sustitución de sólidos no grasos lácteos por harina de
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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería de Alimentos Facultad de Ingeniería
1-1-2016
Sustitución de sólidos no grasos lácteos por harina de amaranto Sustitución de sólidos no grasos lácteos por harina de amaranto
(Amaranthus caudatus) en helados de crema (Amaranthus caudatus) en helados de crema
Cindy Carolina Romero Rubiano Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada Romero Rubiano, C. C. (2016). Sustitución de sólidos no grasos lácteos por harina de amaranto (Amaranthus caudatus) en helados de crema. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_alimentos/46
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UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Programa Ingeniería de Alimentos
Sustitución de sólidos no grasos lácteos por harina de amaranto
(Amaranthus caudatus) en helados de crema
Autora: Cindy Carolina Romero Rubiano
Dirigido por: Ing. Lena Prieto Contreras MSc.
Bogotá
2016
2
A Dios por guiarme, llevarme por el mejor camino y permitirme culminar mis metas
A mis padres Orlando y Blanca, por su amor, apoyo incondicional, ejemplo de vida y confianza
que siempre me brindan.
A mi hermano Edwin, por estar pendiente de mi, por su compañía y apoyo.
A mi abuelita Beatriz, tías Martha y Constanza por su preocupación, consejos de vida y compañía
en cada etapa de mi vida
A mi gran amiga Lina María, por su incondicionalidad, confianza y amistad
A mi novio Christian Camilo, por su amor, apoyo y motivación para culminar con este proyecto
Cindy Carolina
3
AGRADECIMIENTOS
La autora expresa sus agradecimientos a:
LENA PRIETO CONTRERAS, Directora del trabajo de grado y Docente de la Universidad
de La Salle; por su gran apoyo, disposición y orientación para la culminación y éxito de
este proyecto.
JUAN CARLOS POVEDA PISCO, Auxiliar del Laboratorio de Química de la Universidad
de La Salle, por su colaboración en toda la experimentación de este trabajo de grado.
LUIS MIGUEL TRIVIÑO, Auxiliar de la Planta Piloto de la Universidad de La Salle, por
su orientación y ayuda en el laboratorio.
4
TABLA DE CONTENIDO
Pag.
RESUMEN 9
INTRODUCCIÓN 10
OBJETIVOS 12
1. MARCO DE REFERENCIA 13
1.1 MARCO TEORICO 13
1.1.1 Helado 13
1.1.2 Sólidos no grasos lácteos en helados 14
1.1.3 Proceso de elaboración del helado 14
1.1.4 Industria de helados en Colombia 16
1.1.5 Amaranto (Amaranthus caudatus) 16
1.1.6 Alimentos funcionales 18
1.1.7 Aminoácidos esenciales 19
1.1 ESTADO DEL ARTE 20
1.2 MARCO LEGAL 22
2. MÉTODOLOGÍA DE LA EXPERIMENTACIÓN 23
2.1 OBTENCIÓN DE HARINA DE AMARANTO 23
2.2 CARACTERIZACIÓN DE LA HARINA DE AMARANTO 23
2.2.1 Características fisicoquímicas 24
2.2.2 Características funcionales 26
2.3 ELABORACIÓN DEL HELADO CON SUSTITUCIONES 27
2.3.1 Materiales 27
2.3.2 Formulación de helado con sustituciones 29
2.3.3 Etapa de premezcla en la elaboración del helado de crema 30
2.3.4 Etapa final en la elaboración del helado de crema 31
2.4 CARACTERIZACIÓN DEL HELADO SIN Y CON SUSTITUCIONES 32
2.4.1 Caracterización fisicoquímica de los helados de crema 32
2.4.2 Pruebas tecnológicas 36
2.5 EVALUACIÓN ESTADÍSTICA 37
3. ANÁLISIS DE RESULTADOS 39
3.1 OBTENCIÓN DE HARINA DE AMARANTO 39
3.2 CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DE LA HARINA DE AMARANTO 39
3.3 CARACTERIZACIÓN FUNCIONAL DE LA HARINA DE AMARANTO 40
3.3.1 Gelatinización 40
3.3.2 Índice de absorción de agua e índice de solubilidad de agua. 40
3.4 ELABORACIÓN DEL HELADO DE CREMA SIN Y CON SUSTITUCIONES 41
3.5 CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL HELADO SIN Y CON
SUSTITUCIONES 42
5
3.6 CARACERIZACIÓN TECNOLÓGICA DEL HELADO SIN Y CON
SUSTITUCIONES 46
3.7 EVALUACIÓN ESTADÍSTICA 47
CONCLUSIONES 49
RECOMENDACIONES 50
REFERENCIAS 51
ANEXOS 56
6
LISTA DE FIGURA
Pag.
Figura 1. Pasos para la elaboración de la premezcla 15
Figura 2. Pasos para la elaboración del helado 15
Figura 3. Proceso de obtención de harina de amaranto 24
Figura 4. Pasos del procedimiento de determinación de humedad 25
Figura 5. Pasos del procedimiento de determinación de proteína 26
Figura 6. Pasos del procedimiento de determinación de cenizas 27
Figura 7. Diagrama de la elaboración de helado de crema 33
Figura 8. Curva de calibración para contenido de azúcares 36
Figura 9. Pasos de la prueba de color del helado de crema 37
Figura 10. Helados de crema sin y con harina de amaranto 42
Figura 11. Ubicación de lecturas en las coordenadas espaciales cromáticas L*a*b* del CIE 46
Figura 12. Prueba de derretimiento de helado crema con harina de amaranto 48
7
LISTA DE TABLAS
Pag.
Tabla 1. Composición aproximada del grano de amaranto y de algunos cereales 17
Tabla 2. Contenido de aminoácidos esenciales 17
Tabla 3. Información nutricional de la crema de leche 29
Tabla 4. Información nutricional de la leche en polvo 29
Tabla 5. Información nutricional de la azúcar 30
Tabla 6. Formulaciones para elaboración de helados de crema 31
Tabla 7. Organización de resultados de la caracterización del helado de crema 38
Tabla 8. Resultados del tamizado de harina de amaranto 40
Tabla 9. Resultados promedios de las características fisicoquímicas de la harina de
Amaranto 40
Tabla 10. Temperatura de gelatinización 41
Tabla 11. Resumen del balance de materia general de los helados de crema obtenidos 43
Tabla 12. Características fisicoquímicas de los helados de crema 43
Tabla 13. Características tecnológicas de los helados de crema 46
Tabla 14. Resultados de la evaluación estadística 49
8
LISTA DE ANEXOS
Pag.
Anexo 1. Catálogo del Freezer empleado 57
Anexo 2. Resultados de las pruebas experimentales 59
Anexo 3. Cálculos de balance de masa 61
Anexo 4. Resultados de la evaluación estadística 69
9
RESUMEN
En la actualidad y a lo largo del tiempo uno de los sectores importante en la industria de los
alimentos es el sector lácteo. El subsector de los helados ha presentado un crecimiento significativo,
tanto a nivel mundial, como en Colombia, con un consumo per cápita de 1 kg a 2,3 kg en los
últimos 5 años; es por esto, que esta industria ha desarrollado novedosos productos y con ello, el
interés de buscar nuevos y mejores ingredientes que garanticen la calidad y las propiedades
características de estos productos, teniendo en cuenta paralelamente la parte nutricional ya que es
un producto que consumen tanto adultos como niños. En esa búsqueda de diferentes ingredientes
surge la inquietud de evaluar la harina de amaranto como sustituyente de proteína láctea. Diversos
autores han reportado contenidos de proteína en amaranto del 15 al 17% en la semilla, pero su
importancia no radica sólo en la cantidad sino en la calidad de las proteínas, ya que presenta un
excelente balance de aminoácidos. Por su composición, la proteína del amaranto se asemeja a la de
la leche y se acerca mucho a la proteína ideal propuesta por la FAO para la alimentación humana.
Tiene un contenido importante de lisina, aminoácido esencial en la alimentación humana, que
comúnmente es más limitante en otros cereales. Debido a lo anteriormente expuesto, en este trabajo
de grado se desea evaluar la sustitución de sólidos no grasos lácteos por harina de amaranto
(Amaranthus caudatus) comercial caracterizada en una formulación de helado crema. Para lograr
la evaluación, se realizaron las sustituciones de 20, 40 y 60% y se caracterizaron fisicoquímica y
tecnológicamente los helados obtenidos y se consolidaron los análisis de los resultados mediante
pruebas estadísticas. Obteniendo, el helado con sustitución de 20% de harina de amaranto por
solidos no grasos lácteos, una gran similitud de resultados frente al helado patrón, los cuales
cumplen con los requisitos exigidos por la Norma Técnica Colombina 1239 (2002).
10
INTRODUCCIÓN
En la industria de los helados, son indispensables los sólidos no grasos lácteos debido a su función
específica que cumple a nivel molecular en la mezcla, por lo cual la proteína mejora la textura y,
en el batido, el aire se distribuye finamente. La proteína láctea es absolutamente indispensable para
que se forme una emulsión estable en la homogenización de la mezcla del helado. Siendo la leche
en polvo un ingrediente tan importante y tan utilizado en la industria de los helados, por la proteína
láctea que aporta, genera gran preocupación que países de la Unión Europea que son grandes
productores de esta materia prima hagan imposición de cuotas de producción de leche, pues sus
miembros disminuyeron la elaboración de commodities (leche en polvo y manteca) y se orientaron
hacia lácteos de mayor valor agregado (quesos) en los que son comparativamente más
competitivos. Sin desconocer el incremento de la demanda de productos lácteos, especialmente de
helados, se ha incrementado el interés de usar diferentes sustituyentes de sólidos no grasos lácteos
que no afecten la calidad nutricional y sensorial, así como las propiedades tecnológicas del
producto final y que den un valor agregado al producto terminado logrando obtener un alimento
funcional.
De acuerdo al contexto anterior, en este trabajo de grado se formuló como problema: ¿cuál es la
sustitución del contenido proteico aportado por los sólidos no grasos lácteos en los helados de
crema, sin alterar sus propiedades tecnológicas, por harina de amaranto (Amaranthus caudatus) en
la categoría de alimento funcional; como una alternativa de solución en el caso de escasez de leche
para reemplazar la proteína láctea? Como es bien sabido los sólidos no grasos lácteos juegan un
papel importante en la elaboración de los helados, la falta de estos sólidos debilita la estructura del
helado, y si están en exceso dan como resultado al producto final una sensación de arenosidad no
tan agradable para muchos. Los sólidos no grasos lácteos junto con los estabilizantes y
emulsificantes determinan las propiedades reológicas del producto. Basado en esto se ha
incrementado el interés por utilizar ingredientes nuevos o sustituyentes de sólidos no grasos lácteos
que no afecten la calidad nutricional y sensorial del helado, logrando obtener un producto mejorado
llegando a ser alimento funcional.
Colombia uno de los sectores más dinámicos de la industria de alimentos es el sector lácteo, dentro
de los que se encuentra el segmento de los helados. En la última década en nuestro país, el consumo
per cápita de este producto, pasó de 1 kg a 2,3 kg en los últimos 5 años y así lo reafirmó
Bustamante (2013), en los últimos 5 años tuvo un crecimiento del 58% y se esperaba para el 2013
un incremento del 10%, teniendo como valor agregado la incorporación de nuevos y diferentes
sabores así como ingredientes que hagan parte de las nuevas tendencias saludables y así lograr un
nuevo producto como alimento funcional, el cual permite realizar experimentos a través de
diferentes formulaciones para disminuir costos o mejorar sus características nutricionales.
11
Diversos autores han reportado contenidos de proteína en amaranto que van de 15 a 17%, pero su
importancia no radica sólo en la cantidad sino en la calidad de proteína, ya que presenta un
excelente balance de aminoácidos. Por su composición, la proteína del amaranto se asemeja a la de
la leche y se acerca mucho a la proteína ideal propuesta por la FAO para la alimentación humana.
En los últimos años los precios de los alimentos han tenido una tendencia al alza, debido a
numerosos factores en los que se destaca los fenómenos climáticos, que han provocado
disminuciones en la oferta mundial de alimentos. Paralelamente la tecnología en la producción de
alimentos avanza constantemente, por lo que el complemento del bajo costo con un alto contenido
nutritivo representa hoy en día un valor agregado para los productos que salen al mercado.
Este trabajo de grado está enfocado a la evaluación a nivel de laboratorio de la harina de amaranto
como sustituto de sólidos no grasos lácteos en la elaboración de helados de crema y observar su
impacto sobre las características fisicoquímicas y tecnológicas. Se realizaron las
experimentaciones a partir amaranto natural de la Empresa Mexicana Arantto, de la variedad
Amaranthus caudatus. Además, se partió de la experimentación con la caracterización
fisicoquímica suministrada por la Empresa mediante su ficha técnica. Finalmente se escogió por
sus características sustentadas estadísticamente, la sustitución de la formulación del 20% aunque
con sensación de granulosidad.
12
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Evaluar la sustitución de sólidos no grasos lácteos por harina de amaranto (Amaranthus
caudatus) en la elaboración de helados de crema.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Caracterizar funcionalmente la harina de amaranto comercial para emplearla en la
sustitución de sólidos no grasos lácteos.
Elaborar helado de crema con sustituciones de sólidos no grasos lácteos por harina de
amaranto comercial caracterizada.
Caracterizar fisicoquímica y tecnológicamente el helado de crema obtenido con
sustituciones de sólidos no grasos lácteos por harina de amaranto.
13
1. MARCO DE REFERENCIA
En el presente capítulo se presenta una revisión bibliográfica de los conceptos principales
relacionados con el helado y el amaranto pues son el objeto de estudio de este trabajo de grado.
Además, se complementa con revisión de recientes investigaciones en desarrollo de helados con
sustituciones parciales de sus ingredientes.
1.1 MARCO TEORICO
1.1.1 Helado. Es un producto alimenticio, higienizado, edulcorado, obtenido a partir de una
emulsión de grasas y proteínas, con adición de otros ingredientes y aditivos permitidos o sin ellos,
o bien a partir de una mezcla de agua, azúcares y otros ingredientes y aditivos permitidos sometidos
a congelamiento con batido o sin él, en condiciones tales que garanticen la conservación del
producto en estado congelado o parcialmente congelado durante su almacenamiento, transporte y
consumo final (ICONTEC, NTC 1239, 2002, p. 1).
Los helados se clasifican básicamente según su composición, como helados de agua o helados de
leche. Otra forma de clasificarlos y la más utilizada es según sus componentes, así: helados de
crema, helados de leche, helados de leche descremada, helados con grasa no láctea, helados de
mantecado (a base de huevo), helados de agua (sorbetes y granizados) y helados diversos (Madrid
y Cenzano del Castillo, 2003, p. 13).
Los helados de crema, según Madrid y Cenzano del Castillo (2003), se caracterizan por los
siguientes componentes:
Nata o crema de leche como ingrediente básico, por lo que su contenido en grasa de origen
lácteo es más alto que en el resto de los otros tipos de helados.
Azúcares del 13% mínimo, la mitad deberá ser sacarosa, el restante otros azúcares.
Grasa de leche como el 8% mínimo.
Proteína láctea del 2,5% mínimo.
Extracto seco total del 29% mínimo.
Espesantes, estabilizadores y emulgentes, en total del 1% máximo.
Los helados por su composición presentan un alto valor nutritivo, por lo cual se recomienda como
un alimento que aporta nutrientes para cualquier tipo de consumidor. Los helados están
considerados como una fuente de:
Proteínas. Los helados tienen todos los aminoácidos esenciales para la vida.
Vitaminas. Los helados tienen tantas vitaminas solubles en grasas como en agua, debido a
que su composición entra tanto en grasas (nata, leche entera, otras grasas) como en zumos
de frutas o frutas naturales.
14
Energía calórica. Los helados son ricos en azúcares diversos (sacarosa, glucosa, entre
otras) las cuales aportan este contenido energético.
Sales minerales. Los helados por su riqueza en leche, zumos, frutos secos, entre otros;
aportan a la alimentación humana un contenido importante en sales como calcio, sodio,
potasio y magnesio, indispensables para la vida (Madrid y Cenzano del Castillo, 2003, p.
45).
1.1.2 Sólidos no grasos lácteos en helados. Este producto esta constituido por proteínas, lactosa,
sales minerales y ácidos orgánicos (citratos) en una proporción promedio de 36%, 55% y 9%
respectivamente, los cuales son necesarios para obtener textura más firme en el helado, cremosidad
y mayor volumen. Los sólidos no grasos lácteos pueden ser aportados por leche entera,
semidescremada o descremada, crema de leche o suero en polvo, los cuales se presentan en estado
líquido o sólido. Su importancia radica en el aporte de alto valor calórico, nutritivo y en la
contribución de la estructura final del helado. Las proteínas sustituyen el agua alrededor de los
glóbulos de grasa logrando estabilizar la grasa emulsionada, la captación y distribución del overrun
en el proceso de congelamiento para aumentar el tiempo de derretimiento del helado. La relación
lactosa agua no debe exceder a 0,104 para evitar la formación de cristales, lo que conduce al defecto
conocido como arenosidad (Neira, 2005, p. 188).
Las proteínas lacteas tienen las siguientes propiedades, de acuerdo como lo menciona Charley
(2007, citado en Andrade, 2012):
Emulsionantes. Evitan y/o reducen la separación de grasas, por estabilización del sistema
agua-grasa, por lo que se obtiene un helado más compacto y suave.
Absorción de agua. Lo que impide la separación de la misma produciendo mejor textura.
Incorporación de aire. Por su estructura molecular retiene tanto el agua como el aire,
obteniendo más cremosidad en el helado.
La lactosa como azúcar de la leche contribuye a darle el sabor dulce del helado, sin embargo no
debe estar en exceso puesto que deteriora la textura del helado debido a la formación de granos no
deseables en la textura.
1.1.3 Proceso de elaboración del helado. Las Figuras 1 y 2 presentan los pasos para las dos
etapas de elaboración del helado. Primero se realiza una premezcla en la cual se integran los
materiales sólidos y líquidos previamente pesados de acuerdo a la formulación del tipo de helado.
Después se pasteuriza y se madura la premezcla. En seguida se continúa con los pasos finales del
helado que consisten en adicionar los aditivos restantes, batirlos y envasarlos para su
endurecimiento a -25°C.
15
Figura 1. Pasos para la elaboración de la premezcla
Fuente: Neira (2005, p. 197) y Bylund (2003, p. 387)
Figura 2. Pasos para la elaboración del helado
Fuente: Neira (2005, p. 197)
En la elaboración del helado se destaca el freezer o congelador continuo como equipo industrial e
indispensable durante el proceso de congelación, con el fin de incorporar una cantidad controlada
FORMULACIÓN Y PESAJE DE INGREDIENTES
MEZCLA DE SÓLIDOS
Azúcar, leche en polvo, estabilizante emulsificante y otros.
MEZCLA DE LÍQUIDOS
Calentar a 40°C leche, crema de leche y otros.
ADICIÓN DE SÓLIDOS
A la mezcla de líquidos con agitación.
PASTEURIZACIÓN
80°C por 3 min.
HOMOGENIZACIÓN
140 – 170 kg / cm2 a 75°C (o licuar).
ENFRIAMIENTO
30°C.
MADURACIÓN
a 4°C por 2 a 4 h.
ADITIVOS
Colorante, saborizante, pulpas de fruta o otros.
BATIDO
En freezer por 10 min a temperatura final -5°C.
ENVASADO
ENDURECIMIENTO
Temperatura -25°C.
ALMACENAMIENTO
-15°C a -25°C.
16
de aire a la mezcla y congelar su contendio de agua de forma que se obtenga un gran número de
pequeños cristales de hielo, tal como lo indica Bylund (2003, p. 390). La mezcla se bombea hacia
el interior de un cilindro refrigerado a través de una camisa, en la cual es continuamente rascada
por medio de una cuchilla rotatoria. En el congelador continuo se introduce aire en la emulsión, la
cual se denomina overrun (80-100%), mientras que la mezcla se congela entre -3°C y -6°C.
1.1.4 Industria de helados en Colombia. Cada año crece esta gran industria, como lo reveló
Bustamante (2013), en los últimos 5 años tuvo un crecimiento del 58% y se esperaba para el año
2013 un incremento del 10% con diferentes sabores y nuevas tendencias saludables. Tal como lo
afirmó una publicación de Dinero.com (2014), la temporada de lluvias del año 2013 no fue
obstáculo y las cifras de este negocio siguen aumentando a pesar de la competencia en variedad de
marcas y establecimientos, razón que condujo a nuevas empresas ingresar al mercado.
Así mismo afirmó Batz (2012), el consumo de helados aumentó de 1,6 L consumidos por persona
en años anteriores a 2,3 L promedio por persona en el año 2010, sin dejar a un lado que el consumo
bajó frente a países como Argentina, Venezuela y Chile alcanzando 6 L por persona. Estados
Unidos y Nueva Zelanda son países donde está concentrada la producción en niveles desarrollados
tanto de productos, variedad y tecnología logrando un consumo de 22,5 y 26 L respectivamente.
La gran diferencia que Colombia tiene frente a la producción de helados en otros países, consiste
en que lo consideran como un alimento por las propiedades alimenticias que posee y no como
golosina o postre, mientras que en Colombia es lo contrario. Por lo tanto, la tendencia saludable es
el nuevo reto y perspectiva de crecimiento para los próximos años, como lo indicó Bustamante
(2013), en su artículo sobre “Helados, el mercado del billón de pesos”. En Colombia, los dos
grandes fabricantes de helados envasados son Nutresa (Crem Helado) y Colombina, como lo
reporta Pérez (2014).
1.1.5 Amaranto (Amaranthus caudatus). La Organización de las Naciones Unidas para la
Alimentación y la Agricultura (FAO) (S.F.) indica que el amaranto presenta una gran importancia
en la agricultura y alimentación del mundo debido a su:
Alto contenido de proteínas y balance adecuado de aminoácidos esenciales que poseen sus
semillas y hojas, principalmente lisina, metionina y triptófano.
Fácil adaptación a las condiciones climáticas, edáficas y sistemas de cultivo tanto de los
pequeños agricultores como de la agricultura extensiva.
Aplicación múltiple en la alimentación humana obteniéndose del grano harinas, con las que
se preparan galletas, dulces, tamales, tortillas, bebidas refrescantes etc. Y las hojas se
consumen al estado tierno en reemplazo de hortalizas de hoja con mayores ventajas
nutritivas y económicas.
17
Eficiente asimilación del nitrógeno, lo que ha sido demostrado por la abundancia de
proteína en sus hojas y semillas y por presentar altas concentraciones de nitratos en el
líquido vacuolar de sus células.
Además, la FAO (Notimex, 2014) reconoce al amaranto como un pseudocereal con mayor
contenido proteínico del 16% para el consumo humano, se le ubica como el alimento del futuro y
se recomienda su ingesta en los núcleos familiares, principalmente en aquellos de escasos recursos.
Otros componentes del amaranto se presentan en la Tabla 1.
Tabla 1. Composición aproximada del grano de amaranto y de algunos cereales
Composición Amaranto Trigo Maíz Sorgo Arroz
Humedad (%) 8,0 12,5 13,8 11 11,7
Proteína cruda (%) 15,8 14 10,3 12,3 8,5
Grasa (%) 6,2 2,1 4,5 3,7 2,1
Fibra (%) 4,9 2,6 2,3 1,9 0,9
Cenizas (%) 3,4 1,9 1,4 1,9 1,4
Calorías/100 g 366 343 352 359 353
Fuente: Becerra (2000, p. 3)
Becerra (2000) expresa que diversos autores han reportado contenidos de proteína en amaranto que
van del 15 al 17%, pero su importancia no radica sólo en la cantidad sino en la calidad de proteína,
ya que presenta un excelente balance de aminoácidos. Por su composición, la proteína del amaranto
se asemeja a la de la leche y se acerca mucho a la proteína ideal propuesta por la FAO para la
alimentación humana. Tiene un contenido importante de lisina, aminoácido esencial en la
alimentación humana y que comúnmente es más limitante en otros cereales.
El amaranto por su elevado contenido de lisina serviría como base suplementaria de los cereales:
contiene 365 mg/g de nitrógeno frente al Patrón de Referencia de la FAO que indica 310 mg. En
general, niveles de 25 a 30% de harina de semilla de amaranto agregado a 70-75% de harina de
cereal, mejoran la calidad del trigo, maíz, avena y arroz (Bressani, 1993, citado por Biblioteca
Digital de la Universidad de Chile, S.F.). En la Tabla 2 se muestran los contenidos de los
aminoácidos esenciales del amaranto.
Tabla 2. Contenido de aminoácidos esenciales
Aminoácidos Amaranto (mg/g nitrógeno) Patrón FAO/OMS
Lisina 365 340
Metionina 120 230 (más cisteína)
Triptofano 73 60
Cistina 127 220
Treonina 236 250
Fuente: Biblioteca Digital de la Universidad de Chile (S.F.)
18
El amaranto es una planta de rápido crecimiento que pertenece a la familia de los Amaranthacea y
al género Amarhantus, su nombre científico es Amaranthus spp. Su planta es de cultivo anual que
puede alcanzar de 0,5 a 3 m de altura, posee hojas anchas y abundantes de color brillante, espigas
y flores púrpuras, naranjas, rojas y doradas. El cultivo es conocido desde el sur del Ecuador a través
de Perú y Bolivia hasta el noroeste d Argentina, así como en toda la zona tropical del mundo como
Bolivia, Argentina, Ecuador, Perú, México, Guatemala, india, Paquistán, África, China, Malasia,
indonesia, Cuba y Estados Unidos (Tejerinas y Arenas, 2001).
1.1.6 Alimentos funcionales. Su importancia radica en los cambios que ha experimentado la
nutrición en los últimos tiempos. En épocas pasadas se prevenía las carencias de nutrientes en los
alimentos y actualmente el consumo de una dieta óptima se base en alimentos que promueven la
salud y disminuyen riesgos de enfermedades crónicas relacionadas con la alimentación. Por tanto,
los alimentos funcionales no constituyen una entidad única, bien definida y correctamente
caracterizada. De hecho, una amplia variedad de productos alimenticios se incluye (o se incluirá
en el futuro) en la categoría de alimentos funcionales. Estos abarcan diversos componentes,
nutrientes y no nutrientes, que afectan a toda una gama de funciones corporales relacionadas con
el estado de bienestar y salud, la reducción del riesgo de enfermedad, o ambas cosas. Al estar
muchos de estos productos alimenticios funcionales comercializados, resulta más fácil argumentar
la justificación científica de estos alimentos como un concepto basado en la función (Ashwell,
2004).
Desde un punto de vista práctico, un alimento funcional puede ser:
Un alimento natural en el que uno de sus componentes ha sido mejorado mediante
condiciones especiales de cultivo.
Un alimento al que se ha añadido un componente para que produzca beneficios a la salud
(por ejemplo, bacterias probióticas seleccionadas de comprobados efectos benéficos sobre
la salud intestinal).
Un alimento del cual se ha eliminado un componente para que produzca menos efectos
adversos sobre la salud (por ejemplo, la disminución de ácidos grasos saturados).
Un alimento en el que la naturaleza de uno o más de sus componentes ha sido modificada
químicamente para mejorar la salud (por ejemplo, los hidrolizados proteicos adicionados
en los preparados para lactantes para reducir el riesgo de alergenicidad).
Un alimento en el que la biodisponibilidad de uno o más de sus componentes ha sido
aumentada para mejorar la asimilación de un componente beneficioso.
Cualquier combinación de las posibilidades anteriores (Ashwell, 2004).
19
1.1.7 Aminoácidos esenciales. Los aminoácidos son unidades químicas del cuerpo que forman las
proteínas. El crecimiento, la reparación y el mantenimiento de todas las células dependen de ellos.
Después del agua, las proteínas constituyen la mayor parte del peso del cuerpo. Las sustancias
proteicas obtenidas gracias a los aminoácidos forman los músculos, tendones, órganos, glándulas,
las uñas y el pelo. Los aminoácidos esenciales son aquellos que no pueden ser sintetizados en el
organismo y para obtenerlos es necesario tomar alimentos ricos en proteínas que los contengan. El
cuerpo humano descompone las proteínas para obtener los aminoácidos esenciales y así formar
nuevas proteínas. Algunos de estos aminoácidos son: histidina, isoleucina, leucina, lisina,
metionina, fenilalanina, treonina, triptófano, valina y alanina (Proteinas.org.es, S.F.); sus funciones
o beneficios se presentan a continuación.
Isoleucina, junto con la L-Leucina y la hormona del crecimiento intervienen en la formación
y reparación del tejido muscular.
Leucina, junto con la L-Isoleucina y la hormona del crecimiento, interviene con la
formación y reparación del tejido muscular.
Lisina, es uno de los más importantes aminoácidos porque en asociación con varios
aminoácidos interviene en diversas funciones, incluyendo el crecimiento, reparación de
tejidos, anticuerpos del sistema inmunológico y síntesis de hormonas.
Metionina, colabora en la síntesis de proteínas y constituye el principal limitante en las
proteínas de la dieta. El aminoácido limitante, determina el porcentaje de alimento que va
a utilizarse a nivel celular.
Fenilalanina, interviene en la producción del colágeno, fundamentalmente en la estructura
de la piel y el tejido conectivo, y también en la formación de diversas neuro-hormonas.
Triptófano, está implicado en el crecimiento y en la producción hormonal, especialmente
en la función de las glándulas de secreción adrenal. También interviene, en la síntesis de la
serotonina, neuro-hormona involucrada en la relajación y el sueño.
Treonina, junto con la con la L-Metionina y el ácido Aspártico, ayuda al hígado en sus
funciones generales de desintoxicación.
Valina, estimula el crecimiento y reparación de los tejidos, el mantenimiento de diversos
sistemas y balance de nitrógeno.
Es importante resaltar que solo una proporción relativamente pequeña de aminoácidos de cada
alimento pasa a formar parte de las proteínas del organismo, el resto se usa como fuente de energía
o se convierte en grasa si no se usa inmediatamente (RDNattural, 2015).
20
1.1 ESTADO DEL ARTE
Actualmente se han realizado estudios sobre sustituciones de ingredientes en productos lácteos
mediante el empleo de cereales que tradicionalmente se consideraban con aportes nutricionales
importantes. A continuación, se mencionan algunos de estos estudios.
Villa (2012) desarrolló en Ecuador el estudio sobre evaluación de tres niveles de harina de
amaranto Amaranthus caudatus en la elaboración de manjar de leche, en el cual se evaluó el efecto
de la utilización de diferentes niveles de harina de amaranto (0, 2, 4 y 6%), determinando que los
niveles más altos de proteína y grasa fueron alcanzados con la utilización del 6% de harina de
amaranto, así como mayor índice de beneficio costo y aceptación en la evaluación organoléptica,
en cuanto a color, olor, sabor y textura. Este estudio demuestra que las sustituciones funcionaron
con porcentajes bajos en la formulación de producto.
Sutar, Sutar y Singh (2009) publicaron en India el estudio titulado “Evaluation of different soy
20rle varieties for manufacture of soy ice cream”, y utilizaron diferentes granos de soya en la
preparación de helados de crema para reemplazar el 100% de la leche en la formulación tradicional,
realizando diferentes análisis fisicoquímicos y tecnológicos donde se encontraron diferencias
significativas en proteína, humedad grasa, cenizas, capacidad de incorporar aire y el tiempo de
derretido similar a las características de un helado a base de leche. La variedad de soya PK-472 fue
la que obtuvo mejor calificación organoléptica en la sustitución del 100%.
Condori (2010) trabajó la obtención de yogurt batido mediante sustitución parcial de leche fresca
con extracto de kiwicha o amaranto (Amaranthus caudatus), debido a las problemáticas de
intolerancia de la lactosa y del incremento de precio de la leche. Sus dos variables se basaron en
determinar la adecuada dilución de harina de amaranto en agua para realizar el extracto y la
cantidad óptima de la sustitución del extracto de amaranto en leche fresa. Los resultados arrojaron
que la formulación con características similares a la muestra patrón, fue preparada con dilución de
20% de harina de amaranto en agua y sustitución de 40% de extracto de amaranto en leche fresca.
Por lo demás, la formulación mostró mejor consistencia, viscosidad y homogeneidad que la
muestra patrón.
Además, se han realizado sustituciones en preparaciones de helados como los reportes de los
siguientes estudios.
López, Sepúlveda y Restrepo (2010) publicaron en Colombia el artículo titulado: “Ensayo y
funcionalidad de un sustituyente de sólidos no grasos lácteos en una mezcla para helado”. Ellos
utilizaron dos formulaciones de mezclas para helados con diferentes materias primas como sólidos
no grasos lácteos realizando sustituciones del 20, 40 y 60% por mezcla de proteínas de origen
21
vegetal y animal, en las cuales determinaron la mejor calidad bromatológica y sensorial de la
mezcla con sustitución del 40% pues sus características fueron similares a la muestra patrón.
Blanco, Figueroa y Prieto (2011) desarrollaron un estudio en Colombia acerca de la influencia del
pH en la estabilidad y propiedades reológicas de helado de yogurt con inulina como prebiótico. Es
importante resaltar la metodología que utilizaron para realizar las pruebas tecnológicas referentes
a los helados, tales como: viscosidad aparente, estabilidad de la emulsión por centrifugación,
capacidad de incorporación de aire a través de los grados overrun y la realizaron de pruebas de
crisis de comportamiento. Las metodologías de este estudio son pertinentes para la actual propuesta
de sustitución de ingrediente en elaboración de helado.
Hernández (2014) realizó el desarrollo de cuatro formulaciones de helados a base de agua con bajo
contenido de azúcar y enriquecidos con vitamina C en una empresa de Guatemala que no contaban
con un producto similar. Presentando nuevas opciones y sabores así como aumento de vitamina C
y características prebióticas. Se obtuvo dos nieves y dos paletas de sabor arándano y tamarindo,
con sustitución total de azúcar por edulcorantes artificiales con características prebióticas, además
fue aceptada sensorialmente por más de 80% jueces expertos y consumidores cumpliendo los
estándares establecidos en cuanto a análisis físico-químico y microbiológico.
Andrade (2012) llevó a cabo el estudio de la harina de quinua y suero de leche en polvo como
sustitutos de los sólidos no grasos (0, 15 y 25%) en la elaboración de helados de leche. El autor
determinó características fisicoquímicas, microbiológicas y organolépticas del helado de leche
elaborado con suero de leche en polvo y harina de quinua, así como su rentabilidad y rendimiento.
En cuanto a los resultados, obtuvieron que con el aumento la humedad del helado con 25% de suero
de leche en polvo disminuyó el contenido de materia seca pero reportó las mejores características
organolépticas de olor, sabor y textura, así como el mayor beneficio costo. El contenido más alto
de proteína lo reportó el helado con 25% de harina de quinua.
Por otra parte, el amaranto ha sido de interés para sustitución de ingredientes en otros productos
no lácteos, como lo realizado por Díaz y Alarcón (2012) en Colombia, sobre el análisis de las
características tecnológicas, fisicoquímicas y sensoriales de un embutido de pasta fina con
sustitución de almidón de papa por harina de amaranto (Amaranthus spp.). Los autores
desarrollaron sustituciones de 25, 50, 75 y 100% del almidón por el amaranto y realizaron un
importante análisis fisicoquímico a 3 proveedores de amaranto, escogiendo la que presentó mayor
porcentaje de proteína y menor contenido de humedad. Luego fue comparado con los extensores
más utilizados en la industria cárnica, encontrando diferencias significativas en los análisis de
proteína entre la harina de amaranto y la proteína de soya.
Con respecto a otros productos con sustituciones de ingredientes, Toaquiza (2012) desarrolló
elaboración de galletas con sustitución parcial de harina de amaranto INIAP-Alegria (Amaranthus
caudatus) y panela, para lo cual se buscó una alternativa de sustitución de la harina de trigo debido
al incremento de precios de esta, por cereales nacionales como el amaranto y panela. Se trabajaron
22
proporciones de harina de trigo y harina de amaranto 85:15, 75:25 y 60:40 y panela 20, 28 y 35%
para la elaboración de galletas. La mejor sustitución por la dureza y análisis sensorial fue la
proporción 75:25 junto con 35% de panela, mejorando la calidad nutricional de las galletas con
mayor proteína y cenizas respecto a productos comerciales, además en su análisis económico se
logró obtener buena utilidad y precio accesible y competitivo en el mercado.
Cabe resaltar que las investigaciones mencionadas anteriormente demuestran la importancia de
como procurar buscar sustituciones de ingredientes comerciales por productos tradicionales y
autóctonos en Latinoamérica que tienen grandes aportes de componentes para los consumidores.
1.2 MARCO LEGAL
Las siguientes normas desarrolladas por el ICONTEC Internacional se consideran para el desarrollo
del objetivo de este trabajo de grado, tanto para aplicación en helados como para las harinas de
cereales debido a que no se cuenta con normas específicas para el amaranto.
Norma Técnica Colombiana NTC 1239 (2002). Helados y mezclas para helados. La norma
estipula los requisitos necesarios e ingredientes permitidos para fabricar helados y mezclas
para helados en Colombia, al igual que los diferentes análisis fisicoquímicos y
microbiológicos de rutina estipulados para el análisis de los helados y las mezclas para
helados.
Norma Técnica Colombiana NTC 4979 (2001). Leche y productos lácteos. Determinación
del contenido de solidos totales en leche, crema de leche, leche evaporada, leche
condensada azucarada, arequipe, dulce de leche, helados y queso. Método de referencia.
Norma Técnica Colombiana NTC 4722 (1999). Leche y productos lácteos. Método para
determinar el contenido de grasa. Método gravimétrico (Método de Referencia). Se basa en
el principio de Röse Gottlieb para la determinación del contenido en materia grasa de la
leche y otros productos lácteos.
Norma Técnica Colombiana NTC 5025 (2001). Leche y productos lácteos. Determinación
del contenido de nitrógeno.
Norma Técnica Colombiana NTC 267 (2013). Harina de trigo. Esta norma se considera
debido a que no existen normas para la harina de amaranto.
Norma Técnica Colombiana NTC 529 (2009). Cereales y productos cereales.
Determinación del contenido de humedad.
Norma Técnica Colombiana NTC 3806 (1995), Cereales y productos de cereales molidos.
Determinación de la ceniza total (ISO 2171).
Norma Técnica Colombiana NTC 668 (1973), Alimentos y materias primas, determinación
de los contenidos de grasa y fibra cruda.
23
2. MÉTODOLOGÍA DE LA EXPERIMENTACIÓN
En este capítulo se describen las actividades que se llevaron a cabo para realizar los objetivos
establecidos, en la Planta Piloto de Lácteos, en la Planta Piloto de Cereales del Programa de
Ingeniería de Alimentos y en el Laboratorio de Química de la Universidad de La Salle.
2.1 OBTENCIÓN DE HARINA DE AMARANTO
Para este proceso de obtención se partió de amaranto natural de la Empresa Mexicana Arantto en
presentaciones de bolsas de 250 g como semillas crudas. El proceso de harina de amaranto se
desarrolló mediante las siguientes actividades:
Recepción. Se recibieron 1.500 g de amaranto natural y se pasó a un recipiente con el fin
de llevarlo a la molienda.
Molienda. Se realizó en un molino de pines marca Molinos Pulverizadores JA con malla
de 0,8 mm cada orificio, ubicado en la Planta Piloto de Cereales de la Universidad de La
Salle Sede La Candelaria.
Tamizado. Luego al producto obtenido del molino se trabajó a un equipo marca Roptop,
el cual contenía un conjunto de mallas para el tamizado. Las partículas pasaron por las
mallas 40, 60, 80, 100 y el colector de la Serie Tyler durante 15 min.
Envasado. Una vez finalizado el tamizado, cada porción de harina de amaranto recolectada
por malla se envasó en bolsas de polipropileno de baja densidad y se pesaron.
A continuación se observa en la Figura 3 el proceso de obtención descrito anteriormente.
Figura 3. Proceso de obtención de harina de amaranto
2.2 CARACTERIZACIÓN DE LA HARINA DE AMARANTO
La caracterización se llevó a cabo con el producto obtenido sobre la malla 80, debido a que fue la
porción de mayor cantidad después del tamizado presentando una partícula fina de 177,8µm.
Recepción de
materia prima
Molienda Tamizado Mallas 40,
60, 80, 100 y recolector
Envasado Harina de
Amaranto
BolsasAmaranto crudo
24
2.2.1 Características fisicoquímicas. Esta caracterización se realizó para establecer los
componentes que aporta la harina de amaranto a la mezcla del helado de crema que se preparó en
la experimentación. Los métodos aplicados por triplicado se mencionan a continuación.
Humedad. El contenido de agua y se sólidos secos se realizaron de acuerdo a la
metodología descrita en la Norma Técnica Colombiana NTC 529 (2009) para la
determinación del contenido de humedad en cereales y productos cereales. En la Figura 4
se observan los pasos del protocolo aplicado.
Figura 4. Pasos del procedimiento de determinación de humedad
Proteína. El contenido de proteína se determinó en el método de la Norma Técnica
Colombiana NTC 5025 (2001), el cual se basó en la destrucción de la materia orgánica con
ácido sulfúrico concentrado, formándose sulfato de amonio que en exceso de hidróxido de
sodio libera amoníaco, el que se destila recibiéndolo en ácido bórico formándose borato de
amonio el que se valoró con ácido clorhídrico (Figura 5). Luego a los resultados de la prueba
se le aplicó la siguiente ecuación:
1.000m
factor 100 V N 14%Proteína
Donde:
Pesar Crisol
Muestra ± 2 g
SecarHorno 130 C a
90 min
Cálculos
Pesar
Enfriar Desecador temperatura
ambiente a 30 – 45 min
Residuo Final
25
V: volumen de H2SO4 en mL
N: volumen gastado de HCl 0,1075 N
m : masa de la muestra en g
factor: 5,7 para cereales
Figura 5. Pasos del procedimiento de determinación de proteína
Cenizas. El contenido de minerales en la harina de amaranto se determinó de acuerdo a la
metodología de la Norma Técnica Colombiana NTC 3806 (1995) sobre la determinación
del contenido de ceniza total en cereales y productos cereales. En la Figura 6 se observan
los pasos llevados a cabo en esta determinación.
PesarMuestra ± 1 g
Agregar10 mL H2SO4
Destilar
Enfriar
Digerir
50 mL agua
destilada
5 cápsulas
catalizadoras
50 ml Hidróxido
de sodio
Destilado10 ml ácido
bórico
TitularHCl 0,1 N
Proteína
26
Figura 6. Pasos del procedimiento de determinación de cenizas
2.2.2 Características funcionales. Para reconocer el comportamiento de la harina de amaranto
frente a la temperatura y al agua, se le aplicaron las siguientes pruebas funcionales.
Gelatinización. La prueba se realizó por triplicado de acuerdo a Grace (1977, citado por
Aristizábal, Sánchez y Mejía, 2007). Primero se pesaron 10 g de harina de amaranto (base
seca), disolviéndolos y completando a 100 mL con agua destilada. Posteriormente se
calentó agua en un vaso de precipitado de 250 mL a 85 °C, luego se toma 50 mL de la
suspensión en un vaso de precipitado de 100 mL, introduciendo el vaso de precipitado con
la muestra en agua a 85 °C y se agitó constantemente la suspensión de harina de amaranto
hasta que se formó una pasta y la temperatura permaneció estable por unos segundos,
registrando esta temperatura como la de gelatinización.
Índice de Absorción de agua (IAA). Para este ensayo se aplicó en cuatro repeticiones la
metodología indicada por Anderson, Conway, Pheiser, y Griffin (1969, citado por
Aristizábal, Sánchez y Mejía, 2007). Inicialmente se pesaron los tubos de centrifuga secos
a 60°C junto con 1,25 g de harina de amaranto (base seca), se agregó 30 mL de agua
destilada precalentada a 60°C y se agitó. Se colocaron en baño de agua a 60°C durante 30
min, se agitó la suspensión a los 10 min de haber iniciado el calentamiento y se centrifugó
a temperatura ambiente a 4.900 rpm en una centrífuga marca Centaur 2 MSE durante 30
min. Una vez finalizada la centrifugación se separó inmediatamente el sobrenadante y se
pesó el tubo de centrífuga con el gel. El IAA se determinó con la siguiente ecuación:
Pesar Crisol
Muestra ± 5-6 g
CalcinarMufla 900 C por
2 horas
Cálculos
Pesar
Enfriar Desecador temperatura
ambiente por 30 a 45 min
Residuo Final
27
bsm
gmIAA
Donde:
mg: es masa del gel en g
mbs: es masa de la muestra en g
Índice de solubilidad de agua (ISA). En esta característica funcional, primero se realizó
el procedimiento anterior de acuerdo a la metodología indicada por Anderson, Conway,
Pheiser, y Griffin (1969, citado por Aristizábal, Sánchez y Mejía, 2007) y una vez finalizada
la centrifugación se separó inmediatamente el sobrenadante y se midió su volumen. Se tomó
10 mL del sobrenadante colocándolo en un vaso de precipitados de 50 mL (previamente
pesado) llevándolo a un horno durante toda la noche a 70°C y por último se pesó el tubo de
centrífuga con el gel y el vaso de precipitados con los insolubles. El ISA se halló para cuatro
repeticiones mediante la siguiente ecuación:
bsm
10VsmISA
Donde:
ms: es masa de solubles en g
V: es volumen del sobrenadante en mL
mbs: es masa de la muestra en g
2.3 ELABORACIÓN DEL HELADO CON SUSTITUCIONES
2.3.1 Materiales. Para la elaboración del helado de crema se emplearon los materiales que se
presentan a continuación, con sus respectivos contenidos nutricionales que aportaron a cada
formulación de helado. Los materiales seleccionados se mezclaron de acuerdo a la formulación
definida con harina de amaranto obtenida, la cual aportó grasa, proteína, sólidos y agua, al
emplearla en la sustitución de sólidos no grasos lácteos.
Crema de leche. Esta materia correspondió a crema de leche semientera UHT
(ultrapasterización) de marca Parmalat ® y contenía grasa, proteína y agua. En la Tabla 3
se especifican las cantidades de sus componentes.
28
Tabla 3. Información nutricional de la crema de leche
Tamaño por porción: 2 cucharadas (30 mL)
Porciones por envase: aproximadas 7
Componentes Cantidad por porción
Grasa total 10 g
Grasa saturada 5 g
Colesterol 35 mg
Sodio 15 mg
Carbohidrato total 1 g
Azúcares 1 g
Proteína 1 g
Leche en polvo. Para esta materia prima se trabajó con leche en polvo entera de marca
Colanta® y aportó grasa, proteína, minerales, vitaminas, agua en los contenidos
presentados en la Tabla 4.
Tabla 4. Información nutricional de la leche en polvo
Azúcar blanca. Para el helado se incluyó azúcar de alta pureza marca Manuelita® y su
aporte fue dirigido al contenido de sólidos. En la Tabla 5 se aprecia su información
nutricional.
Tamaño por porción: 2 cucharadas de 25 g (200 mL / 6,7 onzas)
Porciones por envase: 40
Componentes Cantidad por porción
Grasa total 7 g
Grasa saturada 4 g
Grasa trans 0 g
Colesterol 30 mg
Sodio 100 mg
Carbohidrato total 10 g
Fibra dietaria 0 g
Azúcares (corresponde a la lactosa) 10 g
Proteína 6 g
29
Tabla 5. Información nutricional de la azúcar
Tamaño por porción: 2 cucharaditas (10 g)
Porciones por envase: 250
Componentes Cantidad por porción
Grasa total 0 g
Sodio 0 g
Carbohidrato total 10 g
Azúcares 10 g
Proteína 0 g
Mezcla de estabilizante y emulsificante. Para la formulación se empleó una mezcla de
marca Novacrem® de la firma Disaromas SA. La mezcla comercial de estabilizantes y
emulsificantes para helados están compuestas por gomas de algarrobo, carboximetil
celulosa (hidrocoloide primario), carragenina (hidrocoloide secundario), mono/digliceridos
y polisorbato 80 (emulsificantes) (Goff y Hartel, 2013). La funcionalidad de la mezcla le
confirió al helado estructura y calidad proporcionando cremosidad y mayor tiempo de
goteo. Además, mostró aporte de contenido de sólidos.
Para verificar que la formulación básica no se altera en las sustituciones, se aplicaron balances de
materia para la grasa (mínimo 10%), proteína (mínimo 3%), agua (64%) y sólidos totales (mínimo
36%), con las composiciones reportadas en las fichas técnicas de información nutricional de cada
material adquirido. Los porcentajes de verificación de la formulación correspondieron a la formula
básica (Tabla 6) y a la Norma Técnica Colombiana NTC 1239 (2002, p. 5). Después de establecer
las cantidades de los materiales, se preparó cada muestra con los pasos de las dos etapas de
elaboración del helado (Figura 1 y 2) (Neira, 2005, p. 197).
2.3.2 Formulación de helado con sustituciones. La formulación básica para un helado de crema
se observa en la Tabla 6 y se establece como la formulación del helado crema patrón en la
experimentación (Bylund, 2003, p. 386; Walstra, Wouters y Geurts, 2006, p. 458; Norma Técnica
Colombiana NTC 1239, 2002, p. 5). Además, se muestra en la Tabla 4 las modificaciones de la
formulación básica para realizar las sustituciones de los sólidos no grasos lácteos por harina de
amaranto. Las sustituciones se realizaron en reemplazar el 20, 40 y 60% del 11% de la leche en
polvo de la formulación básica. Estos porcentajes se basaron en estudios previos de sustituciones
de sólidos no grasos lácteos realizados por López, Sepúlveda y Restrepo (2010); López y
Sepulveda (2012); Pandiyan, AnnalVilli, Kumaresan, Rajarajan y Elango (2012); Alfaifi y
Stathopoulos (2010); y Wood (2011).
30
Tabla 6. Formulaciones para elaboración de helados de crema
Helados de
crema
Grasa
%p/p
Sólidos no grasos
lácteos %p/p Azúcar
%p/p
Emulsificante
%p/p
Estabilizante
%p/p
Agua
%p/p Harina de
amaranto
Leche
en
Polvo
Patrón sin harina de
amaranto preparado
con la formulación
básica*
10 0 11 14,0 0,2 0,2 64,6
Muestra 1 (20%
harina de amaranto) 10 2,2 8,8 14,0 0,2 0,2 64,6
Muestra 2 (40%
harina de amaranto) 10 4,4 6,6 14,0 0,2 0,2 64,6
Muestra 3 (60%
harina de amaranto) 10 6,6 4,4 14,0 0,2 0,2 64,6
* La formulación se mantiene la misma en la preparación de las muestras.
2.3.3 Etapa de premezcla en la elaboración del helado de crema. Los siguientes pasos se
llevaron a cabo para preparar 3kg de helado crema de cada formulación:
Pesaje de ingredientes. De acuerdo a la formulación de la tabla 4 se realizó el pesaje de
los ingredientes en una balanza digital marca Santorius.
Mezcla de sólidos. Después los ingredientes sólidos como azúcar, leche en polvo y/o harina
de amaranto, estabilizante y emulsificante se reunieron en un recipiente y se mezclaron.
Mezcla de líquidos. Los ingredientes líquidos como leche y grasa se adicionaron a un
recipiente metálico.
Calentamiento. A la mezcla líquida se le elevó la temperatura a 40°C empleando una estufa
industrial marca José Rago.
Adición de sólidos. Luego a la mezcla líquida caliente se le incorporó la mezcla de sólidos
y se agitó.
Pasterización y homogenización. La mezcla de todos los ingredientes se pasteurizó en un
recipiente metálico, iniciando el tratamiento térmico con aumento de temperatura hasta
80°C por 3 min. Después se aplicó enfriamiento sumergiendo el recipiente con la mezcla
en agua fría con hielo que estaba 4°C. El enfriamiento se llevó hasta 30°C. En todo el
tratamiento térmico se le realizó agitación constante manual para homogenizar la fase de la
mezcla.
31
Maduración. La premezcla obtenida se llevó a un refrigerador marca Bajo Cero a 4°C
durante 24h para cristalizar la grasa y que el estabilizante actúe en la mezcla. De acuerdo a
Alava (2011), la maduración consiste en mantener la mezcla a una temperatura de -2 a -4ºC
durante un período de 4 a 24 horas antes de la congelación, en dicho periodo las proteínas
y el estabilizante completan la hidratación, así como la cristalización de la grasa mejora
notablemente las propiedades físicas de la mezcla. Obteniendo grasa solidificada,
estabilizante hidratado y cambio en la estructura de las proteínas.
2.3.4 Etapa final en la elaboración del helado de crema. Después de tener la premezcla lista, se
continuó con los siguientes pasos para finalizar el proceso:
Batido. La premezcla se llevó al freezer marca Taylor modelo 103 12 por 10 min y a una
temperatura final de -5°C. Este equipo trabajó con una unidad de refrigeración que empleó
260 BTU/h, energía eléctrica de 115V y potencia de 1hp. En el Anexo 1 se presenta la
información de este equipo importante en la elaboración de helados. Además en esta
operación, se le incorporó aire y se congeló el contenido de agua de la premezcla (López,
2003, p. 390).
Envasado. El freezer arrojó el helado sobre envases plásticos de 250g.
Endurecimiento. Los envases se pasaron al congelador marca Bajo Cero y se mantuvo el
producto a -10°C durante 24h.
Almacenamiento. El helado de crema obtenido y envasado se mantuvo a una temperatura
de -10°C durante 8 días en el congelador Bajo Cero. Después se retiró el helado para
continuar la experimentación.
Durante la realización de cada paso de las etapas se tomarán los pesos de los materiales manejados
para determinar rendimientos del proceso mediante balances de materia. El diagrama del proceso
descrito se observa en la Figura 7.
32
Figura 7. Diagrama de la elaboración de helado de crema
Fuente:Neira (2005, p. 197)
2.4 CARACTERIZACIÓN DEL HELADO SIN Y CON SUSTITUCIONES
2.4.1 Caracterización fisicoquímica de los helados de crema. Los productos de cada ensayo,
patrón y las tres sustituciones de sólidos grasos no lácteos por harina de amaranto, se les realizaron
las siguientes pruebas por triplicado.
Sólidos totales. Se llevó a cabo este ensayo de acuerdo a la metodología de la Norma
Técnica Colombiana NTC 4979 (2001). Inicialmente se pesó una cápsula previamente
calcinada y tarada, posteriormente se tomaron 20g de muestra homogenizada y se colocaron
en la cápsula y se pesaron. Luego se llevó a una mufla y se incineró a 102°C ± 2°C durante
2 h. Después se colocó la muestra en la cápsula en un desecador hasta temperatura ambiente
y se pesó de nuevo. Los sólidos totales se calcularon con la siguiente ecuación.
33
100
0m
1m
01m
2m
ST
Donde:
ST: contenido de sólidos totales en %
m2: masa de la cápsula con los sólidos totales en g
m1: masa de la cápsula con la muestra en g
m0: masa de la cápsula vacía en g
Contenido de grasa. La grasa de los helados de crema se determinó mediante la
metodología de la Norma Técnica Colombiana NTC 4722 (1999) con modificaciones,
basada en el método de Rose-Gottlieb de hidrólisis básico-ácida por cuantificación
gravimétrica, adaptado por alto contenido de carbohidratos y proteínas. Se pesaron 2g con
una precisión de +/- 10 mg en un erlenmeyer de 250mL, con tamaño de partícula inferior a
0,100mm, se agregaron 50mL de hidróxido de sodio al 10% p/v. Posteriormente se llevó a
una plancha de calentamiento, dejando en ebullición por 1h con un sistema de reflujo para
evitar que se seque. Se dejó enfriar y se agregaron 15mL de ácido clorhídrico concentrado,
colocando nuevamente bajo las mismas condiciones antes nombradas.
Cuando la solución estuvo a temperatura de 50ºC, se llevó cuantitativamente a un embudo
de decantación, se lavó con 50mL de solución salina al 20% en caliente y se transvasó al
embudo, se enfrió el recipiente y se agregaron 20mL de éter de petróleo, 10mL de hexano
y 10mL de éter etílico, con movimientos circulares. Se llevó la solución etérea del
erlermeyer al embudo de decantación y se cerró con la tapa, se invirtió el embudo y se agitó
suavemente. Se abrió un poco la llave del embudo para liberar presión. Se dejó reposar por
30min en un anillo con soporte, se separó la fase acuosa (inferior) y se desechó. Se agregó
al embudo 100mL de agua destilada y se agitó, se dejó en reposo en el anillo hasta que se
observaron dos fases perfectamente separadas, se separó la fase acuosa y se repitió este
último procedimiento dos veces más. Finalmente se llevó la fase restante a una cápsula de
porcelana previamente marcada, tarada, enfriada y pesada, evaporando los solventes a 60ºC
y secando a 105ºC por 2h. Luego se llevó a un desecador y se pesó.
Contenido de nitrógeno. Este componente presente en los helados se halló con el protocolo
de la Norma Técnica Colombiana NTC 5025 (2001), la cual se basa en el método de
Kjendahl aplicado a la leche y productos lácteos. El procedimiento se describió en el
numeral 2.2.1 para determinación de proteína. A los resultados se le aplicó la siguiente
relación matemática.
34
m
factor 100 01
V Ng
0,014meq
%Nitrógeno
V
Donde:
N: normalidad de HCl 0,1075 N
m : masa de la muestra en g
factor: 6,38 para leche
V0: volumen de solución de HCl 0,1075 N que se requiere para el ensayo de blanco en mL
V1: volumen de solución de HCl 0,1075 N que se requiere para la determinación en mL
Fibra cruda. Para esta prueba se tuvo en cuenta la Norma Técnica Colombiana NTC 668
(1973) modificada. Primero se liofilizó una muestra de helado y se pesó una la muestra seca
de 1g con una precisión de +/- 10 mg, llevándola a un crisol filtrante para fibra previamente
tarado a 500ºC y pesado en balanza analítica. Luego para desengrasar la muestra se adicionó
2mL de amoniaco, 20mL de etanol, 20mL de éter etílico y 20mL de éter de petróleo y por
último se lavó con agua destilada para terminar de quitar los residuos de grasa.
Posteriormente se hidrató con agua destilada caliente adicionada a un Erlenmeyer. Se
calentó hasta ebullición y se agregó ácido sulfúrico al 1,25 % p/p, llevándolo nuevamente
a ebullición, manteniendo esta condición por 30min. Se lavó con agua destilada caliente y
se adicionó hidróxido de sodio 1,25 % p/p caliente y llevándolo nuevamente a ebullición
durante 30min. Se lavó con agua hasta que se obtuvo un pH neutro.
Se drenó y se llevó el crisol filtrante a la estufa a 130ºC por 3h, luego al desecador y cuando
estaba frio se pesó en la balanza analítica. El contenido parcial de fibra se calculó con la
siguiente ecuación:
100pms
pcpcFr 21
Donde:
Fr: contenido de fibra en g/100g de muestra seca desengrasada.
Pc1: peso crisol con deshidratado.
Pc2: peso crisol.
pms: peso de la muestra seca desengrasada.
Azúcares reductores y totales. La determinación de sus contenidos se basó en el protocolo
del método de Miller (1959) modificado. Este se fundamentó en determinación de
cuantificación espectrofotométrica. Para lo cual se partió de una curva de calibración
(Figura 8) preparada con el reactivo ácido 3,5 dinitro salicílico (DNS) y glucosa como
35
azúcar reductor, en el rango de lectura esta entre 0,1 – 0,500 mg/mL o 0,001 – 0,05 % (p/V).
Figura 8. Curva de calibración para contenido de azúcares
Fuente: Laboratorio de Química (Sede Norte-Universidad de La Salle)
Para azucares reductores se tomó una cantidad de muestra en tubo de ensayo de centrifuga, 10mL
de alcohol etílico 85 % (v/v) llevado a 85ºC, se centrifugó por 20min a 3000rpm, el sobrenadante
se aforó a 100mL. Después se aplicó el método de Miller (1959) y se determinaron los azúcares con
la curva de calibración.
Para los azúcares totales, dentro de un tubo de ensayo roscado de 20mL se pesó una muestra, se
agregaron 3mL de agua destilada. Luego, 4mL de ácido perclórico y 4mL de ácido acético. El tubo
tapado se incubó a 65ºC por 48h. Homogenizando de vez en cuando después de las 24h de
incubación. Se llevó a un vaso precipitado de 100mL y se enjuagó con alícuotas inferiores a 10mL
de agua destilada por tres veces. Se neutralizó con hidróxido de sodio 40% (10 N), se llevó a un
balón aforado de 100mL, enjuagando el vaso con una alícuota de agua destilada, sin que sobrepasara
el volumen de aforo. Después se aforó y se determinaron los azúcares de la misma manera que los
azucares reductores.
Determinación de color. A cada helado de crema se le determinó el color mediante
coordenadas espaciales CIELAB (X-Rite, 2002) con el colorímetro Konika Minolta TR
400. Este colorímetro trabajó por un flash de luz que indicó, el espacio cartesiano de los
ejes L* a* b*, representan la luminosidad (negro-blanco), contenido de +rojo o –verde y
contenido de +amarillo o –azul respectivamente. Se utilizó como referencia el observador
2 e iluminante C de acuerdo a la Norma CIES017/E (2011), y la prueba se realizó con los
pasos de la Figura 9.
36
Figura 9. Pasos de la prueba de color del helado de crema
2.4.2 Pruebas tecnológicas. A los helados de crema elaborados se les determinó su
comportamiento desde las pruebas tecnológicas para notar las diferencias en las sustituciones frente
al patrón. En seguida se describe cada prueba.
Relación peso/volumen y overrun. La primera prueba se realizó con la determinación de
peso y volumen después de obtener el producto en el freezer según lo indicado en la AOAC
33.8.01. Para el overrun la cantidad de aire incluido se expresó con respecto al volumen de
la mezcla preparada (Di Bartolo, 2005). El overrun se calculó de acuerdo a la siguiente
ecuación:
100mezcla devolumen
mezcla devolumen-helado devolumen (%) Overrun
Prueba de flujo de goteo o derretimiento. Se siguieron los pasos propuestos por Marshall
y Goff (2003, citado en López, Sepúlveda y Restrepo, 2010). Primero se tomaron 50g de
muestra de helado de crema y se colocó sobre una malla de 400 orificios/in2 a temperatura
ambiente. Posteriormente se tomó el tiempo en la formación de la primera gota y el peso
de la muestra. Después en el derretimiento completo de la muestra se halló el tiempo y el
peso. Finalmente se aplicó la siguiente ecuación:
Flujo de goteo (g/min) = (A – B) / (C – D)
Donde:
A: peso recolectado en el punto final
B: peso recolectado en el tiempo de iniciación
C: tiempo final
D: tiempo de iniciación (primera gota)
Prender y calibrar el colorímetro
Tomar muestra de 2 cm x 2 cm
Acercar muestra al equipo
Obtener datos
37
Si el peso inicial de la muestra es diferente al obtenido, se debe expresar el flujo de goteo
de acuerdo con la siguiente formula:
Flujo de goteo (%) = (E) / (F)
Donde:
E: flujo de goteo en g/min
F: peso inicial de la muestra
Viscosidad aparente. El método de Mirhosscini (2008, citado en López, Sepúlveda y
Restrepo, 2010) consistió en la medición de la viscosidad aparente sobre la base del
comportamiento del helado como fluido no newtoniano en un viscosímetro rotacional
marca JP Selecta modelo ST-2020. Se trabajó con husillos de disco R4 y R5 empleadas de
acuerdo a la viscosidad, es decir, a mayor viscosidad se empleó el husillo R5. Primero se
colocaron 200mL de muestra de helado de crema derretida en un beaker y se trabajó con
los husillos en 30rpm durante 1min y se leyó el valor de la viscosidad en centipoise.
2.5 EVALUACIÓN ESTADÍSTICA
Los resultados de la experimentación de la caracterización de los helados de crema sin y con
sustitución de sólidos no grasos lácteos se organizaron como se observa en la Tabla 7 según un
diseño experimental aleatorizado de una sola vía.
Tabla 7. Organización de resultados de la caracterización del helado de crema
Helado de
crema
Pruebas Fisicoquímicas Prueba tecnológica
Sólidos
Totales
Grasa Nitrógeno Fibra Azúcares
reductores
Azúcares
totales
Viscosidad Overrun
y Flujo goteo
Patrón Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado
Muestra 1
(20%)*
Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado
Muestra 2 (40%)*
Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado
Muestra 3
(60%)*
Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado Triplicado
*Porcentajes de sustitución con harina de amaranto.
Los resultados organizados se pasaron a los programas IBM® SPSS® Statistics Versión 23 y
Statistix Versión 10 para evaluarlos estadísticamente por análisis descriptivo definiendo medias y
varianzas. Luego se aplicó la prueba de análisis de varianza (ANOVA) completamente al azar, sin
38
y con sustituciones en los helados de crema, con 95% de confianza para determinar diferencias
significativas de acuerdo a las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula Ho: no hay diferencias significativas entre las características fisicoquímicas
y tecnológica de la muestra de helado de crema patrón y de las 3 sustituciones de sólidos
no grasos lácteos por harina de amaranto.
Hipótesis alterna Hi: si hay diferencias significativas entre las características
fisicoquímicas y tecnológica de la muestra de helado de crema patrón y de las 3
sustituciones de sólidos no grasos lácteos por harina de amaranto.
En el caso que se presentaron diferencias significativas, se aplicó la prueba de comparación de
medias de Tukey con 95% de confianza y se seleccionaron los helados de crema con mejores
características.
39
3. ANÁLISIS DE RESULTADOS
En este capítulo se presentan los resultados obtenidos durante la experimentación de la sustitución
de sólidos lácteos no grasos por harina de amaranto en la elaboración de helado de crema y sus
respectivos análisis.
3.1 OBTENCIÓN DE HARINA DE AMARANTO
Después de obtener la harina de amaranto se hallaron los pesos de los diferentes diámetros de
partículas (ϕ) resultantes de la molienda sobre malla 40 (ϕ=354µm), malla 60 (ϕ=250µm), malla
80 (ϕ=177µm), malla 100 (ϕ=149µm) y los diámetros de partículas menores quedaron en el
colector; como se observa en la Tabla 8.
Tabla 8. Resultados del tamizado de harina de amaranto
Juegos de tamices Peso (g) %
Amaranto inicial adicionado 1.500,0 100,0
Amaranto sobre malla 40 260,36 17,4
Amaranto sobre malla 60 209,39 14,0
Amaranto sobre malla 80 758,7 50,6
Amaranto sobre malla 100 85,75 5,7
Amaranto en colector 169,80 11,3
Pérdidas de amaranto 16,00 1,1
De los pesos obtenidos se empleó en la elaboración del helado crema la harina de amaranto de la
malla 80 pues era una partícula fina que facilitaba su dispersión en los otros ingredientes y también,
porque fue la de mayor cantidad de harina fina obtenida para las diferentes formulaciones de
helados de crema.
3.2 CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DE LA HARINA DE AMARANTO
La Tabla 9 presenta los resultados promedios obtenidos con su desviación estándar de las pruebas
de humedad, sólidos totales, cenizas y proteína realizadas a la harina de amaranto por triplicado y
en el Anexo 2 se encuentran los resultados obtenidos en las repeticiones.
Tabla 9. Resultados promedios de las características fisicoquímicas de la harina de
amaranto
Característica Valor (%)
Humedad 7,14 ±0,1563
Sólidos Totales 92,86 ±0,156
Cenizas 2,95 ±0,0530
Proteína 18,039 ±0,382
40
La caracterización fisicoquímica se comparó con la Norma Técnica Colombiana NTC 267 (2013)
para harina de trigo, debido a que no existe una norma para harina de amaranto. Para las
características de humedad y proteína cumplieron con los parámetros fisicoquímicos de la NTC
267 (2013), la cual indica que la humedad máxima presente es de 14,5% y el contenido de proteína
es mínimo de 7,0% y para la harina de amaranto se obtuvo en la experimentación resultados de
7,14 y 18,039
% respectivamente. La harina de amaranto presentó mayor contenido proteico que lo reportado por
Toaquiza (2012) con un valor de 15,54% para amaranto en crudo y por Arista et al. (S.F.) con un
valor de 12,9% de grano de amaranto. Con respecto al contenido de cenizas, la NTC 267 (2013)
presenta un máximo de 1,0% para la harina de trigo, pero la harina de amaranto mostró mayor
cantidad de minerales con un 2,95%. De acuerdo a lo indicado por Toaquiza (2012), el resultado
de contenido de cenizas en la harina de amaranto es menor que en el grano de amaranto con 3,61%.
3.3 CARACTERIZACIÓN FUNCIONAL DE LA HARINA DE AMARANTO
3.3.1 Gelatinización. En la Tabla 10 se observan las temperaturas de gelatinización de las
repeticiones de esta prueba (Anexo 2).
Tabla 10. Temperatura de gelatinización
Temperatura (°C) Promedio
69
68,33±1,155 69
67
De acuerdo a Romero y Reina (2015), los gránulos de almidón con estructura organizada, son
insolubles en agua fría, cuando se incrementa su temperatura en una solución acuosa, se inicia el
proceso de absorción de agua en las zonas intermicelares amorfas, estructura menos ordenada, ya
que los puentes de hidrógeno, no son tan numerosos ni rígidos como en áreas cristalinas. La harina
de amaranto presentó gelatinización a una temperatura promedio de 68,33°C en la cual se dio lugar
al hinchamiento de todos los gránulos con incremento de volumen y mayor retención de agua.
3.3.2 Índice de absorción de agua e índice de solubilidad de agua. El índice de absorción de
agua mide la capacidad que tiene el almidón de la harina de amaranto de reaccionar con el agua y
disolverse en ella (Romero y Reina, 2015). Los almidones de buena calidad con alto contenido de
amilosa y alta viscosidad de la pasta, tendrán baja solubilidad, alta absorción de agua y un alto
poder de hinchamiento (Aristizabal y Sánchez, 2007).
41
Para la harina de amaranto, las cuatro repeticiones (Anexo 2) obtuvieron los promedios de
8,89±0,361 g gel/g muestra de harina para la prueba de índice de absorción de agua (IAA) y de
21,245±1,728% para la prueba de índice de solubilidad de agua (ISA). Lo anterior demostró que
el almidón del amaranto se disuelve en agua y que tiene amilosa para su gelatinización porque el
IAA demostró formación de gel, por consiguiente, en preparaciones de helados el almidón presente
en la harina de amaranto se disolvería parte en la mezcla, pero su gel retendría agua en el helado
(Di Bartolo, 2005). Según Hevia et al. (2002) reportaron que el almidón de la harina de amaranto
varía en sus características funcionales según la variedad.
3.4 ELABORACIÓN DEL HELADO DE CREMA SIN Y CON SUSTITUCIONES
Los helados de crema obtenidos durante la experimentación se observan en la Figura 10.
Figura 10. Helados de crema sin y con harina de amaranto
Patrón
Sustitución 20%
Sustitución 40%
Sustitución 60%
Durante la elaboración de los helados de crema después del Freezer se presentó mayor viscosidad
en la mezcla con 60% de sustitución (Anexo 2) debido a que a mayor sustitución de sólidos no
42
grasos lácteos por harina de amaranto se tuvo mayor presencia de almidón en el helado pues las
características funcionales de la harina demostraron contenido de almidón. Di Bartolo (2005)
menciona que los azúcares derivados del almidón son componentes importantes en la elaboración
de helados, pero no excediendo el 25% del total de azúcares porque fuera de tener menor poder
edulcorante en el producto, se aumentó el sabor característico del amaranto en el helado. En la
mezcla con 20% de sustitución se presentó granulosidad en el helado de crema pues no todos los
sólidos de la harina de amaranto presentaron solubilidad debido a su bajo ISA determinado. Lo
anterior demostró frente al patrón que la harina de amaranto afectó la mezcla de las diferentes
formulaciones.
En el Anexo 3 se adjuntan los cálculos del balance de materia del helado de crema sin y con
sustituciones de los sólidos no grasos lácteos por harina de amaranto, a partir de los materiales
empleados y del producto obtenido durante su elaboración. El resumen del balance de materia se
muestra en la Tabla 11.
Tabla 11. Resumen del balance de materia general de los helados de crema obtenidos
Helados crema Entra
mezcla (g)
Sale
helado (g)
Pérdidas
freezer (g)
Rendimiento
(%)
Patrón 3.001,93 2.190,23 811,70 72,96
Sustitución 20% 3.000,22 2.172,02 828,20 72,40
Sustitución 40% 3.000,21 2.249,35 750,86 74,97
Sustitución 60% 3.000,30 2.249,50 750,80 74,97
Las sustituciones arrojaron rendimientos del helado de crema cercanos, aunque las formulaciones
con 20% de sustitución y el patrón tuvieron mayor overrun o mayor inclusión de aire para generarse
mayor volumen de producto. Las formulaciones con mayor contenido de amaranto (40 y 60%)
incluyeron en la formulación mayor aporte de almidón lo cual contribuyó con endurecimiento del
producto y disminución del overrun dificultándose la inclusión de aire, éste fenómeno lo reportó
Rezaei et al. (2015) en el estudio de helado de crema con yogur.
3.5 CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL HELADO SIN Y CON
SUSTITUCIONES
En la Tabla 12 se relacionan los resultados promedios con sus desviaciones estándar de las
características fisicoquímicas determinadas en cada helado de crema. En el Anexo 2 se encuentran
los resultados completos de las repeticiones.
43
Tabla 12. Características fisicoquímicas de los helados de crema
Muestras de
helado crema
Sólidos
totales (%)
Grasa
(%)
Nitrógeno
(%)
Fibra
(%)
Azúcares
totales (%)
Azúcares
reductores (%)
Patrón 36,15±0,3881 10,43±0,6716 3,96±0,2543 0,715±0,2658 6,3±3,6430 0,185±0,1068
Sustitución 20% 36,36±0,3092 10,39±0,1308 3,8±0,2321 0,839±0,0518 0,69±0,4022 0,023±0,0133
Sustitución 40% 36,27±0,1617 9,69±0,1830 3,19±0,0521 1,17±0,1166 1,75±1,0157 0,235±0,1361
Sustitución 60% 36,78±0,0700 9,36±0,2007 2,5±0,0537 1,52±0,2530 1,54±0,8945 0,075±0,0435
El helado de mayor sustitución de 60% mostró más contenido de fibra cruda. Para los sólidos
totales se presentaron diferencias significativas, a pesar de que los valores estuvieron cercanos en
las formulaciones. Los resultados obtenidos del contenido de grasa mostraron diferencias
significativas. El análisis estadístico mostró gran similitud de resultados en la sustitución de 20 con
el helado patrón pues en el mismo grupo de la prueba de Tukey quedaron los contenidos de grasa,
fibra, nitrógeno, azúcares reductores, viscosidad y overrun.
Se encontraron diferencias significativas en el contenido de nitrógeno, entre la muestra patrón y
sus tres sustituciones. Se obtuvieron valores cercanos entre la muestra patrón y la sustitución con
20% de harina de amaranto; de acuerdo a la Norma Técnica Colombiana NTC 1239 (2002),
cumplirían con un contenido mínimo de 3%. Se observó que disminuyó el contenido de nitrógeno
a medida que aumentaba la sustitución de harina de amaranto. Tal cual como indica López et al.
(2010), se observó que a mayor contenido de nitrógeno aumentó el porcentaje de derretimiento; en
la sustitución de 20% se obtuvo 3,8% de contenido de nitrógeno y el derretimiento fue de 1,224%,
mientras que para la sustitución de 60% se obtuvo 2,5% de contenido de nitrógeno y 0,070% de
derretimiento.
Los resultados de fibra cruda presentaron diferencias significativas en el análisis estadístico,
mostrando que a mayor cantidad de sustituyente de harina de amaranto es mayor el contenido de
fibra. En azúcares reductores se presentaron diferencias significativas, siendo la sustitución 40%
con mayor contenido de estos y 20% con la menor, mientras que azúcares totales no presentaron
diferencias significativas en el análisis estadístico, se obtuvo el mayor porcentaje en el helado sin
sustitución y el menor para la sustitución de 20% aumentando proporcionalmente a medida que
aumentaba la sustitución en el helado.
Con respecto a la grasa se presentaron diferencias significativas, aunque ésta promueve y mantiene
la dispersión del aire en el helado proporcionando una fina capa que estabiliza las partículas de
aire, impidiendo en el almacenamiento que las burbujas de aire se junten y se escapen del producto
44
(Romero y Reina, 2015). Sin embargo, en el helado de mayor sustitución por la presencia del
almidón impidió que la grasa trabajara mejor en el overrun (Rezaei et al., 2015).
En cuanto al color de los helados de crema, este informa respecto a la composición y calidad, así
como dependiendo de esos factores el grado de aceptación. Para la determinación de color se
emplearon las coordenadas L* luminosidad, a* cromaticidad y b* tonalidad indicando la dirección
del color (Ramírez et al., 2015).
De las lecturas de color se obtuvieron que los colores del helado con y sin sustituciones, en cuanto
a la coordenada L*, estuvieron cercanas entre un rango de 76,46 a 85,92 lo que indicó que presentó
de media a alta luminosidad, acercándose a 100, siendo el helado sin sustitución el más luminoso
y que a medida que aumentaban las sustituciones, el color tendía a bajar de luminosidad.
Con respecto a la coordenada a*, presentaron los colores poca saturación porque estuvieron las
lecturas cercanas al cero de la coordenada, es decir, fueron colores con menos intensidad cuando
la mayor sustitución de harina de amaranto (60%) opacó el color original del helado de crema sin
sustitución.
En cuanto a la coordenada b*, que representó la longitud de onda que define el color de las
muestras, tuvo una amplia variación entre 7,08 a 14,46 porque el tono del color del helado de crema
sin sustitución fue más blanco que las muestras de helado con sustituciones, aunque estas últimas
estuvieron en la zona del color blanco, como se observa en la Figura 11, pero tendieron sus
coordenadas hacia la zona de amarillo.
El helado crema patrón y la sustitución del 20% presentaron los colores más cercanos con tendencia
al blanco, aunque los de mayor contenido de harina de amaranto tuvieron tendencia al amarillo.
45
Figura 11. Ubicación de lecturas en las coordenadas espaciales cromáticas L*a*b* del CIE
Puntos para sustituciones de 20%, 40%, 60% y sin sustitución.
Fuente: Espacio de color L*a*b* http://www2.konicaminolta.eu/eu/Measuring/pcc/es/part1/07.html
46
3.6 CARACERIZACIÓN TECNOLÓGICA DEL HELADO SIN Y CON SUSTITUCIONES
La Tabla 13 se presenta las características tecnológicas de los helados de crema elaborados. Los
datos completos se encuentran en el Anexo 2.
Tabla 13. Características tecnológicas de los helados de crema
Muestras de
helado crema Viscosidad (cP)
Flujo de goteo
(%)
Overrun
(%)
Peso/volumen
(g/L)
Patrón 1.746,7±30,551 1,3207±0,0587 37,06±0,2402 688,33±4,4173
Sustitución 20% 1.880,0±10,000 1,2237±0,0125 38,13±0,1553 604,35±3,7700
Sustitución 40% 3.940,0±200,00 0,2357±0,0167 22,49±0,2974 448,10±3,3090
Sustitución 60% 11.750±113,58 0,0700±1,732E-03 13,24±0,4786 408,57±5,2811
La prueba de derretimiento mostró una disminución de porcentaje de flujo de goteo con el
incremento de sustituciones, así como el tiempo de caída de la primera gota, obteniendo tiempos
de min. Las sustituciones de 40 y 60 % no lograron el derretimiento completo luego de más de 4h,
obteniendo un producto de consistencia gelatinosa, como lo muestra la siguiente imagen de la
Figura 12.
Como lo indica López et al. (2010), la cantidad de proteína disminuye sin influir en la estructura
del helado, debido a la presencia de almidones, maltodextrinas, concentrados de soya, mono y
digliceridos, los cuales tienen propiedades emulsificantes, gelificantes, con capacidad de formación
de espuma y de retener agua, dando como resultado un derretimiento más lento. La harina de
amaranto contiene entre 4,7% y 12,5% de amilosa (Kong y Bao, 2009), la cual está encargada de
la formación de pasta, debido a la cantidad de amilosa no se presentó derretimiento en las
sustituciones con mayor cantidad de amaranto 40 y 60%.
Silva Junior y Silva Lannes (2010), indican que el porcentaje de aire incluido debe ser mayor a 10-
15% y máximo de 50% y los resultados de la muestra sin y con sustituciones varían entre 13 y
38%, para lo cual cumplirían las 3 sustituciones junto con el helado patrón.
El porcentaje de overrun está directamente asociado con la cantidad de sólidos totales, entre mayor
sea el % de sólidos totales mayor % de overrun, tal como lo reporta Hoda et al. (2016), el mayor
% de overrun se obtuvo en la sustitución de 20%, siendo cercano el de helado patrón, con 38 y
37%, respectivamente. Pero para las sustituciones de 40 y 60%, presentaron defectos en cuanto a
cuerpo del helado, dado que la ligereza o pesadez del producto está relacionado con la
incorporación de aire, Avala (2011).
47
En cuanto a la relación peso/volumen, cumplirían la Norma Técnica Colombiana 1239 (2002), los
helados de crema que contengan mínimo 475 g/L, siendo el helado patrón y la sustitución de 20%
los que superan dicho requisito.
Aunque los resultados de sólidos totales fueron muy parecidos en todas las formulaciones, se
presentó defecto de cuerpo pesado en las formulaciones de 40 y 60%, dado al exceso de sólidos en
la mezcla y conlleva a un derretimiento tardío, Avala (2011).
El almidón en los helados mejora la textura y la cremosidad, por lo que el helado elaborado tarda
más tiempo en derretirse, y es más consistente. Por esto, la sustitución recomendable de sólidos
lácteos es del 30% (Soloalmentos.com, S.F.). Lo anterior, confirma que en los porcentajes altos de
sustituciones con harina de amaranto afectaron las propiedades tecnológicas del helado crema.
Figura 12. Prueba de derretimiento de helado crema con harina de amaranto
Como lo indica López et al. (2010), la cantidad de proteína disminuye sin influir en la estructura
del helado, debido a la presencia de almidones, maltodextrinas, concentrados de soya, mono y
digliceridos, los cuales tienen propiedades emulsificantes, gelificantes, con capacidad de formación
de espuma y de retener agua, dando como resultado un derretimiento más lento.
3.7 EVALUACIÓN ESTADÍSTICA
Los resultados experimentales de los helados de crema sin y con sustituciones de sólidos no grasos
lácteos por harina de amaranto, fueron evaluados en el programa estadístico IBM® SPSS®
Statistics Versión 23 y arrojó su corrida que se encuentra en el Anexo 4. El resumen de esta
evaluación se observa en la Tabla 14.
48
Tabla 14. Resultados de la evaluación estadística
Características Valores de
F
Hipótesis
nula
Grupos*
A B C D
Grasa 6,23 Rechaza 1,2,3 3,4 -- --
Sólidos totales 4,04 Rechaza 4,2,3 2,3,1 -- --
Nitrógeno 42,4 Rechaza 4 3 2,1 --
Fibra cruda 10,6 Rechaza 1,2,3 3,4 -- --
Azúcares totales 0,16 Acepta -- -- -- --
Azúcares reductores 64,2 Rechaza 4 3 1,2 --
Viscosidad 4.960,79 Rechaza 4 3 2,1 --
Overrun 4.331,84 Rechaza 2,1 3 4 --
*En los grupos los números corresponden a las muestras de helado crema, así: 1 para Patrón, 2 para
Sustitución del 20%, 3 para Sustitución del 40% y 4 para Sustitución del 60%.
En los resultados tecnológicos de los helados de crema sin y con sustituciones, se presentó
comportamiento similar en el flujo de goteo (derretimiento) del helado patrón con el de la
sustitución del 20% y diferencias con las otras sustituciones. Por tanto, se prefirió el helado de
crema con sustitución del 20% que tuvo más alto overrun. Al contrastar ese comportamiento
tecnológico con los resultados estadísticos de la Tabla 14, se resaltaron las características
fisicoquímicas cercanas de la sustitución del 20% a la muestra patrón con valores altos de
nitrógenos y de azúcares reductores. Desde la evaluación estadística se concluye que la mejor
sustitución fue la del 20% y esto se corroboró en lo presentado en la experimentación.
49
CONCLUSIONES
La harina de amaranto empleada para la sustitución de sólidos no grasos lácteos en una
formulación de elaboración de helados de crema presentó contenido de minerales de 2,9%
y contenido de proteínas con 18% para enriquecer el helado de crema en estos aportes.
El helado con sustitución de sólidos no grasos lácteos por harina de amaranto al 20% mostró
características fisicoquímicas cercanas al helado de crema sin sustitución nombrado como
helado patrón. En la elaboración del helado crema se obtuvo un rendimiento entre 72 y
74%, siendo las formulaciones de sustitución de 40% y 60% de harina de amaranto las que
presentaron mayor rendimiento con respecto a las otras formulaciones de 20% de
sustitución y helado patrón, debido a que se le incluyó más aire.
El contenido de sólidos totales, grasa, proteína y relación peso/volumen, son los requisitos
establecidos en la Norma Técnica Colombiana 1239 (2002), que se tuvieron en cuenta para
la realización de las formulaciones patrón y con sustituciones de harina de amaranto,
obteniendo cumplimiento en helado patrón y en helado con 20% de sustitución por harina
de amaranto. La cantidad de fibra cruda aumentaba proporcionalmente a medida que
aumentaba la cantidad de sustitución de harina de amaranto en el helado de crema, hasta
1,52%, debido a que el amaranto aportó más de su composición en las mayores
sustituciones.
En los helados de crema al incrementar la sustitución de sólidos no grasos lácteos por harina
de amaranto, la viscosidad aparente presentó un aumento proporcional a la cantidad de
sustitución de harina de amaranto; además, se afectó el punto de derretimiento con el
aumento de harina de amaranto en la formulación de helado de crema debido al alto
contenido de amilosa que se aportaba pues a mayor contenido de harina de amaranto mayor
aporte de su almidón y de su contendido de amilosa.
50
RECOMENDACIONES
Para la elaboración de helado con harina de amaranto se recomienda emplear
partículas más pequeñas que la de malla 80 para estudiar su textura sin
granulosidad.
Importante considerar en un estudio el efecto de la composición del almidón
de la harina de amaranto en el helado de crema pues en mayores sustituciones
con harina de amaranto el helado en el derretimiento tendía a mostrar aspectos
gelatinosos.
Para futuras investigaciones se sugiere utilizar la sustitución de harina de
amaranto en otro tipo de helados, en los cuales la normatividad exija un bajo
nivel de grasa, toda vez que a medida que se aumentaba la sustitución de harina
de amaranto disminuía el contenido de grasa.
51
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56
ANEXO 1
CATÁLOGO DEL FREEZER EMPLEADO
57
58
ANEXO 2
RESULTADOS DE LAS PRUEBAS EXPERIMENTALES
Harina de amaranto
Muestras de
harina de
amaranto
Humedad (%) Sólidos secos (%) Cenizas
(%) Proteína (%)
1 7,3002 92,6998 2,9943 18,0680
2 6,9892 93,0108 2,9637 18,4060
3 7,1174 92,8826 2,8911 17,6430
Muestras de
harina de
amaranto
IAA
(g gel/g muestra)
ISA
(%)
1 9,1314 20,11
2 8,3919 23,20
3 9,1787 19,51
4 8,8643 22,16
Peso inicial (g) 1500 100
Malla 40 260,36 17,4
Malla 60 209,39 14,0
Malla 80 758,7 50,6
Malla 100 85,75 5,7
Recolector 169,8 11,3
TOTAL 1484 100,0
Perdidas 16 1,1
Helado de crema
Muestras de
helado crema Grasa (%)
Sólidos
totales
(%)
Nitrógeno
(%)
Fibra
(%)
Azúcares
totales
(%)
Azúcares
reductores
(%)
Color
L*
Color
a*
Color
b*
Patrón 10,10 36,10 3,69 1,01 14,02 3,22 85,92 -2,72 7,08
Patrón 11,21 35,87 4,01 0,5 24,77 2,91 85,89 -2,71 7,06
Patrón 10,00 36,48 4,19 0,63 25,12 2,89 85,93 -2,72 7,09
Sustitución 20% 10,48 36,11 4,04 0,87 19,67 3,14 80,82 -1,63 11,98
Sustitución 20% 10,45 36,28 3,58 0,87 21,06 3,18 80,83 -1,63 11,97
Sustitución 20% 10,24 36,71 3,79 0,78 20,45 3,14 80,81 -1,62 11,99
59
Muestras de
helado crema Grasa (%)
Sólidos
totales
(%)
Nitrógeno
(%)
Fibra
(%)
Azúcares
totales
(%)
Azúcares
reductores
(%)
Color
L*
Color
a*
Color
b*
Sustitución 40% 9,49 36,10 3,25 1,14 22,61 2,19 78,77 -1,81 12,33
Sustitución 40% 9,73 36,30 3,15 1,08 22,1 1,87 78,76 -1,82 12,34
Sustitución 40% 9,85 36,42 3,19 1,3 19,34 2,33 78,78 -1,79 12,35
Sustitución 60% 9,59 36,70 2,48 1,34 22,83 1,73 76,46 -0,39 14,46
Sustitución 60% 9,27 36,83 2,57 1,43 23,62 1,64 76,47 -0,38 14,46
Sustitución 60% 9,22 36,81 2,47 1,82 20,63 1,58 76,45 -0,37 14,45
Muestras de
helado crema Viscosidad (cP) Flujo de goteo (%) Overrun (%)
Patrón 1740 1,357 37,25
Patrón 1780 1,352 36,79
Patrón 1720 1,253 37,14
Sustitución 20% 1890 1,236 38,08
Sustitución 20% 1880 1,224 38,30
Sustitución 20% 1870 1,211 38,00
Sustitución 40% 3940 0,217 22,22
Sustitución 40% 4140 0,241 22,45
Sustitución 40% 3740 0,249 22,81
Sustitución 60% 11800 0,071 13,79
Sustitución 60% 11830 0,068 13,04
Sustitución 60% 11620 0,071 12,90
60
ANEXO 3
CÁLCULOS DE BALANCE DE MASA
1. HELADO SIN SUSTITUCIÓN Y SOLO LECHE EN POLVO: PATRÓN.
El balance de masa de masa para helado estándar que no contenía amaranto fue el siguiente:
SOLO LECHE EN POLVO GENERAL
𝐴 + 𝐵 = 𝐶
2426,1 𝑔 + 575,83 𝑔 = 3001,93 𝑔
3001,93 𝑔 = 3001,93 𝑔
𝐷 = 𝐸 + 𝐹
3001,93 𝑔 = 2190,23 𝑔 + 811,70 𝑔
3001,93 𝑔 = 3001,93 𝑔
% 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = (𝐹 ∗ 100
𝐷)
% 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = (811,70 𝑔 ∗ 100
3001,93 𝑔) = 27,04 %
Mezcla Homogénea A
B
C
D
F
E Proceso de fabricación
61
SOLO LECHE EN POLVO POR COMPONENTES
Peso inicial (g) 3001,93
Peso final (g) 2190,02
Rendimiento 72,96
Esto se obtuvo a partir de la formulación:
Helado patrón (%) Peso (g)
Agua 64,6 1608,18
Crema de leche 10 575,83
Emulsificante 0,2 6
Estabilizante 0,2 6
Amaranto 0 0
Leche en polvo 11 385,92
Azúcar 14 420
Total 100,0 3001,93
Componentes Peso (g) Porcentaje
Solidos Totales 1090,88 36,36
Grasa 311,72 10,39
Proteina 114,01 3,80
Fibra Cruda 25,17 0,84
Azucar 20,70 0,69
Humedad 1437,74 47,92
1608,18g Agua
420g Azúcar
385,92g Leche en polvo
6g Emulsificante
6g Estabilizante
575,83 Crema de leche
64,6% Agua 3000g
14,% Azúcar
11% Leche en polvo
10% Crema de leche
0,2% Emulsificante
0,2% Estabilizante
Formulación
62
2. HELADO CON SUSTITUCIÓN DE LA LECHE EN POLVO POR 20% DE HARINA
DE AMARANTO.
El balance de masa para helado estándar que con sustitución de 20% de harina de amaranto fue el
siguiente:
20% HARINA DE AMARANTO GENERAL
𝐴 + 𝐵 = 𝐶
2344,06 𝑔 + 656,16 𝑔 = 3000,22 𝑔
3000,22 𝑔 = 3000,22 𝑔
𝐷 = 𝐸 + 𝐹
2172,02𝑔 + 828,20 𝑔 = 3000,22 𝑔
3000,22 𝑔 = 3000,22 𝑔
% 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = (𝐹 ∗ 100
𝐷)
% 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = (828,20 𝑔 ∗ 100
3000,22 𝑔) = 27,59 %
Mezcla Homogénea A
B
C
D
F
E Proceso de fabricación
63
20% DE AMARANTO POR COMPONENTES
Peso inicial (g) 3000,22
Peso final (g) 2172,02
Rendimiento 72,40
Esto se obtuvo a partir de la formulación:
Amaranto 20% % Peso (g)
Agua 64,6 1561,70
Crema de leche 10 656,16
Emulsificante 0,2 6
Estabilizante 0,2 6
Amaranto 2,2 76,16
Leche en polvo 8,8 274,2
Azúcar 14 420
Total 100 3000,22
Componentes Peso (g) Porcentaje
Solidos Totales 1090,88 36,36
Grasa 311,72 10,39
Proteína 114,01 3,80
Fibra Cruda 25,17 0,84
Azúcar 20,70 0,69
Humedad 1437,74 47,92
1561,70g Agua
420g Azúcar
274,2g Leche en polvo
76,16g Amaranto
6g Emulsificante
% Estabilizante
656,16 Crema de leche
64,6% Agua 3000g
14,0% Azúcar
10% Crema de leche
8,8% Leche en polvo
2,2% Amaranto
0,2% Emulsificante
0,2% Estabilizante
Formulación
64
3. HELADO CON SUSTITUCIÓN DE LA LECHE EN POLVO POR 40% DE HARINA
DE AMARANTO.
El balance de masa para helado estándar que con sustitución de 40% de harina de amaranto fue el
siguiente:
𝐴 + 𝐵 = 𝐶
2267,11 𝑔 + 733,10 𝑔 = 3000,21 𝑔
3000,21 𝑔 = 3000,21 𝑔
𝐷 = 𝐸 + 𝐹
3000,21 𝑔 = 2249,35 𝑔 + 750,86 𝑔
3000,21 𝑔 = 3000,21 𝑔
% 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = (𝐹 ∗ 100
𝐷)
% 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = (750,86 𝑔 ∗ 100
3000,21 𝑔) = 25,02 %
A
B
C Mezcla Homogénea
D
F
E Proceso de fabricación
65
40% DE AMARANTO POR COMPONENTES
Peso inicial (g) 3000,21
Peso final (g) 2249,35
Rendimiento 74,97
Esto se obtuvo a partir de la formulación:
Amaranto 40% % Peso (g)
Agua 64,6 1516,99
Crema de leche 10 733,10
Emulsificante 0,2 6
Estabilizante 0,2 6
Amaranto 4,4 152,32
Leche en polvo 6,6 165,8
Azúcar 14 420
Total 100 3000,21
Componentes Peso (g) Porcentaje
Solidos Totales 1088,18 36,27
Grasa 290,72 9,69
Proteína 95,71 3,19
Fibra Cruda 35,10 1,17
Azúcar 52,50 1,75
Humedad 1438,00 47,93
1516,99g Agua
420g Azúcar
165,8g Leche en polvo
152,32g Amaranto
6g Emulsificante
6g% Estabilizante
733,10g Crema de leche
64,6% Agua 3000g
14% Azúcar
10% Crema de leche
6,6% Leche en polvo
4,4% Amaranto
0,2% Emulsificante
0,2% Estabilizante
Formulación
66
4. HELADO CON SUSTITUCIÓN DE LA LECHE EN POLVO POR 60% DE HARINA
DE AMARANTO.
El balance de masa para helado estándar que con sustitución de 60% de harina de amaranto fue el
siguiente:
𝐴 + 𝐵 = 𝐶
2190,3 𝑔 + 810 𝑔 = 3000,30 𝑔
3000,3 𝑔 = 3000,3 𝑔
𝐷 = 𝐸 + 𝐹
3000,3 𝑔 = 2249,50 𝑔 + 750,86 𝑔
3000,30 𝑔 = 3000,30 𝑔
% 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = (𝐹 ∗ 100
𝐷)
% 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = (750,86 𝑔 ∗ 100
3000,30 𝑔) = 25,12 %
A
B
C Mezcla Homogénea
D
F
E Proceso de fabricación
67
60% DE AMARANTO POR COMPONENTES
Peso inicial (g) 3000,3
Peso final (g) 2249,50
Rendimiento 74,97
Esto se obtuvo a partir de la formulación:
Amaranto 60% % Peso (g)
Agua 64,6 1472,3
Crema de leche 10 810,0
Emulsificante 0,2 6,0
Estabilizante 0,2 6,0
Amaranto 6,6 228,5
Leche en polvo 4,4 57,5
Azúcar 14 420
Total 100 3000,30
Componentes Peso (g) Porcentaje
Solidos Totales 1103,51 36,78
Grasa 280,83 9,36
Proteína 75,01 2,5
Fibra Cruda 45,60 1,52
Azúcar 46,20 1,54
Humedad 1449,14 48,3
1472,3g Agua
420g Azúcar
228,5g Amaranto
57,5g Leche en polvo
6g Emulsificante
6g Estabilizante
810g Crema de leche
64,6% Agua 3000g
14% Azúcar
10,% Crema de leche
6,6% Amaranto
4,4% Leche en polvo
0,2% Emulsificante
0,2% Estabilizante
Formulación
68
ANEXO 4 RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN ESTADÍSTICA
Unidireccional Notas
Salida creada 23-JUN-2016 12:44:59
Comentarios
Entrada Datos C:\Users\lprieto\Desktop\Amaranto.sav
Conjunto de datos activo ConjuntoDatos0
Filtro <ninguno>
Ponderación <ninguno>
Segmentar archivo <ninguno>
N de filas en el archivo
de datos de trabajo 12
Manejo de valores
perdidos
Definición de perdidos Los valores perdidos definidos por el usuario se tratan como perdidos.
Casos utilizados Los estadísticos para cada análisis se basan en casos sin datos perdidos para
cualquier variable del análisis.
Sintaxis ONEWAY Grasa Solidos Nitrogeno Fibra Azuctotal Azucreduct Viscosidad BY
Muestras
/STATISTICS DESCRIPTIVES HOMOGENEITY
/PLOT MEANS
/MISSING ANALYSIS
/POSTHOC=TUKEY ALPHA(0.05).
Recursos Tiempo de procesador 00:00:01,80
Tiempo transcurrido 00:00:02,20
NOTA: para el programa se organizaron las muestras con los números 1 para Patrón, 2 para Sustitución del 20%, 3 para Sustitución del
40% y 4 para Sustitución del 60%.
69
Descriptivos
N Media
Desviación
estándar Error estándar
95% del intervalo de confianza
para la media
Mínimo Máximo Límite inferior
Límite
superior
Nitrogeno 1 3 3,9636 ,25437 ,14686 3,3317 4,5955 3,69 4,19
2 3 3,8040 ,23217 ,13405 3,2272 4,3808 3,58 4,04
3 3 3,1960 ,05218 ,03012 3,0664 3,3256 3,15 3,25
4 3 2,5052 ,05379 ,03105 2,3716 2,6388 2,47 2,57
Total 12 3,3672 ,61829 ,17848 2,9744 3,7601 2,47 4,19
Fibra 1 3 ,7156 ,26580 ,15346 ,0553 1,3759 ,50 1,01
2 3 ,8399 ,05187 ,02995 ,7111 ,9688 ,78 ,87
3 3 1,1740 ,11665 ,06735 ,8842 1,4638 1,08 1,30
4 3 1,5296 ,25308 ,14612 ,9009 2,1583 1,34 1,82
Total 12 1,0648 ,36970 ,10672 ,8299 1,2997 ,50 1,82
Azuctotal 1 3 21,3033 6,30998 3,64307 5,6285 36,9782 14,02 25,12
2 3 20,3933 ,69673 ,40226 18,6626 22,1241 19,67 21,06
3 3 21,3500 1,75929 1,01573 16,9797 25,7203 19,34 22,61
4 3 22,3600 1,54942 ,89456 18,5110 26,2090 20,63 23,62
Total 12 21,3517 2,97576 ,85903 19,4610 23,2424 14,02 25,12
Azucreduct 1 3 3,0067 ,18502 ,10682 2,5470 3,4663 2,89 3,22
2 3 3,1533 ,02309 ,01333 3,0960 3,2107 3,14 3,18
3 3 2,1300 ,23580 ,13614 1,5442 2,7158 1,87 2,33
4 3 1,6500 ,07550 ,04359 1,4625 1,8375 1,58 1,73
Total 12 2,4850 ,66184 ,19106 2,0645 2,9055 1,58 3,22
70
Prueba de homogeneidad de varianzas
Estadístico de
Levene gl1 gl2 Sig.
Nitrogeno 2,163 3 8 ,170
Fibra 3,254 3 8 ,081
Azuctotal 8,603 3 8 ,007
Azucreduct 4,034 3 8 ,051
ANOVA
Suma de
cuadrados gl
Media
cuadrática F Sig.
Nitrogeno Entre grupos 3,957 3 1,319 42,467 ,000
Dentro de grupos ,248 8 ,031
Total 4,205 11
Fibra Entre grupos 1,202 3 ,401 10,609 ,004
Dentro de grupos ,302 8 ,038
Total 1,503 11
Azuctotal Entre grupos 5,812 3 1,937 ,169 ,914
Dentro de grupos 91,594 8 11,449
Total 97,407 11
Azucreduct Entre grupos 4,626 3 1,542 64,208 ,000
Dentro de grupos ,192 8 ,024
Total 4,818 11
71
Pruebas post hoc Comparaciones múltiples HSD Tukey
Variable dependiente (I) Muestras (J) Muestras
Diferencia de
medias (I-J) Error estándar Sig.
Intervalo de confianza al 95%
Límite inferior Límite superior
Nitrogeno 1 2 ,15963 ,14389 ,694 -,3012 ,6204
3 ,76763* ,14389 ,003 ,3068 1,2284
4 1,45843* ,14389 ,000 ,9976 1,9192
2 1 -,15963 ,14389 ,694 -,6204 ,3012
3 ,60800* ,14389 ,012 ,1472 1,0688
4 1,29880* ,14389 ,000 ,8380 1,7596
3 1 -,76763* ,14389 ,003 -1,2284 -,3068
2 -,60800* ,14389 ,012 -1,0688 -,1472
4 ,69080* ,14389 ,006 ,2300 1,1516
4 1 -1,45843* ,14389 ,000 -1,9192 -,9976
2 -1,29880* ,14389 ,000 -1,7596 -,8380
3 -,69080* ,14389 ,006 -1,1516 -,2300
Fibra 1 2 -,12433 ,15864 ,860 -,6323 ,3837
3 -,45839 ,15864 ,078 -,9664 ,0496
4 -,81403* ,15864 ,004 -1,3221 -,3060
2 1 ,12433 ,15864 ,860 -,3837 ,6323
3 -,33406 ,15864 ,230 -,8421 ,1740
4 -,68971* ,15864 ,011 -1,1977 -,1817
3 1 ,45839 ,15864 ,078 -,0496 ,9664
2 ,33406 ,15864 ,230 -,1740 ,8421
4 -,35564 ,15864 ,192 -,8637 ,1524
4 1 ,81403* ,15864 ,004 ,3060 1,3221
72
2 ,68971* ,15864 ,011 ,1817 1,1977
3 ,35564 ,15864 ,192 -,1524 ,8637
Azuctotal 1 2 ,91000 2,76276 ,987 -7,9373 9,7573
3 -,04667 2,76276 1,000 -8,8940 8,8007
4 -1,05667 2,76276 ,980 -9,9040 7,7907
2 1 -,91000 2,76276 ,987 -9,7573 7,9373
3 -,95667 2,76276 ,985 -9,8040 7,8907
4 -1,96667 2,76276 ,890 -10,8140 6,8807
3 1 ,04667 2,76276 1,000 -8,8007 8,8940
2 ,95667 2,76276 ,985 -7,8907 9,8040
4 -1,01000 2,76276 ,982 -9,8573 7,8373
4 1 1,05667 2,76276 ,980 -7,7907 9,9040
2 1,96667 2,76276 ,890 -6,8807 10,8140
3 1,01000 2,76276 ,982 -7,8373 9,8573
Azucreduct 1 2 -,14667 ,12654 ,667 -,5519 ,2585
3 ,87667* ,12654 ,001 ,4715 1,2819
4 1,35667* ,12654 ,000 ,9515 1,7619
2 1 ,14667 ,12654 ,667 -,2585 ,5519
3 1,02333* ,12654 ,000 ,6181 1,4285
4 1,50333* ,12654 ,000 1,0981 1,9085
3 1 -,87667* ,12654 ,001 -1,2819 -,4715
2 -1,02333* ,12654 ,000 -1,4285 -,6181
4 ,48000* ,12654 ,022 ,0748 ,8852
4 1 -1,35667* ,12654 ,000 -1,7619 -,9515
2 -1,50333* ,12654 ,000 -1,9085 -1,0981
3 -,48000* ,12654 ,022 -,8852 -,0748
73
*. La diferencia de medias es significativa en el nivel 0.05.
Subconjuntos homogéneos
Nitrógeno
HSD Tukeya
Muestras N
Subconjunto para alfa = 0.05
1 2 3
4 3 2,5052
3 3 3,1960
2 3 3,8040
1 3 3,9636
Sig. 1,000 1,000 ,694
Se visualizan las medias para los grupos en los
subconjuntos homogéneos.
a. Utiliza el tamaño de la muestra de la media armónica
= 3,000.
Fibra
HSD Tukeya
Muestras N
Subconjunto para alfa = 0.05
1 2
1 3 ,7156
2 3 ,8399
3 3 1,1740 1,1740
4 3 1,5296
Sig. ,078 ,192
74
Se visualizan las medias para los grupos en los subconjuntos
homogéneos.
a. Utiliza el tamaño de la muestra de la media armónica = 3,000.
Azúcares totales
HSD Tukeya
Muestras N
Subconjunto para alfa = 0.05
1
2 3 20,3933
1 3 21,3033
3 3 21,3500
4 3 22,3600
Sig. ,890
Se visualizan las medias para los grupos en los subconjuntos
homogéneos.
a. Utiliza el tamaño de la muestra de la media armónica = 3,000.
Azúcares reductores
HSD Tukeya
Muestras N
Subconjunto para alfa = 0.05
1 2 3
4 3 1,6500
3 3 2,1300
1 3 3,0067
2 3 3,1533
Sig. 1,000 1,000 ,667
Se visualizan las medias para los grupos en los subconjuntos homogéneos.
a. Utiliza el tamaño de la muestra de la media armónica = 3,000.
75
Statistix 10,0 (30-day Trial) 6/08/2016; 11:58:14 p. m.
Descriptive Statistics for muestra = 1
Variable N Mean SD Minimum Maximum viscosi 3 1746,7 30,551 1720,0 1780,0
solidos 3 36,150 0,3081 35,870 36,480
GRASA 3 10,437 0,6716 10,000 11,210
overrun 3 37,060 0,2402 36,790 37,250
colorL 3 85,913 0,0208 85,890 85,930
colora 3 -2,7167 5,774E-03 -2,7200 -2,7100
colorb 3 7,0767 0,0153 7,0600 7,0900
pesovolum 3 688,33 4,4173 685,71 693,43
goteo 3 1,3207 0,0587 1,2530 1,3570
Descriptive Statistics for muestra = 2
Variable N Mean SD Minimum Maximum viscosi 3 1880,0 10,000 1870,0 1890,0
solidos 3 36,367 0,3092 36,110 36,710
GRASA 3 10,390 0,1308 10,240 10,480
overrun 3 38,127 0,1553 38,000 38,300
colorL 3 80,820 1,000E-02 80,810 80,830
colora 3 -1,6267 5,774E-03 -1,6300 -1,6200
colorb 3 11,980 1,000E-02 11,970 11,990
pesovolum 3 604,35 3,7700 600,00 606,67
goteo 3 1,2237 0,0125 1,2110 1,2360
Descriptive Statistics for muestra = 3
Variable N Mean SD Minimum Maximum viscosi 3 3940,0 200,00 3740,0 4140,0
solidos 3 36,273 0,1617 36,100 36,420
GRASA 3 9,6900 0,1833 9,4900 9,8500
overrun 3 22,493 0,2974 22,220 22,810
colorL 3 78,770 1,000E-02 78,760 78,780
colora 3 -1,8067 0,0153 -1,8200 -1,7900
colorb 3 12,340 1,000E-02 12,330 12,350
pesovolum 3 448,10 3,3090 444,44 450,88
goteo 3 0,2357 0,0167 0,2170 0,2490
Descriptive Statistics for muestra = 4
Variable N Mean SD Minimum Maximum viscosi 3 11750 113,58 11620 11830
solidos 3 36,780 0,0700 36,700 36,830
GRASA 3 9,3600 0,2007 9,2200 9,5900
overrun 3 13,243 0,4786 12,900 13,790
colorL 3 76,460 1,000E-02 76,450 76,470
colora 3 -0,3800 0,0100 -0,3900 -0,3700
colorb 3 14,457 5,774E-03 14,450 14,460
pesovolum 3 408,57 5,2811 403,23 413,79
goteo 3 0,0700 1,732E-03 0,0680 0,0710
76
Statistix 10,0 (30-day Trial) 6/08/2016; 11:59:15 p. m.
Completely Randomized AOV for overrun
Source DF SS MS F P muestra 3 1297,28 432,426 4331,84 0,0000
Error 8 0,80 0,100
Total 11 1298,08
Grand Mean 27,731 CV 1,14
Homogeneity of Variances F P Levene's Test 2,02 0,1895
O'Brien's Test 0,90 0,4830
Brown and Forsythe Test 0,35 0,7892
Welch's Test for Mean Differences
Source DF F P muestra 3,0 3219,82 0,0000
Error 4,2
Component of variance for between groups 144,109
Effective cell size 3,0
muestra Mean 1 37,060
2 38,127
3 22,493
4 13,243
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 0,1824
Std Error (Diff of 2 Means) 0,2580
Completely Randomized AOV for solidos
Source DF SS MS F P muestra 3 0,67149 0,22383 4,04 0,0507
Error 8 0,44313 0,05539
Total 11 1,11463
Grand Mean 36,393 CV 0,65
Homogeneity of Variances F P Levene's Test 1,86 0,2143
O'Brien's Test 0,83 0,5148
Brown and Forsythe Test 0,74 0,5554
Welch's Test for Mean Differences
Source DF F P muestra 3,0 9,11 0,0323
Error 3,8
Component of variance for between groups 0,05615
Effective cell size 3,0
muestra Mean
77
1 36,150
2 36,367
3 36,273
4 36,780
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 0,1359
Std Error (Diff of 2 Means) 0,1922
Completely Randomized AOV for GRASA
Source DF SS MS F P muestra 3 2,53403 0,84468 6,23 0,0173
Error 8 1,08407 0,13551
Total 11 3,61809
Grand Mean 9,9692 CV 3,69
Homogeneity of Variances F P Levene's Test 3,44 0,0723
O'Brien's Test 1,53 0,2805
Brown and Forsythe Test 0,61 0,6246
Welch's Test for Mean Differences
Source DF F P muestra 3,0 16,96 0,0082
Error 4,2
Component of variance for between groups 0,23639
Effective cell size 3,0
muestra Mean 1 10,437
2 10,390
3 9,690
4 9,360
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 0,2125
Std Error (Diff of 2 Means) 0,3006
Completely Randomized AOV for viscosi
Source DF SS MS F P muestra 3 2,007E+08 6,689E+07 4960,79 0,0000
Error 8 107867 13483,3
Total 11 2,008E+08
Grand Mean 4829,2 CV 2,40
Homogeneity of Variances F P Levene's Test 3,14 0,0870
O'Brien's Test 1,40 0,3132
Brown and Forsythe Test 1,72 0,2405
Welch's Test for Mean Differences
Source DF F P muestra 3,0 5554,87 0,0000
78
Error 3,6
Component of variance for between groups 2,229E+07
Effective cell size 3,0
muestra Mean 1 1747
2 1880
3 3940
4 11750
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 67,041
Std Error (Diff of 2 Means) 94,810
Completely Randomized AOV for colorL
Source DF SS MS F P muestra 3 146,162 48,7207 265749,50 0,0000
Error 8 0,001 0,0002
Total 11 146,164
Grand Mean 80,491 CV 0,02
Homogeneity of Variances F P Levene's Test 2,04 0,1868
O'Brien's Test 0,91 0,4793
Brown and Forsythe Test 0,40 0,7569
Welch's Test for Mean Differences
Source DF F P muestra 3,0 158672,71 0,0000
Error 4,4
Component of variance for between groups 16,2402
Effective cell size 3,0
muestra Mean 1 85,913
2 80,820
3 78,770
4 76,460
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 7,817E-03
Std Error (Diff of 2 Means) 0,0111
Completely Randomized AOV for colora
Source DF SS MS F P muestra 3 8,32363 2,77454 27745,42 0,0000
Error 8 0,00080 0,00010
Total 11 8,32443
Grand Mean -1,6325 CV -0,61
Homogeneity of Variances F P Levene's Test 2,13 0,1742
79
O'Brien's Test 0,95 0,4620
Brown and Forsythe Test 0,61 0,6265
Welch's Test for Mean Differences
Source DF F P muestra 3,0 34564,96 0,0000
Error 4,3
Component of variance for between groups 0,92481
Effective cell size 3,0
muestra Mean 1 -2,7167
2 -1,6267
3 -1,8067
4 -0,3800
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 5,774E-03
Std Error (Diff of 2 Means) 8,165E-03
Completely Randomized AOV for colorb
Source DF SS MS F P muestra 3 87,7151 29,2384 250614,67 0,0000
Error 8 0,0009 0,0001
Total 11 87,7161
Grand Mean 11,463 CV 0,09
Homogeneity of Variances F P Levene's Test 1,49 0,2892
O'Brien's Test 0,66 0,5981
Brown and Forsythe Test 0,44 0,7278
Welch's Test for Mean Differences
Source DF F P muestra 3,0 173649,05 0,0000
Error 4,2
Component of variance for between groups 9,74609
Effective cell size 3,0
muestra Mean 1 7,077
2 11,980
3 12,340
4 14,457
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 6,236E-03
Std Error (Diff of 2 Means) 8,819E-03
Completely Randomized AOV for pesovolum
Source DF SS MS F P muestra 3 155499 51833,0 2857,19 0,0000
Error 8 145 18,1
80
Total 11 155644
Grand Mean 537,34 CV 0,79
Homogeneity of Variances F P Levene's Test 0,59 0,6380
O'Brien's Test 0,26 0,8504
Brown and Forsythe Test 0,10 0,9560
Welch's Test for Mean Differences
Source DF F P muestra 3,0 2152,11 0,0000
Error 4,4
Component of variance for between groups 17271,6
Effective cell size 3,0
muestra Mean 1 688,33
2 604,35
3 448,10
4 408,57
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 2,4591
Std Error (Diff of 2 Means) 3,4777
Completely Randomized AOV for goteo
Source DF SS MS F P muestra 3 3,81400 1,27133 1311,67 0,0000
Error 8 0,00775 0,00097
Total 11 3,82176
Grand Mean 0,7125 CV 4,37
Homogeneity of Variances F P Levene's Test 3,65 0,0634
O'Brien's Test 1,62 0,2591
Brown and Forsythe Test 0,77 0,5419
Welch's Test for Mean Differences
Source DF F P muestra 3,0 6367,44 0,0000
Error 3,4
Component of variance for between groups 0,42346
Effective cell size 3,0
muestra Mean 1 1,3207
2 1,2237
3 0,2357
4 0,0700
Observations per Mean 3
Standard Error of a Mean 0,0180
Std Error (Diff of 2 Means) 0,0254
81
Statistix 10,0 (30-day Trial) 6/08/2016; 11:59:01 p. m.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of overrun by muestra
muestra Mean Homogeneous Groups 2 38,127 A
1 37,060 B
3 22,493 C
4 13,243 D
Alpha 0,05 Standard Error for Comparison 0,2580
Critical Q Value 4,527 Critical Value for Comparison 0,8258
All 4 means are significantly different from one another.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of solidos by muestra
muestra Mean Homogeneous Groups 4 36,780 A
2 36,367 AB
3 36,273 AB
1 36,150 B
Alpha 0,05 Standard Error for Comparison 0,1922
Critical Q Value 4,527 Critical Value for Comparison 0,6152
There are 2 groups (A and B) in which the means
are not significantly different from one another.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of GRASA by muestra
muestra Mean Homogeneous Groups 1 10,437 A
2 10,390 A
3 9,6900 AB
4 9,3600 B
Alpha 0,05 Standard Error for Comparison 0,3006
Critical Q Value 4,527 Critical Value for Comparison 0,9622
There are 2 groups (A and B) in which the means
are not significantly different from one another.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of viscosi by muestra
muestra Mean Homogeneous Groups 4 11750 A
3 3940,0 B
2 1880,0 C
1 1746,7 C
Alpha 0,05 Standard Error for Comparison 94,810
Critical Q Value 4,527 Critical Value for Comparison 303,51
There are 3 groups (A, B, etc.) in which the means
are not significantly different from one another.
82
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of colorL by muestra
muestra Mean Homogeneous Groups 1 85,913 A
2 80,820 B
3 78,770 C
4 76,460 D
Alpha 0,05 Standard Error for Comparison 0,0111
Critical Q Value 4,527 Critical Value for Comparison 0,0354
All 4 means are significantly different from one another.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of colora by muestra
muestra Mean Homogeneous Groups 4 -0,3800 A
2 -1,6267 B
3 -1,8067 C
1 -2,7167 D
Alpha 0,05 Standard Error for Comparison 8,165E-03
Critical Q Value 4,527 Critical Value for Comparison 0,0261
All 4 means are significantly different from one another.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of colorb by muestra
muestra Mean Homogeneous Groups 4 14,457 A
3 12,340 B
2 11,980 C
1 7,0767 D
Alpha 0,05 Standard Error for Comparison 8,819E-03
Critical Q Value 4,527 Critical Value for Comparison 0,0282
All 4 means are significantly different from one another.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of pesovolum by muestra
muestra Mean Homogeneous Groups 1 688,33 A
2 604,35 B
3 448,10 C
4 408,57 D
Alpha 0,05 Standard Error for Comparison 3,4777
Critical Q Value 4,527 Critical Value for Comparison 11,133
All 4 means are significantly different from one another.
Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test of goteo by muestra
muestra Mean Homogeneous Groups 1 1,3207 A
2 1,2237 B
3 0,2357 C
4 0,0700 D
83
Alpha 0,05 Standard Error for Comparison 0,0254
Critical Q Value 4,527 Critical Value for Comparison 0,0814
All 4 means are significantly different from one another.