UNIVERSIDAD NACIONAL JOSE FAUSTINO SANCHEZ CARRION FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS, INDUSTRIAS ALIMENTARIAS Y AMBIENTAL ESCUELA ACADEMICO ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA EN EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
RENDIMIENTO DEL ALMIDÓN A PARTIR DE DOS VARIEDADES DE ARRACACHA (BLANCA Y AMARILLA)
TITULO˸
CURSO:
TECNOLOGIA DE ALIMENTOS II
CICLO:
VIII
DOCENTE:
LIC. OBISPO GAVINO ELFER ORLANDO
INTEGRANTES:
DIAZ VILLANUEVA ANAIS GARCIA DAMIAN NICOLAS SALINAS PATRICIO GUISSELLE MORALES COTOS FIORELA VALENCIA GERMANY VIVIAN
HUACHO – PERU PERU 2014
DEDICATORIA A nuestros padres, por su esfuerzo y confianza que nos brindaron durante nuestra formación profesional y por el gran estímulo que recibimos de parte de ellos cada día.
RESUMEN
La arracacha (Arracacia xanthorrhiza) pertenece a la familia de umbelíferas, cultivada en América del Sur, se distinguen tres tipos: blanca, amarilla y morada. Su raíz es usada por su alto contenido de almidón, siendo la especie morada la que contiene un mayor porcentaje, 72% en base seca. El contenido de amilosa y amilopectina del almidón depende de la variedad de arracacha; en la amarilla es aproximadamente 10,33 % y 89,67%, blanca 19,17% y 80,83% y morada 20% y 80% respectivamente. El rendimiento de extracción del almidón es relativamente mayor en la variedad morada en aproximadamente 23,1%.
I.
INTRODUCCION
El avance de las sociedades actuales y de la industria alimentaria durante los tiempos, al igual que sucrecimiento, ha venido significando un amplio aumento de las urbes y sus poblaciones dejando de lado laimportancia de propender el crecimiento del campo, y a su vez rescatar actividades agrícolas que busquencolaborar con la disminución de la crisis alimentaria no solo en nuestro país, sino aprovechar la coyuntura eimpulsar el cultivo, transformación y agro industrialización de productos vegetales promisorios a nivel mundial.Es así como las nuevas generaciones deberían encontrar en las fuentes alimenticias olvidadas alternativaspara obtener no solo productos culinarios y gastronómicos sino que también, desde otro punto de vista,alternativas de obtención de productos para uso industrial como almidones y el uso de biomasa contribuyendoasí también al desarrollo sostenible de las actividades agrícolas en primera instancia de la región y luego amayor escala, cuidando de manera inteligente los recursos disponibles, generando un leve impacto alambiente y motivando procesos que maximicen el uso de los recursos energéticos y promuevan la obtención y disponibilidad de productos agrícolas que conserven todas sus características de frescura.
1.1 ANTECEDENTES Caracterizó y evaluó el comportamiento reológico del almidón de arracacha (Arracacia Xanthorrhiza), variedad amarilla, blanca y morada. Realizó la extracción del almidón mediante procesos de lavado, pelado, triturado puesto en solución de bisulfito de sodio (1g/L), tamizado de la lechada, sedimentado, lavado del almidón para separarlo del agua, secado, triturado, tamizado y envasado en frascos de vidrio. Las tres variedades de arracacha se sometieron a análisis físico y químico, obteniéndose sus composiciones que fueron cercanas a las recomendadas por las Normas Técnicas del Perú INDECOPI, (1974) (Soto, 2004)
La arracacha es importante por su almidón, que se puede usar en la elaboración de productos industriales. El almidón de arracacha tiene un gránulo ovalado, relativamente pequeño, con diámetros que varían entre 5 y 35 micras, lo cual le hace fácilmente digestible (Rodríguez, 2003) El almidón de arracacha forma gel a una temperatura media cercana a los 60º C, más baja de la de los almidones de cereales; por eso el almidón de arracacha requiera menor energía para su cocción (Rodríguez, 2003) La arracacha es destacada por su contenido de carbohidratos y su calidad de almidón (10 a 25 por ciento) con granos muy finos, parecidos a los de la yuca, y también por varias vitaminas (carotenos en las variedades amarillas), minerales y otros micronutrientes, los que explican su sabor agradable. Es particularmente rica en calcio, hierro y niacina superando el contenido de otros tubérculos y raíces como papa y yuca. Basta consumir diariamente entre 100 y 200 gramos de esta raíz para cubrir los valores recomendados de vitamina A y hierro. Ciento cincuenta gramos de arracacha cubren el 50 % de los requerimientos diarios de vitamina B3, calcio y fósforo de los niños pequeños (Salas, 2001). Nutricionalmente, además destaca el almidón de la arracacha, más que por su contenido por la calidad del mismo. El almidón de la arracacha se caracteriza por ser muy fino y uniforme acompañado de un aroma propio de las umbelíferas debido a la presencia de un aceite espeso y amarillento característico de la planta (León ,1964)
1.2 IDENTIFICACION Y FORMULACION DEL PROBLEMA Las raíces de la arracacha constituyen uno de los alimentos nativos más agradables y alimenticios, destacando su almidón, el cual se caracteriza por tener diminutos gránulos, empleados generalmente comoun alimento altamente digerible para niños y ancianos. Como conocemos, el consumo de almidón de arracacha no es muy frecuente en nuestropaís, motivo por el cual nos planteamos lo siguiente: ¿Se podrán elaborar productos Alimenticios procesados a base de almidón de arracacha?
1.3 OBJETIVOS 1.3.1
OBJETIVOS GENERALES Determinar el rendimiento de almidón a partir de dos variedades de arracacha Realizar la evaluación del rendimiento de las dos variedades de arracacha
1.3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Determinar la tecnología apropiada para la extracción del almidón Determinar las características sensoriales del almidón Determinar cuál de las dos variedades de arracacha tiene mayor rendimiento
1.4 JUSTIFICACION Este trabajo de investigación se justifica en la extracción de almidón de dos variedades de arracacha, utilizando como materia prima una de la familia de apiaceas que es la arracacha (Arracacha xanthorriza B.) Utilizados como materia prima en diversas industrias, representando un insumo vital para la industria de alimentos como estabilizadores, ayudantes en la emulsificación, mejoradores de textura, etc. Así mismo los almidones nativos tienen características muy específicas y se comportan de maneras variables en cuanto a sus propiedades funcionales, lo que depende de su fuente natural. •
•
1.5 HIPOTESIS Aplicando un buen proceso se puede extraer almidón de la arracacha
II.
REVISION LITERARIA
2.1 ORÍGEN Y DISPERSIÓN DEL CULTIVO Se trata probablemente de una de las plantas cultivadas andinas más antiguas y más cultivadas en la etapa preinca, cuya domesticación precedió a la papa y el maíz. No existen vestigios que permitan identificar el área de origen, que pudo ser la zona septentrional de América del Sur, debido a la presencia de especies silvestres afines; sin embargo existen estudios que reportan a los departamentos de Cajamarca, La Libertad y Cuzco como los centros de mayor diversificación de arracacha, en altitudes de 1,500 a 3,000 msnm, con temperaturas que oscilan entre 15 y 20 °C. En nuestra región, esta especie se comporta como una planta perenne y herbácea que produce grandes raíces comestibles de color amarillo principalmente. Además de esta especie, se encuentran clones silvestres con raíces tuberosas de color blanco y morado. Los países más importantes en producción son Colombia y Brasil, donde su siembra es extensiva. La Arracacha (Arracacia xanthorrhiza) es una especie vegetal mayormente cultivada en América del Sur, fue descrita por Bancroft en 1826, pertenece a la familia de las umbeliferas (Tapia, 1997), a la cual pertenecen también la zanahoria y el apio (Seminario, 1998). En el Perú se encuentra cultivada entre 600 y 3600 msnm, y actualmente se estima una superficie cultivada de 1200 ha (Blas, 2005).
2.2 DESCRIPCION DE LA ARRACCHA La planta de la arracacha tiene un tronco cilíndrico corto con numerosos brotes en la parte superior de donde parten las hojas de peciolos largos y sus flores son de color púrpura. Su parte comestible es la raíz que asemeja a una zanahoria engrosada, ésta puede ser de color blanco, amarillo o morado según la variedad. Esta raíz tuberosa reservante es apreciada no solo por su sabor sino también por su digestibilidad ya que contiene un almidón muy fino así como también un alto contenido de calcio y vitamina A (variedad amarilla). Los tallos jóvenes pueden ser consumidos en ensaladas y las hojas pueden ser utilizadas como forraje para ganado vacuno o porcino.
Es una planta herbácea de 0,5 a 1,5 metros de altura, consiste de un tronco cilíndrico que alcanza 10 cm de diámetro. Del tallo salen dos clases de raíces finas y largas o tuberosas y fusiformes, en forma de zanahoria y el tamaño de una yuca, estas miden de 5 a 25 cm de largo, tiene hasta 8 cm de diámetro (Seminario, 1998 y Tapia, 1997). Su follaje es abundante, de hojas compuestas de color verde o bronceado, según la variedad, con peciolos largos y envainados, divididos en 3 a 7 foliolos, muy recortados. Colombia es el primer productor mundial de arracacha, con una producción en 2007 de 116.610 toneladas, el cultivo se encuentra en casi todos los departamentos andinos, concentrándose especialmente en el municipio de Cajamarca, departamento del Tolima. En Brasil la arracacha, fue introducida hace cerca de 100 años procedente de Colombia; su cultivo se realiza principalmente en las regiones del sur y del sudeste, en los estados de Minas Gerais, Paraná, Espirito Santo y Santa Catarina, estimándose una superficie cosechada de 12.000 hectáreas y un volumen comercializado de 90.000 toneladas al año. En Venezuela la arracacha se cultiva principalmente en los estados de Mérida, Trujillo y Táchira, la producción se estima en cerca de 23.500 toneladas al año. En Ecuador el cultivo se concentra en la región de San José de Minas, ubicada en la provincia de Pichincha; las estadísticas permiten estimar la producción ecuatoriana entre 12.000 y 24.000 t anuales. En Perú la principal zona productora de arracacha se encuentra en el distrito de Sócota, departamento de Cajamarca, estimándose un área cultivada de 2.000 a 3.000 ha . En Bolivia, el cultivo se desarrolla principalmente en San Juan de La Miel, en la Provincia de Nor Yungas, a 200 km de La Paz, donde se estiman 170 hectáreas de cultivo. Otras regiones donde se ha reportado el cultivo de arracacha son el norte de Chile, Costa Rica, Puerto Rico, Cuba y otras islas del Caribe. En Asía y África se reportan introducciones en Sri Lanka, Ruanda y Burundi, pero no se conocen los resultados de su adaptación. La arracacha se cultiva principalmente por su raíz reservante que es de sabor agradable y de fácil digestibilidad, ya que posee un almidón muy fino, alto contenido de calcio y vitamina A y niveles adecuados de niacina, ácido ascórbico y fósforo. Su principal inconveniente es su corta vida de almacenamiento y su vulnerabilidad a sufrir daños durante el transporte. Dado su valor nutricional el consumo de arracacha es recomendado en la dieta alimenticia de niños, ancianos y convalecientes. Aunque la arracacha es más conocida por sus raíces, ninguna parte de esta planta queda sin aprovecharse. Los tallos y las hojas se usan como alimento para animales y las hojas, que tienen un alto contenido de oxidantes, también se usan en muchas aplicaciones medicinales tradicionales.
La clasificación botánica de la planta, según Soukup, (1986), mencionado por Rodas, (1992) es la siguiente:
División: Angiospermas Clase: Dicotiledoneas Orden: Umbelliflorae Familia: Umbelliferae Género: Arracacia Especie: Esculenta (Variedad blanca)
La arracacha presenta diversos nombres comunes arracacha, racacha (Perú), apio criollo (Venezuela), arrecate (América Latina), zanahoria blanca (Ecuador), existiendo diversas variedades, las cuales se han clasificado teniendo en cuenta el valor de la raíz, sabor, textura y tiempo para su maduración. En los Andes se han distinguido tres tipos: blanca, amarilla, morada. Mientras que en Brasil hay arracachas de otros tipos.
2.3 VALOR NUTRITIVO DE LA ARRACHA Son muy pocos los trabajos desarrollados en el campo alimenticio sobre la arracacha, pues la mayoría de ellos han sido dirigidos a evaluar la composición química del fruto. En el cuadro N°1 se muestran los hallazgos obtenidos al respecto; aquí observamos que un bloque interesante lo constituyen los carbohidratos totales, conformados en su mayoría por los azúcares y almidones que el organismo utiliza de un modo completo, así como fisiológicamente menos aprovechables, pentosanas, ácidos orgánicos, entre otros. En el cuadro N° 2, se comprueba una gran diferencia en contenido en vitamina A, entre la arracacha de raíces blancas con 60 microgramos activos y arracacha de raíces moradas con ningún contenido. El contenido en proteínas es bastante bajo (0.8 1.1%). En el cuadro N° 3, se muestra el comparativo químico proximal entre arracacha amarilla, yuca y papa amarilla, en el cual observamos que la arracacha supera el contenido de varios nutrientes tanto de papa como de yuca, sobresaliendo su –
contenido de calcio y ácido ascórbico en el caso de su comparativo con papa y de hierro y de niacina en el caso de la yuca.
2.4 COMPOSICION DEL ALMIDON El almidón es un carbohidrato de reserva presente en grandes cantidades en raíces y tubérculos, cereales, semillas y leguminosas, bajo la forma de gránulos parcialmente cristalinos, cuya forma y tamaño varía según el origen botánico (García y Walter, 1999). En los cereales, como el maíz, el trigo, el arroz y el almidón, se encuentra en concentraciones que oscilan entre 30 y 80%; en las semillas de algunos frijoles, chícharos o habas se encuentra entre 25 a 50%, y en las raíces y tubérculos, tales como yuca, batata, papa, ñame y apio, representa un 60 a 90% del peso seco (Bello-Pérez et al., 2002a; Jayakody et al., 2004). Según Gujska et al. (1994) y Díaz y Carreras (1999), los almidones tienen gran importancia a nivel industrial, ya que pueden ser utilizados como materia prima para la fabricación de numerosos productos, tales como glucosa, alcohol metílico, alcohol etílico, sorbitol y ácido láctico, por lo que pueden ser considerados como fuente de abastecimiento para la obtención de sustancias orgánicas, en la industria alimenticia, textil, papelera, farmacéutica y de los polímeros. Las raíces y tubérculos muestran una gran potencialidad para el desarrollo de nuevos productos, ya sea bajo la forma de harinas o como fuente alternativa de almidones comerciales, debido a que presentan ciertas propiedades funcionales
deseables, entre las cuales destaca su capacidad para desarrollar altos valores de viscosidad y su baja tendencia a la retrogradación (Alves et al., 2002; Lu et al., 2004). Sin embargo, según la FAO (1991), los responsables de las políticas agrícolas y los investigadores han prestado muy poca atención a las raíces y tubérculos, ya que la mayoría de sus esfuerzos se han centrado en los cultivos más comerciales o en los cereales más conocidos. En vista de que algunos estudios han demostrado que, por diversas causas, existe un déficit en la ingesta de fibra y compuestos antioxidantes en los niños (Cariaga y Soto, 1994), se hace necesario desarrollar productos alimenticios de buena calidad nutricional y a bajo costo, utilizando materia prima nacional. Uno de los productos principalmente consumido por los niños son los colados o compotas que, según la norma 2005 de Covenin (1994), se entienden como aquellos productos preparados a base de materia prima alimenticia de calidad, aprobada por la autoridad competente, destinada al consumo infantil, cuya textura debe ser firme y uniforme y de tamaño de partículas que no requieren la masticación. Esta norma indica que los alimentos colados y picados deberán presentarse listos para su consumo y que la esterilidad requerida para su preservación debe obtenerse solo por tratamiento térmico antes o después del envasado; además todos los ingredientes que se utilicen deben ser aptos para su procesamiento, limpios, de óptima calidad e inocuos. En la extracción de almidón de la arracacha (soto, 2004) el contenido de amilosa y amilopectina en la variedad amarilla fue de 10,33 % y 89,67%, para la variedad blanca fue de 19,17% y 80,83%, y la variedad morada 20% y 80%, respectivamente. Se encontró un mayor rendimiento de almidón en la variedad morada con 23,1%, seguido de la variedad blanca con 22,4 % y la variedad amarilla con 20,3%. La temperatura de gelificacion para el almidón de arracacha amarilla osciló entre 58 a 69 ºC, la variedad blanca entre 61 y 71 ºC y la variedad morada entre 62 y 71 ºC. Los gránulos del almidón fueron de forma poliédrica y el tamaño osciló entre 2-33 micras. Se obtuvo un elevado hinchamiento de los almidones en agua (34,11% a 60ºC y 77,40% a 90ºC), e incremento de solubilidad.
III.
METODOLOGIA
3.1 DISEÑO METODOLOGICO DE LA INVESTIGACION Preparación de la muestra En la materia Prima se analizaron aspectos como fueron: -
Variedad
-
Estado de madurez
-
Tamaño
Luego se procedió a efectuar procesos necesarios para adecuar la muestra para posteriores análisis:
Lavado y Desinfección. El lavado de la arracacha se realizará con agua potable y con la ayuda de una acción mecánica fuerte (cepillado), para retirarle las impurezas superficiales. •
Selección. Se aceptarán los alimentos sanos y desechando los que presenten defectos de calidad. •
Clasificación. Se hará de acuerdo a tamaño, forma, color. •
Cortado. Se hará un cortado manual •
Licuado. Licuar las raíces con agua para reducir su tamaño de partícula •
Filtrado. El filtrado lo realizamos con la ayuda de un tocuyo, este proceso se realizara varias veces agregando agua hasta que salga completamente el almidón •
Sedimentado. Dejamos sedimentar la muestra agregando alcohol •
•
Secado.
Se empleará el de tipo mecánico (estufa)
Molido. Se utilizará un molino convencional de granos, para que dé está manera se obtengan partículas de la forma más uniforme posible. •
3.2 TIPO DE INVESTIGACION El método de la investigación a aplicar será un método inductivo que consiste en pruebas experimentales para determinar los parámetros óptimos en la extracción del almidón a partir de la arracacha.
3.3 DISEÑO ESPECÍFICO a) Método analítico - sintético Durante la primera fase de la investigación se realizó el método analítica sintético que consistió en la recolección y síntesis de datos para tener una visión más general del proyecto ah realizar. b) Método experimental En la segunda fase de la investigación se utilizara el método experimental que consiste en el desarrollo de una serie de pasos con el fin de determinar el tiempo necesario para la obtención de un producto de alta calidad nutricional y sensorial. c) Método de análisis Para evaluar las características de la materia prima utilizada y del producto final se realizaron las siguientes determinaciones: 3.4 ANALISIS FISICO Para la extracción de almidón de arracacha se siguen una serie de operaciones que con una secuencia establecida por el grupo de trabajo con la finalidad de obtener un rendimiento constante. -
Lavar la raíz, aquí la suciedad y la tierra adherida es eliminada Pelar la raíz y picar Licuar las raíces para reducir su tamaño de partícula, este paso se realiza en una licuadora Luego procedemos a filtrarla La dejamos sedimentar durante 2 horas Luego desechamos el agua con mucho cuidado Dejamos secar el almidón.
Se lavan, pelan y licuan con agua las raíces, luego pasamos a colarlas y dejarlas reposar para así desechar el agua con cuidado .este paso se debe repetir varias veces .finalmente se extiende el almidón para secarlo .de esta manera se obtiene el almidón puro de arracacha.
DIAGRAMA DE FLUJO DE EXTRACCION DE ALMIDON APARTIR DE LA ARRACACHA
Obtención de almidones de arracacha La extracción del almidón a partir de las raíces de arracacha se realizó según la metodología de Pérez et al. (1998)
3.5 MATERIALES Y METODO 3.5.1 LUGAR Y EJECUCION El desarrollo del presente trabajo se llevo acabo en las instalaciones del laboratorio de ingeniería de la escuela académico profesional de ingeniería en industrias alimentarias de la universidad José Faustino Sánchez Carrión.
3.6 REQUERIMIENTOS DE MATERIALES E INSUMOS 3.6.1 MATERIA PRIMA - La Arracacha (Arracacia xanthorriza) variedad blanca y amarilla
3.6.2 3.6.2 MATERIALES -
Licuadora Cuchillos Tabla de picar Tazones Tocuyo alcohol
3.7 FACTORES DE ESTUDIO 3.7.1 VARIABLE INDEPENDIENTE
Proceso tecnológico
3.7.2. INDICADORES
Rendimiento Grado de vida del producto
3.8 EVALUACION DE VARIABLES DEPENDIENTES 3.8.1. VARIABLE DEPENDIENTE
Calidad del producto
3.8.2. INDICADORES
Olor
Color Textura Granulación
3.9 FACTORES CONSTANTES
IV.
arracacha producido en los valles interandinos proceso tecnológico
ANALISIS DE LOS RESULTADOS
V.
CONCLUSIONES
Agronómicamente, sus ventajas primordiales están en relación a su alta plasticidad ambiental, que le otorgan prioridad de desarrollo con respecto a otros cultivos andinos. Las principales limitaciones de su cultivo son su largo período vegetativo, y alta perecibilidad que impide su almacenamiento por un tiempo prolongado. Nutricionalmente, lo más destacable es la buena calidad de su almidón y su alto contenido en caroteno, calcio, fósforo y hierro. A nivel industrial, el delicado sabor de la arracacha y la inexistencia de factores anti nutricionales potencializan el desarrollo de una gran gama de productos.
VI.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Bello-Pérez, L.; L. Sánchez; E. Moreno; J. Toro. 2002a.Laboratory scale production of maltodextrins and glucosa syrup from banana starch. Acta Cien. Ven 53: 44-48. García, A.; W. Walter. 1999. Physico chemical characterization of starch from Peruvian sweet potato selection. Starch/Stärke 50: 331-337. Alves, R.; M. Grossmann; C. Ferrero; N. Zaritzky; M. Martino; M. Sierakoski. 2002. Chemical and functional characterization of products obtained from yam tubers. Starch/Stärke 54: 476-481. Cariaga, L.; D. Soto. 1994. Aspectos nutricionales de los adultos mayores. Rev. Iberoam. Geriatría Gerontol. 19: 51-56. Blas, R. (2005), Diversity of Arracacia species in Peru, Ph.D. tesis, Gembloux Agricultural University, Belgium, 154 p.
Gonzáles, G. (2001), Extracción Caracterización Del Almidón de Arracacha (Arracada xanthorhiza Bancroft) y sus tratamientos térmicos, Tesis para Optar el Titulo de Magíster en Industrias Alimentarías. Universidad Agraria- Lima Soto, K. (2004), Característicos del Almidón de las Variedades Amarilla, Blanca y Morada de Arracacha (Arracacia xanthorhiza), Tesis para Optar el Título de
Ingeniero en Industrias Alimentarías, UPAO- Trujillo - Perú.
Rodas, R. (1992), Obtención y Caracterización de la Harina de Arracacia Amarilla (Arracacia xanthorhiza Bancroft) Obtenida por el Secado en Túnel de Aire Caliente, Tesis para Optar el Título de Ingeniero en Industrias Alimentarias, Universidad Agraria - Lima
VII.
ANEXOS
