UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
ESTUDIO DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE CHIPS SALADOS DE MASHUA
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO DE ALIMENTOS
JUAN PABLO PILLAJO GARCÍA
DIRECTOR: Ing. JUAN BRAVO, Ph.D.
Quito, Diciembre 2014
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2014 Reservados todos los derechos de reproducción
DECLARACIÓN
Yo JUAN PABLO PILLAJO GARCÍA, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
________________________ _________________________ _ Juan Pablo Pillajo García C.I. 172374166-4
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Estudio para el
proceso de obtención de
c h i p s salados salados
de mashua”, que, para aspirar al
título de Ingeniero de Alimentos fue desarrollado por Juan Pablo Pillajo
García, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.
___________________ ___________________
Ing. Juan Bravo, Ph.D.
DIRECTOR DEL TRABAJO C.I. 100136741-4
DEDICATORIA
A Dios, a quien debo todo lo que tengo y lo que soy, por ser la luz de mi vida, por cuidarme y guiarme en mi diario caminar. A mis padres, quienes sin escatimar esfuerzos son el soporte en toda mi formación tanto personal como profesional, a quienes debo cada logro, a quienes respeto por ser un ejemplo de vida y a quienes amo con todo el corazón. A mis hermanos, Eugenio, Anita, Alfredo y Vicente, por siempre apoyarme y estar pendientes de mí. A mi sobrino y sobrinas, por llenar mi vida de alegrías, que este logro les sirva de inspiración para alcanzar logros mayores. A mis Amigos, por brindarme su cariño y por compartir conmigo esta etapa de mi vida.
AGRADECIMIENTOS
A la Universidad Tecnológica Equinoccial, a la Facultad de Ciencias de la Ingeniería, a la Escuela de Ingeniería de Alimentos y a los profesores que me enseñaron con responsabilidad tanto la ciencia como sus valiosas experiencias. Al Dr. Juan Bravo, Dra. Gabriela Vernaza, Ing. Rubén Amagua, Ing. Manuel Coronel, Bioq. María José Andrade, Ing. Nubia Grijalva e Ing. Víctor Carrión por su paciencia, consejos, sugerencias y por sobretodo su amistad. A mi padre, por el esfuerzo de toda una vida, por todos los consejos, por apostarle a mi futuro y por demostrarme que todo es posible con dedicación; a mi madre, por las madrugadas, por las desveladas, por los enojos, por las preocupaciones, por saber entenderme y acompañarme todos los días de mi carrera. A mi hermano Vicente, por ser la mejor influencia de mi vida, por incentivarme a estudiar esta carrera y principalmente por creer en m í, te amo mucho hermano. Finalmente a Maribel Jaramillo por ser la mejor amiga y soporte, Andre Vaca por ser mi consejera, Naty Lara por ser mi confidente, Adri Páramo y Pauli Espín por ser mis complices, Michelle Guijarro por estar día y noche conmigo en el laboratorio, Naty Parra, Ruby Jervis, Anita Cobos, Monse Peñaherrera, Gaby Pacheco y Katya Perugachi por su amistad, Lore Albuja y Joy Ordoñez por nunca abandonarme, Pablito Ruiz por ser el pana de la música, Manu Pozo “Sammy”, David Garzón “Monty”, Julio Sánchez, Juan Se De La Torre y Alex Luque “Cuculí” por ser los panas, y a todos mis compañeros por compartir estos 5 años conmigo, nunca los olvidaré.
ÍNDICE DE CONTENIDOS PÁGINA RESUMEN
viii
ABSTRACT
ix
1. INTRODUCCIÓN
1
2. MARCO TEÓRICO
3
2.1.MASHUA 2.1. MASHUA
3
2.1.1. CONTENIDO NUTRICIONAL
4
2.1.2. PRODUCCIÓN
7
2.1.3. USOS
8
2.2.COCCIÓN 2.2. COCCIÓN
9
2.3.FRITURA 2.3. FRITURA
10
2.3.1. FRITURA A PRESIÓN REDUCIDA
12
2.3.2. BOCADITOS OBTENIDOS POR MEDIO DE FRITURA AL VACÍO 2.3.3. ESTUDIOS REALIZADOS 2.4.EVALUACIÓN 2.4. EVALUACIÓN SENSORIAL
3. METODOLOGÍA 3.1.MATERIA 3.1. MATERIA PRIMA 3.1.1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
14 15 19
20 20 20
3.2.PROCESO 3.2. PROCESO DE OBTENCIÓN DE CHIPS SALADOS DE MASHUA 21 3.3.DISEÑO 3.3. DISEÑO EXPERIMENTAL
22
3.4.CARACTERIZACIÓN 3.4. CARACTERIZACIÓN DEL PRODUCTO FINAL
24
i
3.4.1. FRITURA ATMOSFÉRICA
25
3.5.RENDIMIENTO 3.5. RENDIMIENTO
25
3.6.EVALUACIÓN 3.6. EVALUACIÓN SENSORIAL
26
3.6. ANÁLISIS ESTADÍSTICO
26
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
27
4.1.CARACTERIZACIÓN 4.1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
27
4.2.CARACTERIZACIÓN 4.2. CARACTERIZACIÓN DEL PRODUCTO FINAL
28
4.2.1. CONTENIDO DE HUMEDAD
29
4.2.2. CONTENIDO DE GRASA
33
4.2.3. TEXTURA
37
4.2.4. ACIDEZ TITULABLE
40
4.2.5. MEJOR TRATAMIENTO
44
4.2.6. FRITURA ATMOSFÉRICA
45
4.3.RENDIMIENTO 4.3. RENDIMIENTO
45
4.4.EVALUACIÓN 4.4. EVALUACIÓN SENSORIAL
46
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
50
5.1.CONCLUSIONES 5.1. CONCLUSIONES
50
5.2.RECOMENDACIONES 5.2. RECOMENDACIONES
51
BIBLIOGRAFÍA
52
ANEXOS
53
ii
ÍNDICE DE TABLAS PÁGINA 5
Tabla 1.
Composición química de la mashua
Tabla 2.
Métodos de análisis químicos para mashua fresca
20
Tabla 3.
Niveles utilizados en el diseño experimental
23
Tabla 4.
Ensayos del DCCR
23
Tabla 5.
Composición química de la mashua fresca
27
Tabla 6.
Resultados de los análisis químicos realizados al producto final
28
Tabla 7.
Tabla ANOVA para humedad
29
Tabla 8.
Puntos óptimos para humedad
31
Tabla 9.
Tabla ANOVA para grasa
33
Tabla 10. Puntos óptimos para contenido de grasa
36
Tabla 11. Tabla ANOVA para textura
37
Tabla 12. Puntos óptimos para textura
40
Tabla 13. Tabla ANOVA para acidez titulable
41
Tabla 14. Puntos óptimos para acidez titulable
43
Tabla 15. Contenido de grasa de chips obtenidos con fritura atmosférica y de vacío
45
Tabla 16. Rendimiento en cada etapa del proceso Tabla 17. Muestras
evaluadas
ordenamiento.
en
la
prueba
45 de 46
iii
PÁGINA Tabla 18. Prueba de múltiples rangos para medias de prueba de ordenamiento con DCA
47
Tabla 19. Prueba de Kruskal Wallis y Friedman para prueba de ordenamiento
48
iv
ÍNDICE DE FIGURAS PÁGINA 3
Figura 1.
Follaje y flores de mashua
Figura 2.
Variedades de mashua
4
Figura 3.
Distribución de vitamina C de algunas al gunas RTAs.
6
Figura 4.
Productos fritos al vacío de Alibaba group
14
Figura 5.
Productos fritos al vacío de Green Day
14
Figura 6.
Diagrama de flujo de la obtención de chips salados de mashua
21
Figura 7.
Equipo de fritura al vacío
22
Figura 8.
Disposición de los puntos axiales, factoriales y
Figura 9.
centrales del DCCR
24
Efectos principales para la Humedad
30
Figura 10. Superficie de respuesta para el contenido de humedad
31
Figura 11. Curvas de contorno para el contenido de humedad
Figura 12. Efectos principales para la Grasa
31 34
Figura 13. Superficie de respuesta para el contenido de grasa
35
Figura 14. Curvas de contorno para el contenido de grasa
35
Figura 15. Efectos principales de la textura
38
Figura 16. Superficie de respuesta para textura
39
v
Figura 17. Curvas de contorno para textura
PÁGINA 39
Figura 18. Efectos principales del grado de acidez
42
Figura 19. Superficie de respuesta para acidez titulable
42
Figura 20. Curvas de contorno para acidez titulable
43
Figura 21. Medias del grado de acidez
47
Figura 22. Diagrama de cajas y bigotes
48
vi
ÍNDICE DE ANEXOS PÁGINA Anexo 1. Formato de encuesta de preselección de consumidores de chips
58
Anexo 2. Formato para prueba de ordenamiento
59
Anexo 3. Proceso de obtención de chips de mashua
60
Anexo 4. Chips salados de mashua obtenidos por medio de fritura al vacío
62
Anexo 5. Proceso de obtención de chips salados de mashua por medio de fritura convencional
63
Anexo 6. Chips salados de mashua obtenidos por medio de fritura convencional
Anexo 7. Análisis fisicoquímicos
64 65
Anexo 8. Prueba de ordenamiento para chips salados de mashua
67
vii
RESUMEN El objetivo de este trabajo fue obtener chips salados de mashua (Tropaeolum tuberosum) aplicando la tecnología de fritura al vacío; para procesar los bocaditos se utilizó la variedad chaucha. Primero se realizó la caracterización fisicoquímica en fresco, luego se cortaron rodajas longitudinales de 2 ± 0.5 mm, se sometió a un pretratamiento de cocción a 90 ºC en una solución de NaCl en concentraciones de 0, 0.18, 0.625, 1.07 y 1.25 % y tiempos de cocción de 0, 2.2, 7.5, 12.8 y 15 min. La fritura al vacío se realizó a una presión absoluta de 5.34 kPa, temperatura de 110 ºC por 14 min. En las rodajas fritas se determinó el contenido de humedad, grasa, textura e índice de acidez. Los resultados fueron evaluados por la metodología de Superficie de Respuesta para optimizar el proceso y encontrar un tratamiento que presente menor contenido de grasa. Se realizó una prueba de ordenamiento a 3 muestras de chips para determinar el grado de preferencia. La muestra pretratada con 0.625 % de NaCl y 7.5 min de cocción se consideró como el mejor tratamiento, ya que mostró mayor grado de preferencia y mejores cualidades nutricionales, los chips presentaron 23.8 % de grasa, 1.63 % de humedad, 2.69 N de textura y 0.9 % de acidez. Finalmente se realizó una comparación del contenido de grasa con fritura convencional a 170 ºC por 4 min, las muestras se prepararon con las mismas condiciones de pretratamiento, los chips fritos al vacío presentaron 50% menos de grasa. Se pudo demostrar que la tecnología de fritura al vacío es una alternativa para producir bocaditos con mejores características tanto nutricionales como sensoriales.
viii
ABSTRACT The aim of the present work is to obtain salty chips ( Tropaeolum tuberosum) applying the vacuum frying; to process the sandwiches the chaucha variety was used. First a physicochemical characterization in fresh was made, and then some slices were vertically cut of 2 ± 0.5 mm, it was subject to a cooking procurement to 90 ºC in a NaCl solution at concentrations of 0, 0.18, 0.625, 1.07 and 1.25 % and cooking times of 0, 2.2, 7.5, 12.8 y 15 min. The frying at vacuum was done at an absolute pressure of 5.34 kPa, temperature of 110 ºC per 14 min. It was determined in the fried slices the content of humidity, fat, texture and the coefficient of acidity. The results were evaluated by the methodology of Surface of Answer in order to optimize the process and find a treatment with less fat content. An arrangement test was made to a sample of 3 chips to determine the preference rate. The sample pre-treated with 0.625 % of NaCl and 7.5 min of cooking was considered as the best treatment, because it showed higher rates of preference and better nutritional qualities. The chips presented 23.8 % of fat, 1.63 % of humidity, 2.69 N of texture y 0.9 % of acidity. Finally, a comparison of the fat content with the conventional frying was made at 170 ºC per 4 min; the samples were prepared with the same pre-treatment conditions, the fried chips at vacuum presented 50% less in fat. It could be demonstrated that the technology of frying at vacuum is an alternative to produce sandwiches with better characteristics, either nutritional or sensory.
ix
1. INTRODUCCIÓN
1. INTRODUCCIÓN La fritura convencional es un método muy común de cocción que se utiliza en la gastronomía e industria a nivel mundial, consiste en sumergir un alimento en aceite o grasa caliente entre 150 y 200 ºC a presión atmosférica; se generan atributos característicos como: sabor, color dorado y textura crocante en el producto; sin embargo, las altas temperaturas y la presencia de oxígeno durante el proceso de fritura provocan efectos negativos en el alimento como: liberación de vitaminas liposolubles y pigmentos, volviéndolos más sensibles al calor; así mismo, se producen alteraciones en la calidad del aceite como: oxidación, disminución del punto de humo y formación de ácidos grasos libres (Badui, 2006; Franco, 2006; Franco, 2014). 2014). La demanda de chips o bocaditos fritos aumenta, así como la preocupación por su alto aporte calórico a la dieta, su aceptación es importante en el mercado por su facilidad de consumo. Esto incentiva la investigación de nuevas tecnologías que mejoren su calidad y aceptabilidad (Urbano, García, & Martínez, 2012). 2012). En este contexto la fritura al vacío es una alternativa para producir bocaditos con características superiores, esta técnica consiste en sumergir un alimento en aceite o grasa caliente dentro de un sistema cerrado herméticamente, se aplica presión subatmosférica con el fin de reducir el punto de ebullición del agua y por consecuencia freír con aceite a menor temperatura (Garayo & Moreira, 2002). 2002). También se realiza una centrifugación para eliminar los residuos de acetite de las paredes del alimento. Estas condiciones aportan a la conservación de vitaminas y pigmentos propios del alimento, mejoran los atributos sensoriales y disminuyen la absorción de grasa en el producto final; además, la aplicación de temperaturas menos drásticas provoca una degradación menor en el aceite (Basuny, Arafat, & Ahmed, 2012; Da 2012; Da Silva & Moreira, 2008). 2008).
1
Por otro lado, la producción de tubérculos andinos autóctonos como la mashua, oca y melloco en el Ecuador ha disminuido debido a la baja aceptación de su sabor; generalmente se los asocia con la pobreza y su comercio está restringido a mercados locales y ferias de las zonas rurales (Vaca, Espinosa, Abad, & Crissman, 1997). 1997) . La influencia del régimen alimenticio de los países desarrollados, es la causa del aislamiento de estos cultivos, ya que ofrece al consumidor ecuatoriano productos con mejor sabor y fáciles de preparar (CIP, 1997). 1997). La mashua ( Tropaeolum tuberosum) es una planta nativa propia de los Andes, su crecimiento es inicialmente erecto que luego varía entre semipostrado y trepadora (Barrera, Tapia, & Monteros, 2004). 2004) . Los tubérculos pueden ser cónicos alargados rectos o curvos; su color puede variar entre amarillo, blanco y violeta. Los nutrientes que se presentan en mayor proporción son: 75.40 % de carbohidratos, 9.17 % de proteína y 77.37 mg de vitamina C en 100 g me muestra (Espín, Villacrés, & Brito, 2004). 2004) . El estudio para la elaboración de chips salados de mashua es una alternativa para diversificar su uso, promover su producción, ampliar su mercado y crear un beneficio para sus productores y consumidores. Basándose en lo mencionado se plantean los siguientes objetivos.
OBJETIVO GENERAL Obtener chips salados de mashua ( Tropaeolum tuberosum) aplicando fritura al vacío.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Caracterizar fisicoquímicamente el tubérculo de mashua fresco.
Aplicar un pretratamiento a la materia prima.
Optimizar el proceso de fritura al vacío vacío con las rodajas de mashua. mashua.
Determinar la aceptabilidad sensorial.
2
2. MARCO 2. MARCO TEÓRICO
2. MARCO TEÓRICO 2.1. MASHUA La mashua ( Tropaeolum tuberosum) es un tubérculo procedente de América del sur, se cultiva principalmente en países de los Andes centrales como: Ecuador, Perú y Bolivia; pertenece al grupo denominado raíces y tubérculos andinos (RTAs) así como el melloco, papa, oca, miso, achira, entre otros. Los nombres que se utilizan en Ecuador por los agricultores y consumidores son: mashua, majua y maxua (Barrera et al., 2004; Grau, 2004; Grau, 2003). 2003). Es una planta herbácea de crecimiento inicialmente erecto que luego varia a semipostrado y trepadora, capaz de subir cualquier soporte disponible; tiene tallos cilíndricos, hojas delgadas de color verde oscuro más claro en el envés y las flores son solitarias, zigomorfas que nacen en las axilas de las hojas como se muestra en la Figura 1 (CIP, 2007; Grau, 2007; Grau, 2003). 2003).
Figura 1. Follaje y flores de mashua (Barrera et al., 2004)
3
Los tubérculos pueden ser cónicos alargados rectos o curvos, el aspecto ceroso de la superficie se debe a la epidermis gruesa de sus paredes exteriores, su color puede variar entre blanco amarillento, amarillo claro, amarillo oscuro, anaranjado y morado jaspeado dependiendo su variedad, son por lo general de 5 a 15 cm de largo y de 3 a 6 cm de ancho. La Figura 2 muestra algunas formas de tubérculos de mashua (Grau, 2003). 2003).
Figura 2. Variedades de mashua (Grau, 2003)
2.1.1. CONTENIDO NUTRICIONAL
En la Tabla 1 se detalla el contenido de nutrientes presentes en la mashua en base a la materia seca, algunos nutrientes pueden ser extremadamente variables debido a factores como: genética de la especie, tipo de suelo, prácticas culturales de cultivo y clima (Barrera et al., 2004). 2004). Se puede considerar a la mashua como la RTA con mayor contenido de provitamina A, vitamina liposoluble expresada en equivalentes de retinol (ER), presentando un contenido medio de 74 ER/100 g de muestra (Espín et 2004). al., 2004).
4
Tabla 1. Composición química de la mashua Parámetro
Valor
Humedad (%) Cenizas (%) Proteína (%) Fibra (%) Extracto etéreo (%) Carbohidrato total (%) Almidón (%) Azúcar total (%) Azucares reductores (%) (%) Ca (%) P (%) Mg (%) Na (%) K (%) Cu (%) Fe (%) Mn (%) Zn (%) I (ppm) Energía (Kcal/100g) Vitamina C (mg/100g mf) Eq. Retinol/100g mf Ácido Oxálico/100g mf
88.70 4.81 9.17 5.86 4.61 75.40 46.92 42.81 35.83 0.006 0.32 0.11 0.044 1.99 9.00 42.00 7.00 48.00 ---440.0 77.37 73.56 ----
*Datos expresados en base seca, muestra entera (Espín et al., 2004)
La Figura 3 muestra una comparación del contenido de vitamina C de varias RTAs. La mashua presenta la mayor concentración, con un contenido promedio de 77.37 mg /100 g de muestra. 5
Figura 3. Distribución de vitamina C de algunas RTAs (Espín et al., 2004)
La mashua posee un sabor picante característico que la distingue de otras especies de tubérculos andinos, los compuestos químicos responsables de este sabor son los glucosinolatos que también están presentes en la mostaza, rábano, col y otras verduras (Grados, 2010). 2010). Los glucosinolatos son compuestos aromáticos que están formados por aniones orgánicos solubles en agua, su presencia es importante en el mecanismo natural de defensa de las plantas, puesto que inhiben la proliferación de insectos, hongos y bacterias (Arias, 2011). 2011). La síntesis de los glucosinolatos aumenta en el corte o trituración de los tejidos, ya que se exponen a la enzima mirosinaza, dando lugar a un metabolismo enzimático acelerado que libera compuestos tóxicos como isotiocianatos, tiocianatos y oxazolidinas; en esta reacción también se produce glucosa y sulfatos (Arias, 2011). 2011). Los isotiocianatos son los compuestos que afectan en mayor proporción la calidad de este tubérculo, por tal razón se realizan tratamientos térmicos 6
como: cocción, fritura, exposición a rayos solares directos y bajas temperaturas, con el fin de inactivar la enzima mirosinaza y así evitar la síntesis de compuestos tóxicos responsables de los sabores indeseables (CIP, 2007). 2007). Una forma de relacionar la concentración de este antinutriente es determinando el grado de acidez, ya que son directamente proporcionales; es decir, a mayor grado de acidez y menor pH, existe mayor concentración de isotiocianatos (Arias, 2011; Grau, 2011; Grau, 2003; Serrano, 2003; Serrano, 2012). 2012).
2.1.2. PRODUCCIÓN
Es una planta fácil de cultivar, no necesita de cuidados ni de fertilizantes y puede crecer en terrenos pobres en las peores condiciones ambientales (Barrera et al., 2004). 2004). La mayoría de cultivos se encuentran de 3500 a 3800 msnm y temperaturas entre 8 y 11 ºC (Grau, 2003). 2003). El tiempo de cosecha es de 6 a 9 meses posteriores a la siembra, la cosecha está lista cuando las plantas se vuelven de color amarillento o marrón, caen sus hojas inferiores y en algunos casos, cuando los tubérculos se manifiestan en la superficie del terreno (CIP, 2007). 2007). La cosecha se realiza manualmente, los agricultores prefieren cosechar en suelo seco; con la ayuda de un azadón se abren los surcos y los tubérculos se recogen en canastas o sacos. Los tubérculos maduros se pueden dejar en el suelo durante algún tiempo antes de la cosecha y se pueden almacenar hasta seis meses en lugares fríos y ventilados. El rendimiento de las plantas individuales puede superar los 2 kg; sin embargo, los rendimientos de mashua a nivel comercial sólo llegan a 10.05 t / ha (Grau, 2003). 2003). No existe información actualizada sobre la producción nacional de mashua, puesto que se considera como un cultivo insignificante y sus productores
7
cada vez van disminuyendo. La última últ ima recopilación de datos fue realizada en el año 2000 por el MAG. El decrecimiento en la producción de mashua se da debido a la baja aceptación de su sabor, este tubérculo está asociado con la pobreza por lo tanto es discriminado y su comercio está restringido a mercados locales y ferias de las zonas rurales (Vaca et al., 1997). 1997). La influencia del régimen alimenticio de los países desarrollados es la causa del aislamiento de estos cultivos, ya que ofrece al consumidor ecuatoriano una amplia variedad de productos con mejor sabor, más fáciles de preparar y consumir (CIP, 1997). 1997).
2.1.3. USOS
En la agricultura, la mashua es utilizada para repeler insectos y patógenos de los cultivos, la presencia de isotiocianatos le brindan propiedades antibióticas e insecticidas, la costumbre es sembrar de forma intercalada con otras plantas (CIP, 2007). Por otro lado, se le considera una una alternativa para la alimentación y engorde en la crianza de terneros, cerdos y otros animales animales domésticos por su facilidad de cultivo y el gran rendimiento de su producción (CIP, 1997). 1997). En la medicina ancestral se reconoce por su potencial para inhibir microorganismos patógenos, prevenir el desarrollo de células cancerosas en el estómago, colon, piel y próstata; también efecto diurético y poder curativo de diferentes tipos de dolencias como: infecciones de las vías urinarias y enfermedades del riñón (Grau, 2003). 2003). En el ámbito gastronómico se utiliza en la preparación de locros, coladas y postres, también se consumen cocidas o asadas después de su exposición a los rayos solares, en cuanto a las hojas se preparan pr eparan cocidas como vegetales
8
(Barrera et al., 2004). 2004). En la actualidad existen nuevas propuestas para la utilización de mashua aplicando tratamientos de cocción secos como: gratinado, horneado, parrilla, rostizado; tratamientos de cocción húmedos como: cocción al vapor, blanqueados, estofados, salteados, rehogados y fritos (Almeida, 2008). 2008). En el campo industrial industrial existe escasa escasa información acerca de la utilización de la mashua a gran escala; sin embargo, se han realizado estudios para la elaboración de productos como: té, mermelada, harina, pan y bocaditos “snacks” snacks” obtenidos por medio de fritura convencional y fritura al vacío
(Samaniego, 2011). 2011).
2.2. COCCIÓN La cocción se realiza por medio de la inmersión total de los alimentos en un recipiente abierto con agua, la temperatura va subiendo poco a poco hasta llegar al punto de ebullición, donde se debe disminuir el calor para evitar una evaporación brusca brusca del líquido, la máxima temperatura que debe alcanzar alcanzar el agua es 100 ºC (Grüner, Metz, & Martínez, 2005). 2005). La utilización de este tratamiento térmico puede provocar cambios físicos, químicos
y
microbiológicos
que
implican
también
modificaciones
relacionadas con las características organolépticas y nutricionales, estos efectos pueden ser favorables o desfavorables dependiendo del tipo de cocción y las condiciones de su realización (Bello, 1998). 1998). La aplicación de calor en la cocción de un alimento también favorece la digestibilidad, pero es necesario controlar la temperatura para lograr una correcta concentración y conservación de sus características nutricionales. Regularmente el fenómeno ocasiona una coagulación térmica de las proteínas en la superficie del alimento, fusión de las grasas y pérdida de peso por evaporación de agua del alimento (Martínez, 2010). 2010). 9
Si la cocción no supera los 100 ºC, la presencia del agua produce una gelatinización de los hidratos de carbono debido a la formación de un engrudo de almidón; a temperaturas mayores de 100 ºC se llevaría a cabo una isomerización y descomposición de los aminoácidos, es decir, una desnaturalización de las proteínas; por el contrario, los lípidos se funden en función de los triglicéridos presentes, abandonando parcialmente el alimento que los contiene (Mataix, 2013). 2013). Cuando la cocción se realiza a partir de la inmersión del alimento en un líquido frio, se produce una transferencia hacia afuera de parte de los nutrientes, enriqueciendo el líquido de cocción con minerales, vitaminas y el resto de nutrientes; pero también se produce una acumulación de nutrientes dentro del alimento por medio de fenómenos de osmosis. Estos eventos también pueden combinarse en el proceso cocción (Bello, 1998). 1998). La acción del calor ablanda los tejidos del alimento y mejora la biodisponibilidad de los nutrientes, modifica el aroma y el sabor del alimento al producirse la disolución parcial de las pectinas que fijan la unión entre células y la celulosa de la pared celular, liberando así sustancias nutritivas intracelulares (Vázquez, De Cos Blanco, & Nomdedeu, 2005) . Además, el proceso de cocción alarga la vida útil de los alimentos porque el calor reduce la carga microbiana y contribuye a la inactivación de enzimas indeseables (Martínez, 2010). 2010).
2.3. FRITURA La fritura es un método de preparación de alimentos que consiste en cocinar un alimento en aceite o grasa caliente entre 150 y 200 ºC a presión atmosférica, el proceso genera una destrucción de microorganismos, inactivación de enzimas y reducción de la actividad de agua del alimento. Los atributos que se generan son: sabor, aroma, textura crocante y color dorado característico (Franco, 2014). 2014). 10
La transferencia de calor en la fritura es una combinación de convección dentro del aceite caliente y conducción al interior del alimento. La relación de la masa del alimento y el volumen de aceite tienen influencia sobre la absorción de aceite cuando el alimento se retira de la freidora. La pérdida de humedad es proporcional al tiempo de fritura y la absorción de aceite está relacionada con la humedad que se expulsa (Fellows, 2009). 2009). Cuando el alimento se sumerge en aceite caliente, la superficie se calienta rápidamente y el agua se expulsa en forma de vapor. La superficie comienza a secarse de una manera parecida al horneado, es decir se forma una costra en las paredes exteriores (Tirado, Acevedo, & Guzmán, 2012). 2012) . La temperatura necesaria para freír está determinada sobre todo por el gasto energético, a temperaturas elevadas los tiempos de procesamiento son menores, por lo tanto aumenta la productividad; sin embargo, el empleo de altas temperaturas también causa un rápido deterioro del aceite por la formación de ácidos grasos libres que son los responsables de la formación de espuma, disminución del punto de humo, alteración de la viscosidad y cambios en el sabor, aroma y color; estos fenómenos dan como resultado un aumento de la frecuencia del reemplazo del aceite (Yagüe, 2003). 2003). La presencia de oxígeno, humedad y altas temperaturas en el proceso de fritura producen reacciones de oxidación, hidrólisis, degradación térmica, extracción de pigmentos y vitaminas liposolubles volviéndolos más sensibles al calor. La naturaleza insaturada del aceite es la causa de la oxidación (Badui, 2006). 2006). El tiempo necesario para efectuar la fritura de un alimento depende del tipo de alimento, temperatura del aceite, espesor del alimento y tipo de fritura (superficial o por inmersión). La reducción de la actividad de agua del alimento aumenta si se fríe en finas rebanadas (Fellows, 2009). 2009).
11
2.3.1. FRITURA A PRESIÓN REDUCIDA
La fritura al vacío es una tecnología desarrollada para producir bocaditos con mejor color, textura y menor absorción de aceite. El proceso se efectúa a presión subatmosférica dentro de un sistema hermético, lo que permite que el punto de ebullición del agua disminuya y por consecuencia la temperatura necesaria para efectuar la fritura sea menor; el alimento se sumerge en aceite caliente entre 100 y 110 ºC, y a medida que se va calentando, el agua se va evaporando rápidamente (Garayo & Moreira, 2002). 2002). Antes de romper el vacío se efectúa una centrifugación para eliminar los residuos de aceite de las paredes del alimento. Los primeros estudios se realizaron comparándola con la fritura convencional, los resultados fueron viables y se demostró que puede ser una alternativa para producir bocaditos saludables y aceptables para el consumidor (Moreira, Da Silva, & Gomes, 2009). 2009) . Garayo y Moreira (2002), (2002) , explican el fenómeno de absorción de aceite dividiendo el proceso en tres fases: fritura, presurización y enfriado. En la etapa de fritura, el vacío generado reduce la temperatura de ebullición del agua, situándola por debajo de 100 ºC de manera que el agua se evapora rápidamente; la salida de vapor de agua más la presión ejercida sobre los poros, impide que el aceite ingrese al interior del alimento (Garayo & Moreira, 2002). 2002). La mayor disminución de la actividad de agua del alimento se da en los primeros 3 minutos de fritura, fr itura, la presión de vacío provoca que el aire ingrese más rápido que el aceite al espacio libre de los poros, obstruyendo el paso del aceite al interior del alimento (Bravo, 2008; Moreira 2008; Moreira 2009). et al., 2009). La presurización inicia cuando el alimento se retira del aceite, se rompe el vacío y el aire empieza a ingresar al sistema hasta alcanzar la presión atmosférica, en esta etapa se da un incremento rápido de la presión y temperatura de los poros, el aceite residual se adhiera a las paredes del
12
alimento y se absorbe hasta que los poros se equilibren con la presión atmosférica (Troncoso & Pedreschi, 2009). 2009) . La etapa de enfriamiento se da cuando se retira el alimento del equipo, el sobrante de aceite que se encuentra en la superficie del alimento sigue penetrando, por tal razón la aplicación de post tratamientos como la centrifugación es importante para eliminar la mayor cantidad de aceite de la superficie del producto antes de enfriarlo (Da Silva & Moreira, 2008; Garayo 2008; Garayo & Moreira, 2002). 2002). El contenido final de aceite de los chips no está en función f unción de la temperatura si no depende del tiempo de fritura. La velocidad de absorción del aceite es mayor cuando se incrementa la presión de vacío en la fritura ya que la presión afecta la velocidad de pérdida de humedad por la disminución del punto de ebullición del agua (Garayo & Moreira, 2002). 2002). Freír al vacío también sirve para reducir la decoloración, pérdida de vitaminas y además contribuye a la reducción de otros compuestos que normalmente se asocian con la oxidación producida por las altas temperaturas utilizadas en la fritura convencional (Diamante, Presswood, Savage, & Vanhanen, 2011). 2011) . La utilización de pretratamientos mejora la calidad final de los chips, el secado y deshidratación osmótica mejoran principalmente atributos de apariencia, sabor, textura, reducción de la absorción de aceite y humedad (Troncoso & Pedreschi, 2009). 2009) . También se aplica deshidratación osmótica con maltodextrina para mejorar la textura, color, retención de carotenoides y reducción de la absorción de aceite (Nunes & Moreira, 2009). 2009). Shyu, Hau, y Hwang (2005), (2005) , señalaron que el blanqueo es el pretratamiento que provoca mayor absorción de aceite en bocaditos fritos, esto se explica con una correlación entre el patrón de distribución de grasa en la estructura residual de las rodajas, resultado de la evaporación del contenido inicial de agua.
13
2.3.2. BOCADITOS OBTENIDOS POR MEDIO DE FRITURA FRITURA AL VACÍO
La tecnología de fritura al vacío ya se aplica en países del continente asiático como Vietnam, China, Tailandia y Japón, la mayoría de sus productos son de exportación. La Figura 4 muestra los diferentes productos elaborados por Alibaba Group (Alibaba Group, 2012). 2012) .
1 Banana; 2 Piña; 3 Okra; 4 Jack fruit; 5 Mango
Figura 4. Productos fritos al vacío de Alibaba group Alibaba Group, 2012) 2012) ( Alibaba
La marca Green Day también aplica la técnica de fritura al vacío en vegetales y frutas naturales, ofrece una amplia gama de productos fritos al vacío. En la Figura 5 se muestran algunas de sus presentaciones.
1 Banana; 2 Uva; 3 manzana; 4 Durazno; 5 Frutilla
Figura 5. Productos fritos al vacío de Green Day (Envy Group, 2014 )
14
2.3.3. ESTUDIOS REALIZADOS
Basuny et al. (2012), (2012), compararon el efecto de la fritura convencional y al vacío de papas para determinar el comportamiento de algunas propiedades físicas y sensoriales importantes en la calidad del aceite y del producto final, las condiciones de fritura atmosférica fueron 180 ºC por 20 minutos y para fritura al vacío 120 ºC por 6 minutos, 5.34 kPa de presión absoluta y 750 rpm para centrifugación por 40 s. El resultado de la fritura al vacío mostró mejores atributos de textura y color, además presentó menor contenido final de grasa y menor degradación del aceite. Según Villamiz Según Villamizar, ar, Quinceno, y Giraldo (2011), (2011), la comparación entre fritura al vacío y convencional de pasabocas de mango, demostró que los chips obtenidos a partir de fritura al vacío obtuvieron mejores características químicas y sensoriales, puesto que contenían menor humedad y grasa que los chips obtenidos a partir de fritura atmosférica; así mismo, la perdida de vitamina C en la fritura al vacío fue de 43.2 %, mientras que la fritura atmosférica presentó 94 % de perdida. El objetivo del trabajo de Urbano et al. (2012), (2012), fue estudiar la influencia de procesos de fritura atmosférica y al vacío, con y sin pre tratamientos sobre la absorción de aceite y propiedades sensoriales de chips de yuca. La fritura al vacío se efectuó a 100, 120, 130 y 140 ºC, y la fritura a presión atmosférica a 165 ºC, se aplicó blanqueo como pretratamiento. En la caracterización del producto terminado se realizó análisis de color, textura, pérdida de peso, humedad y contenido de grasa, donde la fritura al vacío a 130 ºC con blanqueo resultó ser el mejor tratamiento, ya que mostró mejor color, crocancia y menor absorción de aceite, demostrando de esa manera que el uso de pretratamientos es una alternativa para mejorar las propiedades sensoriales del producto final. Da Silva y Moreira (2008), (2008) , estudiaron la diferencia entre fritura al vacío y convencional de camote, frijoles, mango y patata azul. La temperaturas 15
utilizadas fueron: 120 y 130 ºC ± 1 ºC; y 160 y 165 ºC ± 1 ºC, respectivamente, antes del proceso de fritura se aplicó un pretratamiento con ácido cítrico y maltodextrina. Los productos obtenidos por medio de fritura al vacío presentaron una reducción en el contenido de grasa de: 24 %, 16 %, 6 % y 5 % respectivamente; en comparación con la fritura convencional el contenido de antocianinas fue 60 % mayor en los chips de patata azul; el contenido de carotenoides los frijoles fritos al vacío fue superiores en un 18 %, 19 % en los chips de mango y 51 % los chips de camote. 30 evaluadores calificaron los bocaditos con una escala hedónica de 9 puntos, donde demostraron que los productos fritos al vacío presentaron mejor color, textura, sabor y aceptabilidad global; estos productos presentaron los colores característicos de la materia prima, mientras que los productos obtenidos por medio de fritura convencional presentaron un oscurecimiento excesivo. Los resultados demuestran la aplicabilidad de la fritura al vacío en la obtención de snacks de frutas y vegetales de buena calidad. Diamante et al. (2011), (2011), aplicaron la metodología de superficie de respuesta para investigar los efectos del nivel de maltodextrina (MD), temperatura y tiempo de fritura sobre la humedad, color y textura de bocaditos de kiwi dorado, para determinar las condiciones óptimas de fritura al vacío. El contenido de humedad disminuyo al aumentar la temperatura de fritura y tiempo de fritura, el cambio de color aumentó en relación al incremento de la temperatura de fritura, cuando la temperatura de fritura y tiempo de fritura aumentaron, aumentó el índice de coloración. El rango medio de temperatura de fritura y MD reportaron los mejores valores de fuerza de ruptura. Las temperaturas de fritura fueron de 72 a 76.3 ºC, tiempos de 35 a 65 min y un nivel de MD del 40 % para lograr productos con humedad, color y textura aceptables. El objetivo del estudio de Dueik y Bouchon (2011), (2011) , fue determinar los parámetros óptimos de fritura al vacío de zanahoria, patata y rodajas de manzana, la presión de vacío más importante fue 1.92 pulgadas de Hg, las 16
temperaturas de fritura fueron 160 y 180 ºC, y 98 y 118 ºC, atmosférica y de vacío, respectivamente. Los chips de Zanahoria y papa obtenidas por medio de fritura convencional absorbieron un 50 % de aceite, mientras que los chips de manzana fritos al vacío presentaron un 25 % menos de grasa. El contenido total de carotenoides y ácido ascórbico (AA) se conserva en gran medida durante la fritura al vacío, los chips de zanahoria frita de vacío a 98 ºC pudieron retener un 90 % de carotenoides totales, mientras que las rodajas de papa y manzana fritas al vacío a 98 ºC, conservaron 95 % de su contenido inicial de (AA). La capacidad antioxidante de los chips puede estar relacionada con la presencia pigmentos propios de la materia prima. Fan, Zhang, y Mujumdar (2005), (2005), estudiaron el efecto de la temperatura y presión de vacío sobre la humedad, contenido de aceite, color y textura de chips de papas y zanahoria. Durante la primera etapa de fritura al vacío, la
tasa de eliminación de la humedad y absorción de aceite se incrementó con el aumento de temperatura del aceite de fritura y presión de vacío. El análisis estadístico de los datos de color mostró que no había diferencias significativas en luminosidad, enrojecimiento y amarillo de la zanahoria en función de la temperatura y presión de vacío. La fuerza de ruptura de la zanahoria disminuyó al aumentar la temperatura y la presión de vacío, en la textura el análisis estadístico también mostró que no hubo diferencias significativas
en
función
a
la
temperatura,
mientras
que
fue
significativamente afectado por la presión de vacío. Dueik, Robert, y Bouchon (2010), (2010), estudiaron los parámetros de calidad más importantes para obtener chips de zanahoria con la tecnología de fritura al vacío; se estudió la tasa de absorción de aceite, cambios de color y la degradación de trans b-caroteno. Se utilizaron temperatura de 60 y 80 ºC para comparar los procesos. Los resultados mostraron que fritura al vacío puede reducir el contenido de aceite en casi un 50 % y preservar aproximadamente el 90 % de trans-caroteno y un 86 % de trans b-caroteno. Este proceso también permitió que se preserve el color original de 17
zanahoria, lo que se reflejó por una buena correlación entre el tono y el contenido total de carotenoides. Mariscal y Bouchon (2008), (2008) , compararon el efecto de la fritura al vacío y la fritura convencional sobre la calidad de chips de manzana. Se midió: absorción de aceite, humedad y color. Además, Para llevar a cabo las comparaciones se deshidrató a 40, 50, 60 °C en ambos procesos, el mejor tratamiento fue con secado a 60 ºC y fritura al vacío, los chips contenían 50% menos de aceite en relación a la fritura convencional, la correlación de absorción de aceite se manifiesta en relación a la perdida de humedad y también se observaron mejores resultados en el color del producto final. Serrano (2012), (2012), obtuvo chips de mashua mediante fritura al vacío, las rodajas se procesaron a una presión absoluta de 5.34 kPa, 110 y 120 ºC y tiempos de 8, 10, 12, 14, 15 min. Todas las muestras fueron sometidas a 2 pretratamientos, cocción a 90 ºC por 15 min y deshidratación osmótica a 60 ºC por 15 min. La fritura a 110 ºC por 14 min. Los resultados de las variables dependientes fueron 2 % de humedad, 11 % de grasa y 0.5 % de acidez, además de presentar un 60 % menos grasa que su similar procesada mediante fritura convencional. Nunes y Moreira (2009), (2009), estudiaron la aplicación de maltodextrina en deshidratación osmótica previo al proceso de fritura al vacío de rodajas de mango, se utilizaron varios tiempos en deshidratación, temperaturas de la solución osmótica y temperaturas de fritura al vacío, el mejor tratamiento se realizó con una concentración de maltodextrina de 65 % (p/v), durante 60 min a 40 ºC y una temperatura de fritura de 120 ºC. El producto presentó baja reducción en el contenido de carotenoides.
18
2.4. EVALUACIÓN SENSORIAL La prueba de ordenamiento o de ranking se utiliza para determinar diferencias perceptibles entre varios productos de acuerdo a la intensidad de una característica o propiedad determinada (Hough & Fiszman, 2005). 2005) . Estas pruebas se utilizan cuando se presentan de 3 a 12 muestras y de 3 a 100 panelistas, se aplican para: desarrollo de nuevos productos, medir el tiempo de vida útil, mejorar el producto, cambiar de tecnología, selección y entrenamiento de catadores (Hernandez, 2005). 2005). Los jueces son preseleccionados de acuerdo a las características del estímulo que se va a evaluar. Este método debe ser rápido y sencillo, se puede utilizar encuestas de referencia (Espinoza, 2007). 2007). La prueba se realiza colocando las muestras en recipientes idénticos codificados con números aleatorios de 3 dígitos, se presentan todas las muestras simultáneamente, el evaluador debe probar cada una, usando un neutralizante para cambiar de muestra, se permite que los evaluadores saboreen las muestras más de una vez y no se puede asignar un mismo lugar a dos muestras (Ramírez, 2012). 2012).
19
3. METODOLOGÍA
3. METODOLOGÍA 3.1. MATERIA PRIMA Se
utilizó
mashua
( Tropaeolum
tuberosum)
variedad
chaucha
correspondiente al ecotipo Ecu-1124, adquirida en el mercado local de Sangolquí, provincia de Pichincha; proveniente de Salquisilí, provincia de Cotopaxi.
3.1.1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA MATERIA PRIMA
Se realizó la caracterización química de la mashua fresca mediante los métodos detallados en la Tabla 2.
Tabla 2. Métodos de análisis químicos para mashua fresca f resca Análisis
Método
Norma
Humedad
105
Termogravimetría/Precisa Manual de instrucciones (2008)
Extracción por solventes (soxlet) Acidez titulable Potenciométrico
Grasa
INEN 0523:81 (2010d) INEN 0381:29 (2010b)
El análisis de humedad se realizó por medio la Termobalanza, Precisa XM 60 / XM 66 (Dietikon, Switzerland). Para demostrar la veracidad de los datos, también se realizó el análisis por el método de estufa detallado en la norma técnica INEN 1513:156 (2010c). (2010c). 20
3.2. PROCESO DE OBTENCIÓN DE
CHIPS SALADOS
DE
MASHUA Para la obtención de los bocaditos salados de mashua se utilizó el proceso que se indica en la Figura 6.
Figura 6. Diagrama de flujo de la obtención de chips salados de mashua En la selección, se descartaron los tubérculos que presentaron daños físicos o microbiológicos, los tubérculos sanos se lavaron con agua a gua potable y cepillo para remover los residuos de las hendiduras, se eliminaron los extremos y se cortó en rodajas longitudinales de 2.5 ± 0.2 mm de espesor, con una cortadora eléctrica AURORA FS04. Las rodajas se cocieron en medio acuoso, con una relación 1:5 rodajas/solución, a una temperatura de 90 ºC en una olla de acero. El tiempo de cocción y el porcentaje de sal se aplicaron de acuerdo al diseño experimental; rápidamente se realizó un choque térmico por inmersión en agua fría utilizando un colador metálico; posteriormente se escurrieron con 21
una centrifuga manual TRAMONINA AGILE durante 1 min para eliminar el exceso de agua. Para la fritura se utilizaron 300 g de rodajas de mashua y 13 litros de aceite de origen vegetal de marca Danolin FRI 3317 adquirido en DANEC S.A. El proceso se realizó a 110 ºC por 14 minutos y 5.34 kPa de presión absoluta. La Figura 7 muestra el equipo de fritura al vacío del Centro de Investigación de Alimentos de la UTE.
1 Cámara de vacío; 2 Controles digitales de presión y temperatura; 3 Aceite; 4 Fuente de calor; 5 Bomba de vacío; 6 Válvula para romper el vacío; 7 Canasta.
Figura 7. Equipo de fritura al vacío
3.3. DISEÑO EXPERIMENTAL Para el proceso de cocción, se utilizó un Diseño Central Compuesto Rotacional (DCCR) 2 2, se aplicó la metodología de superficie de respuesta para medir los efectos de las variables independientes (tiempo de cocción y porcentaje de sal) sobre la calidad del producto final (Gutiérrez & Salazar, 2008). 2008). Se utilizó un nivel alto y bajo para cada factor como se observa en la Tabla 3. 22
Tabla 3. Niveles utilizados en el diseño experimental Variable independiente Tiempo de cocción (min) Porcentaje de sal (%)
Niveles Mínimo (-α) (-α) Bajo Medio Alto Máximo (α) -1.41 -1 0 1 1.41 0 2.2 7.5 12.8 15 0 0.18 0.625 1.07 1.25
En el diseño se planteó doce puntos experimentales (ensayos) divididos en: cuatro centrales, cuatro axiales y cuatro factoriales, con la ayuda del programa Statgraphics Statgraphics Centurion XVII. En la Tabla 4 se detallan detallan las los ensayos del DCCR.
Tabla 4. Ensayos del DCCR Variables codificadas -1 -1 1 1 -α Α 0 0 0 0 0 0
-1 1 -1 1 0 0 -α α 0 0 0 0
Tiempo de cocción (min)
Porcentaje de sal (%)
2.2 2.2 12.8 12.8 0 15 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5
0.18 1.07 0.18 1.07 0.625 0.625 0 1.25 0.625 0.625 0.625 0.625
23
En la Figura 8 se ilustra la disposición de los ensayos del DCCR, donde se explican las combinaciones de las variables codificadas distribuidas en un plano cartesiano.
Figura 8. Disposición de los puntos axiales, factoriales y centrales del DCCR (Meilgaard, Vance, & Carr, 2006)
El eje de las ordenadas representa el tiempo de cocción y el eje de las abscisas el porcentaje de sal, en la gráfica se presentan 9 ensayos; sin embargo, en este estudio el punto central se procesó 4 veces, las repeticiones se ejecutaron cada 2 ensayos, dividiendo el diseño en 4 partes, cada una con 3 tratamientos, que sumados dan un total de 12 ensayos. La similitud entre los resultados de los 4 puntos centrales demuestra una correcta dispersión de los datos obtenidos en los otros tratamientos, excluyendo posibles errores en el proceso.
3.4. CARACTERIZACIÓN DEL PRODUCTO FINAL En la caracterización del producto final se determinó el contenido de humedad, grasa y acidez titulable con los métodos detallados en la Tabla 2, también se realizó el análisis de textura.
24
La medición de textura se realizó en el Laboratorio de nutrición del INIAP, Estación Santa Catalina, provincia de Pichincha. Para realizar las lecturas, se utilizó un texturómetro TAXT2.Plus (Stable Micro Systems, Reino Unido), con una sonda esférica P/0.25S de 1/4 pulgadas de diámetro. Los parámetros de la prueba fueron: velocidad de prueba 1 mm/s, fuerza de activación 5 gf y distancia de sonda 3 mm.
3.4.1. FRITURA ATMOSFÉRICA
Se tomó en cuenta el mejor tratamiento determinado en la optimización, para procesar una muestra de chips por medio de fritura atmosférica; el ensayo se realizó a 170 ºC por 4 min, bajo las mismas condiciones de pretratamiento. Se realizó un análisis de grasa utilizando el método descrito en la Tabla 2, el resultado se comparó con el contenido de grasa encontrado en los chips procesado con fritura al vacío, se identificó la muestra con mayor absorción de grasa.
3.5. RENDIMIENTO Para determinar el rendimiento de cada etapa del proceso, se utilizó la Ecuación 1 que se muestra a continuación, el cálculo se aplicó al mejor tratamiento.
% Rendimiento =
× 100 [1]
Dónde:
Pf= Peso final Pi= Peso Inicial 25
3.6. EVALUACIÓN SENSORIAL Antes de realizar la prueba, se aplicó una encuesta de preselección a estudiantes de la Universidad Tecnológica Equinoccial con edades comprendidas entre 18 y 28 años de ambos sexos, con el fin de obtener consumidores frecuentes de chips. El formato de la encuesta de preselección se detalla en el Anexo 1. La prueba de ordenamiento se realizó con el formato que se detalla en el Anexo 2. Los participantes recibieron 3 muestras codificadas con números aleatorios de tres dígitos, los evaluadores debían probar todas las muestras y ordenar una a una de acuerdo a su grado de preferencia, para pasar de una muestra a otra se s e usó agua como agente neutralizante del sabor. El arreglo de los datos se realizó, asignando un número en función f unción del grado de preferencia; siendo 1, mayor preferencia; 2, preferencia media y; 3, menor preferencia. Para analizar los datos se utilizó el método no paramétrico de Kruskal Wallis y Friedman, con un nivel de significancia de 95 %, se utilizó un diagrama de cajas y bigotes para determinar el mejor tratamiento, por medio del programa estadístico Statgraphics Centurion XV.II.
3.6. ANÁLISIS ESTADÍSTICO Para analizar los resultados obtenidos en los ensayos del Diseño Central Compuesto Rotacional DCCR 2 2, se utilizó la metodología de superficie de respuesta, con un nivel se significancia de 95%, utilizando el paquete estadístico Statgraphics Centurion XV.II.
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4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4. ANÁLISIS DE RESUL RE SULT TADOS 4.1. CARACTERIZACIÓN CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA En la Tabla 5 se presentan los resultados de la caracterización química de la metería prima.
Tabla 5. Composición química de la mashua fresca Parámetro
Valor
Humedad (%) Grasa (%) Acidez titulable (%)
87.33 ± 0.20 LND 2.19 ± 0.03
*Valores promedio (n=2) ± desviación estándar *LND= Límite no detectable
En los resultados obtenidos en la caracterización química de la mashua fresca, se observa un 87.33 % de humedad, valor que coincide con los resultados reportados en otros estudios, cuyos valores que van desde 88.7 % hasta 89.63 %; así mismo, se puede apreciar un grado de acidez de 2.19 %, que también concuerda con la bibliografía, donde se detallan índices de acidez que van desde 1.93 % hasta 3.2 % (Espín et al., 2004; Quelal, 2004; Quelal, 2012; Samaniego, 2011; Serrano, 2012). 2012) . El contenido de estos compuestos puede ser variable en función de factores como: condiciones agrícolas, variedad genética, clima, entre otros (Espín et 2004). al., 2004).
27
4.2. CARACTERIZACIÓN DEL PRODUCTO FINAL Los resultados de los análisis fisicoquímicos realizados al producto final se muestran en la Tabla 6.
Tabla 6. Resultados de los los análisis químicos químicos realizados al producto producto final Tiempo Porcentaje de de sal cocción (min) (%)
Humedad
Grasa
Textura
Acidez titulable
(%)
(%)
(N)(n=8)
(%)
2.2
0.18
1.83 ± 0.134
25.32 ± 0.698 5.26 ± 0.762
1.66 ± 0.02
2.2
1.07
2.14 ± 0.014
22.92 ± 0.086 3.23 ± 0.561
1.20 ± 0.05
12.8
0.18
1.67 ± 0.049
32.20 ± 0.170 2.26 ± 0.376
0.69 ± 0.01
12.8
1.07
2.02 ± 0.035
30.92 ± 0.109 1.95 ± 0.187
0.40 ± 0.02
0
0.625
2.31 ± 0.085
19.02 ± 0.366 2.42 ± 0.310
2.01 ± 0.01
15
0.625
1.95 ± 0.085
29.19 ± 0.086 2.01 ± 0.327
0.44 ± 0.01
7.5
0
2.19 ± 0.057
28.16 ± 0.267 3.62 ± 0.378
0.87 ± 0.01
7.5
1.25
2.09 ± 0.092
28.61 ± 0.035 1.95 ± 0.187
0.6 ± 0.03
7.5
0.625
1.64 ± 0.021
21.72 ± 0.031 2.87 ± 0.387
0.91 ± 0.01
7.5
0.625
1.62 ± 0
23.63 ± 0.038 2.93 ± 0.579
0.94 ± 0.02
7.5
0.625
1.63 ± 0.007
25.64 ± 0.642 2.28 ± 0.401
0.89 ± 0.01
7.5
0.625
1.63 ± 0.035
24.13 ± 0.416 2.58 ± 0.476
0.86 ± 0.02
*Valores promedio (n=2) ± desviación estándar
Para obtener un valor óptimo de respuesta, es necesario ajustar debidamente los datos, para ello se utiliza el coeficiente de determinación R2, que indica el comportamiento del modelo matemático en la región experimental, si este es superior al 70%, los datos se ajustarán favorablemente a una gráfica de superficie de respuesta (Gutiérrez & Salazar, 2008). 2008).
28
4.2.1. CONTENIDO DE HUMEDAD HUMEDAD
Al ajustar los datos del modelo, se obtuvo un análisis de varianza ANOVA, que indica componentes de p menores a 0.05, valores dados por el coeficiente de determinación R 2, que mostró un 74.18 % de variabilidad en los datos de humedad, afirmando así la influencia significativa de las variables independientes del proceso, como se muestra en la T abla 7.
Tabla 7. Tabla ANOVA para humedad Suma de Cuadrados A: Tiempo de cocción 0.0778382 B: Porcentaje de sal 0.0336157 AA 0.24336 AB 0.0004 BB 0.256 Error total 0.183846 Total (corr.) 0.711867 Fuente
R2
Gl 1 1 1 1 1 6 11
Cuadrado Medio 0.0778382 0.0336157 0.24336 0.0004 0.256 0.030641
Razón-F Valor-P 2.54 1.10 7.94 0.01 8.35
0.1621 0.3353 0.0304 0.9128 0.0277
74.18 %
El coeficiente R 2 es satisfactorio, lo que permite ajustar el modelo matemático a una gráfica de superficie de respuesta. A continuación se presenta la Ecuación 2, de regresión para el contenido de humedad en función al tiempo de cocción y el porcentaje de sal.
29
1.1656 * P + 0.0069 * T2 + 0.0043 * T * %Humedad= 2.4879 - 0.1253 * T - 1.1656 P + 1.0242 * P2 [2] Dónde:
T= Tiempo de cocción P= Porcentaje de sal En la Figura 9 se puede apreciar dos tendencias cuadráticas, que ilustran el efecto del tiempo de cocción y el porcentaje de sal sobre el contenido final humedad, cada tendencia presenta un mínimo cerca del punto central.
2
1.9 d a d e m u H
1.8
1.7
1.6 2.1967 12.8033 Tiempo de cocción
0.1831 1.0669 Porcentaje de sal
Figura 9 . Efectos principales para la Humedad La Figura 10 muestra el comportamiento de la humedad en funcion del tiempo de cocción y el porcentaje de sal con una gráfica de superficie de respuesta, donde se obserba que el valor mínimo de humedad se encuentra cerca del punto central de la región experimenal.
30
2.6 d a d e m u H
2.4 2.2 2 1.8 1.6 0
3
6
9 Tiempo de cocción
12
15
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Porcentaje de sal
Humedad 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7
Figura 10. Superficie de respuesta para el contenido de humedad
Los contornos de la superficie de respuesta se muestran con una escala de color en la Figura 11. Se puede apreciar la optimización del proceso con un tiempo de cocción de 7.5 min y un porcentaje de sal de 0. 625 %, siendo el valor óptimo de humedad 1. 63 %, punto mínimo de la región experimental. Los valores también se detallan en la Tabla 8.
Figura 11. Curvas de contorno para el contenido de humedad 31
Tabla 8. Puntos óptimos para humedad FACTOR
PUNTO ÓPTIMO
Tiempo de cocción (min) Porcentaje de sal (%) Porcentaje de humedad (%)
7.5 0.625 1.63
El punto óptimo de humedad alcanzó un valor de 1.63 %, resultado que cumple con los requisitos establecidos en la Norma técnica INEN 2 561:2010 para bocaditos de productos vegetales, que señala como máximo el 5 %, tomando en cuenta que a menor contenido de agua, existen mejores atributos de calidad y mayor tiempo de vida útil (INEN, 2010a). 2010a). El contenido de humedad obtenido en este estudio es menor en comparación a otros estudios realizados con la tecnología de fritura al vacío en tubérculos andinos, Suntaxi (2013) reportó (2013) reportó un valor de 2.52 % en chips de oca pretratados con deshidratación osmótica y Serrano (2012), (2012), obtuvo 2 % de humedad en bocaditos de mashua pretratados con cocción y deshidratación osmótica. Se puede afirmar que la adición de una dosis baja de sal en el proceso de cocción contribuye a la reducción del contenido final de humedad de los chips, sin embargo, la adición excesiva revierte el efecto. La mayoría de estudios realizados para obtener bocaditos con la tecnología de fritura al vacío reportan valores menores del 5% de humedad. Garayo y Moreira (2002) obtuvieron (2002) obtuvieron 1.9 % de humedad en chips de papa, Shyu papa, Shyu et al. (2005) obtuvieron (2005) obtuvieron 1.7 % de humedad en chips de zanahoria, Diamante zanahoria, Diamante et al. (2011) (2011) reportaron un valor de humedad de 2.85 % en chips de Kiwi, Villamizar et (2011) obtuvieron chips de mango con una humedad final de et al. (2011) obtuvieron 1.25 %, Dueik y Bouchon (2011) alcanzaron (2011) alcanzaron niveles de humedad final de 2 % en chips de manzana y papa.
32
4.2.2. CONTENIDO DE GRASA GRASA
Para buscar la optimización del proceso, el ajuste de los datos del modelo matemático de la grasa generó un ANOVA detallado en la Tabla 9, donde se presentan valores de p menores a 0.05, correspondientes a las variables independientes que tuvieron influencia significativa sobre el proceso, el valor del coeficiente R 2 mostró un 91.01% de variabilidad en los datos.
Tabla 9. Tabla ANOVA para grasa Fuente
Suma de Cuadrado Gl Razón-F Valor-P Cuadrados Medio
A:Tiempo de cocción B:Porcentaje de sal AA AB BB Error total Total (corr.)
106.987 1.15692 2.01959 0.3136 46.7338 15.3274 170.522
R2
91.01%
1 1 1 1 1 6 11
106.987 1.15692 2.01959 0.3136 46.7338 2.55457
41.88 0.45 0.79 0.12 18.29
0.0006 0.5260 0.4082 0.7380 0.0052
El valor del coeficiente de determinación R 2, es favorablemente alto, parámetro que permite ajustar de los datos del modelo matemático a una gráfica de superficie de respuesta. A continuación se presenta la Ecuación 3, de regresión para el contenido de grasa en función del tiempo de cocción y el porcentaje de sal.
33
% Grasa = 26.2337 + 0.3153 * T - 19.0543 * P + 0.01997 * T 2 + 0.1195 * T * P + 13.8381 * P 2 [3] Dónde:
T= tiempo de cocción P= porcentaje de sal En la Figura 12 se puede apreciar dos tendencias cuadráticas que representan el efecto del porcentaje de sal y tiempo de cocción sobre el contenido final de grasa; a medida que va incrementando el tiempo de cocción, el contenido de grasa va aumentando; por el contrario, en el porcentaje de sal, el contenido de grasa presenta un mínimo cerca al punto central.
28
26 a s a r G
24
22
20 2.1967 12.8033 Tiempo de cocción
0.1831 1.0669 Porcentaje de sal
Figura 12. Efectos principales para la Grasa La superficie de respuesta para el contenido de grasa se muestra en la Figura 13, donde se observa que el menor contenido de grasa se da en el punto mínimo del tiempo de cocción, a diferencia del porcentaje de sal que se ubica cerca al punto central. 34
37 34 a s a r G
31 28 25 22 19 0
3
6
9 Tiempo de cocción
12
15
0
1 0.8 0.40.6 0.2
1.2
Porcentaje Porcentaje de sal
Grasa 19.0 20.8 22.6 24.4 26.2 28.0 29.8 31.6 33.4 35.2 37.0 38.8
Figura 13. Superficie de respuesta para el contenido de grasa La Figura 14 detalla la superficie de respuesta en contornos para este modelo, la escala de color ubica el punto mínimo en 19.67 %, valor considerado como óptimo para contenido de grasa, resultado obtenido con un tiempo de cocción de 0 min y un porcentaje de sal de 0.69 %. Estos valores también se detallan en la Tabla 10.
Figura 14. Curvas de contorno para el contenido de grasa
35
Tabla 10. Puntos óptimos para contenido de grasa FACTOR
PUNTO ÓPTIMO
Tiempo de cocción (min) Porcentaje de sal (%) Porcentaje de grasa (%)
0 0.69 19.67
El valor reportado en el porcentaje de grasa cumple con los requisitos establecidos en la Norma técnica INEN 2 561:2010 para bocaditos de productos vegetales, que señala como máximo 40 % de contenido final de grasa (INEN, 2010a). 2010a). El contenido óptimo de de grasa es 19.05 %, valor superior al de otros estudios realizados con la técnica de fritura al vacío en tubérculos andinos, Serrano (2012) (2012) reportó 11 % en el contenido final de grasa de chips de mashua y Suntaxi (2013) obtuvo (2013) obtuvo chips de oca con un contenido de grasa de 10 %. El contenido de humedad de las rodajas de mashua aumenta después de la cocción (Quelal, 2012; Serrano, 2012). 2012) . Si las rodajas ingresan al proceso de fritura con mayor humedad, al transcurrir los 3 primeros minutos, se elimina la mayor cantidad de agua, dejando mayor espacio para que el aceite ingrese en la fase de enfriamiento (Moreira et al., 2009). 2009). esto explica porque el incremento en el contenido de grasa se da únicamente con productos pretratados con cocción (Gómez, 2014; Shyu et al., 2005). 2005). A diferencia de los productos pretratados con deshidratación osmótica, que ingresan con una concentración mayor de solidos solubles al proceso de fritura, dejando menor espacio para el ingreso de aceite después de la evaporación del agua (Moreira et al., 2009; Parra, 2009; Parra, 2014). 2014).
36
4.2.3. TEXTURA
Para determinar el valor óptimo de respuesta en la textura, se ajustó los datos del modelo, utilizando un ANOVA, generado por coeficiente de determinación R 2, que señaló un 70.13 % de variabilidad en los datos; El análisis de varianza indica que el tiempo de cocción tiene influencia significativa sobre la textura, ya que el componente de p en este factor es menor a 0.05, como se muestra en la Tabla 11.
Tabla 11. Tabla ANOVA para textura Fuente
Suma de Cuadrados
Gl
Cuadrado Medio
Razón-F Valor-P
A:Tiempo de cocción B:Porcentaje de sal AA AB BB
2.93508 2.76329 0.0207024 0.7396 0.340403
1 1 1 1 1
2.93508 2.76329 0.0207024 0.7396 0.340403
6.03 5.68 0.04 1.52 0.70
Error total Total (corr.)
2.91806 9.76717
6 11
0.486344
R2
70.13 %
0.0493 0.0545 0.8434 0.2636 0.4349
El valor de R 2 permite optimizar el proceso, ajustando el modelo a una gráfica de superficie de respuesta. El análisis del diseño presenta la Ecuación 4, de regresión para la textura, en función de las variables independientes codificadas.
37
TEXTURA = 5.5580 - 0.1986 * T - 4.1824 * P - 0.0020 * T2 + 0.1835 * T * P 1.1810 * P2
+
[4] Dónde:
T= tiempo de cocción P= porcentaje de sal Los coeficientes de regresión señalan una tendencia lineal para el tiempo de cocción y una tendencia cuadrática para el porcentaje de sal. En la Figura 15 se puede observar que medida que el tiempo de cocción aumenta, la textura disminuye, de la misma manera, cuando el porcentaje de sal aumenta, la textura disminuye.
3.5
3.1 a r u t x e T
2.7
2.3
1.9 2.1967 12.8033 Tiempo de cocción
0 .1 8 3 1 1.0669 Porcentaje de sal
Figura 15. Efectos principales de la textura t extura En la Figura 16 se muestra la gráfica de la superficie de respuesta, donde se observa que el tiempo de cocción tiene influencia directa, ya que a medida que aumenta, la textura disminuye.
38
5.6 4.6 a r u t x e T
3.6 2.6 1.6 0
3
6
9 Tiempo de cocción
12
15
0
1 0.8 0.40.6 0.2
1.2
Porcentaje de sal
Textura 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0 4.4 4.8 5.2 5.6 6.0
Figura 16. Superficie de respuesta para textura La Figura 17 muestra la superficie de repuesta del modelo ajustado en contornos, donde la optimización del proceso se localiza en el punto máximo de la textura, con un valor 5.55 N, resultado obtenido con un tiempo de cocción de 0 min y un porcentaje de sal de 0 %. Esto indica que los chips obtienen mejor textura cuando las rodajas ingresan crudas al proceso de fritura. Los valores óptimos también se detallan en la Tabla 12.
Figura 17. Curvas de contorno para textura
39
Tabla 12. Puntos óptimos para textura FACTOR
PUNTO ÓPTIMO
Tiempo de cocción (min) Porcentaje de sal (%) Textura (N)
0 0 5.55
Se obtuvo un valor óptimo de textura de 5.55 N, que se traducen como la máxima fuerza de rompimiento del chip. Si se compara con otros estudios, se puede decir que el valor es mayor. Urbano et al. (2012) reportó (2012) reportó un valor de 3.54 N en chips de yuca, Villamizar yuca, Villamizar (2011) obtuvieron chips de mango con un valor de textura de 2.51 N, et al. (2011) obtuvieron Garayo y Moreira (2002) reportaron (2002) reportaron un valor de textura de 2.71 N en chips de papa. Dueik et al. (2010), (2010), obtuvieron chips de zanahoria con una textura similar, 5.01 N, demostrando que freír rodajas crudas confiere mejor textura al producto ya que durante la fritura fritur a se produce un ablandamiento inicial que es seguido de un endurecimiento debido al desarrollo progresivo de costra, en rodajas crudas estos cambios en la micro estructura de los tejidos se dan con mayor rapidez.
4.2.4. ACIDEZ TITULABLE
El ajuste de datos en el modelo matemático del grado de acidez, presenta un ANOVA que se detalla en la Tabla 13, generado en base al coeficiente R 2 que mostró un 98.16 % de variabilidad en los datos. El análisis de varianza indica componentes de p menores a 0.05, valores que identifican los factores que tienen influencia significativa sobre el índice de acidez. 40
Tabla 13. Tabla ANOVA para acidez titulable Fuente
Suma de Cuadrados Gl
Cuadrado Medio
A:Tiempo de cocción B:Porcentaje de sal AA AB BB Error total Total (corr.)
1.99047 0.16048 0.173762 0.007225 0.0415005 0.045351 2.46229
1.99047 0.16048 0.173762 0.007225 0.0415005 0.00755849
R2
98.16 %
1 1 1 1 1 6 11
Razón-F Valor-P 263.34 21.23 22.99 0.96 5.49
0.0000 0.0037 0.0030 0.3660 0.0576
El análisis del diseño presenta la Ecuación 5, de regresión para la acidez titulable, en función de las variables codificadas de tiempo de cocción y porcentaje de sal.
ACIDEZ TITULABLE= 2.0586 - 0.1932 * T + 0.0591 * P + 0.0059 * T 2 + 0.0180 * T * P - 0.4109 * P2
[5] Dónde:
T= tiempo de cocción P= porcentaje de sal En la Figura 18, se muestran 2 tendencia cuadráticas para las variables independientes del proceso (tiempo de cocción y porcentaje de sal), que a medida que se van incrementando, el grado de acidez va disminuyendo.
41
1.76 1.56 e l b a l u t i t z e d i c A
1.36 1.16 0.96 0.76 0.56 2.1967 12.8033 Tiempo de cocción
0.1831 1.0669 Porcentaje de sal
Figura 18. Efectos principales del grado de acidez El valor ajustado de R 2 es favorablemente alto, por lo tanto permite ajustar los datos a una gráfica de superficie de respuesta que se muestra en la Figura 19, donde se observa que a mayor tiempo de cocción y mayor porcentaje de sal, existe menor índice de acidez.
2.4 2 al
1.6 it
1.2
b
el ut z
0.8 c
0.4
di
e A
0 0
3
6
9 Tiempo de cocción
12
15
0
1 0.8 0.40.6 0.2
1.2
Porcentaje de sal
Acidez titulable 0.0 0.25 0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0 2.25 2.5 2.75
Figura 19. Superficie de respuesta para acidez titulable En la Figura 20 se muestra una gráfica de las curvas de contorno para el índice de acidez, donde se puede apreciar un valor mínimo de 0.25 %, que representa al punto óptimo, resultado obtenido con un tiempo de cocción 42
14.57 min y un porcentaje de sal de 1.25 %. Estos valores también se detallan en la Tabla 14. 1.2 1 l a s
0.8 e d ej
0.6 at n e cr
0.4 o P
0.2 0 0
3
6
9
12
15
Acidez titulable 0.0 0.24 0.48 0.72 0.96 1.2 1.44 1.68 1.92 2.16 2.4 2.64
Tiempo de cocción
Figura 20. Curvas de contorno para acidez a cidez titulable
Tabla 14. Puntos óptimos para acidez titulable FACTOR
PUNTO ÓPTIMO
Tiempo de cocción (min) Porcentaje de sal (%) Acidez titulable (%)
14.57 1.25 0.25
La aplicación de pretratamientos ayuda a disminuir el sabor picante de la mashua, ya que se reduce el grado de acidez, la aplicación de sal en la cocción pudo reducir 86.7 % en el grado de acidez. La reducción del grado de acidez es mayor en comparación con otros estudios, Quelal estudios, Quelal (2012) demostró (2012) demostró que aplicando cocción se puede reducir un 81 % del grado de acidez en chips de mashua obtenidos por medio de fritura
43
convencional; así mismo, Serrano (2012) (2012) pudo reducir en un 77 % en el grado de acidez aplicando cocción y deshidratación osmótica.
4.2.5. MEJOR TRATAMIENTO
Para seleccionar el mejor tratamiento, se tomó en cuenta los puntos óptimos de respuesta de cada variable dependiente. En la humedad, el valor óptimo se localizó en el punto central de la región experimental (7.5 min de cocción y 0.625 % de NaCl), mientras que el porcentaje óptimo de grasa alcanzó la muestra que ingresó cruda al proceso de fritura, es decir 0 min de cocción y 0.69 % de sal, donde también se generó el punto óptimo de textura; sin embargo, cuando no se aplica un tratamiento térmico previo, el alto índice de acidez genera oscurecimiento excesivo y sabor desagradable en el producto, por lo tanto, para obtener un grado de acidez óptimo, es necesario aplicar 15 min de cocción y 1.25 % de sal; sin embargo, la desventaja de minimizar el índice de acidez con estos parámetros, es la absorción excesiva de grasa. Al ser un producto procesado con fritura f ritura al vacío, la selección se realizó en función al contenido final de grasa, el punto óptimo de este factor se descartó debido su alto índice de acidez, por tal razón, se escogió la muestra pretratada con 7.5 min de cocción y 0.625 % de sal, ya que presentó el menor porcentaje de humedad y los resultados fueron aceptables en cuanto al contenido de grasa, textura e índice de acidez, con valores de 1.63 %, 23.8 %, 2.69 N y 0.9 %, respectivamente.
44
4.2.6. FRITURA ATMOSFÉRICA
Los resultados del contenido final de grasa de las muestras de chips procesados con fritura atmosférica y de vacío se detallan en la Tabla 15.
Tabla 15. Contenido de grasa de chips obtenidos con fritura atmosférica y de vacío Mejor tratamiento Tiempo de cocción(min) 7.5
Contenido de grasa (%)
Porcentaje de Fritura atmosférica Fritura al vacío sal (%) 0.625 43.81 21.72
Los chips obtenidos mediante fritura al vacío presentaron un 50.42 % menos en el contenido final de grasa, en comparación con la muestra procesada con fritura atmosférica, en las mismas condiciones de pretratamiento.
4.3. RENDIMIENTO En la Tabla 16, se detallan los datos del rendimiento obtenido en el mejor tratamiento, el cálculo se realizó en cada etapa del proceso.
Tabla 16. Rendimiento en cada etapa del proceso Operación Selección y Lavado Corte Cocción Fritura al vacío
Peso inicial (g) Peso final (g) Rendimiento (%) 450 400 300.23 282.58
400 300.23 282.58 39.3
88.89 66.72 62.80 8.73 45
Después de la selección y lavado, el peso fue 400 g de materia prima, en la cocción se muestra la menor pérdida de peso, con 17.65 g de merma, mientras que la mayor pérdida de peso se presentó en la fritura al vacío, con 243.28 g de agua evaporada, seguida del proceso de corte con 99.77g de perdida. Finalmente se obtuvo 39.3 g de chips salados de mashua, dando un rendimiento general de 8.73 %.
4.4. EVALUACIÓN SENSORIAL La selección de muestras para la prueba de ordenamiento se realizó en función a los puntos óptimos de respuesta de cada variable independiente. Se tomó en cuenta el punto óptimo de humedad, grasa y textura; sin embargo, se descartó el punto óptimo del índice de acidez, puesto que para obtener la minimización de este factor es necesario aplicar el mayor tiempo de cocción, dando como resultado una absorción excesiva de grasa, por tal razón se preparó una muestra con un tiempo de cocción de 7.5 min y el máximo porcentaje de sal, 1.25 %, ya que contribuyó a la reducción del índice de acidez y se presentó un contenido final de grasa aceptable. En la Tabla 17 se detallan los ensayos seleccionados para la prueba de ordenamiento, se utilizó una letra mayúscula para diferenciar cada muestra en el programa estadístico.
Tabla 17. Muestras evaluadas en la prueba de ordenamiento Tiempo de cocción (min) 0 7.5 7.5
Porcentaje de sal (%) 0.625 1.25 0.625
Variables codificadas -α 0 0
0 α
0
Muestra A B C
46
Los promedios de preferencia por cada muestra se detallan en la Figura 21, donde se puede observar que el ensayo C se aproxima más al punto mayor de preferencia, a diferencia del ensayo A, que es el ensayo con menor grado de preferencia.
*Valores promedio (n=100) ± desviación estándar
Figura 21. Medias del grado de preferencia por muestra En la Tabla 18 se muestra una prueba de múltiples rangos, que indica al menos una diferencia estadísticamente significativa entre las medias de l as 3 muestras, con un nivel del 95.0 % de confianza en un diseño completamente al azar DCA.
pr ueba de ordenamiento. Tabla 18. Prueba de múltiples rangos para prueba Grupos Homogéneos 1.67 X 1.96 X 2.37 X
Muestra Casos Media C B A
100 100 100
47
La Tabla 19 muestra la prueba de Kruskal Willis y Friedman, donde se indica que existen diferencias significativas en al menos una mediana de los 3 ensayos, ya que el valor de p es menor a 0.05.
Tabla 19. Prueba de Kruskal Wallis y Friedman para prueba de ordenamiento Ensayo A B C
Tamaño de Muestra 100 100 100
Rango Promedio 187.5 146.5 117.5
Estadístico = 36.9863 Valor-P = 9.30094E-9
La Figura 22 muestra un diagrama de cajas y bigotes, donde se puede observar cuales medianas son estadisticamente diferentes.
A
B
C
1
1.4
1.8
2.2
2.6
3
Figura 22. Diagrama de cajas y bigotes Se observa que ningún ensayo muestra valores atípicos, en el ensayo A la mediana se concentra en el menor grado de preferencia, el bigote se ubica en el mayor grado de preferencia, indicando que en ese punto existe la 48
menor concentración de datos, seguido del ensayo B que manifiesta la mayor dispersión, ya que no existe un bigote que indique una concentración mínima de datos; sin embargo, la mediana se inclina al mayor grado de preferencia, finalmente la mediana del ensayo C se concentra en el mayor grado de preferencia, además el bigote muestra la menor concentración de datos en el menor grado de preferencia. El analisis estadistico aplicado a las medias y medianas de las 3 muestras aclara que la muestra C indicó mayor grado de preferencia, seguida de la muestra B, a diferencia de la muestra A, que presentó menor preferencia
49
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1. CONCLUSIONES
En el análisis químico químico de la mashua mashua en estado fresco se obtuvo 87.33 87.33 % de humedad, 0 % de grasa y 2.19 % de acidez, resultados que concuerdan con otros estudios, cuyos valores van de 88.7 % hasta 89.63 %; 0% y 1.93 % hasta hasta 3.2 %, respectivamente. respectivamente.
Se demostró que el producto final adquiere mejor textura y menor absorción de aceite cuando las rodajas ingresan crudas al proceso de fritura al vacío; sin embargo, el no aplicar un tratamiento térmico previo provoca oscurecimiento excesivo y sabor desagradable en los chips.
La adición de sal en en el pretratamiento pretratamiento de cocción contribuye contribuye a la reducción del porcentaje de acidez en las rodajas de mashua; sin embargo, puede provocar un aumento en el contenido final de humedad y grasa de los bocaditos.
El contenido final de grasa de los chips se ve afectado directamente por el tiempo de cocción, si este aumenta, también se incrementa la humedad final de las rodajas; una vez realizado el proceso de fritura, el agua evaporada deja mayor espacio para que el aceite ingrese al producto hasta que la estructura se equilibre con la temperatura y presión atmosférica.
Los chips obtenidos por medio de fritura al vacío presentaron 50%
menos de grasa en comparación con los obtenidos con fritura
50
convencional a 170 ºC por 4 min, procesados con las mismas condiciones de pretratamiento.
La presencia presencia de isotiocianatos en la mashua limita su aceptabilidad, por lo tanto es necesario aplicar un tratamiento térmico previo a su consumo o procesamiento.
El mejor tratamiento, se se obtuvo optimizando el proceso proceso con un tiempo tiempo de cocción de 7.5 min y 0.625% de sal en el pretratamiento; una temperatura de fritura de 110 ºC por 14 min a una presión absoluta de 5.3 kPa, donde el contenido de humedad, grasa, textura y acidez titulable alcanzaron valores de 1.63 %, 23.8 %, 2.69 N y 0.9 % respectivamente.
Según el el test de ordenamiento, ordenamiento, la muestra pretratada con 7.5 7.5 min de cocción y 0.625 % de NaCl, presentó el mayor grado de preferencia.
Se comprobó que la fritura al vacío vacío reduce la absorción de aceite y mejora características sensoriales como, sabor, apariencia y textura; obteniendo así, un producto agradable y saludable para el consumidor.
5.2. RECOMENDACIONES
Realizar un estudio de la vida útil de éste producto.
Efectuar la adición de sal sal después después del proceso de cocción.
Realizar un estudio estudio para para la aplicación de un tratamiento térmico previo previo al proceso de fritura, que reduzca el porcentaje de acidez y el
51
contenido de humedad, sin afectar la microestructura del alimento, para obtener chips con menor contenido de grasa.
Profundizar el estudio, estudio, tomando tomando en cuenta cuenta otras variables que pueden afectar la calidad del producto final tales como, espesor de la rodaja, tiempo y velocidad de centrifugación, temperatura, presión y tiempo de fritura.
Elaborar un estudio para para la obtención de un un bocadito funcional que aproveche las cualidades medicinales propias del tubérculo de mashua.
52
BIBLIOGRAFÍA
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(2010a).
Bocaditos
de
productos
vegetales.
Requisitos
Bromatológicos NTE INEN 2 561: 2010: Instituto Ecutoriano de Normalización Quito, Ecuador. INEN. (2010b). Consevas vegetales determinación de acidez titulable método potenciométrico de referencia NTE INEN 0381:29 Instituto Ecuatoriano de Normalización. Quito, Ecuador. INEN. (2010c). Granos y cereales. Maiz. determinación del contenido de humedad NTE INEN 1 513: Instituto Ecuatoriano de normalización. Quito, Ecuador. INEN. (2010d). Harinas de origen vegetal determinación de grasa NTE INEN 0523:81 Instituto Ecuatoriano de Normalización. Quito, Ecuador. Mariscal, M., & Bouchon, P. (2008). Comparison between atmospheric and vacuum frying of apple slices. Food Chemistry, 107 (4), (4), 1561-1569. Martínez, A. (2010). Técnicas Culinarias: Ediciones Akal. Madrid, España. Mataix, J. (2013). Nutrición para educadores: Editorial Díaz de Santos, S.A. Madrid, España. Meilgaard, M., Vance, C., & Carr, T. (2006). Sensory Evaluation Techniques (Vol. 4th ed): Taylor & Francis Group Moreira, R. G., Da Silva, P. F., & Gomes, C. (2009). The effect of a de-oiling mechanism on the production of high quality vacuum fried potato chips. Journal of Food Engineering, 92 (3), (3), 297-304.
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(Tropaeolum
tuberosum)
aplicando
la
tecnología
de
fritura .
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57
ANEXOS
ANEXO 1 FORMATO DE ENCUESTA DE PRESELECCIÓN DE CONSUMIDORES DE CHIPS
58
ANEXO 2 FORMATO PARA PRUEBA DE ORDENAMIENTO
59
ANEXO 3 PROCESO DE OBTENCIÓN DE CHIPS DE DE MASHUA
Figura 1. Recepción y Selección de la materia prima
Figura 2. Lavado y Corte
Figura 3. Rebanado y Cocción 60
Figura 4. Enfriado y Escurrido
Figura 5. Fritura al vacío y Empacado
61
ANEXO 4 CHIPS SALADOS DE MASHUA OBTENIDOS POR MEDIO DE SALADOS
FRITURA AL VACÍO 2.2 min de cocción 0.18% NaCl
2.2 min de cocción 1.07% NaCl
12.8 min de cocción 0.18 % NaCl
12.8 min de cocción y 1.07% NaCl
0 min de cocción y 0.625 % NaCl
15 min de cocción y 0.625% NaCl
7.5 min de cocción y 0 % NaCl
7.5 min de cocción y 1.25 % NaCl
7.5 min de cocción y 0.625% NaCl
7.5 min de cocción y 0.625% NaCl
7.5 min de cocción y 0.625% NaCl
7.5 min de cocción y 0.625% NaCl
Figura 6. Chips salados de mashua obtenidos por fritura al vacío 62
ANEXO 5 PROCESO DE OBTENCIÓN DE CHIPS SALADOS DE MASHUA POR MEDIO DE FRITURA CONVENCIONAL
Figura 7. Preparación de las muestras en las mismas condiciones pretratamiento
Figura 8. Fritura convencional
63
ANEXO 6 CHIPS SALADOS DE MASHUA OBTENIDOS POR MEDIO DE SALADOS
FRITURA CONVENCIONAL 0 min de cocción y 0.625 % NaCl
7.5 min de cocción y 0 % NaCl
12.8 min de cocción y 1.25 % NaCl
15 min de cocción 0.18 % NaCl
7.5 min de cocción y 0.625 % NaCl NaCl
Figura 9. Chips salados de mashua obtenidos por fritura convencional
64
ANEXO 7 ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS FISICOQUÍMICOS
Figura 10. Determinación de humedad
Figura 11. Determinación de grasa
Figura 12. Determinación de acidez titulable 65
Figura 13. Determinación de Textura
66
ANEXO 8 PRUEBA DE ORDENAMIENTO PARA CHIPS SALADOS SALADOS DE MASHUA
Figura 14. Cartilla para prueba de ordenamiento
Figura 15. Evaluadores
67
