ELABORACION DE UN EXTRUIDO RICO EN HIERRO QUE PREVENGA LA ANEMIA, A PARTIR DE BAZO DE BOVINO ( Bos taurus), TARWI (Lupinus mutabilis) y KIWICHA ( Amaranthus caudatus caudatus) PARA NIÑOS DE 3 – 5 AÑOS AUTORES: ERIKA QUISPE MURGA FRIDO MALLMA MARCA
ASESOR: NUTRICIONISTA NUTRICIONISTA CANDIDA LOPEZ
LINEA DE INVESTIGACION: NUTRICION
TIPO DE INVESTIGACION EXPERIMENTAL
LUGAR DE EJECUCION:
UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL
ABANCAY, JULIO DE 2013
ELABORACION DE UN EXTRUIDO RICO EN HIERRO QUE PREVENGA LA ANEMIA, A PARTIR DE BAZO DE BOVINO (Bos taurus), TARWI (Lupinus mutabilis) y KIWICHA ( Amaranthus caudatus) PARA NIÑOS DE 3 – 5 AÑOS
INDICE ORDEN
CONTENIDO
Pág.
CAPITULO I PLANTEAMIENTO PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1
DEFINICION DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
4
1.2
JUSTIFICACION JUSTIFICACION E IMPORTANCIA IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACION INVESTIGACION
5
Justificación Justificación Tecnológica Tecnológica
5
1.2.1
CAPITULO II OBJETIVOS
2.1
OBJETIVO CENTRAL
6
2.2.
OBJETIVOS OBJETIVOS ESPECIFICOS
6
CAPITULO III MARCO REFERENCIAL
3.1
ANTECEDENTES ANTECEDENT ES DE LA INVESTIGACION
6
3.2
MARCO TEORICO
8
GENERALIDADES Y DESCRIPCION DESCR IPCION DE LAS MATERIAS PRIMAS
8
GENERALIDADES DEL BAZO DE BOVINO
8
3.2.1 3.2.1.1 a)
Definición
b) Composición química del bazo de bovino
c) Valor nutricional del bazo 3.2.1.2 a)
GENERALIDADES GENERALIDADES DEL TARWI ( Lupinus mutabilis mutabilis) Definición
b) Composición Composición química y valor valor nutricional 3.2.1.2
3.3.1
9
9 9 9 10
GENERALIDADES GENERALIDADES Y DESCRIPCION DE LA KIWICHA
11
KIWICHA (Amanranthus caudatus)
11
b) Composición Composición química y valor valor nutricional nutricional
11
a) 3.3
8
PROCESO DE EXTRUSION EN ALIMENTOS
13
Definición de extrusión
13
3.3.2
Proceso de cocción de un alimento alimento
13
3.3.3
Extrusor
15
3.3.3.1.1 Funciones de los extrusores en la industria alimentaria
15
3.3.3.1.2 Clasificación de los extrusores según el número de tornillos
16
3.3.3.2
Métodos de extrusión
16
3.3.3.3
Ventajas del proceso de extrusión
18
3.3.3.4
Mezclas alimenticias alimenticias
19
3.3.3.5
Principales Principale s variables en el proceso de extrusión
20
3.3.3.6
Cambios en el proceso de extrusión extrusión
22
3.3.3.7
Proceso de extrusión
24
3.3.4
Biodisponibilidad Biodisponib ilidad del hierro
26
3.3.5
Métodos para el análisis de hierro
28
3.3.5.1
MARCO CONCEPTUAL CONCEPTUAL
29
CAPITULO IV HIPOTESIS Y VARIABLES 4.1
4.2
HIPOTESIS Hipótesis Hipótesis General
30 30
Hipótesis Especifica
30
VARIABLES Y OPERACIONALIZACION OPERACIONALIZAC ION DE VARIBLES
31
CAPITULO V METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION 5.1
TIPO Y NIVEL DE LA INVESTIGACION INVEST IGACION
32
5.1.1
Tipo
32
5.1.2
Nivel de investigación
32
METODO Y DISEÑO DE LA INVESTIGACION
32
5.2.1
Método de la investigación investigación
32
5.2.2
Diseño de la investigación investigación
32
5.3
POBLACION
32
5.4
MUESTRA
33
5.5
DESCRIPCION DE LA EXPERIMENTACION EXPERIMENTACION
33
5.6
TECNICAS E INTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS
34
Etapas de la experimentación experimentación
34
Obtención de las harinas de la materia prima
34
a)
Harina de Tarwi
34
b)
Harina de bazo
35
c)
harina de kiwicha
35
Análisis fisicoquímico fisicoquímico de las materias materias primas.
36
a)
Determinación Determinación de la humedad humedad
36
b)
Determinación Determinación de hierro
36
Extrusión de las Mezclas
36
a)
Acondicionamiento Acondicionamiento de la materia prima a una humedad humedad de 14%
36
E-4
Análisis fisicoquímicas fisicoquímicas del producto extruido
37
a)
Determinación Determinación de la humedad humedad
37
b)
Determinación Determinación de hierro y estimación de su biodisponibilidad biodisponibilidad
37
c)
Determinación Determinación de adsorción de agua del índice de adsorción de agua
38
d)
Determinación Determinació n del índice de expansión
38
Análisis sensorial y estudio de aceptabilidad
38
5.7
PROCESAMIENTO PROCESAMIENT O Y ANALISIS DE DATOS
39
5.8
PRUEBAS DE HIPOTESIS
39
5.8.1
Formulación Formulación de hipótesis hipótesis nulas y alternas
39
5.8.2
Nivel de significancia significancia
42
5.8.3
Selección del estadístico estadístico
42
5.2
5.6.1 E-1
E-2
E-3
E-5
CAPITULO VI ADMINISTRACION ADMINISTRACION DEL PROYECTO 6.1 a) 6.2
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
42
Diagrama de Gantt
42
BIBLIOGRAFÍA BIBLIOGRAFÍ A UTILIZADA
44
ANEXOS Anexo Anexo Anexo Anexo
N° 01 N° 02 N° 03 N° 04 a) b)
INDICES TENTATIVO TENTATIVO PARA LA TESIS BIBLIOGRAFIA BIBLIOGRAFIA PROPUESTA PARA LA TESIS MATRIZ DE CONSISTENCIA METODOS METODO S DE ANALISIS Método de determinación determinación humedad humedad Método de determinación determinación de hierro y su biodisponibilidad biodisponibilidad
c)
Método de del índice de absorción del agua
d)
Método de determinación determinación del índice de expansión expansión
e)
Método para la prueba prueba sensorial sensorial y de aceptación
CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 DEFINICIÓN Y FORMULACION FORMULACION DEL PROBLEMA
A nivel mundial la anemia por deficiencia de hierro es una de las enfermedades enfermedade s más frecuentes sobre todo en países sub desarrolladas siendo este un problema de salud pública generalizado, que tiene consecuencias de gran alcance en la salud humana. En el mundo mundo hay aproximadamente un total mil ochocientos millones de personas anémicas, y que cerca del 50% de los casos pueden atribuirse a la carencia de hierro, existe información documentada sobre los efectos más dramáticos en la la salud y que son el incremento incremento de riesgo de muerte materna y del niño debido a la anemia severa. Además, las consecuencias negativas de la anemia ferropénica en el desarrollo cognoscitivo y físico de los niños y la productividad laboral de los adultos son motivo de gran preocupación. Según la Organización Mundial de la Salud, esta deficiencia afecta cuanto menos al 2025% de todos los lactantes menores; al 43% de los niños hasta cuatro años y al 37% de los niños entre los cinco y los doce años de edad. En nuestro país hay un alto porcentaje de anemia en niños menores de 5 años y esto se incrementa más en las zonas rurales; pero la anemia se da en todos los niveles sociales y estratos económicos, la anemia a edades tan tempranas tiene efectos negativos en la capacidad intelectual, produce también retraso en el crecimiento y en el desarrollo cognoscitivo, emocional y de salud de los niños y niñas, convirtiéndola en un grave problema de salud pública que es urgente atender para el desarrollo del país. En nuestra región estas cifras de anemia son aun superiores por ser una de las regiones más pobres del país. Esto se acentúa aún más en las zonas rurales pero también notándose en nuestra ciudad. Esto trae consecuencias muy perjudiciales a nuestros niños ya que estos cuando van a su centro de estudio o jardín se ven cansados, con mucha desconcentración lo cual perturba su desarrollo desarrollo normal del niño y el proceso de aprendizaje. aprendizaje. Por otro lado en nuestra región de Apurímac, el bazo de bobino es un órgano de desecho o un sub producto que no es aprovechado ni trasformado, desperdiciándose su gran contenido de hierro hémico de gran absorción, absorción, siendo éste el principal principal factor de su biodisponibilidad. biodisponibilidad. Cabe mencionar mencionar también t ambién que en la actualidad actualidad el tarwi al igual igual que la kiwicha kiwicha son alimentos andinos que no no están siendo transformados adecuadamente, existe poca diversidad de productos derivados de estos dos cereales indispensables indispe nsables para la alimentación a limentación infantil, pese p ese al elevado valor nutricional que contienen. El tarwi se ve limitado por el contenido de alcaloides que lo lo hace amargo, por este motivo motivo es escaso su consumo como un alimento directo. Esto nos lleva a plantear la siguiente pregunta:
4
Problema Central ¿Cuál será la formulación de un extruido a base de bazo, tarwi (lupinus mutabilis) y kiwicha (amaranthus caudatus linnaeus) para niños de 3 - 5 años que contenga la cantidad necesaria de hierro?
Problemas Específicos ¿Cuál será la proporción adecuada de bazo en un extruido para niños niños de 3 - 5 años años que contenga la cantidad necesaria de hierro? ¿Cuál será la la proporción adecuada de tarwi (lupinus mutabilis) en un extruido para niños de 3 - 5 años que contenga la cantidad necesaria de hierro? hierro ? ¿Cuál será la proporción adecuada de kiwicha kiwicha (amaranthus caudatus linnaeus) en un extruido para niños niños de 3 - 5 años que contenga contenga la cantidad necesaria de hierro? hierro ? ¿Cuál sería la mejor mejor proporción de cada ingrediente de un extruido para niños de 3 - 5 años años que sea sensorialmente sensorialmente aceptable? 1.2. JUSTIFICACION JUSTIFICACION E IMPORTANCIA IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACION 1.2.1.
JUSTIFICACION JUSTIFICACION TECNOLOGICA
Con la presente investigación se podrá recomendar una combinación adecuada de una leguminosa y un cereal con la utilización del bazo como fuente de principal de hierro para obtener un producto extruido de calidad sensorial aceptable, con esto aprovechándose las materias primas de nuestra nuestra región y dándole mayor realce al bazo bazo de bobino que no es aprovechado ni trasformado tecnológicamente. Por otro lado cabe recalcar que este estudio incentivara la producción del tarwi y la kiwicha, con el desarrollo de este producto extruido se incentivara la la diversificación de productos nuevos en el mercado siendo una alternativa más para las madres de familias que buscan cada vez con mayor frecuencias alimentos altamente nutritivos y que prevengan enfermedades producidas por deficiencias de hierro como es la anemia ferropénica, la calidad sensorial de este producto juega un papel importante ya que de ella depende el nivel de aceptación por parte de los consumidores que hoy son más exigentes. El desarrollo de este producto será de consumo directo ya que pasara por un proceso de extrusión riguroso haciendo más atractivo para el consumidor.
5
CAPITULO II OBJETIVOS 2.1 OBJETIVOS CENTRAL
Elaborar un extruido a base de bazo tarwi (lupinus mutabilis) y kiwicha (amaranthus caudatus linnaeus) para niños de 3 - 5 años que contenga la cantidad necesaria de hierro.
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar la proporción proporc ión adecuada de bazo bazo en un extruido para niños de 3 - 5 años que contenga la cantidad necesaria de hierro Determinar la la proporción adecuada de tarwi (lupinus mutabilis) en un extruido para niños de 3 - 5 años que contenga la cantidad necesaria de hierro. Determinar la la proporción adecuada de kiwicha (amaranthus caudatus linnaeus) en un extruido para niños niños de 3 - 5 años que contenga contenga la cantidad necesaria de hierro. Determinar la mejor mejor proporción de cada ingrediente de un extruido para niños de 3 - 5 años años que sea sensorialmente sensorialmente aceptable.
CAPITULO III MARCO REFERENCIAL 3.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION Entre las investigaciones revisadas que tienen como elemento principal a la utilización de la sangre animal, animal, estudio realizado afirman que se obtuvo un producto cárnico formulado formulado a partir de carne de pollo deshuesada mecánicamente (40 %) y con glóbulos rojos de sangre bovina (3 %) como vehículo de hierro hem para evaluar su efecto sobre los parámet ros hematológicos de niños entre 6 y 10 años de edad, de un universo de 239 escolares se seleccionaron aquellos con parámetros hematológicos por debajo de lo normal con diagnóstico de anemia ferropénica y se les administró el producto cárnico por un período de 30 días. El embutido aportaba 10,66 g% de proteínas y 4,94 mg% de hierro lo que representó entre ent re el 35,28 35 ,28 % y el 61,75 % de d e los requerimientos requer imientos diarios d iarios de este micronutriente para escolares entre 6 y 10 años. Se evaluaron los parámetros hematológicos después de la administración del producto cárnico, teniendo como resultados al inicio y al final del ensayo: hemoglobina 10,13 g/dL -11,46 g/dL; hematocrito 30,41 % - 34,77 %; hierro sérico 23,85 μg/dL - 44,08 μg/dL y ferritina sérica 5,98 ng/mL - 9,18 ng/mL, ng/mL, indicando de esta manera que el producto cárnico resultó efectivo en el incremento de los parámetros hematológicos de niños con anemia ferropenia. [1]. [1] . 6
Otras investigaciones evaluaron la composición proximal, las características microbiológicas y sensoriales de una galleta a base de harina de yuca y plasma de bovino, el cual tuvo como finalidad de sustituir la harina de trigo por la harina de yuca utilizando el plasma de bovino como ingrediente fortificante, se realizaron varias formulaciones y se seleccionó la utilización de 28 % de harina de yuca y 35 % de plasma de bovino, la galleta contenía 5,22 % de proteínas, 6,26 % de grasa y 3,25 % de fibra. En el análisis microbiológico el recuento total de aerobios se encontraron valores dentro de lo permitido y en cuanto a los coliformes totales, hongos, levaduras y E. Coli, estos estuvieron ausentes. La evaluación sensorial lo realizaron en un panel de 140 niños no entrenados con una escala hedónica del 1-5 donde el color fue el más aceptado (91,4 %), seguido por el sabor (85,9 %) y la textura (76 %), de esta manera se obtuvieron galletas utilizando el plasma de bovino como un subproducto subprodu cto de alto valor nutritivo [2]. Estudios recientes evaluaron la efectividad de la sangre sangre de pollo pollo en el tratamiento tratamiento de la la anemia ferropénica en estudiantes universitarias en edad fértil comparándolo con el tratamiento medicamentoso a base de sulfato ferroso, se seleccionó 60 estudiantes con hemoglobina menor o igual a 11,9 mg/dl y se les dividió en dos grupos: 30 estudiantes consumieron diariamente 100 g de sangre de pollo y el resto de las estudiantes se le administró vía oral una dosis diaria de 300 mg de sulfato ferroso, todo esto durante el periodo de un mes, las estudiantes que consumieron consumiero n sangre de pollo el 73,3 % recobraron los niveles normales de hemoglobina y las que consumieron sulfato ferroso el 53,3 % presentaron niveles n iveles normales nor males de hemoglobina, de d e esta manera demostraron que el e l consumo de sangre de pollo es tan eficaz como el sulfato ferroso [3]. Investigaciones realizadas evaluó la calidad nutricional de galletas galletas fortificadas con sangre de bovino secada por atomización, donde la harina que obtuvo presentó un alto contenido proteico 83,71 g/100 g y de hierro 385,20 mg/100 g, realizando dos tipos de fortificaciones de galletas 5 % y 8 % y un grupo control. La galleta de 8 % de fortificación presentó el más alto contenido proteico y de hierro 13,07 g/100 g y 24,04 mg/100 g respectivamente seguido por la galleta de 5 % de fortificación con una cantidad de proteína de 10,99 g/100 g y de hierro 20,96 mg/100 g y la galleta del grupo control presentó menos contenido de proteína 8,72 g/100 g y de hierro 8,32 mg/100 g. El análisis microbiológico de las galletas presentó: aerobios mesófilos y coliformes dentro de los parámetros permitidos y con ausencia de salmonella , permitiendo que sea apto para el consumo humano. En la prueba sensorial evaluó el sabor, olor y apreciación general encontrando que la galleta del grupo control tuvo mayor aceptabilidad con 40 %, la galleta de 5 % de fortificación 35 % y último la galleta de 8 % de fortificación con 25 %, resultando el más adecuado de los dos niveles de fortificación las galletas de 5 % ya que presentaron una adecuada calidad nutricional y mayor aceptabilidad [4] Con respecto a investigaciones en productos extruidos se realizado hojuelas extruidas utilizando como insumo de origen animal, la harina de pota precocido encontrando 13,34 g de proteínas/100 g y de hierro3,50 mg/100 g y el contenido de microorganismos tales como aerobios mesófilos, coliformes y salmonella se encontraron dentro de los parámetros normales [6] 7
Por otro lado algunos algunos estudios revelan que se elaboró dos mezclas de productos extruidos a base de oca-quinua y olluco-quinua olluco-q uinua a una humedad de acondicionamiento del 11 %, el extruido a base de oca quinua presentó un contenido de proteínas de 12,46 g/100 g y en las pruebas fisicoquímicas de extrusión, el índice de absorción de agua fue 4,9; el índice de solubilidad en agua fue de 0,500 y el índice de expansión fue de 3, con respecto al extruido a base de olluco-quinua presentó un contenido de proteínas de 13,63 g/100 g y en las pruebas físico-químicas de extrusión, el índice de absorción de agua fue 4,82; el índice de solubilidad en agua fue de 0,503 y el índice de expansión fue de 2,63. En la prueba de aceptabilidad realizada a niños el 90,5 % aceptó el producto extruido a base de oca quinua y para el producto extruido a base de olluco-quinua la aceptación fue de 85,7 % [6-7]
3.2.MARCO TEORICO 3.2.1 GENERALIDADES Y DESCRIPCION DE LAS MATERIAS PRIMAS 3.2.1.1 GENERALIDADES DEL BAZO DE BOVINO B OVINO a) DEFINICION También conocido como molleja negra, es un despojo comercial, en los bovinos tiene firma largada de coloración cris azulada uniformemente ancho y con extremis redondeados, constituye la mayor masa del tejido linfático [8]. El bazo produce los glóbulos blancos envuelve destruye a las bacterias y restos celulares también destruye destru ye los glóbulos rojos en las plaquetas viejas [9]. Estudios realizados describen al bazo como un órgano esponjoso del tamaño de un puno localizado detrás del estómago, en la baja del diafragma, forma parte del sistema linfático, está compuesto por dos tipos de tejidos pulpa balaca y pulpa roja, la primera produce linfocitos, la segunda es predominante contiene macrófagos que eliminan células rotas paracitos pigmento biliares y otras o tras sustancias de desecho de la sangre [810]. Por otro lado el hierro procedente de los glóbulos glóbulos rojos deteriorados deteriorados se almacena en el bazo, haciéndolo un alimento rico en hierro [9].
b) COMPOSICION QUIMICA DEL BAZO DE BOVINO A continuación detallaremos en tabla N° 01 la composición química del bazo en 100 gr.
8
TABLA Nº. 01: COMPOSICION COM POSICION DEL BAZO
BAZO DE RES POR CADA 100G Componentes Unidades Cantidad Energía Kcal 92 Agua Gramos 78.1 Proteína Gramos 18.9 Grasa Gramos 1.2 Carbohidrato Gramos 0 Hierro Miligramos Miligramos 28.7
Fuente: [9]. Como se observa en la tabla N° 01 el bazo es un producto muy muy atractivo por su alto contenido de hierro, siendo este de origen o rigen animal, a nimal, el cual tiene una mayor mayor adsorción digestible con respecto a todas fuentes de hierro de origen vegetal [10].
c) VALOR NUTRICIONAL DEL BAZO Estudios realizados afirman que las las vísceras en general aportan proteínas en cantidades similares a las carnes pero superan la cantidad de hierro en comparación con las las carnes [11]. Por ejemplo ejemplo cien gramos de bazo de res concentra 28,70 miligramos de hierro, siendo la víscera que más aporta en cantidad de hierro. Las vísceras en general aportan a la la dieta una alta cantidad de purinas (componentes del ADN y ARN de todas las células, su metabolismo en el cuerpo forma ácido úrico), las purinas deben evitarse en pacientes con ácido úrico elevado sobre todo en pacientes con gota [12]. Además de ello las vísceras con mayor contenido de purinas son el hígado, riñón y páncreas, esto se debe a que están conformadas por un número mayor de células [11-12].
3.2.1.2. GENERALIDADES DEL TARWI (L upinus mutabil ) mutabil is a) DEFINICION El tarwi (L upinus mutabili leguminosa originaria de los andes de ), es una leguminosa mutabili s Perú Bolivia y Ecuador, siendo utilizada en la alimentación alimentación desde tiempos encéntrales, [13-17, 19-21]. Conocido como chocho en el norte del Perú y ecuador, Tarwi en el centro del Perú y Tauri en el sur de Perú y Bolivia, consta de unas unas 200 especies distribuidas en toda América, se cultiva entre los 2500 a 3400 msnm, exclusivamente en zonas de zonas secas, es susceptible al exceso de humedad y moderadamente susceptible a la sequía durante la floración y envainado, no no tolera las heladas en la fase de formación del racimo y madurez, prefiere suelos franco arenosos [14-17].
9
b) COMPOSICIÓN QUÍMICA Y VALOR NUTRICIONAL En la siguiente siguiente tabla N° 02 detallaremos la composición composición química del tarwi TABLA Nº. 02: COMPOSICION DEL TARWI (Lupinusmutabilis ) Componentes Energía Agua Proteína Grasa Carbohidrato Fibra Ceniza Calcio Fósforo Hierro Tiamina Tiamina Riboflavina Riboflavina Niacina Acido ascórbico
TARWI POR CADA 100G Unidades Cocido con Crudo sin cascara cascara Kcal 151 400 Gramos 69.7 46.3 Gramos 11.6 17.3 Gramos 8.6 17.5 Gramos 9.6 17.3 g 5.3 3.8 Mg 0.6 1.6 Mg 30 54 Mg 123 262 Mg 1.4 2.3 Mg 0.01 0.60 Mg 0.34 0.4 Mg 0.95 2.10 Mg 0.0 4.6
Harina 458 37.0 49.6 27.9 12.9 7.9 2.6 93 440 1.38 0 0 0 0
Fuente: [17]. Como se observa en la tabla N° 02 el contenido de proteínas está compuesto por las globulinas con mayor fracción proteica y el restante albumina, el contenido de grasa varía entre el 17, 25%, consta de ácidos grasos insaturados de ácido ácido oleico 36.1 a 54.3%, existiendo un 22.3 a 43.9% de ácido linoléico y el 2.1 a 2.7% le corresponde al ácido linolénico [15]. La distribución de sus aminoácidos presenta mayor contenido de triptófano y tirosina frente a la soya y ala frejol, los aminoácidos azufrados como la metionina son los primeros limitantes pero se puede equilibrar este déficit con otros cereales deficientes en lisina [13]. Por otro lado el contenido de fosfora magnesio y potasio son una fuente fuente valiosa para el hombre, estudios recientes afirman que el calcio se encuentra en la cascara y el fosforo en el núcleo [14-19]. En cuanto respecta a los carbohidratos estos presentan bajos contenidos de sacarosa y almidón almidón en cambio la la proporción de oligosacaridos que no no son aprovechados para el hombre es relativamente alta y son causantes de flatulencia [20]. También estas estas semillas presentan sustancias sustancias anti nutritivas nutritivas que limitan limitan el uso directo en la alimentación, los alcaloides quinolizidinicos de 1.5- 2.5% que confieren un sabor amargo [21]. 10
El grano de tarwi es amargo (alto contenido de lupinina, lipanidina, aspasteina), por ello para consumir el grano el primer paso es el des amargado (deslupinacion) [15].
3.2.1.3. GENERALIDADES Y DESCRIPCION DE LA KIWICHA a) KIWICHA (Amar anth us caudatus ) caudatus La kiwicha, pertenece a la familia de las Amaranthaceae conocida también se le conoce en el Perú como, achita en la la parte sur (Ayacucho, (Ayacucho, Apurímac), achis en el centro del Perú (Ancash), coyo en (Cajamarca)], coimi, millmi (Bolivia), sangoracha, ataqo (Ecuador). [22] La kiwicha es un grano originario de América del Sur, donde fue domesticado. Prefiere suelos francos, arenosos, con alto contenido de nutrientes y buen drenaje, aunque puede adpatarse a una amplia gama [23]. En forma silvestre, y toleradas dentro de los cultivos, hay muchas especies de Amaranthus; en los Andes las más importantes son: A. hybridus, A. spinosus, A. dubius, A. palmeri, A viridis, A blitum y A. tricolor. Se encuentran asociadas a cultivos de maíz y otros; generalmente poseen semillas oscuras y en condiciones adecuadas de fertilidad pueden desarrollar gran vigor y tamaño, al punto de confundirse con la planta cultivada; las hojas se aprovechan en la alimentación humana [24].
b) COMPOSICION NUTRICIONAL DE DE LA LA KIWICHA KIWICHA La Kiwicha al igual que la quinua, tiene tiene alto contenido contenido proteínico, Los primeros estudios agronómicos se iniciaron en la Universidad del Cusco, entre 1973 donde recibieron mayor impulso en la década del ochenta, haciendo realce de sus bondades nutricionales [22,24]. La kiwicha es un alimento rico en proteínas, minerales como: Calcio, fósforo, hierro y en vitaminas. El contenido de proteínas es mayor que los cereales comerciales de mayor difusión mundial, trigo, maíz y arroz, y supera ligeramente a la quinua [25]. En la Tabla N° 03 se aprecia la composición química del Amaranthus reportado por diferentes autores. La composición química promedio de la kiwicha indica un contenido de 62-64% de almidón, 12-15% de proteínas de 2-3% de azúcares totales, 7 - 8% de grasas y 2- 2,3% de ceniza (Macedo, 1990). El contenido de proteínas en el grano es elevado (12-16%) con un óptimo balance de aminoácidos (Tapia 1992) mientras que el maíz alcanza únicamente el 10% (JUNAC, 1990). Por otro lado Castro (1987) menciona que la proteína se encuentra en todos los tejidos de los grupos de cereales existiendo mayores concentraciones en el embrión, y capa de aleurona que
11
en el endospermo, pericarpio y testa. La proporción de proteínas en los amarantos se equipara favorablemente con los otros aminoácidos [24]. En cuanto al contenido de lípidos la kiwicha contiene altos niveles en comparación con otros cereales convencionales un valor típico es de 7,6% por consiguiente tiene una mayor densidad energética .El almidón es el componente más abundante en la kiwicha, contiene aproximadamente 62% del peso total del grano comparando los gránulos de almidón de la kiwicha, es más pequeño que el del trigo [25]. El almidón del amaranto está constituida principalmente por amilopectina consolo (5-7%) de amilosa, que el almidón de trigo (20%) así la capacidad de almidón porhincharse cuando se mezcla con agua es mucho más baja que la del trigo [22]. El germen y el afrecho del amaranto constituyen un 25% de la semilla y la harina 74% (aproximadamente lo mismo que en el caso del trigo). El germen contiene 30% de proteínas y 20% de aceite, en tanto que en el afrecho es apreciable su alto contenido defibra, vitaminas y minerales (Junta de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo Integral 1990 mencionado [22,23]. Los elementos inorgánicos más importantes en la kiwicha son el sodio, potasio, calcio, hierro, fósforo, magnesio y otros elementos aunque en cantidades pequeñas son indispensables para la vida. El contenido de vitaminas de la kiwicha es similar a la quinua con excepción del ácido ascórbico que en promedio contiene una mayor proporción. [25]. El valor nutritivo de la kiwicha es indiscutible, diversos estudios realizados han comprobado su alta calidad proteica en relación a otros cereales, así como su riqueza en grasas y otros componentes. El amaranto con pequeños porcentajes (utilización de no más de 20%) de proteínas puede servir como complemento importante de algunos cereales, compensando su deficiencia en leucina que se encuentra en exceso en estos cereales [26].
TABLA Nº. 03: COMPOSICION DE LA DE LA KIWICHA KIWICHA POR CADA 100G Componentes Unidades Cocido cascara Energía Kcal 361.6 Agua Gramos 12.4 Proteína Gramos 12.5 Grasa Gramos 7.15 Carbohidrato Gramos 63.49 Fibra g 1.9 Ceniza Mg 2.32 Calcio Mg 95.32 Fósforo Mg 1624.8 Hierro Mg 8.8 Tiamina Mg 0.02 Riboflavina Riboflavina Mg 0.031 Niacina Mg 6.43
con
Fuente: [25]. 12
En su composición de aminoácidos esenciales Lo extraordinario de la proteína del amaranto es su riqueza en aminoácidos esenciales incluyendo la lisina y la metionina, los cuales como es bien sabido tienen una proporción que limita el valor biológico de los cereales cerea les [23,25]. La eficiencia proteica es comparable con la caseína (Sánchez 1983). Las proteínas difieren en valor nutritivo, debido a las diferencias en la clase y cantidad de sus aminoácidos constitutivos. La lisina es el primer aminoácido limitante en los cereales. La proteína de la kiwicha contiene niveles relativamente altos de lisina (50%) casi el doble del trigo y tres veces más que el maíz) y contenidos de aminoácidos azufrados (4,4%) en comparación a los granos más comunes (Castro, 1987) [23].
3.3. PROCESO DE EXTRUSION EN ALIMENTOS 3.3.1. DEFINICIÓN DE EXTRUSIÓN Extrusión es un operación versátil versátil que se puede aplicar con procesos en el que se puede utilizar para cocer moldear, mezclar, texturizar, en condiciones que favorecen la retención de la calidad, alta productividad y un bajo coste [32, 38,39]. Es un proceso en el que un material alimentario es forzado a fluir, bajo una o más condiciones de mezclado, calentamiento y cizallamiento, a través de un troquel que se diseña para moldear y o secar e inflar [33]. Proceso en el cual se fuerza un material a través de un tornillo sinfín, al mismo tiempo que se induce calor a fin de obtener un producto moldeado. La cocción de material alimenticio con contenido de almidón y/o proteínas utilizando alta temperatura en un corto tiempo (HTST – High High Temperature Short Time) [28, 32].
3.3.2. PROCESO DE COCCION DE UNA ALIMENTO En las últimas décadas la tecnología ha introducido nuevas técnicas de cocción para reemplazar o modificar las tradicionales y dentro de esas nuevas técnicas la cocina de extrusión ocupa un lugar promisorio [27]. En 1935, la extrusión de alimentos se hizo importante cuando se comenzó a extrusor fideos y pastas, aunque los extrusores de pasta no cocinaban sino que sólo daban forma [28]. Harper (1981) define la extrusión como el moldeo de un material por forzamiento, a través de muchas aberturas de diseño especial, después de haberlo sometido a un previo calentamiento; asimismo menciona que la cocción – extrusión combina el 13
calentamiento con el cocimiento y formación de alimentos húmedos, almidonosos y proteicos [29]. Durante el proceso de extrusión, el alimento es trabajado y calentado por una combinación de fuentes de calor, incluyendo la energía disipada por fricción al girar el tornillo, o inyección de vapor directo a lo largo de la cámara. La temperatura del producto supera la temperatura de ebullición normal, pero no ocurre evaporación debido a la elevada presión que existe [28]. Durante el paso de los ingredientes alimenticios a lo largo del extrusor, son transformados de un estado granular a una masa continua. Esta transformación, descrito como cocción, involucra la ruptura de los gránulos de almidón, la desnaturalización de las moléculas de proteína, y otras reacciones que pueden modificar las propiedades nutricionales, de textura y organolépticas del producto final. En la descarga del extrusor, la pasta cocida a alta temperatura y presurizada es forzada a través de una pequeña abertura llamada boquilla, que permite dar forma al producto [30]. La caída de presión a la salida, ocasiona la expansión y la evaporación de la humedad en el producto, por otro lado lado los extrusores consisten de dos componentes básicos: (1) el tornillo o tornillos que giran en una cámara que transportan el material alimenticio mientras que genera presión y esfuerzo de corte y (2) una boquilla u orificio de restricción a través del cual el producto es extruído. Estos componentes interactúan para generar las condiciones del procesamiento [32]. La Extrusión es un proceso que combina diversas operaciones unitarias como el mezclado, la cocción, el amasado y el moldeo. El objetivo principal de la extrusión consiste en ampliar la variedad de los alimentos que componen la dieta elaborando a partir de ingredientes básicos, alimentos de distinta forma, textura y color; como harinas instantáneas [31]. El uso de sistema de extrusión para la confección de snacks expandidos o soplados está en creciente desarrollo. El snack original fue el pop con o polenta de maíz, el trigo soplado, arroz y maíz soplado obtuvieron su primer éxito como cereales de desayuno, utilizando para tal fin, dispositivos similares a la extrusión de pellets de alimento para ganado, a partir de este principio ha sido desarrollado el equipo para la producción de bocaditos [32]. Estudios recientes mencionan que los primeros extrusores usados en alimentos fueron originalmente diseñados para materiales plásticos, éstos han sido largamente estudiados y en algunos casos modelos matemáticos se han obtenido en términos de variables de máquina y propiedades del producto. Las modificaciones hechas por la industria alimenticia a estos extrusores fueron producto de la experiencia más que de conocimiento del proceso [33]. En la extrusión de materiales plásticos son considerados como sistemas homogéneos, en cambio en la extrusión de alimentos son considerados como 14
sistemas complejos y heterogéneos. Más aún, un alimento no funde como lo hace un material plástico, sino que sufre cambios irreversibles dependientes del tiempo, tal como lo es la gelatinización del almidón [35]. Posteriormente aparecieron los extrusores cocedores, estos calientan al material por medio de disipación térmica de la energía mecánica aplicada al extrusor. En muchos casos se incorporan energías térmicas por medio de camisas de calefacción a vapor o eléctrico [34].
3.3.3. EL EXTRUSOR Es una máquina cuya finalidad es cocer y dar forma particular a un alimento mediante el proceso de extrusión [35].La parte principal de un extrusor lo conforma un tornillo (puede o no ser modular) que gira más o menos a alta velocidad dentro de unos barriles estacionarios y cilíndricos de diámetro tal, que se adapte el tornillo. El tornillo es montado en un eje que gira accionado por un motor eléctrico. [35]. Según se observa en la figura Nro. 01.
Fig. Nro. 01. EXTRUSOR DE TORNILLO SIMPLE [35]. 3.3.3.1.1. FUNCIONES DE LOS EXTRUSORES EN LA INDUSTRIA AMIENTARIA Estudios diversos muestran que los extrusores realizan realizan las las siguientes funciones, entre las que más resaltan son Desnaturalización Desnaturalización de proteínas Gelatinización Gelatinización de carbohidratos carbohidratos (principalmente (principalmente almidón) 15
Producción de sabores y colores Reducción de factores anti nutricionales Crear textura a través de presión, flujo e intercambio intercambio de calor. Crear formas Secar el producto Estas funciones realizadas por los extrusores proporcionan un alimento de alto valor proteico siendo más atractivo el producto hacia el consumidor consumido r cada vez más exigente [36,37].
3.3.3.1.2. CLASIFICACION DE LOS EXTRUSORES SEGÚN EL NUMERO DE TORNILLOS Extrusores Extrusores de d e un solo tornillo tornillo El canal del tornillo no está dividido, es continuo a lo largo del tamaño del tornillo. En lugar de ser empujado por las aletas del tornillo, el producto es arrastrado por el canal del tornillo por el movimiento relativo del mismo y la superficie del barril, la presión y el flujo son generados por el corte. cort e. El flujo de arrastre" resultante es de más o menos la mitad de la capacidad volumétrica del tornillo, la mitad del producto es dejado atrás [38]. Tipos:
El de corto tiempo tiempo y alta temperatura El de cocción a presión en en función del tipo de acondicionador acondicionador y extrusora.
Los extrusores de doble tornillo de rotación opuesta Tienen dos tornillos que se unen fuertemente como engranajes y rotan uno contra el otro. Por lo tanto, cada tornillo está dividido en una serie de cámaras separadas las cuales se mueven hacia el dado mientras que el tornillo rota, llevando el producto en ellas en un "desplazamiento positivo". En la Figura 9 se muestra una vista completa de un extrusor de doble tornillo [36].
3.3.3.2. METODOS DE EXTRUSION En el proceso de extrusión extrusión se puede efectuar el acondicionamiento acondicionamiento de la la harina antes de la extrusión por medio de vapor o sin vapor y según sea el caso dará dos métodos:
a.- Proceso de extrusión en seco (Dry extrusión) El proceso de "extrusión en seco" consiste básicamente en la producción de calor (140-145ºC) causada por la fricción bajo presión (30-40 atmósferas) cuando el producto producto es forzado por un tornillo tornillo sinfín a través de una serie de 16
restricciones dentro de cámaras de compresión. Este proceso toma menos de 30 segundos, de modo que los nutrientes no se dañan ni se destruyen. La extrusión seca emplea niveles de humedad por debajo del 20%. Este procedimiento riguroso, corta y muele, para que las paredes de las células se rompan, aumentando así la disponibilidad disponibilidad de nutrientes [37]. Cuando el material pasó por estas fases ha sido cocido totalmente, y permite así, aumentar la digestibilidad de los nut rientes, reducir los componentes anti nutricionales y en forma simultánea aumentar la palatabilidad. El calor y la presión producida en el extrusor ext rusor provocan la destrucción de microorganismos microorganismos tales como bacterias, bacterias, mohos y levaduras [38]. La continua presión y el cocimiento, y el repentino alivio de la presión al salir el producto del extrusor, causan la expansión del mismo al romper las paredes celulares. celulares. El resultado es un producto texturizado, altamente altamente apetitoso y durable [39]. Es posible usarlo en productos con elevado contenido en aceite, como por ejemplo para el procesado de la soya, puesto que el propio aceite lubrica el paso por la matriz matriz [40]. Este procedimiento de extrusión en seco tiene el inconveniente de alcanzar temperaturas muy elevadas, a diferencia diferencia del proceso en húmedo, húmedo, con lo lo que disminuye la lisina disponible [38]. En cambio, este procedimiento no es posible aplicarlo a cereales o piensos, por la imposibilidad imposibilidad física de trabajar con la máquina a este nivel de humedad [44].
b.- Proceso de extrusión extrusión en húmedo húmedo ( Wet extrusión) El proceso de consiste en el mismo "extrusión en húmedo ", procedimiento que la extrusión en seco, solamente que cuando el grano molido entra en la cámara de acondicionamiento donde la presión es baja (presión atmosférica), se inyecta vapor de agua y de allí se traslada directamente al barril de extrusión donde también se agrega vapor de agua, pero presurizada como como se muestra en la Figura 02. [41]. En la extrusión en húmedo es muy importante conseguir que el producto a procesar es té bien molido, que se pueda regular la temperatura de las diferentes secciones del proceso para conseguir la máxima calidad nutritiva del producto, y que el agua y el vapor sean adecuados para conseguir el nivel de humedad necesarios, la presión y la superficie de apertura de la matriz idóneos para que el producto salga con la máxima calidad y el mínimo costo [40].
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Figura Nº 02. Componentes Componentes Comunes de las Extrusionadoras Extrusionadoras Húmedas (de doble tornillo o simple) [40].
Dentro de este proceso se pueden diferenciar dos tipos: a.- Acondicionadores y extrusores extrusores de corto tiempo/alta temperatura: temperatura: El proceso de acondicionamiento implica implica una serie ser ie de etapas: Acondicionamiento a presión atmosférica por medio de vapor y agua a una temperatura t emperatura de salida salida del producto pro ducto de 70-100ºC. 70-1 00ºC. Un método de aplicación aplicación del agua añadida ya sea vapor o agua unif u niforme. orme. Una configuración del extrusor diseñado par a trabajar con el producto acondicionado. acondicionado. Un medio de elevar la temperatura en el extrusor hasta 200ºC durante un periodo de tiempo tiempo corto, entre 10 y 25 segundos. segundos. Una matriz capaz de dar forma al a l producto procesado. Un sistema de corte del producto elaborado [42]. [42 ].
b.- Acondicionadora y extrusora a presión: Este proceso implica las siguientes fases (Brauna, 2002): Alimentación Alimentación del producto a procesar en una cámara cámara a presión con aplicación aplicación de vapor a presión reducida. Tiempo de cocción desde el inicio al final del proceso entre 2 y 10 minutos. Matriz que da forma. Cortador del producto elaborado elaborado [42]. [42] . 3.3.3.3. VENTAJAS DEL PROCESO PROCESO DE EXTRUSION
Desde el punto de vista industrial es importante el evaluar cada proceso, por eso a continuación se mencionan las principales ventajas que se puede obtener de un producto extruido [43].
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1. Alta calidad del producto: La implicancia de factores como Alta-Temperatura/Corto-Tiempo, propios de un proceso proceso de extrusión. extrusión. Minimiza la degradación de los los nutrientes nutrientes del alimento Mejora Mejora la digestibilidad digestibilidad de las las proteínas (por (por desnaturalizarlas) desnaturalizarlas) y almidones (Gelatinización). La cocción por extrusión también destruye compuestos anti nutricionales nutricionales como inhibidores de tripsina tripsina y de enzimas no deseadas como lipasas, lipoxidasas y microorganismos microorganismos [44]. 2. Mejora de la apariencia, palatabilidad y digestibilidad de los alimentos para animales. animales. 3. Adaptabilidad: Producción de una amplia variedad de alimentos con pequeños cambios cambios en ingredientes y condiciones condiciones de operación [44]. 4. Características de los Productos: Permite la producción de una gama de formas, texturas, colores y apariencias muy difícil de lograr con otros tipos de procesos [44]. 5. No producción de desperdicios: Importante ventaja en la industria de alimentos [44]. Cuenta con una presencia mínima de finos en el proceso y el producto, contribuyendo contribuyendo a proteger el medio ambiente de la planta [44]. [ 44]. 6. No requerimiento de aglutinantes: El proceso de extrusión por sus condiciones de aglomeración y gelatinización, elimina la necesidad de sustancias ligantes ligantes extras [44].
3.3.3.4. MEZCLAS ALIMENTICIAS Estudios previos afirman que se obtiene mezclas alimenticias, precocidos e instantáneas, nutricionalmente balanceadas a base de maíz amarillo y frijol de palo, para ser destinados a todo poblador con deficiencias calórico-proteicas; calórico-prot eicas; teniendo como criterio de evaluación el balance de aminoácidos esenciales en las mezclas crudas, seleccionando [45]. La universidad autónoma de México realizó 2 mezclas, (Maíz amarillo 74 por ciento, frijol de palo 26 por ciento y maíz amarillo 53 por ciento y frijol de palo 47 por ciento); acondicionado aco ndicionado a una humedad de 23 por ciento y realiza el proceso de cocción-extrusión, con un flujo de alimentación de 2,400 g/min., a 115.5ºC, obteniendo mezclas precocidas I y II; a partir de esta última obtiene la mezcla instantánea por tener mejor composición química, teniendo gran aceptabilidad en el mercado. [46]. Por otro lado estudios de extrusión se realizaron con el objetivo de obtener una crema de espinaca semiinstantanea de buen valor nutricional, fue extruida una mezcla de grits de maíz-soya (80: 20) usándose extrusor Brabender de doble tornillo 19
con velocidad de alimentación constante de 20, 8 kg/h, velocidad de rotación de los tornillos de 100 rpm y diámetro de boquilla de 5 mm. Los perfiles de la temperatura de barril (TB) fueron: zona 1, 60 ºC (constante); zona 2, 90, 110, 130 0 150 ºC y zona 4 (boquilla), 110, 130 o 150 ºC, los análisis de las características tecnológicas mostraron que el aumento de la TB en la zona 3 causo la absorción de grasa (AG), actividad emulsificante (AE) y estabilidad de emulsión (EE) excepto para AE y EE de aquellas sometidas a 150 ºC en la zona 4, las cuales disminuyeron [40-45]. Otros estudios determinaron la tecnología aplicable para la obtención de mezclas alimenticias para consumo infantil de reconstitución instantánea, con características nutricionales y sensoriales, obtenidas a partir de cultivos andinos de la región Huánuco. La formulación obtenida con: kiwicha (9,66%), arroz (31,42%), maíz amarillo (10,8%), trigo (29,45%), soja integral (9,33%), papa blanca (5,4%), ajonjolí (3,94%) permitió la obtención de una base extruida representando el 41,50% del producto final, e insumos: azúcar (34%), aceite (10,50%) concentrado de soya (4,60%), [24] leche entera (7%), fosfato tricálcico 1,60%), concentrado vitaminas (0,26%), saborizante sabor a leche (0,20%), y lecitina de soya (0,34%), resultó como una mezcla de mejores atributos, de apariencia general y con una calificación promedio entre bueno y muy bueno por parte de sus consumidores [4446].
3.3.3.5. PRINCIPALES VARIABLES EN EL PROCESO PROCESO DE EXTRUSION El grado de cocción (GC) se incrementa al aumentar la temperatura y la relación de compresión del tornillo y al disminuir la humedad y el diámetro de la boquilla. Una mayor velocidad de rotación se traduce en un menor tiempo de residencia y por lo tanto un menor grado de cocción pero simultáneamente es mayor el gradiente de velocidad y por lo tanto es mayor mayor la intensidad de los esfuerzos de corte producidos. Dicha intensidad dependerá tanto de las características propias del material (dureza, forma, distribución de las partículas etc.) como del nivel de fricción , tol como se muestra en la figura N° 03[46].
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FIG. N° 03. Variables en el proceso de extrusión [46]. Alcanzado, que a su vez depende de la presión y de la humedad Es importante destacar que las transformaciones se producen en tiempos cortos y menores al tiempo de residencia medio. Otro aspecto a destacar es que la temperatura es considerada una variable independiente solo en el caso de la extrusión con control de temperatura desde el exterior, para el caso de extrusores autógenos la misma debe considerarse una respuesta respue sta [47]. Las características de la masa que fluye dentro del extrusor y sus propiedades finales dependen de su composición: humedad, materia grasa, fibra, almidón, proteína, sales, emulsionantes y del diseño particular que provoca mayor o menor interacción partícula partícula ddefinidas las condiciones de extrusión (relación de compresión del tornillo, velocidad de rotación, diámetro de la boquilla, nivel de temperatura a controlar (tanto en la zona del cilindro como de la boquilla), material a extrudir (tamaño de partículas, humedad, 21
etc.), la operación es comenzada alimentando material con una humedad suficiente para evitar una excesiva presión inicial, luego se introduce el material enestudio manteniendo siempre llena a la zona de alimentación del tornillo. La toma de muestras se realiza una vez que se alcanza el estado estacionario, es decir cuando el caudal de salida (Qs), la presión y el torque (medido sobre el eje del motor), se mantienen constantes. Este caudal de salida, se refiere a la humedad de alimentación (Qa), habiendo sido previamente determinado el caudal másico de sólido seco (Qss) [48].
3.3.3.6. CAMBIOS EN EL PROCESO DE EXTRUSION El almidón puede sufrir diversas transformaciones, cuya intensidad depende de varios factores a saber: concentración, nivel de esfuerzos mecánicos durante el proceso de cocción, tiempo de tratamiento, temperatura alcanzada, velocidad de calentamiento, etc. Tales transformaciones pueden involucrar desde la pérdida de estructura cristalina sin ruptura del gránulo, hasta la dextrinización, es decir hidrólisis de los enlaces glicosídicos. [49]. Estados intermedios incluyen la cocción por extrusión, con la cual se puede alcanzar un estado del almidón caracterizado no solo por la pérdida de la cristalinidad sino también por la destrucción de la estructura granular. La gelatinización es un proceso hidrotérmico (calentamiento en exceso de agua), mediante el cual el gránulo pierde la estructura cristalina y sufre un proceso de hinchamiento irreversible [50]. La pérdida de la estructura cristalina ocurre a una cierta temperatura llamada (temperatura de gelatinización o TG), pero para que eso ocurra, el agua debe poder penetrar dentro del gránulo. Sin embargo cada gránulo posee su propia TG, debido a diferencias estructurales individuales (es la arquitectura lo que determina la resistencia a hidratarse), así cuando se tiene una población de gránulos, se habla de rango de TG, y no de una TG fija. Por ejemplo, cuando la harina de maíz es calentada en agua y mantenida a 100 ºC durante 30 min, prácticamente todos los gránulos de almidón contenidos en las partículas de harina pierden la estructura cristalina (desaparición de la “cruz de Malta”). Sin embargo, en ensayos realizados en el laboratorio del ITA (Instituto de Tecnología de Alimentos-Fac de Ing Química-UNL), se ha podido observar que en los granos de maíz enteros, aún luego de 60 min de cocción en agua a 100 ºC, la mayor parte de los gránulos de almidón, mantienen su estructura cristalina y la proporción de éstos es mayor cuanto mayor sea la dureza del endospermo [51]. Este fenómeno esta relacionado con el hecho de que la temperatura a la cual la estructura cristalina se desestabiliza, depende del contenido de agua dentro del gránulo, a medida que la cantidad de agua disponible para hidratar el gránulo disminuye, la temperatura de transición (cristalina – amorfa),aumenta amorfa),aumenta (Blanshard,1987) [52]. Es sabido que las proteínas de reserva del maíz (mayoritariamente las zeínas) son insolubles y no hidratables y constituyen verdaderas barreras a la penetración del agua en el citoplasma del las células del endospermo, donde los gránulos de almidón se encuentran dispersos. Una vez completado el proceso de gelatinización e hinchamiento, al enfriar la dispersión, se produce otro proceso llamado retrogradación, involucra la asociación por puente hidrógeno, de cadenas de las amilosa que han sido dispersadas fuera del gránulo, 22
formándose una nueva estructura (tipo “gel”) que incluye a los restos de gránulos parcialmente dispersados. Este proceso, cinéticamente lento, culmina con la separación de dos fases: una fase acuosa en la capa superior y una fase “gel”, en la parte inferior. Esta separación es llamada “sinéresis”. La velocidad a la que ocurre este fenómeno puede alterarse, variando las condiciones del proceso de cocción o agregando aditivos que retardan la asociación molecular. La agregación producida por la asociación de moléculas de amilosa amilosa es relativamente relativamente rápida, rápida, en cambio el correspondiente a la la milopectina milopectina transcurre mucho más lentamente, esto es debido al impedimento estérico de sus ramificaciones. La malla formada por estas macromoléculas atrapa o retiene a los fragmentos de gránulos, aumentando considerablemente la viscosidad de la pasta, la cual a temperatura ambiente adquiereapariencia de gel. [50-52]. El proceso de gelatinización, como ya se ha dicho involucra el hinchamiento y dispersión del gránulo. No obstante no todos los almidones pueden ser dispersados totalmente en agua cuando se los cocina a 100 ºC. Los almidones de papa, mandioca y los de cereales tipo “waxy” (escaso contenido de amilosa), son fácilmente dispersables, en cambio el almidón de cereales con almidón “normal” (contenido de amilosa entre 25 y 30 %) solo puede ser totalmente dispersado en condiciones extremas (temperaturas mayores a 100 ºC y suficiente tiempo de tratamiento), por ejemplo el almidón de maíz se puede dispersar a 140 ºC en 10 minutos (este es el tratamiento utilizado para la hidrólisis del almidón en el proceso de obtención de jarabes de glucosa) [53]. Cuando el proceso de cocción se realiza a niveles de contenido de agua inferiores a 30 % (como es el caso de la cocción por extrusión), ya no se verifica verifica el proceso de inchamiento, y la transformación estructural del almidón, dependerá no so lo de la temperatura alcanzada y del contenido de agua, sino también del nivel de esfuerzos de corte al que se haya alcanzado durante la extrusión. De esta forma se podrá alcanzar un grado de transformación que puede variar desde un estado caracterizado por una mezcla de: gránulos enteros (con y sin la “cruz de malta”), conjuntamente con gránulos rotos o parcialmente dispersos, hasta un estado caracterizado por la ausencia de estructura granular, en el cual predomina la dispersión de macromoléculas. En cuanto a los almidones pregelatinizados, estos son una forma de almidón modificado que se caracteriza por captar agua rápidamente a temperatura ambiente y formar pastas uniformes, por esto son utilizados para la elaboración de productos instantáneos (sopas, cremas, flanes instantáneos, etc) et c) [53,54]. Con respecto a la dextrinización se debe decir que se produce esencialmente por dos vías: una por vía ácida y la otra por acción enzimática (amilasas), en ambos casos se produce la hidrólisis de los enlaces glucosídicos. El grado de dextrinización se puede medir a través de grupos reductores libres y expresarlo como equivalente de glucosa [54].
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3.3.3.7. PROCESO DE EXTRUSION Las etapas del proceso de elaboración de snaks por extrusión se definen a continuación [55]. A. Pesaje y mezcla Los ingredientes son pesado de acuerdo a la formulación del producto para posteriormente ser mezclados formando de esta manera una composición homogénea [42,55]. Dentro del proceso de extrusión cada materia prima cumple con una función específica. la adición de colorante se debe añadir en la mezcla seca antes de la extrusión teniendo en cuenta que el color debe ser estable bajo severas condiciones que soporta el proceso [56].
B. La extrusión Definida por el proceso por el cual materiales húmedos, en forma granular o arenosa, almidonaos o proteicos, son plastificados y cocidos en un tubo ´por combinaci9on combinaci9on de presión calor y esfuerzo de corte esta esta combinación de factores gelatiniza los componentes almidonosos desnaturaliza las proteínas, estiras y reestructuras l9os componentes dúctiles, una vez cocido el producto es forzado a través de la boquilla de descarga donde e} se expande rápidamente adquiriendo forma , finalmente el producto es cortado en segmento de longitud deseada [56]. [56] . Los ingredientes relativamente secos con una humedad de 15-25% son alimentados y la fricción entre el producto y el tornillo incrementan rápidamente la temperatura a 140-170°C durante el rápido transito de 15-90segundos atreves del cilindro [56].
C. Horneado y secado Es una porción en la que se hace uso de aire caliente para modificar las características químicas y organolépticas de los alimentos con el objetivo de mejorar s palatabilidad y ampliar la variedad de sabores, aromas y texturas . también es conservar al alimento por destrucción de su carga microbiana, encimas y reducción de la actividad de agua. En el horneado la temperatura se iguala (de 110-240°C) formándose la corteza [56]. 24
D. Saborizacion final Los alimentos el elaborados por extrusión cocción están constituidos principalmente por cereales almidones a lmidones p y/o proteínas pro teínas de origen vegetal. La función de estos es dar estructura, volumen [41]. Normalmente se emplean para completar el sabor sa bor natural del producto p roducto o enmascarar sabores desagradables y colorantes para incrementar el atractivo visual [50]. Son añadidos generalmente cuando el producto a sido secado hasta una humedad de 1 a 2% por la aplicación externa de aceite vegetal que contiene una emulsión de condimentos., Los Los saborizantes son añadidos usualmente ha niveles de 0.5 a1.5% con respecto al peso del producto final [55]. La sal es parte de la la mayoría mayoría de los los sistemas de saborizacion se le incorpora sobre la superficie del producto, luego del recubrimiento con las suspensión de aceites y saborizantes [54]. Los colorantes pueden ser usar en cualquier sistema hasta humedades como el 5% para niveles menores se requiere el empleo de lacas. Las lacas son pigmentos molidos, preparados por adsorción de tintes certificados sobre un sustrato de alumina. La adición de lacas puede varias entre 300 a 2000ppm [56]. Los aditivos, la fortificación de bocadillos con minerales y vitaminas puede tornarse tan importante para la industria de bocadillos como para las industrias de desayunos [57]. En la fig. 04 se observa obser va el proceso de extrusión describieno las las operaciones del alimento que pasa a ser extruido sus respectivas variables y pintos críticos [55].
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Materia prima
Pesaje
Mezcla
10 min
Acondicionamiento
15-16% de humedad
Extruido
Secado
Fig. N°04. Diagrama de flujo. Proceso de extrusión [57].
3.3.4. BIODISPONIBILIDAD DEL HIERRO El organismo requiere hierro para varias funciones, por ejemplo para la síntesis de la proteína transportadora de oxigeno, la hemoglobina y la mioglobina, para la formación de enzimas hemínicas, las cuales participan en reacciones de oxidoreducción y transferencia de electrones [48]. El hierro es absorbido en el duodeno y atraviesa las células de la mucosa hacia la sangre, donde es transportado por la transferrina a las células del organismo o a la médula para la eritropoyesis. El cuerpo regula la homeostasis del hierro por control de la absorción. La absorción aumenta durante la deficiencia de hierro y cuando las necesidades fisiológicas están incrementadas. El organismo tiene una capacidad límite almacenada como ferritina o hemosiderina en el hígado, en el bazo y en la médula [59]. El hierro se encuentra en los alimentos en forma hemínica o no hemínica. La biodisponibilidad del hierro hemínico, el cual cua l se encuentra en las carnes, c arnes, es alta en comparación con la del hierro no hemínico. Esto se debe a la naturaleza fisicoquímica del grupo hemo. El hierro hemínico es más soluble en las condiciones 26
neutras del intestino, que en las ácidas del estomago y se absorbe en forma intacta dentro de lamucosa intestinal [60]. El hierro no hemínico constituye del 80 al 90% del hierro, procedente en su mayor parte de los alimentos a limentos de origen or igen vegetal vegeta l (Barberá, 1992). La absorción del hierro es afectada por promotores e inhibidores presentes en la dieta: Dentro de los inhibidores se destacan [60]. el ácido fitico los componentes polifenólicos presentes en vegetales el calcio los péptidos que se generan en la digestión de las proteínas de origen vegetal. El ácido fitico se encuentra presente en los granos de los cereales y en las legumbres, es el principal factor que influye en la disminución de la biodisponiblilidad del hierro en estos alimentos (Hurrel, 1997). La hidrólisis de los fitatos ocurre en algunos procesos, tales como el remojado de los granos, la fermentación, la germinación y la extrusión-cocción (Sandberg, 1991). En los tres primeros casos, se activan las fitasas endógenas de los granos del cereal o de las harinas, las que degradan al ácido fitico (hidrolizando el mio-inositol hexafosfato a mio-inositol y fosfato inorgánico), mejorando la absorción del hierro [61]. Los compuestos fenólicos presentes en vegetales incluyen: ácidos fenólicos, flavonoides y sus productos de polimerización. Estos son particularmente altos en el té, café, cacao y en el vino tinto. Los compuestos fenólicos han mostrado ser inhibidores de la absorción del hierro (Hurrel, 1997). Se observó que el tanino, un compuesto polifenolico, reduce la absorción del hierro cuando se incorpora en la dieta en altas cantidades. El ácido clorogénico, un compuesto fenólico del café, es un inhibidor que reduce un 40% la absorción del hierro presente en carnes y un 60% el del té (Hurrel, 1997). El calcio puede inhibir la absorción del hierro. El nivel de inhibición depende: de la cantidad de calcio consumido, de la ración y de la composición de los alimentos. [62]. Durante la digestión, las proteínas son hidrolizadas a péptidos, los cuales pueden unirse al hierro en el lumen intestinal e influenciar su absorción. Los péptidos pueden tanto inhibir como mejorar la absorción absorc ión del hierro dependiendo de su naturaleza. (Hurrel, 1997). Las proteínas de los vegetales, de la leche y de los huevos inhiben la captación del hierro no hemínico, si se compara con lo que sucede con las carnes o con las dietas de bajo contenido proteico [63]. La capacidad de mejorar la absorción del hierro no hemínico en alimentos está relacionada no sólo a la solubilización del hierro no complejado, sino también a la capacidad de remover y solubilizar el hierro de complejos insolubles [64].
27
Dos potentes promotores de la absorción del hierro son el ácido ascórbico y la carne, que actúan reduciendo el hierro férrico a ferroso y/o complejando el Fe+3 (South, 1997). El ácido ascórbico es efectivo para aumentar la absorción del hierro no hemínico, tanto en forma natural (frutas y vegetales) como componente libre. En altas concentraciones puede superar la inhibición del acido fitico en los cereales y puede parcialmente parc ialmente disminuir el efecto de los polifenoles po lifenoles en el té (Hurrel, (Hur rel, 1997). Su efecto promotor de la biodisponibilidad del hierro depende del tratamiento térmico a que se somete el alimento, de la fuente de hierro, del valor del pH (Barberá, 1992) y de la dosis. Cuando el acido ascórbico es oxidado durante los procesos de almacenamiento o cocción, el efecto mejorado se pierde [65].
3.3.5. EVALUACION DE CALIDAD SENSORIAL DE UN EXTRUIDO 3.3.5.1. DEFINICION DE DE LA CALIDAD SENSORIAL la Evaluación Sensorial como una disciplina utilizada para provocar, medir, analizar e interpretar las reacciones a determinadas características de los alimentos y materiales, tal y como son percibidos por los sentidos de la vista, olfato, gusto, tacto y oído. [66]. La ciencia y técnica aplicada a los alimentos ha permitido racionalizar los procesos de evaluación sensorial sensor ial para ponerlos poner los al servicio del desarroll desarro lloo y mejora de la industria alimentaria. Teniendo como objetivo desarrollar una bebida lo más aceptable posible para el consumidor para ello es necesario realizar, pruebas sensoriales que aseguren la calidad del producto [67]. La evaluación de la calidad sensorial en una bebida es de suma importancia importancia en la industria alimentaria ya que de este depende su introducción en mercado, cabe mencionar también que todos estos estudios se debe realizar con sumo cuidado y sutileza debido a que la cuantificación de estas trae como resultado la aceptación del producto [68]. La evaluación sensorial es una disciplina científica utilizada para evocar, medir, analizar e interpretar reacciones a las características de los alimentos; los cuales son percibidos por los sentidos de olfato, gusto, tacto, vista y oído. También se considera como la medición y evaluación de las propiedades organolépticas de los alimentos. El empleo de la valuación sensorial dentro de un marco estructurado permite que la cata de un producto se lleve a cabo en parte para comunicar y en parte para contribuir en la toma de decisiones [69]. Las pruebas de aceptación se emplean para evaluar el grado de satisfacción o aceptabilidad del producto, con el fin de determinar en una serie de productos cual es el aceptable o preferido. La evaluación de la aceptabilidad de un producto difiere considerablemente de otras aplicaciones sensoriales, en este proceso ya no se requiere reclutar y entrenar jueces especiales para el trabajo de cualquiera de tales entrenamientos que induzca un sesgo y sea contraproducente. Lo que se requiere es un grupo de personas que a la hora de responder un cuestionario sean 28
representativas de la población objetivo de usuarios del producto y para eso deben realizarse con personas inexpertas seleccionadas simplemente en base a criterios demográficos y de usuario del producto, sin embargo las personas consultadas deben comprender las instrucciones y tener en claro el procedimiento de la prueba [68]. Dentro de las pruebas de aceptación para situaciones concretas se utiliza en particular la prueba hedónica, la cual está diseñada para medir el grado de satisfacción de un producto o alimento, generalmente seleccionando una categoría en una escala hedónica o de satisfacción, que oscila desde me disgusta muchísimo a me gusta muchísimo, como también pueden existir diferentes escalas con determinado número de niveles y elección de términos. [65,68].
3.4. MARCO CONCEPTUAL 1. Bazo: órgano esponjoso del tamaño de un puno localizado detrás del estomago, en la baja del diafragma, forma parte del de l sistema linfático 2.
físicoMetabolismo: Es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico1 químicos que ocurren en una célula una célula y en elorganismo. elorganismo. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida la vida a a escala molecular, y permiten las diversas actividades de las células
3.
o rgánicas, la mayoría biomoléculas, mayoría biomoléculas, Lípidos: son un conjunto de moléculas orgánicas, compuestas principalmente por carbono carbono ehidrógeno y en menor medida oxígeno, medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, fósforo, azufre y nitrógeno
4. Extrusión: es un operación versátil que se puede aplicar con procesos en el que se puede utilizar para cocer moldear, mezclar, texturizar, en condiciones que favorecen la retención de la calidad, alta productividad y un bajo coste
5. Snacks: Un snack es un alimento que se puede consumir en cualquier momento y lugar , son un tipo de alimento de alimento que en la cultura occidental no es considerado como uno de los alimentos principales del día 6. Expandidos: Son productos sometidas a un proceso adicional al extruido con la finalidad de de hacerlos mas mas atractivos al consumidor 7. Extrusor: Es una máquina cuya finalidad es cocer y dar forma particular a un alimento mediante el proceso de extrusión 8. Extrusión en seco: consiste básicamente en la producción de calor (140-145ºC) causada por la la fricción bajo bajo presión (30-40 atmósferas) cuando el producto producto es forzado por un tornillo tornillo sinfín
29
9. Extrusión en húmedo: consiste en el mismo procedimiento que la extrusión en seco, solamente que cuando el grano molido entra en la cámara de acondicionamiento donde la presión es baja (presión atmosférica), se inyecta vapor de agua 10. Mezclas Alimenticias: Son proporciones de alimentos pre cosidas instantáneos nutricionalmente balanceadas
e
CAPITULO IV HIPÓTESIS Y VARIABLES 4.1. HIPOTESIS A. Hipótesis General Las proporciones propor ciones de bazo tarwi (lupinus mutabilis) y kiwicha (amaranthus caudatus linnaeus) influyen en el contenido final de hierro en un extruido para niños de 3 - 5 años.
B. Hipótesis especifica La proporción de bazo influye en el contenido final de hierro en un extruido para niños de 3 - 5 años. La proporción de tarwi (lupinus mutabilis) influye influye en el contenido final de hierro en un extruido para niños de 3 - 5 años. La proporción de kiwicha (amaranthus caudatus linnaeus) influye en el contenido final de hierro en un extruido para niños de 3 - 5 años. La proporción de bazo tarwi (lupinus mutabilis) y kiwicha (amaranthus caudatus rico en linnaeus) influyen en la aceptabilidad del extruido para niños de 3 - 5 años rico hierro.
30
4.2. VARIABLES Y OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES Las variables independiente, dependiente, indicadores y niveles se muestran en la tabla N° 05. Tabla 05. Variables, indicadores e índices. VARIABLES
INDICADOR La proporción proporción de bazo
Variable independiente: Las proporciones proporciones de bazo La proporción de tarwi tarwi (lupinus mutabilis) y (lupinus mutabilis) kiwicha (amaranthus La proporción de kiwicha caudatus linnaeus) (amaranthus caudatus linnaeus) Variable dependiente: Contenido final de hierro en un extruido para niños de 3 - 5 años.
Contenido de hierro
Análisis fisicoquímico del producto final final
Evaluación sensorial
ÍNDICE C1= 10% C2= 15% C1= 10% C2= 15% C1= 80% C2= 70% Hierro total (mg/100g) Hierro biodisponible estimado (mg/100g) Índice de Adsorción de agua Índice de solubilidad en agua Índice de expansión Prueba organoléptica Prueba aceptabilidad
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CAPITULO V METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 5.1. TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACIÓN 6.1.1. Tipo El tipo de investigación es aplicativo ya que involucra procesos tecnológicos para la producción de un extruido rico en hierro que ayuda a prevenir la anemia, investigación contribuirán a al mejoramiento de la alimentación de los los niños de 3-5 años del distrito de Tamburco.
5.1.2. Nivel de investigación El nivel de investigación es experimental puesto que se manipularan variables independientes tales como Las proporciones propo rciones de bazo tarwi (lupinus mutabilis) y kiwicha (amaranthus caudatus linnaeus) lo cual se hará con la finalidad de comprobar la hipótesis planteada.
5.2 MÉTODO Y DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 6.2.1. Método de investigación En método de investigación investigación a tomarse en el presente trabajo es el inductivo, debido a que se tomara el tipo de muestreo probabilístico, esto quiere decir que cada cada elemento de la población tiene la mima probabilidad de ser escogido, con la cual la muestra representara a la población y nos permitirá hacer inferencias sobre la población a partir de la media muestral.
6.2.2. Diseño de la investigación El diseño de la investigación es experimental dentro de ello tiene la característica de ser cuasi experimental puesto que no se tomara tomara en cuenta la acción acción de las variables extrañas y se tomara en el experimento una muestra patrón con fines de comparar los datos obtenidos, además de ello se utilizaran métodos validados que aseguren la confiabilidad de la investigación.
5.3. POBLACIÓN 6.3.1. Características y delimitación En el presente trabajo de investigación se tendrá dos poblaciones, una para el análisis fisicoquímico fisicoquímico y la otra para la aceptabilidad sensorial del producto final, final, para ello se tomara los siguientes criterios. 32
En la delimitación de la primera población los componentes son los extruidos se delimitara tomando la cantidad de un bach de 4 kilogramos de producto extruido. En la la delimitación de la segunda población se escogerá esco gerá a 30 panelistas del jardín de Las semillitas semillitas del distrito de Tamburco provincia de Abancay.
6.3.2. Ubicación Espacio-temporal La experimentación se llevara a cabo en las instalaciones de la empresa agroindustrial Tambo Grande y en el jardín Las semillitas semillitas del distrito de Tamburco provincia de Abancay en los meses de Setiembre y Octubre, tanto para la primera población como la segunda.
5.4 MUESTRA 5.4.1. Determinación de la muestra muest ra La muestra será tomada de los 4 kilogramos de producto extruido, esta será obtenida probabilísticamente por que el producto que sale de la la extrusión es homogéneo, el tipo de muestreo aleatorio aleatorio simple por ser una población no no muy muy grande finita, finita, puesto que todas las muestras estarán en las mismas mismas condiciones de ser elegidos. Para determinar el tamaño de la muestra muestra se procederá a utilizar utilizar la siguiente formula formula
Donde: n: Tamaño de muestra Z: nivel de confianza p: variabilidad positiva q: variabilidad negativa N: Tamaño de la población e: margen de error
5.5. Descripción de la experimentación Para llevar a cabo la investigación y así comprobar la hipótesis planteada se utilizará un diseño factorial de en el cual 2 es la cantidad de niveles por cada factor y K es la cantidad de factores que se evaluaran estos factores son como se muestra en siguiente cuadro. Los factores y niveles se muestran el siguiente cuadro.
33
Cuadro N° 10: Factores y niveles a evaluarse durante la experimentación N° Tratamien tos. 1 2 3 4 5 6 7 8
Factores intervinientes en el proceso % de bazo %de tarwi % kiwicha C1=10 10 10 10 10
T2=15
C1=10 10 10
C2=15
C2=70 70
15 15 15 15 15 15
C1=80 80
10 10
80 70 80 70
15 15
80 70
N° de repeticio nes 3 3 3 3 3 3 3 3
TOTAL: 24 Ensayos.
5.6. TECNICAS E INTRUMENTOS INTRUMENTOS DE RECOLECCION RECOLECCION DE DATOS DATOS Los datos obtenidos serán tomados de la experimentación por la observación directa y las mediciones percibidas por los instrumentos instrumentos y equipos de laboratorio durante el desarrollo del experimento, las cuales se desarrollaran en etapas para facilitar la recolección y reporte de datos. Todos los análisis en el presente estudio se realizarán por triplicado para garantizar la veracidad de los datos y reducir el error, luego estos datos serán procesados y tratados estadísticamente por las técnicas más idóneas.
5.6.1. ETAPAS DE LA EXPERIMENTACIÓN Para la obtención de datos de la investigación, se considera necesario realizarlo en 5 etapas, considerándose considerándose que cada tratamiento del diseño experimental será por triplicado
ETAPA I: Obtención de las harinas de la materia prima A. Harina de Tarwi Se adquiere el tarwi ya desamargado, el cual se se someterá a un proceso de molido molido de martillo tal como se muestra en la Fig. Nº 06. Granos de Tarwi SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN C LASIFICACIÓN
IMPUREZAS 10%
SECADO
T=60 ºC
MOLIENDA
Molino de martillo
TAMIZADO
ENVASADO
Tamiz Nº 14 Atraviesan solo 20 MESH Bolsas de polietileno polietileno de5kg
34
Fig. Nº 06. Diagrama Diagrama de flujo de obtención de harina de tarwi
B. Harina de bazo Se adquiere el tarwi ya desamargado, el cual se someterá a un proceso de molido molido de martillo tal como se muestra en la Fig. Nº 07. Bazo de res
SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN AGUA HIPOCLORITO DE SODIO 300ppm
Bazos en mal estado
LAVADO
IMPUREZAS 15%
SECADO
T=60 ºC t=8horas
MOLIENDA
Molino de martillo
TAMIZADO
ENVASADO
Tamiz Nº 14 Atraviesan solo 20 MESH Bolsas de polietileno polietileno de5kg
Fig. Nº 07. Diagrama Diagrama de flujo de obtención de harina de bazo de res C. Harina de kiwicha Se adquiere el tarwi ya desamargado, el cual se someterá a un proceso de molido molido de martillo tal como se muestra en la Fig. Nº 08. Kiwicha SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN C LASIFICACIÓN
IMPUREZAS 10%
SECADO
T=65 ºC t=8horas
MOLIENDA
Molino de martillo
TAMIZADO
ENVASADO
Tamiz Nº 14 Atraviesan solo 20 MESH Bolsas de polietileno polietileno de5kg
35
Fig. Nº 08. Diagrama Diagrama de flujo de obtención de harina de kiwicha kiwicha
ETAPA II: Análisis fisicoquímico de las materias primas. En esta etapa se realizara un análisis fisicoquímico de las materias primas como se detallan a continuación.
A. Determinación de humedad El método empleado empleado para determinación de humedad será AOAC AOAC 925.10 se realizara tres repeticiones, el procedimiento de este método método se detalla en el Producto Repetición 01
% de humedad humedad Repetición 02 Repetición 03
promedio
Bazo Tarwi kiwicha
B. Determinación de hierro El método empleado para determinación de presente en las materias primas será Método A.O.A.C. (1984). Adaptado en el Dpto. de Nutrición y Calidad El procedimiento de este método se detalla en el Producto Repetición 01
% de Hierro Repetición 02
Repetición 03
promedio
Bazo Tarwi kiwicha
Etapa III: Extrusión de las Mezclas A. Acondicionamiento de la materia materia prima prima a una humedad de 14% El diagrama de flujo propuesto por [34] consta de las siguientes operaciones, la concentración del zumo de Yacón se realizará bajo estrictas medidas de control por parte del investigador.
36
HARINA DE KIWICHA
HARINA DE BAZO
HARINA DE TARWI
MEZCLADO AGUA HASTA ALCANZAR HUMEDAD DE 16% SAL 2% de la mezcla
ACONDICIONADO
EXTRUSION
SECADO
ENVASADO
ºT=150-180ºC ºT=70ºC t=40MIN Presentación Presentación de 20 g
FIG: 09: diagrama de flujo para la la obtención del alimento extruido
Etapa IV: Análisis fisicoquímicas del producto extruido a) Determinación Determinación de humedad humedad
El método empleado empleado para determinación de humedad será AOAC AOAC 925.10 se realizara tres repeticiones, el procedimiento de este método se detalla detalla en el Producto Repetición 01
% de humedad humedad Repetición 02 Repetición 03
promedio
Bazo Tarwi kiwicha
b) Determinación de hierro y estimación de su biodisponibilidad biodisponibilidad
El método empleado para determinación de presente en las materias primas será Método A.O.A.C. (1984). Adaptado en el Dpto. de Nutrición y Calidad El procedimiento de este método se detalla en el Producto Repetición 01
% de Hierro Repetición 02
Repetición 03
promedio
Bazo Tarwi kiwicha
37
La biodispo biodisponibilidad nibilidad Posteriormente con los los resultados del contenido de hierro hierro de los productos extruidos se estimó el contenido de hierro biodisponible para situaciones desfavorable y favorables utilizando el factor de biodisponibilidad para el hierro no hemínico de 5 % (niños que consumen menos de 9 g de proteína de carne, pescado y pollo, además de un consumo menor de 35 mg de ácido ascórbico/1 000 Kcal) y 10 % (niños que consumen menos de 9 g de proteína de carne, pescado y pollo, además de un consumo de 35 mg a 105 mg de ácido ascórbico/1 000 Kcal o niños que consumen de 9 g a 27 g de proteína de carne, pescado y pollo, además de un consumo co nsumo menor de 35 mg de ácido ascórbico/1 ascórbico /1 000 Kcal).(2) Luego se determinó el hierro biodisponible utilizando el siguiente algoritmo: Hierro biodisponible = [hierro*0.25 heminico] + [hierro no heminico* factor de Biodisponibilidad* Biodisponibilidad* factor fact or te o café] Dónde: el factor inhibidor (te/cafe) se utilizaron si la persona no toma dicho alimentos c) Determinación de adsorción adsorción de agua del índice de adsorción de agua
El método empleado para determinación de presente en las materias primas será Método A.O.A.C. (1984). Adaptado en el Dpto. de Nutrición y Calidad Producto Repetición 01
% de índice de absorción Repetición 02 Repetición 03
promedio
Bazo Tarwi kiwicha
d) Determinación del índice de expansión
El método empleado para determinación de presente en las materias primas será Método A.O.A.C. (1984). Adaptado en el Dpto. de Nutrición y Calidad Producto Repetición 01
Índice de expansión Repetición 02 Repetición 03
promedio
Bazo Tarwi kiwicha
Etapa V: Análisis sensorial y estudio de aceptabilidad Se empleó un método hedónico para conocer la preferencia global de los consumidores entre tres muestras, utilizando el método que se describe el
38
Se evaluaron los atributos de sabor, olor, textura (crocantés) y aspecto de los producto extruidos y se determinó la aceptabilidad según las formulaciones elaboradas la prueba hedónica para medir cuanto agrada o desagrada el producto empleando dos formas de escalas categorizadas, de 3 puntos que van desde: Me disgusta, ni me gusta ni me disgusta, me gusta y de 5 puntos que van desde: Me disgusta mucho, me disgusta, ni me gusta ni me disgusta, me gusta, me gusta mucho.
5.7. Tratamiento De La Muestra Las muestras para los análisis fisicoquímicos serán de acuerdo a las normas internaciones AOAC propuestas en el análisis de cada componente, los resultados de cada corrida serán analizados y comparados a la vez reportados por por un ordenador para los cuales se utilizaran u tilizaran pruebas estadísticas de significancia s ignificancia utilizando paquetes estadístico para ver si existe diferencia significativa en cada tratamiento, entre ellos tenemos al ANVA, diseño factorial y demás pruebas estadísticas
5.8. PRUEBA DE HIPÓTESIS 5.8.1. Formulación de hipótesis nula y alterna Hipótesis de la investigación Las proporciones de bazo tarwi (lupinus mutabilis) y kiwicha (amaranthus caudatus linnaeus) influyen en el contenido final de hierro en un extruido para niños de 3 - 5 años.
Hipótesis nula a) Existe incidencia significativa de la concentración de bazo en el contenido final de alimento extruido b) Existe diferencia significativa de la concentración de Tarwi en el e l contenido final de alimento extruido c) Existe diferencia significativa de la la concentración de kiwicha en el contenido final de alimento extruido d) Existe diferencia significativa significativa de la la concentración de bazo y tarwi en el contenido final de alimento extruido e) Existe diferencia significativa de la concentración de bazo con kiwicha kiwicha en el contenido final de alimento extruido d) Existe diferencia significativa de la concentración de tarwi con kiwicha en el contenido final de alimento extruido
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Hipótesis alterna a) No existe incidencia significativa de la concentración de bazo en el contenido final de alimento extruido extru ido b) No existe diferencia significativa de la concentración co ncentración de Tarwi en el contenido final de alimento extruido extru ido c) No existe diferencia significativa de la concentración de kiwicha en el contenido final de alimento extruido extru ido d) No existe diferencia significativa de la concentración de bazo y tarwi en el contenido final de alimento extruido e) No existe diferencia significativa de la la concentración de bazo con kiwicha kiwicha en el contenido final de alimento extruido d) No existe diferencia significativa de la concentración concentrac ión de tarwi con kiwicha en el contenido final de alimento extruido
6.8.2. Nivel de significancia El nivel de aceptación de error representa uno que se pueda admitir en el análisis y en todas las etapas de la experimentación, en este caso la evaluación se dará a un nivel de α = 5% (α = 0.05) g.
6.8.3. Selección de las pruebas estadístico En la investigación realizada se utilizara la estadística descriptiva, debido debido a que se sacara promedios procedentes de los datos obtenidos en cada instrumento de medición y estadística inferencial si se comprueba que existe diferencia significativa en la hipótesis de investigación investigación planteada se se aplicara el ANVA, con una confiabilidad de 95 a99%, si todavía después de realizar esta prueba sigue habiendo diferencia significativa se aplicar Tukey al 5% por que el nivel de confiabilidad está en base a la precisión que el investigador designa a la investigación, posteriormente a esta prueba habiendo todavía diferencia significativa entre cada tratamiento se aplicara la prueba de Duncan con la al 5%. Todos estos análisis se realizaran con el paquete estadístico de Minitab y Statgraphics plus.
41
VII. ADMINISTRACION DEL PROYECTO Las actividades secuenciales que se desarrollaran a lo largo de la investigación están sujetas al desarrollo de cada etapa planteada, ellas nos nos indicaran el tiempo tiempo necesario para la realización de investigación, incluyendo algunos imprevistos que pueden suceder durante cada etapa. En el siguiente cuadro se muestra las etapas y el tiempo que tomara realizar cada una de ellas. Tabla N° 10: Actividades y tiempos necesarios para cumplir las etapas de la experimentación. ETAPAS
Etapa I
Actividades
Selección y clasificación Secado Molienda Tamizado Envasado
Obtención de las harinas de la materia prima
Etapa IV
2
Extrusion de las materias las mezclas
Análisis fisicoquímicas del producto extruido
3
Determinación de la humedad Determinación de hierro
Análisis fisicoquímico de las materias primas . Etapa II Etapa III
Tiempo (semanas)
Mezclado Acondicionamiento mezcla Extrusión Secado Envasado
de
la 3
3 Determinación de humedad Determinación de hierro y su biodisponibilidad. Determinación de adsorción de
agua del índice de adsorción de agua.
Etapa V
Análisis sensorial y estudio de aceptabilidad .
Total (semanas)
Determinación expansión
índice de
Prueba de aceptabilidad 13
42
7.1.1. DIAGRAMA DE GANTT. El desarrollo de la experimentación se realizara en tiempos asignados para su cumplimiento, el cronograma de los tiempos y las etapas se muestra en el siguiente figura. Diagrama de Gantt de desarrollo experimental por etapas. I II S A P A T E
III IV V 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
TIEMPO (semanas)
Figura N° 4: Diagrama de Gantt del desarrollo de las etapas del experimento. Según el esquema mostrado en el diagrama, las actividades se desarrollaran durante 12 semanas, de manera secuencial hasta la quinta etapa, la sexta etapa se realiza paralela a la la quinta etapa.
42
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iron bioavailability”. Am. Journal.Clin.Nutr.39:393-401. (1984).” 34. Hurrel, R.F.Bioavailability of iron. Europan Journal J ournal of Clinical Nutrition. Suppl 1, 8488. 1997 39. Hazell, T and Johnson, I. T.Effects of food processing and fruit fruit juices on in vitro estimated iron availability from cereals, vegetables and fruits. Journal. Science. Food Agric. 38:73-82.1997
40.
Benito,P and Miller,D. . Iron absorption and bioa bioavailabili vailability: ty: an updated
review. Nutrition Nutrition Research 18(3):581-603. 1998
46
47
Anexo Nº 03 Matriz de consistencia
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TITUL PLANTEAMIENTO PLANTEAMIENTO DEL O PROBLEMA PG:Cuál será la formulación de un extruido a base de bazo tarwi y kiwicha para niños de 3 - 5 años que contenga la cantidad necesaria de hierro
Elabo racion de un extrui do rico en hierro apartir de bazo tarwi y kiwic ha para niños de 3 5 años.
OBJETIVOS
HIPOTESIS HIPOTES IS
OPERACIONALIZACION OPERACIONALIZ ACION DE VARIABLES
OG. Elaborar un extruido a base de bazo tarwi y kiwicha para niños de 3 - 5 años que contenga la cantidad necesaria de hierro.
Las proporciones proporci ones de bazo LE tarwi y kiwicha influyen en el contenido final de hierro en un extruido para niños de 3 5 años .
HG
VARIAB
PE1¿Cuál será la proporción adecuada de bazo en un extruido para niños niños de 3 - 5 años que contenga la cantidad necesaria de hierro?
OE1: Determinar la proporción adecuada de bazo en un extruido para niños niños de 3 - 5 años que contenga la cantidad necesaria de hierro
PE2¿Cuál será la proporción adecuada de tarwi en un extruido para niños niños de 3 - 5 años que contenga la cantidad necesaria de hierro?
OE2: Determinar la proporción adecuada adecuada de tarwi en un extruido extruido para niños de 3 - 5 años que contenga la cantidad necesaria de hierro.
HE1 La proporción de bazo influye en el contenido final de hierro en un extruido para niños de 3 - 5 a ños.
HE2
INDICADORES
INDICE
C1= 10% PROPORCION DE BAZO
VI Las proporci ones de bazo tarwi y kiwicha
La proporción de tarwi influye en el contenido final de hierro en un extruido para niños de 3 - 5 a ños.
C2= 15%
PROPORCION DE TARWI
C1= 10% C2= 15%
PROPORCION DE KIWICHA
C1= 80% C2= 70%
PE3¿Cuál será la proporción adecuada de kiwicha en un extruido para niños niños de 3 - 5 años que contenga la cantidad necesaria de hierro?
OE3: Determinar la proporción adecuada de kiwicha en un extruido para niños de 3 - 5 años que contenga la cantidad necesaria de hierro
La proporción de kiwicha kiwicha influye en el contenido final de hierro en un extruido para niños de 3 - 5 a ños.
PE4¿Cuál PE4¿Cuál sería la mejor proporción de cada ingrediente de un extruido para niños de 3 - 5 años que sea sensorialmente sensorialmente aceptable?
OE4: Determinar la mejor proporción de cada cada ingrediente de un extruido para niños de 3 - 5 años años que sea sensorialmente aceptable.
HE4La proporción de bazo tarwi y kiwicha influyen en la aceptabilidad del extruido para niños de 3 - 5 años rico en hierro.
HE3
VD
Valor sensorial
Contenid o final de hierro en Contenido de un hierro extruido para niños de Análisis 3 - 5 fisicoquímico años. del producto final
Olor Color Sabor Hierro total (mg/100g) Hierro biodisponible estimado (mg/100g) Índice de Adsorción de aguaÍndice de solubilidad en agua Índice de expansión
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Anexo Nº 04 METODO DE DETERMINACION DE HUMEDAD Método 925.09, A.O.A.C (1996). Adaptado en el departamento de nutrición y calidad del INIAP. Fundamento
Se basa en la determinación de la cantidad de agua existente en la muestra. Se realiza para poder expresar los resultados en base seca. Por diferencia se obtiene el contenido de materia seca en la muestra. Equipos y Materiales
- Estufa - Balanza analítica
Anexo Nº 04 METODO DE DETERMINACION DE HUMEDAD Método 925.09, A.O.A.C (1996). Adaptado en el departamento de nutrición y calidad del INIAP. Fundamento
Se basa en la determinación de la cantidad de agua existente en la muestra. Se realiza para poder expresar los resultados en base seca. Por diferencia se obtiene el contenido de materia seca en la muestra. Equipos y Materiales
- Estufa - Balanza analítica - Crisoles - Pinza metálica - Espátula - Desecador Procedimiento - Lavar
los crisoles con agua destilada, secar en una estufa a 105°C por 8 horas, secar en un desecador y una vez frío pesar. - Se pesa de 1 a 2 gramos de muestra molida moli da en los crisoles, se lleva a la estufa a 105°C por 12 horas (preferible una noche), se saca los crisoles con la muestra en un desecador hasta que estén fríos y se pesan. Cálculos:
Se usa la ecuación: % x100 Pcmh Pc Pcmh Pcms Donde, H % H : Porcentaje de humedad
Peso crisol. Pcmh: Peso del recipiente mas muestra húmeda. Pcms: Peso del recipiente más muestra seca. Pc:
DETERMINACION DE HIERRO
- Preparar la curva cur va estándar de Fe de 0 a 5 ppm: En tubos de ensayo colocar la solución estándar de Fe 0, 1. 2, 3, 4, 5 ml, adicionar agua bidestilada hasta 9 ml y adicionar 1 ml de la solución de lantano lanta no al 1%. - Tomar 5 ml de la muestra y leer l eer en el espectrofotómetro de absorción atómica
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de llama. Nota: En caso de ser lecturas altas, realizar diluciones de 1/10. Cálculos: PmC FdFe*(%)
C = Concentración (ppm) Fd = Factor de dilución Pm = Peso de la muestra (g) Determinación del índice de absorción de agua
Se pesó 2,5 g de muestra de harina del producto extruido y se agregó 30 ml de agua destilada (se pesó en los tubos de centrífuga previamente tarados). Luego se atemperó en Baño María a 30 ºC sometiéndolo a agitación intermitente por 30 minutos, luego se colocó en una centrífuga de 3 000 rpm por 10 minutos, el sobrenadante se pasó a una placa petri previamente tarado y se tomó el peso del gel (Flujograma 4). (31) Cálculo:
El gel que quedó dentro del tubo se pesó para determinar el índice de absorción que está dado por la siguiente fórmula:
Determinación del índice de solubilidad en agua
En esta prueba se pesó 2,5 g de muestra de harina del producto extruido y se agregó 30 ml de agua destilada (se pesó en los tubos de centrífuga previamente tarados). Luego se atemperó en Baño María a 45 ºC sometiéndolo a agitación intermitente por 30 minutos, posteriormente se colocó en una centrífuga de 3 000 rpm por 10 minutos, el sobrenadante se pasó a una placa petri previamente tarado y fue colocado en una estufa a 45 ºC para concentrar por evaporación (Flujograma 4). (31) Cálculo:
Se determinó el peso del sólido soluble y para calcular el índice de solubilidad en agua se utilizó la siguiente fórmula:
4.7.3.3 Determinación del índice de expansión
Se determinó el diámetro promedio de la muestra de los productos extruidos y finalmente se midió el diámetro de la boquilla del troquel utilizado.(15) En esta investigación se utilizó un troquel de 4 orificios o boquillas cuya medida fue 0,47 cm cada una. Cálculo:
El índice de expansión se determinó mediante la siguiente fórmula:
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Expansión: (15)
Baja: Índice de expansión menor a 1,5 Mediana: Índice de expansión entre 1,6 a 2 Alta: Índice de expansión: mayor a 2 ANEXO DE REQUERIMIENTOS Y RECOMENDACIONES DE HIERRO
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FORMATO DE LA PRUEBA DE ACEPTABILIDAD (Panel N 1: Al Alu umnos de 5 a 6 a nos de edad) °
Fec Fe cha: Nombr e: e:
Edad:
Grado:
Secci 6n:
TRUCC CCIONES: Por f avor I NSTRU avor
anote el numero de muestra de lo los s 3 productos y lueg ego o marque Ia carita seg segu un su opinio gual l manern con pruebe uno de ellos, lu nion n, de igua los dos pro rod duc ucttos siguient es. GRADO DE DE ACEPTABILIO AO PROOUC PR OOUCTO
Me disg disgu usta
•
--N de •
muestra:
-N de •
muestra:
---
Me gusta
®®® ®®® ®®® 1
N de muestra:
Ni me gusta ni me disg dis gusta
OBSERV ACION CIONES ES:
2
3
_
54
PRUE EBA ORGANOlEPTICA Y DE A ANEXO 17:FORMATO DE PRU ACE CEPTAB PTABI UDAD (PanelN" 2: A Alum lumnos nos de 13 a 15 a nos de edad)
I
ha:
Edad: Secci on:
Nombr e: e: Grado:
avor ano anotte el nume INSTRUCCIONES: Por f avor numer r o de mue trn de cada pro rod ducto y pruebe car r acter acter isti istica ca org organo uno de ellos, luego anote el numero de Ia car ita pa para ra cada ca anoleptica de acuerdo a su opinion, de igual manera c on los dos productosiguientes productosiguientes _
mucho
GRADO DE ACEPT ABiliDAID disgu gusta sta Ni me gusta ni Me dis Me gus gustta me disgusta
Car acteristica Car organoh ptica
N" de
Me disgusta
muestr a:
Pr oducto N° de muestra:
Me gusta
N° de muestra:
Sabor Olor cantes Cro rocantes Aspec Aspe ct o Acepta bilidad
OBSERVACIONES:
_
55
