mays GRITZ DE MASHUA Tropaeolum tuberosum Y ELDIÁMETRO DE LA BOQUILLA DEL EXTRUSOR EN EL PROCESO DE EXTRUSIÓN
1. Determinar las características fisicoquímicas
(humedad, amilosa, amilopectina, fibra,
proteína) de la materia prima.
2. Evaluar el efecto de la mezcla gritz de maíz-
gritz de mashua y diámetro de la boquilla
sobre el índice de expansión y textura
instrumental del producto extruido.
3. Determinar las características físico químicas (humedad,
fibra, proteína, carbohidratos) del
producto extruido.
4. Evaluar las características
organolépticas (color, olor, sabor) y de aceptabilidad del
mejor tratamiento.
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HIPOTÉSIS ALTERNATIVA (Hi)
HIPOTÉSIS NULA (Ho)
La mezcla gritz de maíz Zea mays gritz de mashuaTropaeolum tuberosum y el diámetro de salida de la boquilladel extrusor influyen en el proceso de extrusión.
La mezcla gritz de maíz Zea mays gritz de mashuaTropaeolum tuberosum y el diámetro de salida de la boquilladel extrusor no influyen en el proceso de extrusión.
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MATERIAS PRIMAS
• Gritz de maíz Zea mays
• Gritz de mashua
• Tropaeolum tuberosum
MATERIALES Y EQUIPOS
• Extrusor de tornillo simple
• Deshidratador de bandejas
• Espectrofotómetro
• Agitador magnético
• Texturometro
• Bandejas plásticas
• Tamiz (2mm)
• Material de vidrio
• Otros
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PARÁMETROS UNIDAD CANTIDAD
Alimentación g/h 1000
Velocidad del tornillo sinfín Rpm 280
Presión Bares 160-180
Temperatura-cámara °C 123
Diámetro mm 3-5
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FAC
TOR
ES E
N E
STU
DIO
A1:Maíz 85% + mashua 15%
A2:Maíz 90% + mashua 10%
A3: Maíz 95% + mashua 5%
B1: 3mm
B2: 5mm
Alimentación: 200g
Temperatura: 123 ºC
Velocidad del tornillo:280 rpm
A
B
CONSTANTES
Formulación de la mezcla
Diámetro de la boquilla de salida
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Tratamientos = 6
Repeticiones = 3
18 unidades experimentales
Diseño Completamente al
Azar
AxB
Unidad Experimental
200g
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MATERIAS PRIMAS
MAÍZ DURO
Mashuaamarilla
HumedadProteínaFibraCarbohidratosAlmidónAmilosaAmilopectina
1
85% Maíz15% Mashua
2
90% Maíz 10% Mashua
FORMULACIONES
3
95% Maíz 5% Mashua
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PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS
PROPIEDADES FUNCIONALES
TEXTURAINSTRUMENTAL
ACEPTABILIDAD SENSORIAL
• Humedad
• Proteína
• Fibra
• Lípidos
• Carbohidratos
• Índice de expansión
• Densidad Aparente
• Índice de absorción de agua
• Índice de solubilidad de agua
• Punción• Corte
Guillotina
• Color
• Olor
• Textura
• Sabor
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(Guy, 2001), utilizando un enfoquefisicoquímico el almidón es el componente queafecta al grado de expansiónPinzón y Satama 2015 mencionan queproteínas, grasas y fibra actúan como diluyenteso limitantes.Barrera 2004 menciona que la mashua mejorala calidad biológica de la proteína
PARÁMETROS GRITZ DE MAÍZ GRITZ DE Mashua
Humedad % 12,63 5,45
Proteína % 8,40 6,72
Lípidos % 1,26 0,94
Fibra bruta % 0,84 3,23
Carbohidratos % 75,12 85,43
Almidón % 60,01 48,85
Amilosa % 16,80 12,94
Amilopectina % 43,21 35,91
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La composición de la mezcla como: humedad, grasa, proteína, fibra y carbohidratos totales, influyen en las
características y propiedades finales del producto extruido (Martínez, 2012).
Parámetros Matriz 1
5% Mashua –
95% Maíz
Matriz 2
10% Mashua –
90% Maíz
Matriz 3
15% Mashua-
85% Maiz
Humedad % 10,80 10,50 10,00
Fibra % 0,20 0,21 0,23
Proteína % 8,83 8,87 8,92
Extracto etéreo % 0,73 0,70 0,65
Carbohidratos % 79,30 78,70 78,50
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**Altamente significativo; * Significativo; ns no significativo
Fuentes de
Variación
Gl Humedad F-
valor
Proteína
F-valor
Fibra
F-valor
Carbohidratos F-
valor
Lípidos F-
valor
Total 17
Trat 5 1,02ᶰˢ 6,55** 4,25 * 0,25 ᶰˢ 15,50 **
A 2 0,43 ᶰˢ 15,65** 4,85 * 0,50 ᶰˢ 33,93 **
B 1 0,04 ᶰˢ 1,29 ᶰˢ 4,92 * 0,00 ᶰˢ 3,5 ᶰˢ
AxB 2 2,11 ᶰˢ 0,07ᶰˢ 3,31 ᶰˢ 0,01 ᶰˢ 3,07 ᶰˢ
E. Exp 12
CV % 4,79% 0,28% 7,08% 0,15% 3,30%
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MEJORES TRATAMIENTOS
1º a – ab
2º b – bc
3º c - cd
TRAT Humedad Proteína Fibra Carbohidratos Lípidos
T1 5,76±0,41 a 8,34±0,04 a 0,13±0,01 a 89,10±0,30 a 0,59± 0,03 d
T2 5,72±0,25 a 8,33±0,03 a 0,13±0,01 a 89,07±0,07 a 0,56± 0,01 c
T3 5,49±0,35 a 8,33±0,03 a 0,12±0,01 ab 89,07±0,05 a 0,55± 0,02 c
T4 5,47±0,07 a 8,32±0,01 a 0,12±0,01 ab 89,03±0,30 a 0,53± 0,02 bc
T5 5,39±0,07 a 8,26±0,01 b 0,11±0,01 b 89,02±0,09 a 0,48± 0,02 a
T6 5,45±0,26 a 8,27± 0,1 b 0,10±0,00 b 89,00±0,05 a 0,50± 0,01 ab
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no mostraron significación estadística sobre el contenido de humedad y
carbohidratos de los productos extruidos.
5,76 5,725,49 5,47 5,39 5,45
2,00
2,40
2,80
3,20
3,60
4,00
4,40
4,80
5,20
5,60
6,00
T1 T2 T3 T4 T5 T6
HU
ME
DA
D %
TRATAMIENTOS
HUMEDAD
89,10 a 89,07 a 89,07 a89,03 a 89,02 a 89,00 a
88,00
88,30
88,60
88,90
89,20
T1 T2 T3 T4 T5 T6
CA
RB
OH
IDR
AT
OS
%
TRATAMIENTOS
CARBOHIDRATOS
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(Mian & Galen, 2012) altos niveles de
proteína, menor expansión, menor durabilidad,
texturas firmes y duras.
NTC 3652 (2006), 3% de contenido de proteína
Myat & Ryu, (2014) aumento de la
digestibilidad de la proteína, extrusión a altas
temperaturas
8,33 a 8,34 a 8,32 a 8,33 a 8,26 b 8,27 b
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
T1 T2 T3 T4 T5 T6
PR
OTE
ÍNA
%
TRATAMIENTOS
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0,13 a 0,13 a
0,12 ab 0,12 ab
0,11 b
0,1 b
0
0,05
0,1
0,15
T1 T2 T3 T4 T5 T6
FIB
RA
%
TRATAMIENTOS
Ding et al., (2006) cizallarse durante la extrusión,
solubilización de la fibra, destrucción de sus
paredes
(Bouvier & Campanella, 2014) burbujas más
pequeñas, no mayor al 5%.
Piwińska, Wyrwisz, Kurek, & Wierzbicka, (2016)
fibra de la matriz afectan propiedades físicas y
sensoriales
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![Page 24: Presentación de PowerPointrepositorio.utn.edu.ec/bitstream/123456789/9784/1/03 EIA 489... · universidad tÉcnica del norte facultad de ingenierÍa en ciencias agropecuarias y ambientales](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040918/5e93bada65b08f55887cb489/html5/thumbnails/24.jpg)
**Altamente significativo; * Significativo; ns no significativo
Fuentes de
Variación
gl
Índice de
expansión
Densidad
Aparente
Índice de
solubilidad de
agua
Índice de
absorción de
agua
F-valor F-valor F-valor F-valor
Total 17
Trat 5 119,35 ** 99,6 ** 3,37 * 3,56 *
A 2 15,51 ** 238,88 ** 3,87 ᶰˢ 7,27 **
B 1 556,34 ** 13,5 ** 8,86 * 0,24 ᶰˢ
AxB 2 4,69 * 3,37 * 0,12 ᶰˢ 1,5 ᶰˢ
E. Exp 12
CV % 4,45% 7,64% 5,89% 7,45%
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MEJORES TRATAMIENTOS
1º a – ab
2º b – bc
3º c - cd
Medias con letras iguales no son significativamente diferentes (α>0.05)
TRAT
Funcionales
Índice de
expansión
Densidad Aparente
(g/cm3)
Índice de
solubilidad de agua
(%)
Índice de
absorción de agua
(%)
T1 3,10± 0,17 d 0,20± 0,02 d 13,15± 1,02 ab 5,39± 0,44 bc
T2 3,07± 0,10 d 0,23± 0,02 e 11,84± 0,71 b 5,20± 0,36 c
T3 4,83± 0,19 b 0,14± 0,01 b 14,00± 0,17 a 5,71± 0,40 abc
T4 3,47± 0,12 c 0,17± 0,01 c 12,91± 0,35 ab 6,30± 0,44 a
T5 5,69± 0,33 a 0,07± 0,01 a 14,10± 1,35 a 6,27± 0,41 a
T6 5,44± 0,12 a 0,08± 0,01 a 13,23± 0,32 a 6,16± 0,56 ab
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Lezcano & Cuggino (2002) contenido mínimo de almidón 60-70% para buena expansión.
(Llopart, 2011) diferencia de la presión expansión instantánea de la masa, extruidos con altos IE
Semeijn & Buwalda (2011) temperatura de expansión depende de la longitud de las cadenas de amilosa y amilopectina
3,10 d 3,07 d
4,83 b
3,47c
5,69 a5,44 a
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
T1 T2 T3 T4 T5 T6
ÍND
ICE
DE
EX
PA
NS
IÓN
TRATAMIENTOS
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Oladebeye & Oshodi (2009) el tipo de almidón que posee la mashua contiene alta cantidad de amilosa, esto hace que tenga una alta densidad.
Revelo (2010) esta propiedad es importante se correlaciona con propiedades y sensoriales.
Altan (2012) densidad aparente depende de la configuración del tornillo y la composición de las mp
0,20 d
0,23 e
0,14 b
0,17 c
0,07 a 0,08 a
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
T1 T2 T3 T4 T5 T6
DEN
SID
AD
APA
REN
TE g
/cm
³
TRATAMIENTOS
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(Guy, 2002). gelatinización del almidón bajos índices de absorción y alta solubilidad por la modificación del almidón
Valenzuela et al., (2017) menciona que los almidones ricos en amilopectina tienen valores altos de IAA
Altan, (2012) el IAA indica el grado de desnaturalización de las proteínas, la gelatinización del almidón y la hinchazón de la fibra.
5,39 bc5,20 c
5,71 abc
6,30 a 6,27a 6,16 ab
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
T1 T2 T3 T4 T5 T6
IAA
%
TRATAMIENTOS
![Page 29: Presentación de PowerPointrepositorio.utn.edu.ec/bitstream/123456789/9784/1/03 EIA 489... · universidad tÉcnica del norte facultad de ingenierÍa en ciencias agropecuarias y ambientales](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040918/5e93bada65b08f55887cb489/html5/thumbnails/29.jpg)
(Contreras, 2009). El ISA reflejará la severidad del proceso
Yağci, (2008) el incremento del ISA se relaciona a los componentes de menor peso molecular
Seth et al. (2015) aumento de la temperatura aumenta el grado de degradación del almidón, condiciones de procesamiento severas la
solubilidad aumenta linealmente con la disminución de la viscosidad
13,15 ab
11,84 b
14,00 a
12,91 ab
14,10 a
13,23 a
1,00
3,00
5,00
7,00
9,00
11,00
13,00
15,00
T1 T2 T3 T4 T5 T6
ISA
%
TRATAMIENTOS
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PUNCIÓNCORTE
GUILLOTINA
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**Altamente significativo; * Significativo; ns no significativo
Fuentes de
Variación
gl PUNCIÓN (N) GUILLOTINA
(N)
F-valor F-valor
Total 59
Trat 5 82,49 ** 54,00 **
A 2 184,27 ** 19,02 **
B 1 8,80 ** 171,46 **
AxB 2 17,55 ** 30,24 **
E. Exp 54
CV % 12,19% 6,23%
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MEJORES TRATAMIENTOS
1º a – ab
2º b – bc
3º c - cd
Medias con letras iguales no son significativamente diferentes (α>0.05)
TRATAMIENTOTextura
Punción (N) Guillotina (N)
T1 7,33± 0,47 d 13,03± 0,84 b
T2 8,56± 0,69 e 13,88± 0,77 c
T3 6,64± 0,78 c 10,99± 0,76 b
T4 5,64± 0,65 b 11,46± 0,82 b
T5 2,89± 0,68 a 9,10± 0,56 a
T6 4,31± 0,95 b 10,87± 0,59 b
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Yang et al., (2016) menciona que la dureza y la fragilidad del extruido están relacionadas con el daño del almidón
(Lezcano & Cuggino, 2002) expansión radial la más importante y refleja la expansión global del extruido
Chakraborty et al., (2009) diferencia de presiones aumenta la expansión, debido a la rápida evaporación de la humedad de la
masa fundida.
7,338,56
6,645,64
2,894,31
13,0313,88
10,99 11,46
9,10
10,87
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
T1 T2 T3 T4 T5 T6
TEX
TUR
A (
N)
TRATAMIENTOS
PUNCIÓN GUILLOTINA
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VARIABLE V. CALCULADO X2 SIGNIFICANCIA V. TABULAR X2
5% 1%
COLOR 3,47 NS 11,070 15,086
OLOR 17,5 ** 11,070 15,086
SABOR 14,21 * 11,070 15,086
TEXTURA 17,27 ** 11,070 15,086
ACEPTABILIDAD 13,3 * 11,070 15,086
**Altamente significativo; * Significativo; ns no significativo
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3,2
3,75
3,23,5
4,35
3
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
T1 T2 T3 T4 T5 T6
COLOR
2,95
1,8
3,8
3,15
4,454,85
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
T1 T2 T3 T4 T5 T6
OLOR
3,1
4,1
2,95
3,8
4,95
2,1
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
T1 T2 T3 T4 T5 T6
SABOR
3,05
4,6
2,2
4,4
2,35
3,05
0
1
2
3
4
5
T1 T2 T3 T4 T5 T6
ME
DIA
TRATAMIENTOS
TEXTURA
3,7 3,7
2,1
2,6
4,454,25
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
T1 T2 T3 T4 T5 T6
ACEPTABILIDAD
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El diámetro del dado de 3mm tuvo un efecto altamente significativo en el incremento del índice de expansión (5,69%) y al mismo tiempo en la disminución de la densidad aparente (0,07g/cm3) del producto extruido.
El tipo de matriz alimentaria tuvo un efecto altamente significativo en el incremento del índice de absorción de agua en el T5 (95/5) a medida que disminuyó la sustitución de gritz de maíz por gritz de mashua. Mientras que la disminución del diámetro del dado de 5mm a 3mm no tuvo efecto significativo sobre el índice de absorción del extruido.
![Page 39: Presentación de PowerPointrepositorio.utn.edu.ec/bitstream/123456789/9784/1/03 EIA 489... · universidad tÉcnica del norte facultad de ingenierÍa en ciencias agropecuarias y ambientales](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022040918/5e93bada65b08f55887cb489/html5/thumbnails/39.jpg)
El diámetro de 3mm del dado tuvo un efecto significativo sobreel incremento de la solubilidad del extruido por la mayor fuerzade cizalla a la que fue sometido el T5 (95/5) dado de 3mmdentro del barril. Mientras el tipo de matriz alimentaria (95/5;90/10; 85/15) no presentó efecto sobre el índice de solubilidad.
La disminución de la sustitución del gritz de maíz por gritz de mashua (95/5) y la disminución del diámetro del dado (3mm) tuvieron efectos altamente significativos en la disminución de la fuerza de punción y la fuerza de corte es decir los extruidos presentaron menores valores de dureza (2,89 N) y mayor crujencia (9,10 N).
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Se recomienda utilizar un equipo que permita la variación de temperatura en las diferentes cámaras que conforman el equipo de extrusión, debido a que la temperatura es un factor importante en la gelatinización del almidón y por consiguiente el índice de expansión del producto extruido.
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ACEPTA
HIPÓTESIS
ALTERNATIVA
La mezcla gritz de maíz Zea mays gritz
de mashuaTropaeolum
tuberosum y el diámetro de salida de
la boquilla del extrusor influyen en
el proceso de extrusión.