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ii

“OBTENCIÓN DE HARINA DE PLÁTANO VERDE DOMINICO MEDIANTE PROCESO DE SECADO POR CONDUCCIÓN PARA ELABORAR PAN CON DIVERSOS PORCENTAJES DE HARINA DE TRIGO EN LA UTE SANTO DOMINGO 2009”. Ing. Juan Crespín DIRECTOR DE TESIS _________________________

APROBADO Ing. Daniel Anzules PRESIDENTE DEL TRIBUNAL _________________________ MIEMBRO DEL TRIBUNAL _________________________ MIEMBRO DEL TRIBUNAL _________________________ Santo Domingo......................de..........................del 2010

iii

Del contenido del presente trabajo se responsabiliza el autor

________________________ Jefferson Vinicio Macias Minaya

Autor: Jefferson Vinicio Macias Minaya

Institución: Universidad Tecnológica Equinoccial

Título de tesis: “Obtención de harina de plátano verde dominico mediante proceso

de secado por conducción para elaborar pan con diversos porcentajes de harina de

trigo en la UTE Santo Domingo 2009”

Fecha: SEPTIEMBRE 2009 –JUNIO 2010

iv

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

CAMPUS ARTURO RUIZ MORA

Santo Domingo

ESCUELA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

INFORME DEL DIRECTOR DE TESIS

Santo Domingo, junio del 2010

Ingeniero Daniel Anzules

COORDINADOR DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

Presente

Yo, Ing. Juan Crespín en calidad de director de tesis, mediante el presente, informo a usted

que el señor JEFFERSON VINICIO MACIAS MINAYA egresado de la Escuela de

Ingeniería Agroindustrial; ha cumplido con los requisitos pertinentes para la elaboración de

la tesis de grado que lleva de título “OBTENCIÓN DE HARINA DE PLÁTANO

VERDE DOMINICO MEDIANTE PROCESO DE SECADO POR CONDUCCIÓN

PARA ELABORAR PAN CON DIVERSOS PORCENTAJES DE HARINA DE

TRIGO EN LA UTE SANTO DOMINGO 2009” realizado en la Universidad

Tecnológica Equinoccial, Campus Santo Domingo; por lo tanto, la tesis esta lista para ser

entregada y publicada.

Por la atención que se digne a la presente anticipo mi sincero agradecimiento.

Atentamente,

Ing. Juan Crespín

DIRECTOR DE TESIS

v

DEDICATORIA

Este presente trabajo va dedicado con amor a Dios quien ha iluminado mi sendero

cuando más oscuro ha estado. Ha sido el creador de todas las cosas, el que me

ha dado fortaleza para continuar cuando a punto de caer he estado; por ello, con

toda la humildad que de mi corazón puede emanar te doy Mil gracias Papá.

De igual forma, a mis padres, quienes han sabido formarme con buenos

sentimientos, hábitos y valores, lo cual me ha ayudado a salir adelante buscando

siempre el mejor camino.

A mis hermanos por darme su apoyo moral en todo momento de mi vida

universitaria.

A mis abuelos, Frella Alava, Pepe Macias, Enma Santana y Dolores Minaya, por

sus consejos los cuales ayudaron a elevar mi vida profesional.

A mis amigos con los que compartí cuatro años y medio de estudios, los cuales

fueron de mucho aprendizaje.

Mil gracias a todos. Dios los bendiga

Jefferson Macias

vi

AGRADECIMIENTO

Primeramente doy infinitamente gracias a Dios, por haber estado en todo

momento dándome fuerza, valor y haciendo entender que si confiamos en él

podemos lograr nuestras metas y objetivos, lo cual lo he podido notar porque

gracia a él he culminado con éxito y bendición mis estudios. Agradezco también la confianza y el apoyo de mis padres, Ramón Macias y María

Minaya, por haber estado pendiente en todo momento para poder lograr la meta

que un día me propuse, ser un profesional.

A mis queridos hermanos, Vanesa, Silvia, Jonathan, Carlos y Jhon porque han

contribuido positivamente para llevar a cabo este trabajo.

A todos los maestros que me asesoraron, porque cada uno, con sus valiosas

aportaciones, me ayudaron a crecer como persona y como profesional

A mi director de tesis, Ing. Juan Crespín, quien compartió conmigo sus

conocimientos y supo tener paciencia y guiarme en la realización de la tesis.

Finalmente, agradezco a mis compañeros de grupo, porque la constante

comunicación con ellos ha contribuido en gran medida a transformar y mejorar mi

forma de actuar como persona, especialmente a aquellos que me brindaron su

apoyo y amistad incondicional, Lucy, Sofy, Taty, Dianita, Edison, Marcelo, Elías y

José Luis, con quienes compartí momentos agradables durante mi vida

universitaria. Gracias amigos que Dios los bendiga.

Jefferson Macias

vii

CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN

1.1 Antecedentes 1

1.1.1 Antecedentes históricos 1

1.1.2 Antecedentes científicos 2

1.1.3 Antecedentes prácticos 2

1.1.4 Importancia del estudio 2

1.1.5 Situación actual del tema de investigación 2

1.2 Limitación del estudio 3

1.3 Alcance del trabajo 3

1.4 Objeto del estudio 3

1.5 Objetivos 4

1.5.1 Objetivo general 4

1.5.2 Objetivos específicos 4

1.6 Justificación 4

1.7 Hipótesis o idea a defender del estudio 5

INDICE

Portada i

Hoja de sustentación y aprobación de los integrantes del tribunal ii

Hoja de responsabilidad del autor iii

Informe de aprobación del director del plan de titulación iv

Dedicatoria v

Agradecimiento vi

Índice vii

Resumen xix

Summary xx

viii

1.7.1 Hipótesis alternativa 5

1.7.2 Hipótesis nula 5

1.7.3 Variables 6

1.7.3.1 Variables independientes 6

1.7.3.2 Variables dependientes 6

1.8 Aspectos metodológicos 6

1.8.1 Diseño o tipo de investigación 6

1.8.1.1 Experimental 6

1.8.1.2 No observacional 6

1.8.1.3 Relacional 6

1.8.2 Métodos de investigación 7

1.8.2.1 Método inductivo 7

1.8.2.2 Método estadístico 7

1.8.2.3 Método analítico 7

1.9 Fuentes y técnicas de investigación 7

1.10 Población y Muestra 8

1.10.1 Población 8

1.10.2 Muestra 8

CAPITULO II

MARCO DE REFERENCIA

2.1 El plátano 9

2.1.1 Descripción de la planta 9

2.1.2 Composición química 11

2.1.3 Composición química 11

2.1.4 Clima y suelo para el cultivo de plátano y banana 12

2.1.5 Plagas 12

ix

2.1.6 Enfermedades 12

2.1.7 Cosecha 13

2.1.8 Exportación del plátano en el Ecuador 13

2.1.9 Industrialización del plátano 13

2.1.9.1 Harina 13

2.1.9.2 Utilización 14

2.2 El Pan 15

2.2.1 Ingredientes básicos para preparar pan 15

2.3 Trasmisión de calor 16

2.3.1 Conducción del calor 16

2.3.2 Transmisión del calor con convección 17

2.3.2.1 Coeficiente de transferencias de calor 18

2.3.2.2 Coeficiente de transferencia de calor global 20

2.3.2.3 Calor específico 21

2.4 Secado 22

2.4.1 Conducción 22

2.4.2 Tipos de secadores 22

2.4.2.1 Secadores de bandeja 23

2.4.2.2 Secadores de tambor 25

2.4.2.3 Secadores rotatorios 26

2.5 Molienda 27

2.5.1 Tipos de molinos 27

2.6 Tamizado 28

2.7 Mezclado 29

2.7.1 Tipos de mezcladores 29

2.8 Amasado 30

2.9 Horneado 30

x

CAPITULO III

METODOLOGIA

3.1 Diseño o tipo de investigación 32

3.1.1 Experimental 32

3.1.2 No observacional 32

3.1.3 Relacional 32

3.2 Método de investigación 32

3.2.1 Método Inductivo 32

3.2.2 Método estadístico 32

3.2.3 Método analítico 33

3.3 Fuentes y técnicas de investigación 33

3.4 Población y muestra 33

3.4.1 Población 33

3.4.2 Muestra 33

3.5 Materiales, materia prima, equipos y reactivos 34

3.5.1 Materiales 34

3.5.2. Materia prima 35

3.5.3 Equipos 35

3.5.4 Reactivos 36

3.6 Elaboración de harina de plátano verde dominico 36

3.6.1 Diagrama de flujo cualitativo para la obtención de harina

de plátano verde dominico. 36

3.6.2 Memoria técnica del proceso de elaboración de harina de

plátano verde dominico 38

3.6.2.1 Recepción 38

3.6.2.2 Selección 38

3.6.2.3 Pesado 38

3.6.2.4 Lavado 38

3.6.2.5 Pelado 38

xi

3.6.2.6 Picado 39

3.6.2.7 Inmersión 39

3.6.2.8 Secado 39

3.6.2.9 Molido 40

3.6.2.10 Tamizado 40

3.6.2.11 Empacado 40

3.6.2.12 Almacenado 40

3.7 Control de calidad de la harina de plátano verde dominico 41

3.7.1 Análisis bromatológico 41

3.7.2 Análisis físico y químico 41

3.7.3 Análisis organoléptico 42

3.8 Análisis microbiológico de la harina de plátano verde

dominico 43

3.9 Elaboración de pan de harina de trigo y harina de


3.9.1 Diagrama de flujo cualitativo para la elaboración de

Pan de harina de trigo y harina de plátano verde dominico 44

3.9.2 Memoria técnica del proceso de elaboración de pan de

harina de trigo harina de plátano verde dominico 45

3.9.2.1 Recepción 45

3.9.2.2. Pesado 45

3.9.2.3 Amasado 46

3.9.2.4 Leudado I 47

3.9.2.5 Boleo 47

3.9.2.6 Reposo 47

3.9.2.7 Moldeo 47

3.9.2.8 Leudado II 48

3.9.2.9 Horneado 48

3.9.2.10 Enfriado 48

xii

3.9.2.11 Empacado 48

3.9.2.12 Almacenado 48

3.10 Control de calidad del Pan 49

3.10.1 Análisis Bromatológica del Pan 49

3.10.2 Análisis físico y químicos del Pan 49

3.10.3 Análisis organoléptico 50

3.11 Análisis microbiológico del Pan 50

3.12 Diseño experimental 51

3.12.1 Determinar del mejor tratamiento en la obtención de

Harina de plátano verde dominico 51

3.13 Análisis e interpretación de datos 53

3.13.1 Análisis de la varianza % de humedad 53

3.13.2 Análisis de la varianza % de grasa 55

3.13.3 Análisis de la varianza % de proteína 56

CAPITULO IV

PROPUESTA, RESULTADOS Y DISCUSIONES

4.1 Análisis de las encuestas realizadas al pan de harina de

Trigo y harina de plátano verde dominico mediante

pruebas organolépticas 59

4.1.1 Color 59

4.1.2 Olor 60

4.1.3 Sabor 61

4.1.4 Textura 62

4.1.5 Elección de la mejor tabulación 63

4.2 Diagrama de flujo cuantitativo para la obtención de

harina de plátano verde dominico a nivel de laboratorio 63

4.3 Diagrama de flujo cuantitativo para la obtención de

xiii

harina de plátano verde dominico a nivel de planta

piloto 63

4.4 Balance de materia para la obtención de harina de plátano

verde dominico a nivel de planta piloto 69

4.5 Diagrama de flujo cuantitativo para la elaboración de

pan de harina de trigo y harina de plátano verde dominico

a nivel de planta piloto 80

4.6 Balance de materia para la elaboración de pan de harina

de trigo y harina de plátano verde dominico a nivel de

planta piloto 83

4.7 Balance de energía del proceso para la obtención de

harina de plátano verde dominico a nivel de laboratorio 93

4.7.1 Balance de energía del secador 93

4.7.1.1 Cálculo del calor de paredes verticales 94

4.7.1.2 Cálculo del calor de las paredes frontales y posterior 97

4.7.1.3 Cálculo del calor de las paredes horizontales 101

4.7.1.4 Cálculo de la cantidad de energía que ingresa

al secador 105

4.7.1.5 Cálculo del calor práctico del producto 105

4.7.1.6 Cálculo del calor teórico del producto 105

4.7.1.7 Porcentaje de eficiencia del secador 107

4.7.1.8 Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor

a nivel de laboratorio 107

4.8 Curva de secado 108

4.8.1 Perdida de humedad 110

4.8.2 Contenido de humedad 111

4.8.3 Velocidad de secado 111

4.8.4 Tiempo teórico de secado 112

4.9 Rendimiento 114

4.9.1 Rendimiento de la harina de plátano verde dominico 114

xiv

4.9.2 Rendimiento del producto pan de harina de trigo y

harina de plátano verde dominico 114

4.10 Diseño del secador a nivel piloto 115

4.10.1 Área de transferencia de calor a nivel piloto 115

4.10.2 Flujo másico de aire 115

4.10.2.1 Cálculo de la humedad absoluta del aire que ingresa

Wc 115

4.10.2.2 Cálculo de la humedad absoluta del aire que sale Wd 116

4.10.2.3 Balance húmedo del sistema 117

4.10.2.4 Cantidad de calor total del secador 118

4.10.2.5 Cálculo del área 118

4.10.2.6 Dimensionamiento de las bandejas 119

4.11 Diseño del molino a nivel de planta piloto. 121

4.11.1 Cálculo de la potencia del motor 121

4.11.2 Datos del molino a nivel fábrica 122

4.11.3 Cálculo del diámetro del disco de frotamiento del molino 123

4.11.4 Cálculo de la potencia del molino 123

4.12 Costos 125

4.12.1 Costos de la harina de plátano verde dominico 125

4.12.2 Costo del pan de harina de trigo y harina de plátano

verde dominico 126

CAPITULO V

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 Conclusiones 128

5.2 Recomendaciones 129

BIBLIOGRAFÍA 131

ANEXOS 134

xv

INDICE DEL DISEÑO DE EQUIPOS

1 Diseño del secador a nivel piloto vista superior 120

2 Diseño del molino de frotamiento por disco 124

INDICE DE CUADROS

Cuadro 1 Composición nutricional del plátano dominico 11

Cuadro 2 Composición química de la harina de plátano 14

Cuadro 3 Tipos de secadores 23

Cuadro 4 Análisis bromatológico del plátano verde dominico 39

Cuadro 5 Parámetros de Secado 49

Cuadro 6 Análisis bromatológico de la harina de plátano verde

dominico 41

Cuadro 7 Granulometría de la harina de plátano verde dominico 41

Cuadro 8 Características químicas de la harina de plátano verde

dominio 42

Cuadro 9 Análisis de macro y micro nutrientes de la harina

de plátano verde dominico 42

Cuadro 10 Análisis organoléptico de la harina de plátano verde

dominico 42

Cuadro 11 Análisis microbiológico de la harina de plátano verde

dominico 43

Cuadro 12 Porcentaje de harina de trigo y harina de plátano

verde dominico 46

Cuadro 13 Formulaciones para la elaboración de pan de harina

de trigo y harina de plátano verde dominico 46

Cuadro 14 Análisis bromatológico del pan 49

Cuadro 15 Análisis físico del Pan 49

Cuadro 16 Análisis químicos del Pan 49

xvi

Cuadro 17 Análisis organoléptico del Pan 50

Cuadro 18 Análisis microbiológico del pan 50

Cuadro 19 Factores y niveles de estudio 52

Cuadro 20 Combinación de tratamientos 52

Cuadro 21 Puntuación del color del pan 59

Cuadro 22 Puntuación del olor del pan 60

Cuadro 23 Puntuación del sabor del pan 61

Cuadro 24 Puntuación de la textura del pan 62

Cuadro 25 Datos experimentales para la curva de secado (65º C) 108

Cuadro 26 Perdida de humedad (XT) 110

Cuadro 27 Velocidad de secado 111

Cuadro 28 Rendimiento de la harina de plátano verde dominico 114

Cuadro 29 Rendimiento del pan de harina de trigo y harina de


Cuadro 30 Costos de producción de la harina de plátano verde

dominico 125

Cuadro 31 Costos de producción del pan de harina de trigo y

harina de plátano verde dominico 126

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 1 Plátano 9

Gráfico 2 El pan 15

Gráfico 3 Esquema de un secador de bandejas 23

Gráfico 4 Secador de tambor 25

Gráfico 5 Secador rotatorio 26

Gráfico 6 Molino de martillo 27

Gráfico 7 Molino de piedra 28

xvii

Gráfico 8 Tamizador 28

Gráfico 9 Mezclador de paleta 30

Gráfico 10 Amasadora 30

Gráfico 11 Horno de pan 31

Gráfico 12 Resultado estadístico del color del pan 59

Gráfico 13 Resultado estadístico del olor del pan 60

Gráfico 14 Resultado estadístico del sabor del pan 61

Gráfico 15 Resultado estadístico de la textura del pan 62

Gráfico 16 Balance de energía del secador 93

Gráfico 17 Área de las paredes verticales del secador 97

Gráfico 18 Área de las paredes frontal y posterior del secador 100

Gráfico 19 Área de las paredes horizontales del secador 104

Gráfico 20 Área de las bandejas del secador 107

Gráfico 21 Curva de secado del plátano verde dominico 112

Gráfico 22 Velocidad de secado del plátano verde dominico 113

INDICE DE ANEXOS

ANEXO 1 Fotografías del proceso de elaboración de harina de


ANEXO 2 Fotografías del proceso de elaboración de pan de

harina de trigo y harina de plátano verde dominico 138

ANEXO 3 Análisis microbiológico de la harina de plátano verde

dominico 140

ANEXO 4 Análisis bromatológico del pan 141

ANEXO 5 Análisis microbiológico del pan 142

ANEXO 6 Tabla C-9 Propiedades útiles del aire para transferencia

de calor por convección. 143

ANEXO 7 Tabla B-1 Propiedades del vapor saturado (Unidades SI) 144

ANEXO 8 Cuadro de lectura de Nusselt 145

xviii

ANEXO 9 Norma INEN 0616:2006 Harina de trigo: Requisitos 146

ANEXO 10 Norma INEN 95. Pan común: Requisitos 151

ANEXO 11 Formato de la hoja de encuesta para el pan 154

xix

RESUMEN

El presente trabajo describe el proceso de obtención de harina de plátano verde dominico,

para luego elaborar pan con diversos porcentajes de harina de trigo, cuya característica es

por ser un alimento novedoso y especialmente de darle un proceso productivo al plátano, ya

que en la actualidad existe abundancia en algunos sectores del país, por esto se realizó está

investigación con la finalidad de que sea empleado la harina de plátano verde dominico en

la elaboración de pan sustituyendo un cierto porcentaje de harina de trigo.

En la obtención de harina de plátano verde dominico se empleo el diseño experimental

(A x B) implementando un DBCA siendo las variables: A (Temperatura de secado en

grados centígrados), B (Tiempo de secado en horas), las temperaturas a la que se sometió el

plátano verde dominio son: 60ºC, 65ºC, 70ºC y los tiempos empleados fueron: 6h, 8h, 10h,

obteniéndose como mejor tratamiento la temperatura de secado de 65ºC x 10 horas. A esta

harina se le realizó un estudio para conocer su composición físico-química y el tiempo de

vida útil mediante análisis microbiológico, determinando que el producto es inocuo y puede

durar 6 meses almacenada a temperatura ambiente. Los análisis de calidad bromatológicos

permitieron establecer que el producto por su calidad puede ser utilizado como alternativa

tecnológica en la industria de alimentos. Se la utiliza en la elaboración de pan realizando 3

formulaciones, mediante pruebas de cataciones se tiene que la formula Nº 2 es la más

aceptada por sus características organolépticas color, olor, sabor y textura con una

calificación de aceptabilidad promedio del 72.5%

El costo de la harina fue de $0.29 ctvs cada 250gr, en cuanto al valor del pan fue de $0.88

cada 500gr, cuyo valor es competitivo con el que se comercializa en el mercado local.

Posteriormente, se realizaron los balances de materia y energía tanto a nivel de laboratorio

como piloto, cuyos resultados permitieron determinar las capacidades, requerimientos de

energía y características del secador y molino con una capacidad de producción de

100Kg/h.

xx

SUMMARY

This paper describes the process of obtaining a Dominican plantain flour, then make bread

with various percentages of wheat flour, whose characteristic is to be a novel food and

especially to give you a banana production process, as currently There is plenty in some

areas of the country, so this research was conducted with the aim of which is used the

Dominican plantain flour in bread production by replacing a certain percentage of wheat

flour.

In obtaining Dominican GPF experimental design was employed (A x B) implementing a

DBCA being the variables: A (drying temperature in degrees Celsius), B (Drying time in

hours), temperatures to which underwent green plantain domain are: 60 º C, 65 º C, 70 º C

and times were: 6h, 8h, 10h, obtaining as best treatment drying temperature of 65 ° C x 10

hours. This meal was performed a study to find physical-chemical composition and lifespan

through microbiological analysis, determining that the product is safe and can last 6 months

stored at room temperature. Bromatological quality tests helped confirm that the product

quality can be used as an alternative technology in the food industry. It is used in bread

production by 3 formulations, by cupping tests have the formula N º 2 is the most

acceptable organoleptic characteristics of color, smell, taste and texture with an average

rating of 72.5% acceptability

The cost of flour was $ 0.29 cents each 250g, about the value of bread was $ 0.88 per

500gr, whose value is competitive with that which is marketed in the local market.

Subsequently, we performed mass and energy balances both at laboratory and pilot results

to establish the appropriate capacity, energy requirements and characteristics of the dryer

and mill with a production capacity of 100Kg / h.

1

CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN

1.1. Antecedentes

1.1.1. Antecedentes históricos

El plátano tiene su origen en Asia meridional, siendo conocido en el Mediterráneo

desde el año 650 d.C. La especie llegó a Canarias en el siglo XV y desde allí fue llevado

a América en el año 1516. El cultivo comercial se inicia en Canarias a finales del siglo

XIX y principios del siglo XX. El plátano macho y el bananito son propios del Sudoeste

Asiático, su cultivo se ha extendido a muchas regiones de Centroamérica y Sudamérica,

así como de África subtropical; constituyendo la base de la alimentación de muchas

regiones tropicales.

El plátano es el cuarto cultivo de frutas más importante del mundo. Los países

latinoamericanos y del Caribe producen el grueso de los plátanos que entran en el

comercio internacional, unos 10 millones de toneladas, del total mundial de 12 millones

de toneladas. Es considerado el principal cultivo de las regiones húmedas y cálidas del

sudoeste asiático.

La producción de plátano ha sido ancestral en el Ecuador principalmente para el

consumo interno. La presión de la demanda étnica en países como Estados Unidos y

otros en Europa, han estimulado la producción de plátano de buena calidad para la

exportación, el cual es una fuente de ingreso para pequeños y grandes productores que

se dedican al cultivo del producto.

Los consumidores del norte lo aprecian sólo como un postre, pero constituye una parte

esencial de la dieta diaria para los habitantes de más de cien países tropicales y

subtropicales.

2

1.1.2. Antecedentes científicos

Su nombre científico es Musa paradisiaca y pertenece a la familia de las Musaceae.

Especie: Musa cavendishii (plátanos comestibles cuando están crudos) y Musa

paradisiaca (plátanos machos o para cocer). Además descienden, como producto de

variado y múltiples cruzamientos, de dos especies silvestres, Musa acuminata Colla y

Musa balbisiana Colla.

1.1.3. Antecedentes prácticos

La utilización de la haría de plátano en el pan va a ayudar a mejorar su característica

organoléptica. Por lo tanto, podemos decir que llevando a cabo el proceso de

elaboración, va a incrementar la producción de pequeñas y grandes industrias

panificadoras ya que tendrían al plátano como materia prima opcional en casos de que

exista escasez de la harina de trigo, pudiendo decir que este producto podrá llevar a un

mejoramiento en gran parte a la nutrición de los seres humanos.

1.1.4. Importancia del estudio

La importancia de ésta investigación pretende darle al plátano un proceso diferente para

su comercialización y especialmente para su consumo, obteniendo la harina de plátano

para luego utilizarla en elaboración de pan mezclando con diferentes porcentajes de

harina de trigo.

Además se pretende ayudar al pequeño productor aprovechando la materia prima

(plátano) dándole un proceso unitario, como es la elaboración de harina ya que en la

actualidad en la zona de El Carmen en épocas de invierno, se produce en grandes

cantidades lo cual provoca desperdicio y pérdida del producto.

1.1.5. Situación actual del tema de investigación

En la actualidad podemos encontrar variedades de panes el cual es de consumo masivo,

pero en el mercado consumidor no existen panes de harina de trigo y plátano. La

investigación sobre este producto incentiva a aprovechar la materia prima como es el

3

plátano, el cual es de producción masiva en algunos sectores, se pretende darle un

proceso tecnológico para evitar pérdidas y por ende incrementar la situación económica

de los productores, incentivar a los pequeños panaderos a que elaboren sus productos

utilizando a la harina de plátano como materia prima directa.

1.2. Limitaciones del estudio

No existen limitaciones ya que la elaboración de este producto se lleva a cabo en la

planta agroindustrial de la UTE, ya que posee los equipos adecuados en su totalidad

para su desarrollo.

Las materias primas (plátano) se obtendrá de la empacadora de plátanos REMA, la cual

se encuentra ubicada en el Cantón El Carmen y la harina de trigo se obtendrá en las

tiendas de la misma ciudad.

1.3. Alcance del trabajo

Obtener el producto final como es el pan de harina de trigo y harina de plátano, la cual

se obtiene al secar el plátano a diferentes tiempos y temperaturas, para luego realizar las

debidas formulaciones entre las dos materias primas.

Posteriormente se analiza a cada mezcla mediante análisis bromatológico para elegir el

mejor tratamiento que proporciona el mejor nivel nutritivo y mejores características

organolépticas.

1.4. Objeto de estudio

El objeto de estudio es la obtención de harina de plátano verde dominico mediante

proceso de secado por conducción y los diversos porcentajes de harina de trigo para

elaborar pan, con la finalidad de obtener un producto nutritivo con características

organolépticas aceptables al consumidor.

4

1.5. Objetivos

1.5.1. General

Obtener harina de plátano verde dominico mediante proceso de secado por conducción

para elaborar pan con diversos porcentajes de harina de trigo en la UTE Santo Domingo

2009.

1.5.2. Específicos

1. Realizar los análisis bromatológicos del plátano verde dominico para determinar su

composición antes de ser sometido al secado

2. Determinar la temperatura y el tiempo de secado del plátano para obtener la harina

y ser utilizada en la elaboración de pan.

3. Realizar los análisis bromatológicos de la harina de plátano verde dominico para

determinar su composición.

4. Determinar el porcentaje de harina de trigo y harina de plátano verde dominico para

mejorar las características organolépticas del pan.

5. Realizar los análisis químicos y organolépticos para determinar la composición del

pan.

6. Realizar el balance de masa y energía para determinar el rendimiento del pan y el

consumo de energía de los equipos.

1.6. Justificación

Para la realización de esta investigación se utilizan conocimientos como son análisis de

alimentos, tecnología de frutas y hortalizas, tecnología de cereales, conocimientos

panderos, balance de materia y energía, lo cual se aplicará en el laboratorio.

5

La elaboración del producto pretende implementar nuevos pasos a los diferentes

métodos teórico-prácticos que se aplican para su elaboración. Podemos decir, que se

aportará con un cambio en el diagrama de flujo en la tecnología de la elaboración de pan

ya que se incrementa a la harina de plátano como materia prima en su elaboración.

La obtención de harina de plátano va ayudar al crecimiento económico en pequeñas y

grandes empresas que elaboran el producto, además, generará ingresos económicos a los

productores de plátano ya que en la actualidad existe abundancia del producto el cual no

es procesado como un subproducto (harina) en la zona del Carmen, además ayudando a

que el pan sea más nutritivo en la alimentación diaria de las persona.

1.7. Hipótesis o idea a defender del estudio

1.7.1. Hipótesis alternativa

Hi = La temperatura y tiempo de secado del plátano verde dominico está influenciando

en la obtención de la harina.

Hi = El porcentaje de harina de trigo y harina de plátano verde dominico está

influenciado en las características organolépticas del pan.

1.7.2. Hipótesis Nula

Ho = La temperatura y tiempo de secado del plátano verde dominico no está

influenciando en la obtención de la harina.

Ho = El porcentaje de harina de trigo y harina de plátano verde dominico no está

influenciado en las características organolépticas del pan.

6

1.7.3. Variables

1.7.3.1. Variable independiente

• Tiempo y temperatura de secado

• Porcentaje de harina de trigo y harina de plátano verde dominio

1.7.3.2.Variable dependiente

• Composición organoléptica (color, olor, sabor y textura)

• Composición química.(humedad, grasa, proteína, ceniza, fibra y minerales)

1.8. Aspectos metodológicos del estudio

1.8.1 Diseño o tipo de investigación

Se aplicará el tipo de investigación Experimental – No Observacional – Relacional

1.8.1.1. Experimental

Debido a que se manejara la experimentación a través de la realización Causa – Efecto

entre las variables en juego.

1.8.1.2. No observacional

Ya que las variables a utilizar en la investigación no solo se observan sino que pueden

ser utilizadas a conveniencia o necesidad de dicha investigación.

1.8.1.3. Relacional

Debido a que las variables se relacionan directa o indirectamente entre ellas, es decir

muestran una casualidad causa-efecto.

7

1.8.2. Métodos de investigación

1.8.2.1. Método inductivo

Modalidad eminentemente empírica de investigación que parte de la observación de la

casuística de un fenómeno para, mediante la búsqueda y agrupación de semejanzas,

formular conclusiones de valor general.

1.8.2.2. Método Estadístico

Permite realizar el análisis de los datos para transformarlos en información y de allí

extraer resultados, conclusiones y recomendaciones

1.8.2.3. Método analítico

Es aquel que se preocupa de dividir el todo en partes y revisar cuidadosamente cada una

de ellas, identificando las partes de interés.

1.9. Fuentes y técnicas de investigación

Para la recolección de datos necesarios, y llevar a cabo esta investigación utilizaremos:

a) Fuentes secundarias tales como: libros, folletos, revistas.

b) Técnicas como: la revisión de literaturas, revisión de documentos, consultas a

expertos, trabajo de campo, Internet y fichas bibliográficas.

Obtener harina de plátano verde dominico mediante proceso de secado por conducción

para elaborar pan con diversos porcentajes de harina de trigo en la UTE Santo Domingo

2009.

8

1.10. Población y Muestra

1.10.1. Población

La población que se va a seleccionar para realizar las cataciones de aceptabilidad del

producto, van hacer los estudiantes de la escuela de Ingeniería Agroindustrial a partir

del séptimo semestre y varios docentes.

1.10.2. Muestra

Mediante la aplicación de la fórmula:

N

n =

E2 (N - 1) + 1

En donde:

n = Tamaño de la muestra

N = Tamaño de la población

E = Probabilidad estadística

9

CAPITULO II

MARCO DE REFERENCIA

2.1. EL PLÁTANO

2.1.1. Descripción de la planta

Grafico Nº 1

Plátano dominico

Fuente: www.answers.com/topic/musaceae-1

Pertenece a la familia de las Musáceas cuya especies es la Musa cavendishii (plátanos

comestibles cuando están crudos) y Musa paradisiaca (plátanos machos o para cocer).

Tiene su origen en Asia meridional, siendo conocida en el Mediterráneo desde el año

650.

La planta es una herbácea perenne gigante, con rizoma corto y tallo aparente, que

resulta de la unión de las vainas foliares, cónico de 3.5-7.5 m de altura, es subterráneo

que está coronado con yemas; éstas se desarrollan una vez que la planta ha florecido y

fructificado, terminado en una corona de hojas las cuales son muy grandes y dispuestas

en forma de espiral, de 2-4 m. de largo y hasta de medio metro de ancho, con un peciolo

de 1 m o más de longitud.

“Cada planta tiene normalmente entre 5 y 15 hojas, siendo 10 el mínimo para

considerarla madura.” 1

1 http://articulos.infojardin.com/Frutales/fichas/platano-platanos-banano-bananos.htm

10

La variedad Musa paradisiaca, que viene a producir el 30% del género, proporciona

frutos que sólo son comestibles si se asan o cuecen (técnicamente son los verdaderos

plátanos).

• Flores

Flores amarillentas, irregulares y con seis estambres, de los cuales uno es estéril,

reducido a estaminodio petaloideo.

El gineceo tiene tres pistilos, con ovario ínfero. El conjunto de la inflorescencia

constituye el "régimen" de la platanera.

Cada grupo de flores reunidas en cada bráctea forma una reunión de frutos llamada

"mano", que contiene de 3 a 20 frutos. Un régimen no puede llevar más de 4 manos,

excepto en las variedades muy fructíferas, que pueden contar con 12-14.

• Fruto

Oblongo durante el desarrollo del fruto éstos se doblan geotrópicamente, según el peso

de este, hace que el pedúnculo se doble. Esta reacción determina la forma del racimo.

Los plátanos son polimórficos, pudiendo contener de 5-20 manos, cada una con 2-20

frutos; siendo de color amarillo verdoso, amarillo, amarillo-rojizo o rojo.

Los plátanos comestibles son de partenocarpia vegetativa, o sea, que desarrollan una

masa de pulpa comestible sin la polinización. Los óvulos se atrofian pronto, pero

pueden reconocerse en la pulpa comestible.

La partenocarpia y la esterilidad son mecanismos diferentes, debido a cambios

genéticos, que cuando menos son parcialmente independientes.

La mayoría de los frutos de la familia de las Musáceas comestibles son estériles, debido

a un complejo de causas, entre otras, a genes específicos de esterilidad femenina,

triploidía y cambios estructurales cromosómicos, en distintos grados

11

2.1.2. Composición química

Cuadro Nº 1

Composición Nutricional del Plátano dominico

Componentes Contenido de 100 g de parte

comestible

Agua 70 %

Cenizas 0.9 %

Grasa total 0.6 %

Hidratos de carbono 27 %

Proteínas 1.2 %

Fibra 0,60 g

Acido ascórbico 120 mg

Calcio 80 mg

Caroteno 2,40 mg

Fósforo 290 mg

Hierro 6 mg

Niacina 7 mg

Riboflavina 0,50 mg

Tiamina 0,50 mg Fuente: http://www.vivirnatural.com/alim/platanos.htm

2.1.3. Cultivos en el Ecuador

En el país se produce muchas variedades de plátano. Pero en región litoral existen dos

variedades predominantes denominadas Barraganete y Dominico.

“En el sector de El Carmen y La Maná existen pequeñas plantaciones de las variedades

Dominico hartón y Maqueño, en todo el litoral se aprecia, en forma diseminada, un

pequeño número de plantas de la variedad denominada Cuatro Filos”2

Las características morfológicas de las principales variedades son las siguientes:

2 CABEZAS, Luis. El cultivo de plátanos en Ecuador (2003). Guayaquil – Ecuador .Pp. 13

12

• Dominico: Ocupa el 60% de la superficie en producción.

• Barraganete: Ocupa el 30% de la superficie en producción.

• Barraganete enano: Ocupa el 30% de la superficie en producción.

• Dominico hartón: Es una mezcla de las dos anteriores.

• Maqueño.

• Cuatro filos.

• Morado AAA.

2.1.4. Clima y suelo para el cultivo del plátano o banana

Exige un clima cálido y una constante humedad en el aire. Necesita una temperatura

media de 26-27 ºC, con lluvias prolongadas y regularmente distribuidas.

Estas condiciones se cumplen en la latitud 30 a 31 º norte o sur y de los 1.00 a los 2.00

m de altitud. Son preferibles las llanuras húmedas próximas al mar, resguardadas de los

vientos y regables.

El crecimiento se detiene a temperaturas inferiores a 18ºC. Se producen daños a

temperaturas menores de 13ºC y mayores de 45ºC. En condiciones tropicales, la luz, no

tiene tanto efecto en el desarrollo de la planta como en condiciones subtropicales,

aunque al disminuir la intensidad de luz, el ciclo vegetativo se alarga.

2.1.5. Plagas

• Thrips (Hercinothrips femoralis).

• Cochinilla Algodonosa (Dysmicoccus alazon) .

• Ácaros (Tetranychus telarius, Tetranychus urticae)

• Taladro o Traza (Hieroxestis subcervinella)

• Barrenador de la raíz del plátano (Cosmopolites sordidus)

• Nemátodos (Pratylenchus, Helicotylenchus, Meloidogyne)

2.1.6. Enfermedades

• Sigatoka negra

13

2.1.7. Cosecha

“El punto de cosecha se determina visualmente de acuerdo al llenado y calibre de los

frutos. En el caso de fruta para exportación se considera también el color de la cinta

colocada en el raquis que indica el número de la semana de parición.”3

2.1.8. Exportación del plátano en el Ecuador.

El plátano de exportación no puede tener resquebrajamientos en su cáscara, signos de

marchitamiento, golpes o cicatrices excesivas, ni puntas rotas. Se toleran pequeñas

cicatrices causadas por insectos o manchas del fruto, pero no aquellas producidas a

causa de maltrato mecánico (corte, transporte, etc.).

Se realiza exclusivamente en base a los plátanos Barraganete y Barraganete enano,

empacados en cajas de cartón conteniendo 22,7 kilos (50 libras) de dedos, los que se

disponen sueltos dentro de la caja para facilitar su disposición dentro del cartón.

“Existen más de veinte empresas exportadoras de plátano, pero solo 4 de ellas la hacen

semanalmente en volúmenes importantes. Más del 90% de la exportación platanera se

origina en el sector El Carmen, pues la gran extensión de plantaciones ahí concentradas

(sobre 30000Has.) facilita obtener toda la fruta necesaria para llenar los contenedores.” 4

2.1.9. Industrialización del plátano

2.1.9.1. Harina

La harina de plátano es muy rica en hidratos de carbono y sales minerales como ser:

calcio orgánico, potasio, fósforo, hierro, cobre, fluor, iodo y magnesio. También posee

vitaminas del complejo B, tiamina, riboflavina, pirodoxina y ciancobalamina.

Por lo cual constituyen una de las mejores maneras de nutrir de energía vegetal a

nuestro organismo. Es muy indicado para la dieta de los niños, que precisan muchas

veces de un alimento que pueda saciar su hambre rápidamente. Igualmente para los

3 CABEZAS, Luis. El cultivo de plátanos en Ecuador (2003). Guayaquil – Ecuador. Pp. 66 4 CABEZAS, Luis. El cultivo de plátanos en Ecuador (2003). Guayaquil – Ecuador. Pp. 70

14

deportistas o para cualquier persona que requiera un sano energético en cualquier

momento.

Cuadro N° 2

Composición química de la harina de plátano

HARINA DE PLÁTANO

%

Agua 11.2

Proteínas 3.6

Grasa 0.8

Carbohidratos 82.2

Minerales 2.2

Total 100% Fuente: www.corpei.org

2.1.9.2. Utilización

Básicamente para el mercado interno, pues la denominada “colada de plátano” ha sido

un alimento tradicional en las áreas rural y urbana del litoral ecuatoriano, inclusive en el

medio campesino, para la nutrición de los infantes a falta de leche. En la actualidad se

realizan exportaciones eventuales a Estados Unidos y permanentemente a Colombia, de

una parte de la producción platanera de El Carmen, esto es el procesamiento de 5000

racimos (150000 “dedos” semanales).

“La cantidad de plátano empleada en la elaboración de harina representaría un total de

18000 toneladas métricas, con la salvedad que esta información es solo estimativa por la

no existencia de registros oficiales valederos” 5

5 CABEZAS, Luis. El cultivo de plátanos en Ecuador (2003). Guayaquil – Ecuador. Pp. 71

15

2.2. El pan

Gráfico Nº 2

El pan

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Pan

Desde hace miles de años, los cereales han sido el principal alimento del ser humano, y

el pan desde este tiempo es el símbolo de su alimento. En la actualidad en todo el

mundo se elabora pan, pero este que se consume hoy poco ha cambiado en su

elaboración e ingredientes desde la antigüedad.

“El pan es un alimento apetecible al mismo tiempo que nutritivo, por lo que es

conveniente incluir una adecuada proporción de féculas, entre las que se incluye el pan,

en la dieta diaria. Un gran número de panes básicos son bajos en grasa y proporcionan

una buena fuente de fécula, es decir, de hidratos de carbonos complejos que

proporcionan al cuerpo energía, así como algunas proteínas, fibra, vitaminas y hierro” 6.

2.2.1. Ingredientes básicos para preparar pan

• Harina de trigo.- La harina (término proveniente del latín farina, que a su vez

proviene de far y de farris, nombre antiguo del farro) es el polvo fino que se obtiene

del cereal molido y de otros alimentos ricos en almidón.

• Levadura.- Es un ingrediente básico en la preparación de pan, ya que permite que

éste leve. Se trata d un organismo vivo que requiere alimento y humedad para crecer

y sobrevivir.

6 SHEASBY, Anne. Recetas de pan. Edit, Blume. Edición 2005. Pp 7

16

• El azúcar.- Ayuda a alimentar la levadura y a hacerla más activa para que la

fermentación tenga lugar en el menos tiempo posible.

• Sal.- Mejora el sabor del pan. Sin embargo, también retrasa la acción de la levadura,

por lo que no debe añadir demasiada cantidad ni debe incorporarla directamente a la

levadura

• Líquidos.- El líquido más empleado en la preparación del pan es el agua, aunque

algunas recetas utilizan leche o una mezcla de leche y agua.

• Grasa.- Algunas recetas incluyen una pequeña cantidad de grasa, como mantequilla

o manteca, las cuales deben incorporarse con la harina antes o después de añadir la

levadura.

2.3. Transmisión de calor

Es una de las operaciones que tienen lugar en la industria alimentaria. Por ejemplo, la

cocción, el horneado, el secado, la esterilización y la congelación, son etapas en la que

transfiere calor, y forman parte del procesado de casi todos los alimentos.

“La transmisión de calor es un proceso dinámico durante el cual se transmite calor

desde una materia caliente a otra más fría. Su velocidad depende de la diferencia de

temperatura existente entre ellas y es mayor cuanto más grande sea ésta.” 7

2.3.1. Conducción del calor

La en tiende a fluir de una región de temperatura alta a una región de temperatura baja

dentro de una sustancia. “La ley de Fourier de conducción de calor establece que la

velocidad a la cual la energía fluye a través de una sustancia es directamente

7 EARLE, R.L. Ingeniería de los alimentos (las operaciones básicas del procesado de los alimentos, 2 da edición. España 1998. Pp. 45.

17

proporcional al gradiente de temperatura en ese punto de la sustancia y del área normal

al flujo de energía” 8

Q = - kA

En donde:

Q = Velocidad de calentamiento, tiene unidades características de W o Btu/h.

K = La conductividad térmica de la sustancia, tiene unidades características de Btu/h x

pies x ºF o W/m x ºC.

A = Área de la sección transversal normal al flujo de calor, tiene unidades

características de pie2 o m2.

dT = Cambio en la temperatura dentro de la sustancia, que se realiza en la distancia dx.

Las unidades características para dT/dx son ºF/pie o ºC/m.

2.3.2. Transmisión de calor por convección

Es el proceso mediante el cual un fluido se mueve en una comunicación termal con una

superficie sólida o líquida, recibe o libera energía por medio de conducción o radiación,

y entonces deja la superficie. En consecuencia, por lo general se expresa el flujo de

calor de acuerdo a la ley de Newton del enfriamiento como.

QA

= h (Ts – T∞) (9)

En donde:

Q/A = Flujo de calor, las unidades son W/m2 o BTU/h x pie2.

8 Clay Batty (1990). Fundamentos de Ingeniería de Alimentos. Primera Edición. Editorial Continental S.A. México. Pp. 180.


18

h = Coeficiente de transferencia de calor, las unidades son W/m2 x ºC o BTU/h x pie2 x

ºF.

Ts = Temperatura de la superficie, las unidades son ºC o ºF.

T∞ = Temperatura de corriente libre, las unidades son ºC o ºF.

2.3.2.1. Coeficiente de transferencia de calor.

Se llama alguna veces coeficiente pelicular de conductancia unitaria pelicular o

coeficiente pelicular de convección y depende de varios parámetros de flujo que

incluyen conductividad, densidad, viscosidad y velocidad de fluido, nivel de turbulencia

y posición en la superficie.

• El número de Nusselt, algunas veces llamado el coeficiente adimensional de

transferencia de calor se define como:

Nu = (10)

En donde:

Nu = Número de Nusselt, adimensional.

h = Coeficiente pelicular, las unidades son W/m2 x ºC o BTU/h x pie2 x ºF.

L = Longitud característica como diámetro de un tubo o longitud de la superficie plana,

la unidad es m.

k = Conductividad térmica del fluido, la unidad es W/m x ºC.

• El número de Reynolds se define como:


19

Re = ∞

µ (11)

En donde:

Re = Número de Reynolds, adimensional.

ρ = Densidad del fluido, la unidad es kg/m3.

V∞ = Corriente libre o velocidad media, la unidad es m/s.

L = Longitud característica, la unidad es m.

µ = Viscosidad, la unidad es kg/m x s.

• El número de Prandtl se define como:

Pr = µ (12)

En donde:

Pr = Número de Prandtl, adimensional.

Cp = Calor específico a presión constante, la unidad es kJ/kg x ºC.


k = Conductividad térmica, la unidad es W/m x ºC.

• El número de Grashof se define como:

Gr = (13) 11 Clay Batty (1990). Fundamentos de Ingeniería de Alimentos. Primera Edición. Editorial Continental S.A. México. Pp. 191.


20

En donde:

Gr = Número de Grashof, adimensional.

g = Aceleración debido a la gravedad, la unidad es m/s2.

β = Coeficiente volumétrico de expansión que tiene unidades de K-1 R-1.

ρ = Densidad de masa, la unidad es kg/m3.


Ts = Temperatura de superficie, la unidad es ºC.

T∞ = Temperatura de corriente libre o temperatura ambiente, la unidad es ºC.

L = Una longitud característica, la unidad es m.

2.3.2.2. Coeficiente de transferencia de calor global

La transferencia de calor comúnmente se encuentra en el procesamiento de alimentos

que implica un proceso con múltiples etapas en el cual el calor se transmite por

convección, en parte de un fluido a la superficie de una pared sólida, después es

conducido desde la superficie de la pared hacia otro fluido. La ecuación para el calcula

de la transferencia de calor global seria.

U = 1 (14) 1 h1

Δxk

1h2

En donde:

U = Coeficiente de transferencia de calor global, la unidad es W/m2 x ºC.

h = Coeficiente pelicular, la unidad es W/m2 x ºC.

Δx = Espesor de las paredes, la unidades son cm o m.

k = Conductividad térmica, la unidad es W/m x ºC. 13 Clay Batty (1990). Fundamentos de Ingeniería de Alimentos. Primera Edición. Editorial Continental S.A. México. Pp. 191.


21

Q = U x A x ΔT (15)

Diferencia en la temperatura del fluido. ΔT = T∞1 - T∞2

En donde:

Q = Velocidad de transmisión de calor, las unidades son W o BTU.

U = Coeficiente de transferencia de Calor global entre la fuente calorífica y la

superficie, la unidad es W/m2 x ºC.

A= Es el área de transferencia de calor, las unidades son m2 o pie2.

ΔT = Es la diferencia de temperaturas, las unidades son ºC o ºF.

2.3.2.3. Calor Específico

“El calor específico se define como el cambio de energía específica interna por el

cambio de temperatura. Ya que en esta fase puede ser un sólido, un líquido o un gas,

pero no se producirán cambios de fase. Así se definirá una variable llamada calor

específico, la cantidad de calor que se requiere por unidad de masa para elevar la

temperatura en un grado” 16

Q = M Cp ΔT (17)

En donde:

M = Masa en kilogramos.

Cp= Calor específico, la unidad es kJ / kg* °C.

ΔT = Cambio de Temperaturas en grados centígrados.


16 Van, Wylwn Gordon: Fundamentos de la Termodinámica , Segunda Edición, Editorial

17 Van, Wylwn Gordon: Fundamentos de la Termodinámica , Segunda Edición, Editorial

22

2.4. Secado.

“El secado es uno de los métodos más antiguos para conservar alimentos. Los

practicaban los pueblos primitivos, con anterioridad a la historia escrita, para secar

carne y pescado al sol.”18

Se entiende por secado de los alimentos la extracción deliberada del agua que contiene,

operación que se lleva a cabo en la mayoría de los casos evaporando el agua por acción

de su calor latente de vaporización.

“El secado es un proceso en el cual se elimina la humedad de un producto alimenticio

para reforzar su estabilidad, transportabilidad, sabor, y textura.”19

2.4.1. Conducción

“Es un mecanismo para la transferencia de calor al material que se está secando. La

trasferencia de calor se efectúa en un lado del producto alimenticio húmedo mientras

que el vapor de agua sale por el otro lado.” 20

2.4.2. Tipos de secadores.

En la industria de alimentos es de esperar que se utilicen diferentes tipos de secadores,

aunque los principios básicos y fundamentales del secado de alimentos se pueden

aplicar a cualquier tipo de secadores.




23

Cuadro Nº 3

Tipos de secadores

SECADORES PRODUCTOSSecador de tambor Leche, hortalizas, plátanos.

Secadores de túnel Algunos productos de carne

Secadores rotatorios Frutas y hortalizas

Hornos secadores Manzanas, algunas hortalizas

Secador de bandejas Granos secos

Fuente: Desrosier Norman 1997

2.4.2.1. Secadores de bandeja.

“En los secadores de bandeja el producto el producto alimenticio se extiende sobre

bandejas en las que tiene lugar la desecación.

La calefacción se puede llevar a cabo mediante una corriente de aire que pasa sobre la

bandeja, por conducción en bandejas calefactoras, por soportes calentados o por

radiación desde superficies calientes.” 21

Gráfico Nº 3

Esquema de un secador de bandejas

Fuente: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4070035/images/Fig_7.7.gif 21 EARLE, R.L. Ingeniería de los alimentos (las operaciones básicas del procesado de los alimentos, 2 da edición. España 1998. Pp. 98.

24

Considérese el sistema secador que se ilustra en el gráfico Nº 2. Un balance de energía

para este sistema da:

Q = Mpe * Cpe (Tpe – Tpi) + Ma[Ca(Tae – Tai) (22)

+ ωai(hve – hvi)] + Mevap(hve – Hli) + Qperdido

En donde:

Q = Transferencia de calor que se necesita, las unidades son kJ/h o kW.

Mpe = Velocidad de flujo de masa del producto que sale del sistema, la unidad es kg/h.

Cpe = Calor específico del producto de salida, la unidad es kJ/kg x ºC.

Tpe = Temperatura del producto a la salida, la unidad es ºC.

Tpi = Temperatura del producto a la entrada, la unidad es ºC.

Ma = Velocidad de flujo de masa del aire seco a la entrada del secador, la unidad es

kg/h.

Ca = Calor específico a presión constante del aire seco, la unidad es kJ/kg x ºC.

Tae = Temperatura del aire a la salida, la unidad es ºC.

Tai = Temperatura del aire a la entrada, la unidad es ºC.

ωai = Humedad absoluta del aire que entra al secador, la unidad es kgH2O/kg A.S.

hve = Entalpía del vapor de agua en la salida del aire, la unidad es kJ/kg.

hvi = Entalpía del vapor de agua en la entrada del aire, la unidad es kJ/kg.

Mevap = Velocidad de evaporación dentro del secador, la unidad es kg H2O/h.

hli = Entalpía del vapor de agua líquida en la entrada del producto, la unidad es kJ/kg.

Qperdido = Perdida de calor a través de las paredes por fugas de aire, la unidad es kJ/h.

Q = U * A * ΔT (23)



25

En donde:

Q = Velocidad de transmisión de calor, las unidades son W o BTU.

U = Coeficiente de transferencia de Calor global entre la fuente calorífica y la

superficie, la unidad es W/m2 x ºC.

A= Es el área de transferencia de calor, las unidades son m2 o pie2.

ΔT = Es la diferencia de temperaturas, las unidades son ºC o ºF.

2.4.2.2. Secadores de tambor

Los secadores de tambor usan transferencia de calor por conducción para suministrar la

energía para la vaporización del agua. El vapor se condensa dentro del tambor para

constituir una fuente de calor, a medida que el tambor gira se adhiere una delgada capa

del producto sobre el tambor.

La velocidad de rotación del tambor se ajusta para obtener el contenido deseado de

humedad en el producto que una vez secado es raspado para desprenderlo del tambor

por medio de una cuchilla.

Gráfico Nº 4

Secador de tambor

Fuente: http://www.jlsintl.com

Un balance de energía para este sistema es el siguiente:

Q = Mpe * Cpe (Te – Ti) + Mevap(he – hi) + Qperdido

26

En donde:

Q = Velocidad de transferencia de calor, las unidades son kJ/h o kW.

Mpe = Velocidad de flujo de masa del producto a la salida, la unidad es kg/h.

Cpe = Calor especifico del producto a la salida, la unidad es kJ/kg x ºC.

Te = Temperatura de salida del producto, la unidad es ºC.

Ti = Temperatura de entrada del producto, la unidad es ºC.

Mevap = Velocidad de evaporación del agua, la unidad es kgH2O/h.

he = Entalpía del vapor de agua a la salida, la unidad es kJ/kg.

hi = Entalpía del vapor de agua a entrada, la unidad es kJ/kg.

Qperdido = Pérdida de calor hacia el ambiente, la unidad es kJ/h.

2.4.2.3. Secadores rotatorios

Son secadores que consisten en un cilindro que contiene el producto a secar y que rota a

bajas rpm sobre su eje agitando el producto, logrando un secado más rápido y

homogéneo.

Posee un generador de aire caliente del tipo indirecto provisto de un soplador centrífugo

y un quemador automático de GLP y GNC. Pueden secarse batch de productos húmedos

de 100 a 3,000 Kg.

Gráfico Nº 5

Secador de tambor

Fuente:www.quebarato.com.br

27

2.5. Molienda.

“La molienda es una operación unitaria que reduce el volumen promedio de las

partículas de una muestra sólida. La reducción se lleva a cabo dividiendo o

fraccionando la muestra por medios mecánicos hasta el tamaño deseado.” 24 .

Los métodos de reducción más utilizados en las maquinas de molienda son compresión,

impacto, frotamiento y cortado.

2.5.1. Tipos de molinos.

• Molinos de martillo

Se basa en el mecanismo de compresión del material entre dos cuerpos. Entre más

rápida sea la fuerza de aplicación más rápido ocurre la fractura por el aumento de la

energía cinética concentrando la fuerza de fragmentación en un solo punto produciendo

partículas que se fracturan rápidamente hasta el límite.

Gráfico Nº 6

Molino de martillo

Fuente: www.imbetahn.com/Molino.html

• Molino de piedra

Se utilizan dos piedras circulares, siendo la inferior fija y la superior giratoria. El

principio de su funcionamiento es el efecto de cortadura de la piedra giratoria. Las 24 http://www.emagister.com/uploads_courses/Comunidad_Emagister_22241_22241.pdf

28

piedras suelen estar formadas por segmentos que se mantienen unidos por una banda de

hierro, de modo que cuando gira la piedra superior se produce un efecto de corte sobre

el grano.

Gráfico Nº 7

Molino de piedra

Fuente: www.tumbes.olx.com.pe

2.6. Tamizado

El tamizado es un proceso físico, con el objeto de separar la materia en sus distintos

tamaños. Se realiza con una herramienta denominada tamiz, puede ser simplemente una

red o un proceso industrial.

El tamizado puede realizarse en seco (el material está en polvo) o en húmedo. El

tamizado en húmedo se efectúa con adición de agua, o un fluido al material.

Gráfico Nº 8

Tamizador

Fuente: www.solostocks.com

29

• Granulometría

“Es la medición de los granos de una formación sedimentaria y el cálculo de la

abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala

granulométrica.” 25

2.7. Mezclado.

El mezclado es el proceso según el cual varios ingredientes se ponen en contacto, de tal

forma que al final de la operación se obtenga un sistema homogéneo.

La mezcla completa se puede por ello definir como aquella situación en la que todas las

muestras contienen los componentes en las mismas proporciones.

2.7.1. Tipos de mezcladores

• Mezcladores de corrientes:

En este tipo de mezclador, se introducen los materiales casi siempre por medio de una

bomba y la mezcla se produce por interferencia de sus flujos corrientes. Solo se

emplean en los sistemas continuos o circulantes para la mezcla completa de fluidos

miscibles.

• Mezclador de Paletas o Brazos.

“Este es, probablemente el tipo más antiguo de mezclador y consiste en esencia en una

o varias paletas horizontales, verticales o inclinadas unidas a un eje horizontal, vertical

o inclinado que gira axialmente dentro del recipiente (aunque no siempre está centrado

con éste). De esta manera el material que se mezcla es empujado o arrastrado alrededor

del recipiente siguiendo una trayectoria circular.” 26

25 http://taninos.tripod.com/molinosmartillo.htm

26 http://www.monografias.com/trabajos15/mezclado/mezclado.shtml

30

Gráfico Nº 9

Mezclador de paleta

Fuente: www.pharmaceutical-equipment.com

2.8. Amasado.

El amasado es una etapa clave y decisoria en la calidad del pan. En esta etapa influirá

tanto el tipo de amasadora como la velocidad, la duración y la capacidad de ocupación

de la misma. Durante este proceso, los componentes de la harina (almidón, proteínas,

grasas, cenizas y enzimas), pierden su individualidad y, junto con sus demás

ingredientes, van a dotar a la masa de unas características plásticas (fuerza y equilibrio).

Gráfico Nº 10

Amasadora

Fuente: www.archiexpo.es

2.9. Horneado

Es un proceso muy importante, en el cual se somete a la masa a una temperatura

determinada y durante un tiempo de cocción característico del tipo de pan. Al someter al

pan a estas temperaturas, que suelen ser mayores a 200 grados, se matan a todas las

31

levaduras ya a todos los posibles contaminantes excepto a formas de resistencia, que

pueden provocar contaminaciones a las 24-36 horas.

Gráfico Nº 11

Horno de pan

Fuente: www.panaderiaindustrial.com.

32

CAPÍTULO III

METODOLOGÍA

3.1. Diseño o tipo de investigación

Se aplicará el tipo de investigación Experimental – No Observacional – Relacional

3.1.1. Experimental.- Debido a que se manejara la experimentación a través de la

realización Causa – Efecto entre las variables en juego.

3.1.2. No observacional.- Ya que las variables a utilizar en la investigación no solo se

observan sino que pueden ser utilizadas a conveniencia o necesidad de dicha

investigación.

3.1.3. Relacional.- Debido a que las variables se relacionan directa o indirectamente

entre ellas, es decir muestran una casualidad causa-efecto.

3.2. Métodos de investigación

3.2.1. Método inductivo

Modalidad eminentemente empírica de investigación que parte de la observación de la

casuística de un fenómeno para, mediante la búsqueda y agrupación de semejanzas,

formular conclusiones de valor general.

3.2.2. Método Estadístico

Permite realizar el análisis de los datos para transformarlos en información y de allí

extraer resultados, conclusiones y recomendaciones.

33

3.2.3. Método analítico

Es aquel que se preocupa de dividir el todo en partes y revisar cuidadosamente cada una

de ellas, identificando las partes de interés.

3.3. Fuentes y técnicas de investigación

Para la recolección de datos y llevar a cabo esta investigación utilizaremos:

• Fuentes secundarias tales como: libros, folletos, revistas.

• Técnicas como: la revisión de literaturas, revisión de documentos, consultas a

expertos, trabajo de campo, Internet y fichas bibliográficas.

3.4. Población y Muestra

3.4.1. Población

La población que se va a seleccionar para realizar las cataciones de aceptabilidad del

producto, van hacer los estudiantes de la escuela de Ingeniería Agroindustrial a partir

del séptimo semestre y varios docentes.

3.4.2. Muestra

Mediante la aplicación de la fórmula:

En donde:

n = Tamaño de la muestra

N = Tamaño de la población (100)

E = Error (0.2) o diferencia máxima entre la media muestra y la media de la población

que se está dispuesto a aceptar con el nivel de confianza que se ha definido.

34

N

n =

E2 (N - 1) + 1

100

n =

0.22 (100 - 1) + 1

n = 20.16 ≈ 20

3.5. Materiales, materia prima, equipos y reactivos

3.5.1. Materiales

• Cápsulas

• Pinzas

• Desecador

• Papel filtro

• Cartuchos

• Algodón

• Crisoles

• Papel aluminio

• Matraces

• Tubos de digestión

• Pipetas

• Bandejas metálicas

• Tamices

• Vaso de precipitación

• Calentador

• Agitador

• Cuchara

• Fundas plásticas

35

• Cuchillo

• Moldes para hornear

• Bolillo

3.5.2. Materia prima

• Plátano dominico

• Harina de trigo

• Agua

• Sal

• Azúcar

• Manteca

• Levadura

3.5.3. Equipos

• Balanza analítica

• Balanza gramera

• Estufa

• Cocina industrial

• Equipo de digestión

• Destilador

• Equipo de titulación

• Equipo de absorción atómica

• Soxhlet

• Mufla

• Secadores

• Molino manual

• Batidora eléctrica

• Cámara de fermentación

• Horno

36

3.5.4. Reactivos

• Acido cítrico

• Agua

• Éter de petróleo

• Acido sulfúrico concentrado

• Hidróxido de sodio al 40%

• Acido bórico al 2%

• Acido sulfúrico 0.1 N

• Indicador de proteína

• Catalizador

• Hidróxido de sodio al 1.25%

• Acido sulfúrico al 1.25%

• Etanol al 95%

3.6. Elaboración de harina de plátano verde dominico

3.6.1. Diagrama de flujo cualitativo para la obtención de harina de plátano verde

dominico

PLÁTANO VERDE DOMINICO

Agua Agua con impurezas

25ºC x 1 min

RECEPCIÓN

PESADO

LAVADO

37

Cascara

Pulpa de plátano 25ºC x 2 min

25ºC x 2 min 5mm de grosor

Agua Agua + Ácido cítrico

Ácido cítrico 0.5 g/100ml

25ºC x 15 min

Vapor de agua

65ºC x 10 h

Residuos

Harina de plátano verde dominico

Residuos granos


Malla 0.5 mm

Fundas de plástico


PELADO

PICADO

TAMIZADO

EMPACADO

ALMACENADO

INMERSIÓN

SECADO

MOLIDO

38

3.6.2. Memoria técnica del proceso de elaboración de harina de plátano verde

dominico

3.6.2.1. Recepción

Se receptan los racimos de plátano dominico los cuales estén en buen estado con su

coloración verde.

3.6.2.2. Selección

Se realiza separando manos y dedos que estén en perfecto estado

3.6.2.3. Pesado

Se pesa la materia prima para determinar el rendimiento del producto y realizar el

balance de materia.

3.6.2.4. Lavado

Se realiza con agua potable que esté a temperatura ambiente (25ºC) por 1 minuto, para

eliminar impurezas durante el pelado.

3.6.2.5. Pelado

Se pela con la finalidad de extraer la cascara y obtener la pulpa por un tiempo de dos

minutos

39

Cuadro N° 4

Análisis bromatológico del plátano verde dominico

ANÁLISIS %

HUMEDAD 60.55

GRASA 1.48

PROTEÍNA 2.36

FIBRA 0.56

CENIZA 2.34

E.L.N.N 32.71 Fuente: Macias, Jefferson/Laboratorio de Química, UTE/2009

3.6.2.6. Picado

Se realiza el picado de la pulpa de plátano verde dominico en forma de rodajas de 5 mm

de grosos para facilitar el proceso de secado.

3.6.2.7. Inmersión

Se colocan las rodajas de plátano en una solución de agua y acido cítrico 0.5 gr/100ml a

temperatura ambiente (25ºC) por un tiempo de 15 minutos para evitar el pardeamiento

enzimático y se realiza el escurrido del agua adquirida en la inmersión.

3.6.2.8. Secado

El secado se realiza para eliminar la cantidad de agua presente en el plátano. Las rodajas

de plátano se colocan en bandejas de aluminio, a una temperatura y tiempo (65ºC x 10

h), en la estufa

40

Cuadro N° 5

Parámetros de Secado

TEMPERATURA TIEMPO

60ºC 6 HORAS

65ºC 8 HORAS

70ºC 10 HORAS Fuente: Macias, Jefferson/UTE 2010

3.6.2.9. Molido

El molido se realiza colocando las rodajas de plátano seco en el molino manual o

industrial

3.6.2.10. Tamizado

El tamizado se realiza para obtener una harina más fina, sin grumos, para determinar se

coloca en tamices de medida de 1 mm y 0.5 mm, tomando un peso determinado

calculando rendimiento.

3.6.2.11. Empacado

Se realiza colocando la harina en fundas plásticas para evitar contaminación y alteración

de sus propiedades.

3.6.2.12. Almacenado

El almacenado de la harina de plátano se realiza en un lugar seco y fresco, en fundas

plásticas selladas o en sacos para conservar las características organolépticas.

41

3.7. Control de calidad de la harina de plátano verde dominico

3.7.1. Análisis bromatológico

Cuadro N° 6

Análisis bromatológico de la harina de plátano verde dominico

ANÁLISIS %

HUMEDAD 6.15

GRASA 0.65

PROTEÍNA 2.89

FIBRA 0.75

CENIZA 2.13

E.L.N.N 87.43 Fuente: Macias, Jefferson/Laboratorio de Química, UTE/ 2010

3.7.2. Análisis físicos y químicos

• Análisis físico

Cuadro N° 7

Granulometría de la harina de plátano verde dominico

Peso (gr) Rendimiento (%)

Peso inicial 20 100

Tamiz Nº 1 mm 0.17 0.85

Tamiz Nº 0.5mm 1.88 9.4

Peso final harina 17.95 89.75 Fuente: Macias, Jefferson/Laboratorio de Química, UTE/2010

42

• Análisis químico

Cuadro Nº 8

Características químicas de la harina de plátano verde dominico

PARÁMETROS CANTIDAD

pH 5.16

ºBRIX (sólidos solubles totales) 1

% ACIDEZ TITULABLE 0.067 Fuente: Macias, Jefferson/ Laboratorio de Química, UTE/ 2010

Cuadro Nº 9

Análisis de macro y micro nutrientes de la harina de plátano verde dominico

IDENTIFICACIÓN % DE MATERIA SECA ppm

Harina de plátano

verde dominico

N P K Ca Mg Mn Cu Fe Zn

0.41 0.06 1.29 0.21 0.13 4.5 10.00 55.00 17.25Fuente: Macias, Jefferson/ Laboratorio de Química, UTE/ 2010

3.7.3. Análisis organoléptico

Cuadro Nº 10

Análisis organoléptico de la harina de plátano verde dominico

Parámetros Resultado (0 días )

Consistencia Producto homogéneo

Olor y sabor Característico

Color Característico Fuente: Instituto Nacional de Higiene y Medicina Tropical “Leopoldo Izquieta Perez-Santo Domingo”

43

3.8. Análisis microbiológico de la harina de plátano verde dominico.

Cuadro Nº 11

Análisis microbiológico de la harina de plátano verde dominico.

PARÁMETROS DE

IDENTIFICACIÓN METODOLOGÍA RESULTADO

NORMA DE

REFERENCIA

Coliformes totales

(u.f.c/ml) Petrifilm 40 <1x102

Coliformes fecales

(NMP/ml) Petrifilm <1 <1

Investigación de

estafilococcus aureus

(colonias/ml)

Petrifilm <1 <1

Recuento estándar en placa

aerobios mesófilos (u.f.c/ml) Stándar methods 2000 1x105

Recuento de mohos y

levaduras

(u.p.c/ml)

Stándar methods 280 5x102

Fuente: Instituto Nacional de Higiene y Medicina Tropical “Leopoldo Izquieta Perez-Santo Domingo”

Discusión del análisis microbiológico

En el análisis microbiológico de la harina de plátano verde dominico, se obtuvo como

resultado la presencia de coliformes totales, de 40 u.f.c/ml, encontrándose dentro de la

Norma Referencial permisible de <1x102 u.f.c/ml. Se encontró la ausencia de

coliformes fecales y estafilococus aureus. En el recuento de earobios mesófilos se

encontraron 2000 u.f.c/ml, la cual está dentro de la norma referencial permisible de

1x105 u.f.c/ml. En el recuento de mohos y levaduras fue de 280u.p.c/ml, encontrandoce

dentro de la Norma Referencial permisible de 5x102 u.p.c/ml

44

3.9. Elaboración de pan de harina de trigo y harina de plátano verde dominico

3.9.1. Diagrama de flujo cualitativo para la elaboración de pan de harina de trigo y

harina de plátano verde dominico.

Harina de plátano dominico

Harina de trigo

Levadura

Sal

Azúcar

Grasa

Agua

25ºC 10 min

25º C x 10 min.

25ºC x 5 min

10 min

25ºC x 10 min

PESADO

RECEPCIÓN

AMASADO

LEUDADO I

BOLEO

REPOSO

MOLDEO

45

32 ºC x 75 min Masa en moldes

190 ºC x 35 min

25 ºC x 2 h

Fundas plásticas

Pan de harina de trigo y harina de plátano verde dominico

3.9.2. Memoria técnica del proceso de elaboración de pan de harina de trigo y

harina de plátano verde dominico

3.9.2.1. Recepción

Se recepta toda la materia prima que esté en buen estado que no tenga impurezas,

insectos ni ningún otro contaminante que afecte al producto final.

3.9.2.2. Pesado

Se pesan las materias primas de acuerdo a las formulaciones empleadas para la

preparación del producto a desarrollarse, con el fin de tener los pesos respectivos y

obtener su rendimiento y sacar los balances.

LEUDADO II

HORNEADO

ENFRIADO

EMPACADO

ALMACENADO

46

Cuadro Nº 12

Porcentaje de harina de trigo y harina de plátano verde dominico

%

Porcentajes de harina de

trigo y harina de plátano

verde dominico

HT : HPVD

90% : 10%

80% : 20%

70% : 30%

Fuente: Macias, Jefferson/UTE /2010

Cuadro Nº 13

Formulaciones para la elaboración de pan de harina de trigo y harina de plátano

verde dominico

Formulación 1

90% HT: 10% HPVD

Formulación 2

80% HT: 20% HPVD

Formulación 3

70% HT: 30% HPVD

Ingredientes Pesos

(gr) Ingredientes

Pesos

(gr) Ingredientes

Pesos

(gr)

Harina de trigo 225 Harina de trigo 200 Harina de trigo 175

Harina de plátano

V. dominico 25

Harina de plátano

V. dominico 50

Harina de plátano

V. dominico 75

Agua 153 Agua 153 Agua 153

Sal 3.77 Sal 3.77 Sal 3.77

Azúcar 15.10 Azúcar 15.10 Azúcar 15.10

Levadura 3.02 Levadura 3.02 Levadura 3.02

Grasa 7.55 Grasa 7.55 Grasa 7.55 Fuente: Macias, Jefferson/UTE /2010

3.9.2.3. Amasado

Colocar en el recipiente de la mezcladora los ingredientes secos (harina, sal, azúcar,

grasa, levadura y enzima).

47

• Adicionar agua a la mezcla seca, la cual debe estar a una temperatura de 37ºC para

que ayude a la activación de la levadura.

• Poner en funcionamiento la mezcladora en velocidad media e iniciar

• Tomar un pedazo de masa, extenderla y ver si la película que se forma (liga) es

transparente y fuerte, caso contrario se amasa un poco más y se hace de nuevo la

prueba.

• El amasado se lo realiza durante un tiempo de 10 minutos

• Sacar la masa de la mezcladora y colocarla en la mesa de trabajo.

3.9.2.4. Leudado I

Se procede a cubrir la masa con tela plástica y se la deja reposar por 10 minutos a

temperatura ambiente (25ºC), para que exista un levantamiento de la masa.

3.9.2.5. Boleo

Consiste en dar forma de bola a la masa, su objetivo es reconstruir la estructura de la

masa por un tiempo de 5 minutos a temperatura ambiente (25ºC).

3.9.2.6. Reposo

Dejar reposar la masa por 10 minutos a temperatura ambiente (25ºC) con el objetivo que

se recupere de la desgasificación sufrida durante el boleo.

3.9.2.7. Moldeo

Se realiza el aplastamiento con el fin de romper las grandes bolsas de aire y asegurar

una buena textura homogénea al pan.

Existen varias formas de moldear o darle forma al pan, entre las formas más habituales

se encuentran:

• El pan de molde

48

• El de payés o campesino

• Redondo u ovalado

• Trenza o bastón

• Circulo, anillos

• Rollos alargados

3.9.2.8. Leudado II

Colocar el pan dentro de la cámara que debe estar a 30-32 ºC por 75 minutos.

3.9.2.9. Horneado

Colocar el pan en el horno a una temperatura de 190 ºC por 35 minutos hasta obtener un

producto con características, como es el sabor, color, olor textura deseadas.

3.9.2.10. Enfriado

Colocar los panes en una rejilla y dejar enfriar por un tiempo de 2 horas hasta que llegue

la temperatura ambiente.

3.9.2.11. Empacado

El empacado de los panes en materiales idóneos tales como: el papel suave y las bolsas

de celofán o polietileno especialmente para pan.

3.9.2.12. Almacenado

Se realiza el almacenado en lugares de ambiente fresco a temperatura no mayor a los

18ºC, para prolongar su vida útil.

49

3.10. Control de calidad del Pan

3.10.1. Análisis Bromatológica

Cuadro Nº 14

Análisis bromatológico del pan

ANÁLISIS Base húmeda Base seca

HUMEDAD 27.54% * *

GRASA 3.03% 4.18%

PROTEÍNA 3.11% 4.3%

FIBRA 0.64% 0.88%

CENIZA 2.12% 2.92%

E.L.N.N 63.6% 87.7%

VALOR CALÓRICO/ENERGÍA

(Kcal/100gr) 42.2 * *

Fuente: Laboratorio de Química/ UTE/ 2010

3.10.2. Análisis físicos y químicos

Cuadro Nº 15

Análisis físico del Pan

ANÁLISIS Distancia Tiempo

Volumen de leudado (masa) 0.5cm 30 min

Elasticidad (masa) 5 cm 4 min Fuente: Macias, Jefferson/Laboratorio de Química, UTE/ 2010

Cuadro Nº 16

Análisis químicos del Pan

ANÁLISIS CANTIDAD

pH 5.22

ºBRIX (sólidos solubles totales) 1 Fuente: Macias, Jefferson/Laboratorio de Química, UTE/ 2010

50

3.10.3. Análisis organoléptico

Cuadro Nº 17

Análisis organoléptico del Pan

PARÁMETROS RESULTADOS A LOS

0 DÍAS DE ALMA.

RESULTADOS A

LOS 8 DÍAS DE

ALMA.

MÉTODO

Consistencia Suave Suave Sensorial

Olor y sabor Característico Característico Sensorial

Color Pardeado Pardeado Sensorial Fuente: Instituto Nacional de Higiene y Medicina Tropical “Leopoldo Izquieta Perez-Santo Domingo”

3.11. Análisis microbiológico del Pan

Cuadro Nº 18

Análisis microbiológico del pan

PARÁMETROS RESDO-1

0 DÍAS

RESDO-2

8 DÍAS MÉTODO

NORMA

REF.

Coliformes totales

(u.f.c/ml) < 1 < 1 Petrifilm < 1x102

Coliformes fecales

(NMP/ml) < 1 < 1 Petrifilm < 1

Recuento de enterobacterias

(u.f.c/ml) < 1 < 1

Estándar

methods < 1

Investigación de estafilococcus

aureus (colonias/ml) < 1 < 1 Petrifilm < 1

Recuento estándar en placa

aerobios mesófilos (u.f.c/ml) 200 3500

Estándar

methods < 1x104

Recuento de mohos y levaduras

(u.p.c/ml) <1 22

Estándar

methods < 2x102

Fuente: Instituto Nacional de Higiene y Medicina Tropical “Leopoldo Izquieta Perez-Santo Domingo”

51

Discusión del análisis microbiológico

En el análisis microbiológico del pan de harina de trigo y harina de plátano verde

dominico, se obtuvo como resultado la ausencia de coliformes totales, fecales,

enterobaterias y estafilococcus aureus a los 0 y 8 días de almacenamiento. En el

recuento de aerobios mesófilos, se encontró la presencia de 200 u.f.c/ml a los 0 días de

almacenamiento y 3500 u.f.c/ml a los 8 días de almacenamiento, encontrándose dentro

de la Norma Referencial permisible de <1x104 u.f.c/ml. En el recuento de mohos y

levadura, se obtuvo como resultado la ausencia de mohos y levaduras a los 0 días de

almacenamiento y la presencia de 22 u.p.c/cml a los 8 días de almacenamiento,

encontrándose dentro de la Norma Referencial permisible de 2x102 u.p.c/ml.

3.12. Diseño experimental

3.12.1. Determinar del mejor tratamiento en la obtención de harina de plátano

verde dominico.

Para determinar el mejor tratamiento en la obtención de la harina de plátano verde

dominico se aplico un diseño de bloques completamente al azar (DBCA); con arreglo

factorial A x B (3 x 3); es decir que involucra 3 parámetros que son tiempo y

temperatura de secado realizando 3 repeticiones por cada tratamiento en total se obtuvo

un total de 27 tratamientos.

Para la evaluación del mejor tratamiento se aplicó el programa de diseño experimental

InfoStat.

52

Cuadro Nº 19

Factores y niveles de estudio

FACTORES NIVELES

A = Temperatura (°C)

A1 = 60 °C

A2 = 65 °C

A3 = 70 °C

B = Tiempo (hora) B1 = 6 horas

B2 = 8 horas

B3 = 10 horas


• Combinación de tratamientos

Cuadro Nº 20

Combinación de tratamientos

Interacciones Temperaturas Tiempos

A1B1 60°C 6 horas

A1B2 60°C 8 horas

A1B3 60°C 10 horas

A2B1 65°C 6 horas

A2B2 65°C 8 horas

A2B3 65°C 10 horas

A3B1 70°C 6 horas

A3B2 70°C 8 horas

A3B3 70°C 10 horas Fuente: Macias, Jefferson/UTE/2010

Las respuestas que se obtuvieron a nivel experimental para definir el mejor tratamiento,

fue realizando los análisis de:

• % Humedad

53

• % Proteína

• % Grasa

El mejor tratamiento que se escoge es el que aporte con mayor contenido de

PROTEINA, ya que es un indicador relevante en la elaboración de harinas.

3.13. Análisis e interpretación de datos.

3.13.1. Análisis de la varianza % de humedad

Variable N R² R²Aj CV

% HUMEDAD 27 0,81 0,70 1.5

Cuadro de Análisis de la Varianza (SC Tipo III)

F.V. SC gl CM F Valor p

Modelo 76,42 10 7,64 6,97 0,0004

TEMPERATURAS 31,14 2 15,57 14,21 0,0003 **

TIEMPOS 18,57 2 9,29 8,47 0,0031 **

REPETICIONES 0,22 2 0,11 0,10 0,9033 n/s

TEMPERATURAS*TIEMPOS 26,48 4 6,62 6,04 0,0037 *

Error 17,54 16 1,10

Total 93,96 26

Test: Tukey Alfa: 0,05 DMS: 1,27340

Error: 1,0960 gl: 16

TEMPERATURAS Medias n

65ºC 6,56 9 A

70ºC 7,58 9 A

60ºC 9,17 9 B

Letras distintas indican diferencias significativas (p<=0,05)


Error: 1,0960 gl: 16

TIEMPOS Medias n

10 H 6,61 9 A

8 H 8,17 9 B

6 H 8,52 9 B


54


Error: 1,0960 gl: 16

REPETICIONES Medias n

3,00 7,65 9 A

1,00 7,79 9 A

2,00 7,87 9 A



Error: 1,0960 gl: 16

TEMPERATURAS TIEMPOS Medias n

70ºC 10 H 4,95 3 A

65ºC 10 H 5,38 3 A B

65ºC 8 H 6,11 3 A B C

65ºC 6 H 8,18 3 B C D

70ºC 6 H 8,68 3 C D

60ºC 6 H 8,70 3 C D

70ºC 8 H 9,11 3 C D

60ºC 8 H 9,29 3 D

60ºC 10 H 9,51 3 D


Análisis:

Se concluye para el adeva de % de humedad que existe alta significación estadística, por

lo que se acepta la hipótesis alternativa la cual dice que el tiempo y temperatura si están

influenciando en la humedad de la harina de plátano verde dominico y se rechaza la

hipótesis nula. El CV del experimento fue de 13.48%

Además se aplico la prueba de tukey al 5% para las diferentes variables y se observa

que existen 4 rangos de significación, en el primer rango como mejor tratamiento se

encuentra el factor A3 x B3 (70ºC x 10 h) con una media de 4.95% de humedad, la

misma que ayudara a la conservación de la harina. En último rango está A1 x B3 (60°C

x 10) con una media de 9.51% de humedad.

55

3.13.2. Análisis de la varianza % de grasa


% GRASA 27 0,68 0,49 6.4



Modelo 17,24 10 1,72 3,47 0,0132

TEMPERATURAS 13,65 2 6,83 13,74 0,0003 **

TIEMPOS 0,54 2 0,27 0,55 0,5887 n/s

REPETICIONES 0,09 2 0,04 0,09 0,9161 n/s

TEMPERATURAS*TIEMPOS 2,95 4 0,74 1,49 0,2528 n/s

Error 7,95 16 0,50

Total 25,19 26


Error: 0,4969 gl: 16


65ºC 0,68 9 A

70ºC 1,14 9 A

60ºC 2,37 9 B



Error: 0,4969 gl: 16

TIEMPOS Medias n

10 H 1,26 9 A

8 H 1,33 9 A

6 H 1,59 9 A



Error: 0,4969 gl: 16


2,00 1,34 9 A

3,00 1,37 9 A

1,00 1,47 9 A


56


Error: 0,4969 gl: 16


65ºC 8 H 0,48 3 A

70ºC 10 H 0,59 3 A B

65ºC 10 H 0,63 3 A B

65ºC 6 H 0,94 3 A B

70ºC 8 H 0,96 3 A B

70ºC 6 H 1,85 3 A B

60ºC 6 H 1,98 3 A B

60ºC 10 H 2,56 3 B

60ºC 8 H 2,56 3 B


Análisis:

Se concluye para el adeva de % de grasa que no existe significación estadística en

cuanto a la variable tiempo pero si se reporta una alta significación estadística para la

variable temperatura por lo que se acepta la hipótesis alternativa la cual dice que la

temperatura, si están influenciando en la grasa de la harina de plátano verde dominico y

se rechaza la hipótesis nula.


que existen 2 rangos de significación, en el primer rango como mejor tratamiento se

encuentra el factor A2xB2 (65ºC x 8h) con una media de 0.48 % de grasa. En el último

rango está A1xB2 (60°C x 8h) con una media de 2.56% de grasa.

3.13.3. Análisis de la varianza % de proteína


% PROTEINA 27 0,46 0,13 10,97

57



Modelo 2,86 10 0,29 1,38 0,2725

TEMPERATURAS 0,95 2 0,48 2,30 0,1323 n/s

TIEMPOS 0,87 2 0,44 2,11 0,1533 n/s

REPETICIONES 0,25 2 0,13 0,61 0,5577 n/s

TEMPERATURAS*TIEMPOS 0,78 4 0,19 0,94 0,4651 n/s

Error 3,31 16 0,21

Total 6,17 26


Error: 0,2070 gl: 16


60ºC 2,52 9 A

70ºC 2,59 9 A

65ºC 2,94 9 A



Error: 0,2070 gl: 16

TIEMPOS Medias n

8 H 2,54 9 A

6 H 2,57 9 A

10 H 2,94 9 A



Error: 0,2070 gl: 16


2,00 2,58 9 A

1,00 2,66 9 A

3,00 2,81 9 A


58


Error: 0,2070 gl: 16


60ºC 6 H 2,13 3 A

70ºC 8 H 2,19 3 A

60ºC 8 H 2,59 3 A

70ºC 6 H 2,71 3 A

60ºC 10 H 2,83 3 A

65ºC 8 H 2,83 3 A

70ºC 10 H 2,86 3 A

65ºC 6 H 2,88 3 A

65ºC 10 H 3,12 3 A


Análisis

Se concluye para el adeva de % de proteína que existe no significación estadística en

cuanto a las variables temperatura y tiempo, por lo que se acepta la hipótesis nula la

cual dice que la temperatura y tiempo, no están influenciando en la proteína de la harina

de plátano verde dominico y se rechaza la hipótesis alternativa.


que existen 1 rangos de significación, el cual nos indica como mejor tratamiento el

factor A2xB3 (65ºC x 10h) con una media de 3.12 % de proteína.

4.

pl

En

co

do

4.

CA

MuAgPoTOFu

.1. Análisis

látano verd

n los siguie

olor, olor,

ominico.

.1.1. Color

ALIFICAC

uy agradablgradable co agradabl

OTAL uente: Macias

Fue

de las encu

de dominico

entes cuadro

sabor y tex

CIÓN 90%le

le

s, Jefferson/U

R

ente: Macias,

0

5

10

15

PUN

TU

AC

IÓN

RESULT

uestas reali

o mediante

os se puede

xtura del p

Puntu

F1 %HT:10%H

5 11 4

20 TE /2010

Resultado

Jefferson/UT

F1FORM

CAPÍTUL

TADOS Y D

izada al pa

e pruebas o

e apreciar l

pan de har

Cuadro N

uación del c

COLO

HPVD 8025% 55% 20%

100%

Gráfico N

estadístico

E /2010

F2MULACION

COLO

LO IV

DISCUSIO

an de harina

organolépti

los resultado

rina de trig

Nº 21

color del pa

OR F2

0%HT:20%4

14 2

20

Nº 12

del color d

F3NES

OR

ONES

a de trigo y

cas.

os de las en

go y harina

an

%HPVD 720% 70% 10%

100%

del pan

Muy agr

Agradab

Poco agr

y harina de

ncuestas en

a de plátan

F370%HT:30%

4 13 3

20

radable

ble

radable

59

e

n base al

no verde

%HPVD20% 65% 15%

100%

A

En

ve

co

de

4.

CAL

MuyAgraPocoTOT

Fu

Análisis del

n la gráfica

erde domin

ontiene el 8

ebido a que

.1.2. Olor

LIFICACI

y agradable adable o agradable TAL uente: Macias

Fuen

gráfico Nº

a ºN 10 se p

nico, la mej

80% de har

posee mayo

ÓN 90%

s, Jefferson/U

nte: Macias, J

0

5

10

15

PUN

TU

AC

IÓN

10

puede observ

jor alternati

rina de trig

or aceptació

Puntu

F1 %HT:10%H

6 9 5

20 1TE /2010

Resultado

efferson/UTE

F1FORM

var que el p

iva en cuan

go y el 20%

ón por parte

Cuadro N

uación del o

OLOR

HPVD 8030% 45% 25%

100%

Gráfico N

estadístico

E /2010

F2MULACIONE

OLO

pan de harin

nto al colo

% de harin

es de los enc

Nº 22

olor del pan

R F2

0%HT:20%7

13 0

20

Nº 13

o del olor d

F3ES

OR

na de trigo

r es la form

a de plátan

cuetados, co

n

%HPVD 35% 65% 0%

100%

el pan

Muy agr

Agradab

Poco agr

y harina de

mulación 2

no verde do

on un 70%.

F70%HT:3

3 11 6

20

radable

ble

radable

60

e plátano

2 la cual

ominico,

F3 0%HPVD

15% 55% 30%

100%

A

En

ve

co

de

4.

CAL

Muy AgraPocoTOT

Fu

Análisis del

n la gráfica

erde domin

ontiene el 8

ebido a que

.1.3. Sabor

LIFICACIÓ

agradable adable o agradable TAL uente: Macias

Fuent

gráfico Nº

a ºN 11 se p

nico, la mej

80% de har

posee mayo

ÓN 90%

1

2s, Jefferson/U

R

te: Macias, Je

0

5

10

15

PUN

TU

AC

IÓN

11

puede observ

jor alternat

rina de trig

or aceptació

Puntu

F1 %HT:10%H

5 12 3

20 1TE /2010

Resultado e

efferson/UTE

F1FORM

var que el p

tiva en cua

go y el 20%

ón por parte

Cuadro N

ación del sa

SABO

HPVD 8025% 60% 15%

100%

Gráfico N

estadístico

/2010

F2MULACIONE

SABO

pan de harin

anto al olor

% de harin

es de los enc

Nº 23

abor del pa

OR F2

0%HT:20%5

13 2

20

Nº 14

del sabor d

F3ES

OR

na de trigo

r es la form

a de plátan

cuetados, co

an

%HPVD 25% 65% 10%

100%

del pan

Muy ag

Agrada

Poco ag

y harina de

mulación 2

no verde do

on un 65%.

F70%HT:3

4 11 5

20

gradable

able

gradable

61

e plátano

la cual

ominico,

F3 0%HPVD

20% 55% 25%

100%

A

En

ve

co

de

4.

CAL

MuyAgraPocoTOT

Fu

Análisis del

n la gráfica

erde domin

ontiene el 8

ebido a que

.1.4. Textur

LIFICACIÓ

y agradable adable o agradable TAL uente: Macias

Fuent

gráfico Nº

a ºN 12 se p

nico, la mej

80% de har

posee mayo

ra

ÓN 90%

s, Jefferson/U

Re

te: Macias, Jef

0

5

10

15

20

PUN

TU

AC

IÓN

12

puede observ

jor alternati

rina de trig

or aceptació

Puntuac

F1 %HT:10%H

3 14 3

20 TE /2010

esultado est

fferson/UTE /

F1FORM

var que el p

iva en cuan

go y el 20%

ón por parte

Cuadro N

ción de la te

TEXTU

HPVD 8015% 70% 15%

100%

Gráfico N

tadístico de

/2010

F2MULACIONE

TEXTU

pan de harin

nto al sabo

% de harin

es de los enc

Nº 24

extura del p

URA F2

0%HT:20%1

18 1

20

Nº 15

e la textura

F3ES

URA

na de trigo

or es la form

a de plátan

cuetados, co

pan

%HPVD 5%

90% 5%

100%

a del pan

Muy ag

Agrada

Poco ag

y harina de

mulación 2

no verde do

on un 65%.

F70%HT:3

4 11 5

20

gradable

able

gradable

62

e plátano

2 la cual

ominico,

F3 0%HPVD

20% 55% 25%

100%

63

Análisis del gráfico Nº 13

En la gráfica ºN 13 se puede observar que el pan de harina de trigo y harina de plátano

verde dominico, la mejor alternativa en cuanto a la textura es la formulación 2 la cual

contiene el 80% de harina de trigo y el 20% de harina de plátano verde dominico,

debido a que posee mayor aceptación por partes de los encuetados, con un 90%.

4.1.5. Elección de la mejor tabulación

Considerando los resultados de las encuestas se establece que la mejor formulación es la

2 la cual contiene el 80% de harina de trigo y el 20% de harina de plátano verde

dominico cuyo tratamiento fue considerada como agradable por parte de los

consumidores encuestados.

4.2. Diagrama de flujo cuantitativo para la obtención de harina de plátano verde

dominico a nivel de laboratorio.

PLÁTANO VERDE DOMINICO = 0.7505 kg

A = 0.7505 kg

Xa = 27.39% ST

Xa = 72.61% H2O

B = 0.7505 kg

Xb = 27.39% ST

Xb = 72.61% H2O

C = 0.7505 kg

Xc = 27.39% ST

Yc = 72.61% H2O

PESADO

RECEPCIÓN

64


D = 1.501 kg E= 1.5013kg Xe = 0.0066% ST

Ye = 99.99% H2O

F = 0.7502 kg

Xf = 27.38% ST

Yf = 72.62% H2O

Cascara G = 0.3473kg

Xg = 13.37% ST

Yg = 86.63% H2O

H = 0.4029 kg

Xh = 39.45% ST

Yh = 60.55% H2O

I = 0.4029 kg

Xi = 39.45% ST

Yi = 60.55% H2O

J = Agua = 0.6043 kg Agua + A. cítrico

Yj = 100% H2O L = 0.5740 Xl = 3.98% ST

K = Ácido cítrico = 0.00302 kg M = 0.4362 kg Yl = 96.02% H2O

Xk = 99.5% ST Xm = 31.88% ST

Yk = 0.5% H2O Ym = 68.12% H2O

Vapor de Agua N = 0.2880 kg

O = 0.1482 kg de plátano seco

Xo = 93.84% ST

Yp = 6.15% H2O

LAVADO

PELADO

PICADO

INMERSIÓN

SECADO

65

Residuo P = 0.00203 kg

Xp = 93.84% ST

Yp = 6.15% H2O

Q = Harina de plátano = 0.1461 kg

Xq = 93.84% ST

Yq = 6.15% H2O

Residuo R = 0.01497 kg

Xr = 93.84% ST

Yr = 6.15% H2O

S = Harina de plátano = 0.1311 kg

Xs = 93.84% ST

Ys = 6.15% H2O

T = Harina de plátano = 0.1311 kg

Xt = 93.84% ST

Yt = 6.15% H2O

U = Harina de plátano = 0.1311 kg

Xu = 93.84% ST

Yu = 6.15% H2O

TAMIZADO

EMPACADO

ALMACENADO

MOLIDO

66

4.3. Diagrama de flujo cuantitativo para la obtención de harina de plátano verde

dominico a nivel de planta piloto.

Base de cálculo: 100 kg/h

PLÁTANO VERDE DOMINICO = 100 kg

A = 100 kg

Xa = 27.39% ST

Xa = 72.61% H2O

B = 100 kg

Xb = 27.39% ST

Xb = 72.61% H2O

C = 100 kg

Xc = 27.39% ST

Yc = 72.61% H2O


D = 200 kg E= 200.039kg Xe = 0.0066% ST

Ye = 99.99% H2O

F = 99.96 kg

Xf = 27.38% ST

Yf = 72.62% H2O

Cascara G = 46.2739kg

Xg = 13.37% ST

Yg = 86.63% H2O

H = 53.6861 kg

Xh = 39.45% ST

Yh = 60.55% H2O

PESADO

RECEPCIÓN

LAVADO

PELADO

67

I = 53.6861 kg

Xi = 39.45% ST

Yi = 60.55% H2O

J = Agua = 80.5291 kg Agua + A. cítrico

Yj = 100% H2O L = 76.5026 kg Xl = 3.98% ST

K = Ácido cítrico = 0.4026 kg M = 58.1152 kg Yl = 96.02% H2O

Xk = 99.5% ST Xm = 31.88% ST

Yk = 0.5% H2O Ym = 68.12% H2O

Vapor de Agua N = 38.3719 kg


Xo = 93.84% ST

Yp = 6.15% H2O


Xp = 93.84% ST

Yp = 6.15% H2O


Xq = 93.84% ST

Yq = 6.15% H2O

PICADO

INMERSIÓN

SECADO

MOLIDO

68

Residuo R = 1.9952 kg

Xr = 93.84% ST

Yr = 6.15% H2O

S = 17.4777 kg Harina de plátano

Xs = 93.84% ST

Ys = 6.15% H2O

T = 17.4777 kg Harina de plátano

Xt = 93.84% ST

Yt = 6.15% H2O

U = 17.4777 kg Harina de plátano

Xu = 93.84% ST

Yu = 6.15% H2O

TAMIZADO

EMPACADO

ALMACENADO

69

4.4. Balance de materia para la obtención de harina de plátano verde dominico a

nivel de planta piloto

Base de cálculo: 100 kg/h

• BALANCE DE MATERIA DE LA RECEPCIÓN

Plátano verde dominico = 100 kg/h

A = 100 kg/h

Xa = 27.39% ST

Xa = 72.61% H2O

B = ? kg

Xb = ? 27.39% ST

Yb = ? 72.61% H2O

Balance total

A = B

B = 100 kg de plátano

Balance parcial de sólidos Balance parcial de agua

A x Xa = B x Xb A x Ya = B x Yb

100 (0.2739) = 100 (Xb) 100 (0.7261) = 100 (Yb)

Xb = 0.2739 x 100 = 27.39 % Yb = 0.7261 x 100 = 72.61%

RECEPCIÓN

70

• BALANCE DE MATERIA DEL PESADO

B = 100 kg

Xb = 27.39% ST

Yb = 72.61% H2O

C=? kg

Xc = ? 27.39% ST

Yc = ?72.61% H2O

Balance total

B = C

C = 100 kg de plátano


B x Xb = C x Xc B x Yb = C x Yc

100 (0.2739) = 100 (Xc) 100 (0.7261) = 100 (Yc)

Xc = 0.2739 x 100 = 27.39 % Yc = 0.7261 x 100 = 72.61%

• BALANCE DE MATERIA DEL LAVADO:

C = 100 kg

Xc = 27.39% ST

Yc = 72.61% H2O


D = ? kg E= 200.039kg Xe = 0.0066% ST

Ye = 99.99% H2O

F = ? kg

Xf = ? 27.38% ST

Yf = ? 72.62% H2O

PESADO

LAVADO

71

Balance de agua que ingresa

D = 2C

D = 2 x 100

D = 200 kg de agua

Balance total

F = C + D – E

F = 100 + 200 – 200.039

F = 99.96 kg de plátanos


C x Xc = E x Xe + F x Xf C x Yc + D x Xd = E x Ye + F x Yf

100(0.2739) = 200.039(0.000066) 100 (0.7261) + 200 = 200.039(0.9999)

+ 99.96 (Xf) + 99.96 (Yf)

Xf = 0.2738 x 100 = 27.38 % Yf = 0.7262 x 100 = 72.62%

• BALANCE DE MATERIA DEL PELADO:

F = 99.96 kg

Xg = 27.38% ST

Yg = 72.62% H2O

G = 46.2739 kg Cascara

Xh = 13.37% ST

Yh = 53.52% H2O

H = ? kg Pulpa de plátano verde dominico

Xi = ? 39.45% ST

Yi = ? 60.55% H2O

PELADO

72

Balance total

F = G + H

99.96 = 46.2739 + H

H = 99.96 - 46.2739

H = 53.6861 kg de pulpa de plátano

Balance parcial de sólidos

F x Xf = G x Xg + H x Xh

99.96 (0.2738) = 46.2739 (0.1337) + 53.6861 (Xh)

Xh = 0.3945 x 100 = 39.45 %

Balance parcial de agua

F x Yf = G x Yg + H x Yh

99.96 (0.7262) = 46.2739 (0.8663) + 53.6861 (Yh)

Yh = 0.6055 x 100 = 60.55%

• BALANCE DE MATERIA DEL PICADO:

H = 53.6861 kg

Xh = 39.45% ST

Yh = 60.55% H2O

I = ? kg de Pulpa de plátano dominico

Xi = ? 39.45% ST

Yi = ? 60.55% H2O

PICADO

73

Balance total

H = I

53.6861 = I

I = 53.6861 kg de pulpa de plátano dominico


H x Xh = I x Xi H x Yh = I x Yi

53.68613945) = 53.6861 (Xi) 53.6861 (0.6055) = 53.6861 (Yi)

Xi = 0.3945 x 100 = 39.45 % Yi = 0.6055 x 100 = 60.55%

• BALANCE DE MATERIA DE LA INMERSIÓN:

I = 53.6861 kg

Xi = 39.45% ST

Yi = 60.55% H2O

J = Agua = ? kg Agua + A. cítrico

Yj = 100% H2O L = 76.5026 kg Xl = 3.98% ST

K = Ácido cítrico = ? kg M = ? kg Yl = 96.02% H2O

Xk = 99.5% ST Xm = ? 31.88% ST

Yk = 0.5% H2O Ym = ? 68.12% H2O

Balance de agua que ingresa

J = 1.5 x I

INMERSIÓN

74

J = 1.5 x 53.6861

J = 80.5291kg de agua

Dato experimental

Cantidad de acido cítrico (K)

80529.15 ml x 0.5 gr = 402.64 gr x 1 kg = 0.4026 kg de ácido cítrico

100ml 1000gr

Balance total

I + J + K = L + M

53.6861 + 80.5291 + 0.4026 = 76.5026 + M

M = 58.1152


Ix Xi x J x Xj + K x Xk = L x Xl + M x Xm

53.6861 (0.3945) + 80.5291 (0) + 0.4026 (0.995) = 76.5026 (0.0398) + 58.1152 (Xm)

Xm = 0.3188 x 100 = 31.88%


Ix Yi x J x Yj + K x Yk = L x Yl = M x Ym

53.6861 (0.6055) + 80.5291 (1) + 0.4026 (0.005) = 76.5026 (0.9602) + 58.1152 (Xm)

Ym = 0.6812 x 100 = 68.12%

75

• BALANCE DE MATERIA EN EL SECADO:

M = 58.1152 kg

Xm = 31.88% ST

Ym = 68.12% H2O

N = ? Vapor de Agua

O = ? kg plátano seco

Xo = 93.84%ST

Yo = 6.15% H2O

Balance total

M = N + O

58.1152 = N + O

N = 58.1152 - O


M x Xm = N x Xn + O x Xo

58.1152 (0.3188) = N (0) + O (0.9384)

N = 19.7433 kg de plátano seco

Balance parcial

N = 58.1152 – O

N = 58.1152 – 19.7433

N = 38.3719 kg de vapor de agua

SECADO

76

• BALANCE DE MATERIA DEL MOLIDO:


Xo = 93.84% ST

Yo = 6.15% H2O


Xp = 93.84% ST

Yp = 6.15% H2O

Q = ? kg Harina de plátano

Xq = ? 93.84% ST

Yq = ? 6.15% H2O

Balance total

O = P + Q

19.7433 = 0.2704 + Q

Q = 19.4729 kg de harina de plátano

Balance parcial de sólidos de la harina

% S.T del plátano Seco = 93.84% % Agua del plátano Seco = 6.15%

% S.T del residuo = 93.84% % agua del residuo = 6.15%

% S.T de la harina S. = ?% % Agua de la harina S. = ?%

O = P + Q

19.7433 (0.9384) = 0.2704 (0.9384) + 19.4729 (Xq)

Xq = 93.84 %

MOLIDO

77

Balance parcial de agua de la harina

O = P + Q

19.7433 (0.0615) = 0.2704 (0.0615) + 19.4729 (Yq)

Yq = 6.15%

• BALANCE DE MATERIA DEL TAMIZADO:


Xq = 93.84% ST

Yq = 6.15% H2O

R= 1.9952 kg Residuo

Xr = 93.84% ST

Yr = 6.15% H2O

S = ? kg harina de plátano

Xs = ? 93.84% ST

Ys = ? 6.15% H2O

Balance total

Q = R + S

19.4729 = 1.9952 + S

S = 17.4777 kg de harina de plátano

Balance parcial de sólidos de la harina

% S.T de la harina E. = 93.84% % Agua de la harina E. = 6.15%

TAMIZADO

78

% S.T del residuo = 93.84% % agua del residuo = 6.15%


Q = R + S

19.4729 (0.9384) = 1.9952 (0.9384) + 17.4777 (Xs)

Xs = 93.84 %


Q = R + S

19.4729 (0.0615) = 1.9952 (0.0615) +17.4777 (Ys)

Ys = 6.15%

• BALANCE DE MATERIA DEL EMPACADO:

S = Harina de plátano = 17.4777 kg

Xu = 93.84% ST

Yu = 6.15% H2O

T = ? kg harina de plátano

Xt = ? 93.84% ST

Yt = ? 6.15% H2O

Balance total

S = T

EMPACADO

79

17.4777 = T

T = 17.4777 kg de harina de plátano verde dominico

Balance parcial de sólidos de la harina P



S = T

17.4777 (0.9384) = 17.4777 (Xt)

Xt = 93.84 %


S = T

17.4777 (0.0615) = 17.4777 (Yt)

Yt = 6.15%

• BALANCE DE MATERIA DEL ALMACENADO:

T = 17.4777 kg Harina de plátano

Xt = 93.84% ST

Yt = 6.15% H2O

U=? kg Harina de plátano

Xu = ? 93.84% ST

Yu = ? 6.15% H2O

ALMACENADO

80

Balance total

T = U

17.4777 = U

U = 17.4777 kg de harina de plátano verde dominico

Balance parcial de sólidos de la harina P



T = U

17.4777 (0.9384) = 17.4777 (Xu)

Xu = 93.84 %


T = U

17.4777 (0.0615) = 17.4777 (Yu)

Yu = 6.15%

4.5. Diagrama de flujo cuantitativo para la elaboración de pan de harina de trigo y

harina de plátano verde dominico a nivel de planta piloto.

Base de cálculo = 100 kg/h

Formulación 80% harina de trigo y 20% harina de plátano verde dominico

81

A = 20 kg/h de harina de plátano verde dominico

Xa = 93.85% ST

Ya = 6.15% H2O

B = 0.05 kg HPVD

Xb = 93.85% ST

Yb = 6.15% H2O

C = 20 kg HPVD

Xc = 93.85% ST

D = 80 kg Harina de trigo Yc = 6.15% H2O

E = 1.208 kg Levadura

F= 1.508 kg Sal

G = 6.04 kg Azúcar J = 0.4324 kg de masa

H = 3.02 kg Grasa Xj = 55.77% ST

I = 61.2 kg Agua Yj = 44.23% H2O

K = 0.4324 kg de masa

Xk = 55.77% ST

Yk = 44.23% H2O

L = 0.4324 kg de masa

Xl = 55.77% ST

Yl = 44.23% H2O

AMASADO

PESADO

RECEPCIÓN

LEUDADO I

BOLEO

82

M = 0.4324 kg de masa

Xm = 55.77% ST

Ym = 44.23% H2O

N = 0.4324 kg de masa

Xn = 55.77% ST

Yn = 44.23% H2O

O = 0.4324 kg de masa

Xo = 55.77% ST

Yo = 44.23% H2O

P = 0.0996 kg de vapor H2O

Xp = 0 % ST

Yp = 100% H2O

Q = 0.3328 kg de pan

Xq = 72.46% ST

Yq = 27.54% H2O

R = 0.3328 kg de pan

Xr = 72.46% ST

Yr = 27.54% H2O

REPOSO

MOLDEO

LEUDADO II

HORNEADO

ENFRIADO

83

S = 0.3328 kg de pan

Xs = 72.46% ST

Ys = 27.54% H2O

T = 0.3328 kg de pan

Xt = 72.46% ST

Yt = 27.54% H2O

4.6. Balance de materia para la elaboración de pan de harina de trigo y harina de

plátano verde dominico a nivel de planta piloto.

Base de cálculo = 100 kg/h

Formulación 80% harina de trigo y 20% harina de plátano verde dominico

• BALANCE DE MATERIA DE LA RECEPCIÓN

Harina de plátano verde dominico = 20 kg

A = 20 kg HPVD

Xa = 93.85% ST

Ya = 6.15% H2O

B = ? Xb = ?% ST

Yb = ? % H2O

EMPACADO

ALMACENADO

RECEPCIÓN

84

Balance total

A = B

B = 20 kg harina de plátano verde dominico


A x Xa = B x Xb A x Ya = B x Yb

20 (0.9385) = 20 (Xb) 20 (0.0615) = 20 (Yb)

Xb = 0.9385 x 100 = 93.85 % Yb = 0.0615 x 100 = 6.15%

• BALANCE DE MATERIA DEL PESADO

B = 20 kg HPVD

Xb = 93.85% ST

Yb = 6.15% H2O

C = ?

Xc = ? % ST

Yc = ? % H2O

Balance total

B = C

20 = C

C = 20 kg harina de plátano verde dominico

PESADO

85


B x Xb = C x Xc B x Yb = C x Yc

20 (0.9385) = 20 (Xc) 20 (0.0615) = 20 (Yc)

Xc = 0.9385 x 100 = 93.85 % Yc = 0.0615 x 100 = 6.15%

• BALANCE DE MATERIA DEL AMASADO

C = 20 kg de harina de plátano verde dominio

Xc = 93.85% ST

D = 80 kg harina de trigo Yc = 6.15% H2O

Xd = 85% ST

Yd = 15% H2O

E = 1.208 kg Levadura

Xe = 75% ST

Ye = 25% H2O

F= 1.508 kg Sal

Xf = 86% ST J = ?

Yf = 14% H2O Xj = ? % ST

G = 6.04 kg Azúcar Yj = ? % H2O

Xg = 82% ST

Yg = 18% H2O

H = 3.02 kg Grasa

Xh = 84% ST

Yh = 16% H2O

I = 61.2 kg Agua

Xi = 0% ST

Yi = 100% H2O

Balance total

C + D + E + F + G + H + I + = J

AMASADO

86

20 + 80 + 1.208 + 1.508 + 6.04 + 3.02 + 61.2 = J

J = 172.976 kg de masa


(C x Xc) + (D x Xd) + (E x Xe) + (F x Xf) + (G x Xg) + (H x Xh) + (I x Xi) = (J x Xj)

20 (0.9385) + 80 (0.85) + 1.208 (0.75) + 1.508 (0.86) + 6.04 (0.82) + 3.02 (0.84) + 61.2

(0) = 172.976 (Xj)

Xj = 0.5577 x 100 = 55.77%


(C x Yc) + (D x Yd) + (E x Ye) + (F x Yf) + (G x Yg) + (H x Yh) + (I x Yi) = (J x Yj)

20 (0.0615) + 80 (0.15) + 1.208 (0.25) + 1.508 (0.14) + 6.04 (0.18) + 3.02 (0.16) + 61.2

(1) = 172.976 (Yj)

Yj = 0.4423 x 100 = 44.23%

• BALANCE DE MATERIA DEL LEUDADO I

J = 172.976 kg de masa

Xj = 55.77% ST

Yj = 44.23% H2O

K =?

Xk = ? % ST

Yk = ? % H2O

Balance total

J = K

172.976 = K

LEUDADO I

87



J x Xj = K x Xk J x Yj = K x Yk

172.976 (0.5577) = 172.976 (Xk) 172.976 (0.4423) = 172.976 (Yk)

Xk = 0.5577 x 100 = 55.77 % Yk = 0.4423 x 100 = 44.23%

• BALANCE DE MATERIA DEL BOLEO


Xk = 55.77% ST

Yk = 44.23% H2O

L =? Xl = ? % ST

Yl = ? % H2O

Balance total

K = L

172.976 = L



K x Xk = L x Xl K x Yk = L x Yl

172.976 (0.5577) = 172.976 (Xl) 172.976 (0.4423) = 172.976 (Yl)

Xl = 0.5577 x 100 = 55.77 % Yl = 0.4423 x 100 = 44.23%

BOLEO

88

• BALANCE DE MATERIA DEL REPOSO


Xl = 55.77% ST

Yl = 44.23% H2O

M =?

Xm = ? % ST

Balance total Ym = ? % H2O

L = M

172.976 = M



L x Xl = M x Xm L x Yl = M x Ym

172.976 (0.5577) = 172.976 (Xm) 172.976 (0.4423) = 172.976 (Ym)

Xm = 0.5577 x 100 = 55.77 % Ym = 0.4423 x 100 = 44.23%

• BALANCE DE MATERIA DEL MOLDEO


Xm = 55.77% ST

Ym = 44.23% H2O

N =?

Xn = ? % ST

Yn = ? % H2O

REPOSO

MOLDEO

89

Balance total

M = N

172.976 = N



M x Xm = N x Xn L x Ym = M x Yn

172.976 (0.5577) = 172.976 (Xn) 172.976 (0.4423) = 172.976 (Yn)

Xn = 0.5577 x 100 = 55.77 % Yn = 0.4423 x 100 = 44.23%

• BALANCE DE MATERIA DEL LEUDADO II


Xn = 55.77% ST

Yn = 44.23% H2O

O =?

Xo = ? % ST

Yo = ? % H2O

Balance total

N = O

172.976 = O


LEUDADO II

90


N x Xn = O x Xo N x Yn = O x Yo

172.976 (0.5577) = 172.976 (Xo) 172.976 (0.4423) = 172.976 (Yo)

Xo = 0.5577 x 100 = 55.77 % Yo = 0.4423 x 100 = 44.23%

• BALANCE DE MATERIA DEL HORNEADO


Xo = 55.77% ST

Yo = 44.23% H2O

P = ? kg de vapor de agua

Xp = 0 % ST

Yp = 100% H2O

Q =?

Xq = 72.46% ST

Yq = 27.54 % H2O

Balance total

O = P + Q

172.976 = P + Q

P = 172.976 – Q


O x Xo = P x Xp + Q x Xq O x Yo = P x Yp + Q x Yq

172.976 (0.5577) = P (0) + Q (0.7246) 72.976 (0.4423) = P (1) + 133.13 (0.2754)

Q = 133.13 kg de pan P = 39.84 kg de vapor de agua

HORNEADO

91

• BALANCE DE MATERIA DEL ENFRIADO

Q = 133.13 kg de pan

Xq = 72.46% ST

Yq = 27.54% H2O

R =?

Xr = ? % ST

Balance total Yr = ? % H2O

Q = R

133.13 = R



Q x Xq = R x Xr Q x Yq = R x Yr

133.13 (0.7246) = 133.13 (Xr) 133.13 (0.2754) = 133.13 (Yr)

Xr = 0.7246 x 100 = 72.46 % Yr = 0.2754 x 100 = 27.54%

• BALANCE DE MATERIA DEL EMPACADO


Xr = 72.46% ST

Yr = 27.54% H2O

S =?

Xs = ? % ST

Ys = ? % H2O

ENFRIADO

EMPACADO

92

Balance total

R = S

133.13 = S



R x Xr = S x Xs R x Yr = S x Ys

133.13 (0.7246) = 133.13 (Xs) 133.13 (0.2754) = 133.13 (Ys)

Xs = 0.7246 x 100 = 72.46 % Ys = 0.2754 x 100 = 27.54%

• BALANCE DE MATERIA DEL ALMACENADO


Xs = 72.46% ST

Ys = 27.54% H2O

T =? Kg de pan

Xt = ? % ST

Balance total Yt = ? % H2O

S = T

133.13 = T

T = 133.13 kg de pan


S x Xs = T x Xt S x Ys = T x Yt

133.13 (0.7246) = 133.13 (Xt) 133.13 (0.2754) = 133.13 (Yt)

Xt = 0.7246 x 100 = 72.46 % Yt = 0.2754 x 100 = 27.54%

ALMACENADO

93

4.7. Balance de energía del proceso para la obtención de harina de plátano verde

dominico a nivel de laboratorio.

4.7.1. Balance de energía del secado

Gráfico Nº 16

Balance de energía del secador


Q1= Calor de paredes verticales

Q2= Calor de paredes horizontales

Q3= Calor que ingresa al sistema

Q4= Calor del producto

• Ecuación general para realizar el balance de energía

Balance general:

Q5 Q4

Q1

Q3

Q2

94

4.7.1.1. Cálculo del calor de paredes verticales

Datos:

Ts = 33ºC

Tα = 25ºC

L = 0.58 m

α

Donde:

Ts = Temperatura de la superficie

Tα = Temperatura de la corriente de aire

L = Longitud

Ts Tα2

33 25 ºC2

29ºC 273.15 302.15ºK

• Coeficiente isobárico

Donde:

β= Coeficiente isobárico

T = Temperatura 1T

1302.15ºK

3.3096 x 10

95

Lecturas tomadas a 302.15ºK de la tabla de propiedades del aire para transferencia de

calor por convección en la tabla C – 9 del apéndice del libro Fundamentos de la

Ingeniería de Alimentos Batty (Anexo 6)

α δ

Donde:

g = Gravedad

β = Coeficiente isobárico de expansión



δ = Densidad

L= Longitud de la pared

Μ = Viscosidad

g = 9.8 m/s2

K = 0.0264 W/m.ºC

μ = 1.9869 x 10-5 Kg/m. s

δ = 1.1696 Kg/m3

Pr = 0.7075

α δ

9.8 ms2 3.3096 x 10 33 25 1.1122 Kg

m3 0.58

1.9869 Kgm . s x 10

1.7542 x10

1.2411 x 10

8.09

96

Los valores de Nusselt se leen en la curva de la página 200 del libro de Fundamentos de

la Ingeniería de Alimentos de Batty (Anexo 8).

1.79

61.65

Donde:

Nu = Número de Nussel

h = Coeficiente de transferencia de calor

L = Longitud

K = Propiedades del aire

61.65 x 0.0264 W/m. ºC0.58m

2.80 W/m ºC

• Área de las paredes verticales

Donde:

A= área

b = base

a = altura

97

Gráfico Nº 17

Área de las paredes verticales del secador


b x a

0.40m x 0.58 m x 2

0.464m

• Calor de las paredes verticales

∆ 65 25 ºC

∆ 40ºC

∆

2.80W/m ºC x 0.464m x 40ºC

51.968 W

4.7.1.2. Cálculo del calor de las paredes frontal y posterior

Datos:

Ts = 33ºC

Tα = 25ºC

L = 0.63 m

α

0.58m

0.40 m

98

Donde:



L = Longitud

Ts Tα2

33 25 ºC2

29ºC 273.15 302.15ºK


Donde:

β = Coeficiente isobárico

T = Temperatura

1T

1302.15ºK

3.3096 x 10




α δ

Donde:

g = Gravedad

99




δ = Densidad


Μ = Viscosidad

g = 9.8 m/s2

K = 0.0264 W/m.ºC

μ = 1.9869 x 10-5 Kg/m. s

δ = 1.1696 Kg/m3

Pr = 0.7075

α δ

9.8 ms2 3.3096 x 10 33 25 1.1696 Kg

m3 0.63

1.9869 Kgm . s x 10

2.2482x10

1.5906 x 10

8.20



1.8

63.09

Donde:


100


L = Longitud


63.09 x 0.0264 W/m. ºC0.63 m

2.64 W/m ºC


Donde:

A= área

b = base

a = altura

Gráfico Nº 18

Área de las paredes frontal y posterior del secador


0.63m

0.58m

101

b x a

0.63m x 0.58m x 2

0.7308m


∆ 65 25 ºC

∆ 40ºC

∆

2.64W/m ºC x 0.7308m x 40ºC

77.1724 W

4.7.1.3. Cálculo del calor de las paredes horizontales

Datos:

Ts = 33ºC

Tα = 25ºC

L = 0.40 m

α

Donde:



L = Longitud

Ts Tα2

33 25 ºC2

29ºC 273.15 302.15ºK

102


Donde:

β = Coeficiente isobárico

T = Temperatura

1T

1302.15ºK

3.3096 x 10




α δ

Donde:

g = Gravedad




δ = Densidad


Μ = Viscosidad

g = 9.8 m/s2

K = 0.0264 W/m.ºC

μ = 1.9869 x 10-5 Kg/m. s

δ = 1.1696 Kg/m3

103

Pr = 0.7075

α δ

9.8 ms2 3.3096 x 10 33 25 1.1696 Kg

m3 0.40

1.9869 Kgm . s x 10

5.7543x10

4.0711x 10

7.60



1.68

47.86

Donde:



L = Longitud


47.86 x 0.0264 W/m. ºC0.40 m

104

3.15 W/m ºC


Donde:

A= área

b = base

a = altura

Gráfico Nº 19

Área de las paredes horizontales del secador


b x a

0.63m x 0.40m x 2

0.504m


∆ 65 25 ºC

∆ 40ºC

∆

3.15W/m ºC x 0.504m x 40ºC

0.63m

0.40m

105

63.504 W

4.7.1.4. Cálculo de la cantidad de energía que ingresa al secador

Datos:

Vol = 115 vol

Amp = 9.5 amp

Tiempo con energía = 2 horas = 7200 segundos = 20%

115 vol x 9.5 amp

1092.5 W x 20%

218.5W

4.7.1.5. Cálculo del calor práctico del producto

Balance general:

218.5 W 63.504W 77.1724W 51.968W

25.8556 W

4.7.1.6. Cálculo del calor teórico del producto

• Calor específico de la harina de plátano vede dominico

Datos:

% Humedad = 6.15%

% sólidos = 93.84%

Cp agua = 4.19 KJ / Kg. ºC

Cp sólido = 1.38 KJ / Kg. ºC

106

6.15100 x 4.19 KJ/KgºC

93.84100 x 1.38 KJ/KgºC

1.55 KJ/KgºC

• Calor sensible

Datos:

M = 0.1482 kg/10h = 0.01482 kg/h

CpHPVD = 1.55 KJ/kgºC

ΔT = 40ºC

0.01482kg/h x 1.55KJ/KgºC x 40ºC

0.91884KJ/h

0.2552W

• Calor latente

Datos:

MH2O = 0.2880 kg/10h = 0.0288

hfg65ºC = 2346.2 KJ/kg

Ql = MH2O x hfg65ºC

Ql = 0.0288 kg/h x 2346.2 KJ/kg

Ql = 67.5705 KJ/h

QL = 18.7696 W

• Calor total teórico del producto

QT = Qs + Ql + 20%

QT = (0.2552 W + 18.7696 W) + 3.8049

QT = 22.8297 W

107

4.7.1.7. Porcentaje de eficiencia del secador

% ó

á

% 22.829725.8556 100

% 88.3%

4.7.1.8. Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor a nivel de

laboratorio

Área de la superficie de las bandejas utilizadas para secar

Batty, 1990

Donde

A = Área

b = Base

h = Altura

Grafico Nº 20

Área de las bandejas del secador


0.48 0.22

0.48m

0.22 m

108

0.1056 2

0.2112

25.8556 W0.2112 40ºC

3.0605 / ºC

4.8.Curva de secado

Cuadro Nº 25

Datos experimentales para la curva de secado (65º C)

Tiempo

(hr)

Muestra

(kg)

H2O

evaporad

(kg)

H2O

Total

XT X Contenido

de humedad

media

kgH2O/kg

m.s

Velocidad

Pérdida

humedad

(kg)

Cantidad de

humedad

kgH2O/kg

m.s

kgH2O/hrm2

0 0,05006

1 0,04343 0,00663

2 0,03699 0,00644 0,01307 0,01827 0,9764

3 0,03413 0,00286 0,01593 0,01541 0,8236 0,9000 0.003972

4 0,03113 0,003 0,01893 0,01241 0,6632 0,7434 0.0041666

5 0,02808 0,00305 0,02198 0,00936 0,5002 0,5817 0.004236

6 0,02548 0,0026 0,02458 0,00676 0,3613 0,4308 0.003611

7 0,02263 0,00285 0,02743 0,00391 0,2089 0,2851 0.003958

8 0,02093 0,0017 0,02913 0,00221 0,1181 0,1635 0.002361

9 0,01994 0,00099 0,03012 0,00122 0,0652 0,0917 0.001375

10 0,01994 0 0,03012 0,00122 0,0652 0,0652 0 Fuente: Macias, Jefferson/UTE /2010

109

• Datos y cálculos de laboratorio

Producto húmedo: 60.55% H2O

Producto seco: 6.15 % H2O

• Peso inicial de agua

Peso inicial de H O Peso de H O elminada Peso H O de la masa seca

Peso de H O elinada Peso muestra humeda Peso muestra seca

Peso de H O eliminada 0.05006 – 0.01994

Peso de H O eliminada 0.03012

• Peso de agua de la masa seca

%

0.01994 0.0615

0.001226Kg

Peso %

0.03012Kg 0.001226Kg

0.03134Kg

• Peso de la muestra seca

0.01994 0.001226

0.01871Kg

• Porcentaje de humedad inicial

%

100%

110

% 0.03134

0.05006 100%

% 62.60%

• Porcentaje de humedad final

%

100%

% 0.001226

0.05006 0.03012 100%

% 6.148%

4.8.1. Perdida de humedad

Cuadro Nº 26

Perdida de humedad (XT)

Tiempo

(h) XT

Pérdida

humedad

Humedad total kg

de h2o

2 XT1= 0,03135 0,01307 0,01827

3 XT1= 0,03136 0,01593 0,01541

4 XT1= 0,03137 0,01893 0,01241

5 XT1= 0,03138 0,02198 0,00936

6 XT1= 0,03139 0,02458 0,00676

7 XT1= 0,03140 0,02743 0,00391

8 XT1= 0,03141 0,02913 0,00221

9 XT1= 0,03142 0,03012 0,00122

10 XT1= 0,03143 0,03012 0,00122 Fuente: Macias, Jefferson/UTE /2010

111

4.8.2. Contenido de humedad

0.018270.01871Kg

0.9764

4.8.3. Velocidad de secado

Tiempo hr

Cuadro Nº 27

Velocidad de secado

3 v1=

0,01827 - 0,01541 0.003972 KgH2O/h m2

1 * 0,72 m2

4 v2=

0,01541- 0,01241 0.0041666 KgH2O/h m2

1 * 0,72 m2

5 v3=

0,01241-0,00936 0.004236 KgH2O/h m2

1 * 0,72 m2

6 v4=

0,00936-0,00676 0.003611 KgH2O/h m2

1 * 0,72 m2

7 v5=

0,00676-0,00391 0.003958 KgH2O/h m2

1 * 0,72 m2

8 v6=

0,00391-0,00221 0.002361 KgH2O/h m2

1 * 0,72 m2

9 v7=

0,00221-0,00122 0.001375 KgH2O/h m2

1 * 0,72 m2

112

10 v8=

0,00122-0,00122 0 KgH2O/h m2

1 * 0,72 m2


Gráfico Nº 21

Curva de secado del plátano verde dominico


4.8.4. Tiempo teórico de secado

/

0.01871Kg

0.720,9764 0,6632 /

0.003972 /

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1

3 4 5 6 7 8 9 10

Con

teni

do d

e hu

med

ad

(Kg

H2O

/kg

de m

.s

Tiempo (Hr)

Secado del plátano verde dominico

113

2.04

0.01871Kg

0.72 0.3613 0.1181 11

0.00416662

10.004236

10.003611

2

8.02

2.04 8.02

10.06 hr

Ó 10.06 hr

Gráfico Nº 22

Velocidad de secado del plátano verde dominico


00,00050,001

0,00150,002

0,00250,003

0,00350,004

0,0045

3 4 5 6 7 8 9 10

Velo

cida

d (K

g H

2O/h

m2 )

Tiempo (Hr)

Velocidad de secado vs Tiempo de secado

114

4.9. Rendimiento

4.9.1. Rendimiento de la haría de plátano verde dominico

Mediante la aplicación del balance de materia se obtiene el rendimiento de la harina de

plátano verde dominico de 19.16%, luego de todos los cambios que ha sufrido el

proceso hasta llegar a convertirse en harina.

Cuadro Nº 28

Rendimiento de la harina de plátano verde dominico


4.9.2. Rendimiento del producto pan de harina de trigo y harina de plátano verde

dominico.

Cuadro Nº 29

Rendimiento del pan de harina de trigo y harina de plátano verde dominico


kilogramos de harina obtenida

kilogramos de platano verde entra x100

0.13110.7505 100

17.5%

Kilogramos de plátano verde dominico (entra) = 0.7505 kg

Kilogramos de harina de plátano (obtenida) = 0.1311 kg

kilogramos de pan obtenido

kilogramos de m. p masa entra x100

0.33280.4324 100

76.97%

Kilogramos de materias prima - masa (entra) = 0.4324 kg

Kilogramos de pan (obtenido) = 0.3328 kg

115

4.10.Diseño del secador a nivel piloto

4.10.1. Área de transferencia de calor a nivel piloto

A = 58.1152 kg

Xa = 31.88% ST

Ya = 68.12% H2O

Vapor de Agua B = 38.3719 kg

C = 19.7433 kg de plátano seco

Xc = 93.84% ST

Yc = 6.15% H2O

4.10.2. Flujo másico de aire

4.10.2.1. Cálculo de la humedad absoluta del aire que ingresa Wc

Ø 50

° 3.169

SECADO

C= aire seco Kg/h Tc= 25°C Hc= 50% Wc=?

A= 58.1152 Kg/h H2O = 68.12% wa ST = 31.88% Ta=25°C

SECADOR D= aire húmedo Kg/h Td = 65°C Hd =25% Wd =?

B = 19.7433Kg/h H2O = 6.15% wb ST = 93.84% Tb= 65°C

116

Ø

3.169 0.50

1.5845

PT Pv

101 1.5845

99.4155

0.622PvPa

0.6221.5845

99.4155

0.009 /

4.10.2.2.Cálculo de la humedad absoluta del aire que sale Wd

Ø 25

° 25.03Kpa

Ø

25.03 0.25

6.2575

PT Pv

101 6.2575

94.74

117

0.622PvPa

0.6226.25

94.74

0.04 /

4.10.2.3.Balance húmedo del sistema

• Balance general

58.1152 C 19.7433 D

C D 58.115 19.7433

C D 38.3719

• Balance de agua

58.1152 0.6812 C 0.009 19.7433 0.0615 D 0.04

39.5880 D 38.3719 0.009 1.214 0.04D

39.5880 0.009D 0.3453 1.2142 0.04D

39.5880 0.3453 1.2142 0.04D 0.009D

38.0285 D 0.031

D38.02850.0031

D 1226.72

118

• Balance total

D 38.3719

1226.72 38.3719

1188.34

4.10.2.4.Cantidad de calor total del secador

19.7433 / 1.55 / ° 65 25 ° 1188.34

1.0056 / ° 65 25 °

0.009k / 2618.3 2547.2 /

38.3719 / 2618.3 104.89 /

12240.08 47799.78 0.6399 96444.31 /

156484.8 / 1.2 187781.76

10 18778.176/

5216.16

4.10.2.5.Cálculo del área

5216.163.0605 / ºC 40ºC

42.60

119

4.10.2.6.Dimensionamiento de las bandejas

A = 42.60m2/10 bandejas = 4.26m2 el área de cada bandeja

4.26m2.2m

L = 2.13m

• Dimensionamiento de cada bandeja = 1.93m de largo x 2.2m de ancho

• Cantidad de materia prima en cada bandeja

M.P. = 58.1152 Kg/h de pulpa de plátano

#Bandejas = 10

58.1152kg/h

C.M.P.B=

10

C.M.P.B= 5.8115 kg/h de pulpa de plátano en cada bandeja

120

Plano: 1

Diseñó: Jefferson Macias

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA EQUINOCCIAL

Fecha: Marzo 2010

Escala: 1:10 Dibujó: Jefferson Macias

Aprobó: Ing. Juan Crespín

VISTA FRONTAL

DEL SECADOR

Simbología:

1. Ventilador 3. Entrada de aire seco 5. Bandejas metálicas

2. Resistencia o quemador 4. Controles Tº y T (min) 6. Salida de aire húmedo

1

2

3

4

5

6

1.93m 1.93m

121

4.11. Diseño del molino a nivel de planta piloto.

Datos experimentales:

P = Potencia

V = Voltaje 110 v

I = amperaje 2.9 vacío, lleno 3.5

Motor = 220 V

R.P.M = 1722 r.p.m.

½ Hp

4.11.1. Cálculo de la potencia del motor:

P = V x I x Cos Ø

P = 110 W * 3.5 * 0,9

P = 346.5 W 1 hp = 0.464 hp

746 W

• Capacidad del molino:

M = 0.1482 kg

T = 2 min * 1h / 60 min = 0,033hr

C = M / T

C = 4.94Kg / h

122

• Capacidad Vs. Potencia

4.94 Kg / h Vs 346.5 W

4.94 2.205

1 1

60

0.1815 4

0.726 346.5

4.11.2. Datos del molino a nivel fábrica.


Xo = 93.84% ST

Yo = 6.15% H2O


Xp = 93.84% ST

Yp = 6.15% H2O


Xq = 93.84% ST

Yq = 6.15% H2O

19.4733 2.205

1 1

60

0.7156 2

MOLIDO

123

1.4312

Según la tabla 8-23 rendimiento de los desintegradores, del Manual de Perry, se calcula

que la potencia del motor es 1 Hp.

4.11.3. Cálculo del diámetro del disco de frotamiento del molino.

Según Perry, R. en el Manual del Ingeniero Químico p.8-51 molinos de frotamiento por

discos para tamiz menor a malla # 200

145lbm/h = 15Hp = 50.8 cm

Datos:

19.7433 2.205

1

43.5339 /

145lbm/h 50.8cm

43.5339lbm/h x

X= 15.25cm (diámetro del disco)

4.11.4. Cálculo de la potencia del molino

15Hp 50.8cm

X 15.25cm

15.25cm x15Hp50.8cm

4.50 Hp

124

Plano: 2

Diseñó: Jefferson Macias

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA EQUINOCCIAL

Fecha: Marzo 2010

Escala: 1:10 Dibujó: Jefferson Macias

Aprobó: Ing. Juan Crespín

VISTA DEL MOLINO

Simbología: 4. Ubicación del eje principal

1. Cuerpo del molino 5. Cono de alimentación 2. Motor 6. Disco y placas de distribución 3. Sistema de transmisión por polea 7. Bandeja recolectora

ф15.25

0.20m0.35m

0.75m

0.40m

1m

1.40m

1

2

3

4

56

7

125

4.12. Costos

4.12.1. Costos de la harina de plátano verde dominico

Análisis de costos a la mejor alternativa tecnológica durante la obtención de harina de

plátano verde dominico, aplicando valores monetarios a las materias primas, insumos y

gastos varios.

Cuadro Nº 30

Costos de producción de la harina de plátano verde dominico

Materiales o

servicios Cantidad Unidad

Valor unitario

USA $

Total

USA $

Plátano dominico 0.7505 kg 0.08 0.06

Acido cítrico 3.02 gr 0,008 0.024

Agua potable 2105.3 ml 5x10-7 0.00105

Fundas plásticas 1 Unid 0,028 0.028

Costo A 0.11


Detalle Cantidad Total USA $

Mano de obra 10 % Costo A 0.011

Energía 5 % Costo A 0.005

Utilidad 20 % Costo A 0.022

Producción de maquinaria 5% Costo A 0.005

Costo B 0.043

COSTO TOTAL = Costo A + Costo B

COSTO TOTAL = 0.11 + 0.043

COSTO TOTAL = $ 0.153 ctv.

126

Peso total del producto: 0.1311 kg

Peso por envase: 250 gr

Precio unitario: $ 0.29 ctv. /1 envase (funda plástica)

Precio unitario: $ 0.29 ctv.

PVP: $ 0.29 ctv.

El precio de venta al público de la harina de plátano verde dominico de 250 gr es de

$0.29 ctv.

4.12.2. Costo del pan de harina de trigo y harina de plátano verde dominico

Cuadro Nº 31

Costos de producción del pan de harina de trigo y harina de plátano verde

dominico

Materiales o

servicios Cantidad Unidad

Valor unitario

USA $

Total

USA $

Harina de Plátano

verde dominico 50 gr 0.00116 0.058

Harina de trigo 200 gr 0.00099 0.20

Levadura 3.020 gr 0.021 0.06

Azúcar 15.10 gr 0.0007 0.011

Sal 3.77 gr 0.000195 0.00074

Manteca 7.55 gr 0.0017 0.013

Agua 153 ml-gr 0.0005 0.076

Costo A 0.42

127


Peso total del producto: 0.3328 kg

Peso de comercialización: 500 gr

Precio unitario: $ 0.88 ctv. c/u

PVP: $ 0.88 ctv.

El precio de venta al público del pan de harina de trigo y harina de plátano verde

dominico de 500 gr es de $ 0.88 ctv.

Detalle Cantidad Total

USA $

Mano de obra 10 % Costo A 0.042

Energía 5 % Costo A 0.021

Utilidad 20 % Costo A 0.084

Producción de maquinaria 5% Costo A 0.021

Costo B 0.17

COSTO TOTAL = Costo A + Costo B

COSTO TOTAL = 0.42 + 0.17

COSTO TOTAL = $ 0.59 ctv.

128

CAPITULO V

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1. Conclusiones

• El plátano verde dominico como materia prima debe estar en buenas condiciones,

con un contenido de humedad 60.55%, grasa 1.48%, proteína 2.36%, ceniza 2.34%,

fibra 0.56% y minerales 32.71%.

• Para la determinación del mejor tratamiento, se aplico el Diseño Experimental

(AXB) con tres repeticiones, lo cual se baso en los datos obtenidos de humedad,

grasa y proteína del plátano ya que son lo más relévate en la investigación, la cual

no existió diferencia significativa al someter al plátano verde dominico a un secado

por conducción a diferentes temperaturas, pero por su composición bromatológica

se determino que la harina con mejor característica es la secada a 65°C por 10 horas.

• Se determinó la composición química de la harina de plátano verde dominico

llegando a tener: humedad 6.15%, proteína 2.89%, grasa 0.65%, fibra 0.75%, ceniza

2.13 y elementos no nitrogenados 87.43%.

• Se logró darle un proceso productivo al plátano verde dominico realizando el secado

y luego utilizarla en la elaboración de pan.

• Se logró determinar un proceso tecnológico adecuado para la elaboración del pan de

harina de trigo y harina de plátano verde dominico a nivel de laboratorio,

estableciendo la formulación Nº 2 como la más aceptable, la cual contiene el 80%

de harina de trigo y el 20% de harina de plátano verde dominico cuyas

características organolépticas son excelentes.

• Se estableció que el 20% de harina de plátano verde dominico se puede reemplazar

en la fabricación de pan común, la cual no cambia significativamente las

propiedades de la masa.

129

• Realizado el análisis bromatológico al pan, se obtuvo el siguiente resultado:

humedad 27.54%; ceniza 2.12%; grasa 3.03%; proteína 3.11%; fibra 0.64%,

elementos no nitrogenados 63.6%; aportando con mayor cantidad de carbohidratos,

debido a que posee al plátano como materia prima el cual es fuente de energía.

• En el análisis microbiológico realizado en el laboratorio de control de calidad del

Instituto “Leopoldo Izquieta Pérez” dio como resultado que la harina de plátano

verde dominico se encuentra en buenas condiciones, cumpliendo con todos los

parámetros de la norma NTE INEN 616:206 para harinas, por lo tanto, el producto

se encuentra en perfectas condiciones para ser consumido dentro de un tiempo de 6

meses. Además se realizó el análisis físico, químicos y microbiológico al pan a 0 y 8

días de almacenamiento el cual demostró que está en perfectas condiciones

cumpliendo con la norma NTE INEN 95 y 96 de pan común, resaltando que el

producto puede ser consumido por las persona en el transcurso de los 8 días de vida

útil.

• Se realizó el balance de materia conociendo así el rendimiento de la harina de

plátano verde dominico el cual fue del 17.5% y 76.97% del pan de harina de trigo y

harina de plátano verde dominico. Además se realizo el balance de energía

determinando una efectividad del secador del 88.3%.

• El diseño de equipos está considerado para trabajar con 100 Kg/h de materia prima,

con un área de trasferencia de calor de 42.6m2.

• El costo de elaboración de harina de plátano verde dominico de 250gramos es de

$0,29 ctv.; y el pan tienen un costo de $ 0.88 ctv. la porción de 500 gramos.

5.2. Recomendaciones

• Se recomienda usar para el secado, plátano en estado verde para que las

características de la harina no cambien.

130

• Para evitar el pardeamiento enzimático se recomienda sumergir el plátano picado en

una solución de acido ácido cítrico u acido ascórbico 0.5g por cada 100ml de agua,

caso contrario quedaría una harina muy ácida lo cual sería perjudicial en la

elaboración de pan.

• Realizar el cortado de las rodajas de plátano de un grosor de 5 mm para que el

secado sea más rápido y eficiente.

• Es necesario contar con un secador de aire forzado para que haya una mejor

distribución de calor, y debe mantenerse cerrado para evitar pérdida de calor.

• Se recomienda mantener un nivel de higiene y asepsia de todos los equipos,

maquinarias y materiales, también como de las personas que van a ingresar en el

proceso.

• No utilizar altas temperaturas para acelerar la fermentación o leudado de la masa en

la cámaras de fermentación, ya que si esto sucede se puede dar un desperfecto en las

propiedades de la masa

• El pan se debe almacenar en fundas de polietileno grado alimenticio, y almacenar en

un área limpia y seca.

131

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133

25. http://www.diccionariodelvino.com/index.php/analisis-organoleptico/

26. http://es.wikipedia.org/wiki/Balance_de_materia.

27. http://es.wikipedia.org/wiki/Harinas.

28. http://www.codexalimentarius.net/web/standard_list.do?lang=es

29. http://es.wikipedia.org/wiki/Pan_(luna)

30. http://www.engormix.com/molinos_industriales_granos_s_products571-652.htm

31. http://www.panaderia.com/informes/mejorantes_panarios.html

32. http://es.wikipedia.org/wiki/Gluten

134

135

ANEXO 1. Fotografías del proceso de elaboración de harina de plátano verde dominico

Recepción

Pesado Lavado

Pelado Picado

136

Inmersión (solución Acido Cítrico)

Escurrido

Secado

137

Molido

Tamizado

Empacado y almacenado

138

ANEXO 2. Fotografías del proceso de elaboración de pan de harina de trigo y

harina de plátano verde dominico.

Recepción Pesado

Amasado Leudado I

Reposo Boleo

139

Moldeo Leudado II

Horneado Enfriado

Empacado y Almacenado

140

ANEXO 3. Análisis microbiológico de la harina de plátano verde dominico

141

ANEXO 4. Análisis bromatológico del pan

142

ANEXO 5. Análisis microbiológico del pan

143

ANEXO 6. Tabla C-9 Propiedades útiles del aire para transferencia de calor por

convección.

144

ANEXO 7. Tabla B-1 Propiedades del vapor saturado (Unidades SI).

145

ANEXO 8. Cuadro de lectura de Nusselt

146

ANEXO 9. Norma INEN 0616:2006 Harina de trigo: Requisitos

147

148

149

150

151

ANEXO 10. Norma INEN 95. Pan común: Requisitos

152

153

154

ANEXO 11. Formato de la hoja de encuesta para el pan

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

Escuela de Ingeniería Agroindustrial

Usted recibirá tres formulaciones de pan, las cuales podrá degustar y a la vez evaluar los diferentes atributos (color, olor, sabor y textura).

Marque con una (X) según su criterio.

COLOR

Calificación Formulación 1 Formulación 2 Formulación 3 Muy agradable Agradable Poco agradable

OLOR


SABOR


TEXTURA


OBSERVACIONES:…………………………………………………………………….

GRACIAS POR SU COLABORACIÓN

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