1 universidad tecnica de ambato produccion

UNIVERSIDAD TECNICA DE AMBATO
FACULTAD DE CIENCIA E INGENIERIA EN ALIMENTOS
PRODUCCION MECANICA DE PANELA GRANULADA
MECHANICAL PRODUCTION OF GRANULATED “PANELA”
(1)
Sandoval Galo.
Colaboradores:
(1)
Mora Wilson
(1)
Tuz Carlos
Proyecto de investigación ejecutado en la Unidad Operativa de Investigación en Tecnología en Alimentos, con el
auspicio económico de la Universidad Técnica de Ambato
RESUMEN
En la década del 90, aparece en el mercado nacional la panela granulada. como una nueva
presentación de alimento edulcorante granuloso; de color ligeramente dorado, higroscópico,
aparentemente húmedo. Se expende en fundas de material plástico. Tiene un poder
edulcorante del 89% en relación con el azúcar refinado. Es de consumo popular en la
preparación de bebidas, refrescos, aguas aromáticas desayunos; es insumo intermedio para
la fabricación cocadas, alfeñiques, pastelería, platos típicos, etc.. Se fabrica de la misma
forma que la panela en bloques, a partir del jugo de caña de azúcar, Saccharum officinarum,
difiriendo en la etapa final del proceso, en un enérgico batido en el punto culminante de la
saturación de la sacarosa para que se produzca su cristalización. Este proceso deja
aproximadamente un 30 % de gránulos no comerciables que van acumulándose en la
bodega como residuos o pérdidas.
Para solucionar los problemas tecnológicos en la fabricación de panela granulada, se han
construido dos prototipos de máquinas: una para batir y cristalizar la sacarosa en forma
mecánica; y otra provista de un tamiz cilíndrico horizontal, armado de paletas que giran
interiormente, para clasificar las partículas de acuerdo a la Norma INEN.
Con estas máquinas se intenta reemplazar el arduo trabajo del hombre en la etapa del
batido, y obtener un tamaño de partícula y presentación aceptable para la comercialización.
Además, al proceso rutinario de fabricación se ha adicionado el “secado” de los gránulos;
con lo que se obtiene un producto acorde con la norma NTE INEN 2 332:2001
Palabras claves: Panela granulada
Sumary
In the decade of the 90, the granulated panela appears in the national market. as a new
presentation of food granular sweetener; of lightly golden coloured, hygroscopic, seemingly
humid. It is expended in cases of plastic material. It has a power sweetener of 89% in
relation with the refined sugar. It is of popular consumption in the preparation of drinks,
sodas, waters aromatic breakfasts; it is intermediate input for the production cocadas, candy,
pastry, typical plates, etc.. It is manufactured in the same way that the panela in blocks,
starting from the juice of cane of sugar, Saccharum officinarum, differing in the final stage of
the process, in an energetic milk shake in the culminating point of the saturation of the
sucrose so that their crystallization takes place. This process leaves 30% of non marketable
granules that they go accumulating in the cellar like residuals or losses approximately.
1
To solve the technological problems in the production of granulated panela, two prototypes of
machines have been built: one to beat and to crystallize the sucrose in form mechanics; and
another provided of a horizontal cylindrical sieve, armed of yokels that rotate inwardly, to
classify the particles according to the Ecuadorian Norma INEN.
With these machines it is tried to replace the man's arduous work in the stage of the milk
shake, and to obtain a particle size and acceptable presentation for the commercialization.
Also, to the routine process of production the has been added “drying” of granules; for
obtnained an products in agreement the NORMA NTE INEN 2 332:2001
1.- INTRODUCCIÓN
La caña de azúcar fue introducida por los españoles a América en la conquista; y la técnica de
fabricación de la panela y sus derivados vino adicionada. La tecnología original de fabricación ha
perdurado durante 500 años: la miel de caña con presentación original en recipientes botellas o
tanques cerrados; la panela en forma de tapas, bolas o prismas, panela, raspadura o dulce, como
vulgarmente se la denomina a este producto, no ha variado. Es de consistencia dura; y, tienen el
inconveniente de que es necesario disolver en agua en ebullición antes de consumir.
En la fabricación, el proceso de batido es una labor dura para el obrero; proceso que, además
deja al final un producto terminado imperfecto, con partículas que se acumulan como residuos o
pérdidas. Este proyecto es una adaptación del proceso tradicional de fabricación de panela
artesanal, a la máquina prototipo de granulación o desgranado de la miel en la fase de
cristalización de la sacarosa. Para el efecto se han utilizado tres equipos: una granuladora un
secador de bandejas y un clasificador de partículas o tamizadota.
2.- MATERIALES Y MÉTODOS.
2.1.- Materiales
Para el estudio en laboratorio se ha utilizado la caña de azúcar “limeña” proveniente de la
región amazónica; y en las paneleras artesanales del cantón Pangua, en la provincia de
Cotopaxi, las cañas del lugar: “cubana” o “piojota” y la “cunchivina” (nombres comunes que
se dan en el país a las variedades POJ-2878 y Ragnar, respectivamente).
2.2.- Métodos
2.2.1.- Para la determinación de ceniza, incinerando 5 g de muestra a 550-570 °C en mufla.
Referencia : Manual de Análisis de alimentos, R. LEES, Acribia, Zaragoza, España
2.2.2.- Para análisis de humedad, se utilizó balanza de humedad; sometiendo la muestra a
60 °C. Método modificado en cuanto al tiempo de secado, se lo ha realizado a 60 °C en 24
horas. Referencia: Convenio CIMPA ( www.corpoica.org.co).
2.2.3.- Determinación de color.a). Por comparación visual con la Carta de Colores de Munsell, reportada en
www.corpoica.org.co. Referencia: Convenio CIMPA (WWW. Corpoica.org.co); y
b). Determinación de color con muestra al 5% m/v en base seca, utilizando espectrofotómetro
con una longitud de onda de 550 nm, expresado en porcentaje de transmitancia, considerando
un blanco de agua destilada. De acuerdo a la norma colombiana “Productos Agrícolas CDU:
644.14 6.1”
2.2.4.- Determinación de azúcares reductores como glucosa.- Utilizando espectrofotómetro
con una longitud de onda de 620 nm y comparando con la curva patrón de glucosa, construida
para el efecto. Se utiliza el reactivo Antrona en la ebullición de la muestra diluida, antes de la
lectura en el espectrofotómetro. Referencia: Bioquímica Práctica, Plumber David.
Para su determinación el equipo de investigadores ha construido una curva de glucosa en base
a diferentes concentraciones de un azúcar reductor. Con esta curva se puede conocer el
contenido de azúcares reductores de las muestras de panela granulada.
Gráfico No. 1
2
CURVA DE CONCENTRACION DE
GLUCOSA
1
2
3
promedio
Lineal (promed
CONCENTRACION D
GLUCOSA
0,14
Abs = 0,0454 * Az.Reduc. +0,0194
R2 = 0,965
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
ABSORVANCIA
X = concentración de glucosa
X
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Y
0.0343
0.0386
0.043
0.050
0.067
Y = valores de absorvancia
X
1.2
1.4
1.6
1.8
Y
.
0.077
0.086
0.0886
0.096
2.2.4.- Determinación microbiológica, de mohos y levaduras (ufc), utilizando “placas Petri Film”
para mohos y levaduras; Se emplea Contador de colonias Cience wareR Bel-artproducts
2.2.5.- Determinación de sólidos insolubles. Por filtración y lavado de una muestra de panela,
por diferencia de peso después de secar el residuo contenido en el papel filtro. Referencia :
Norma Mexicana.
2.2.6.- Determinación de pH, utilizando la dilución de la muestra con agua destilada al 25% y
medido con pHmetro manual pH Tester 1 OAKTON. Referencia R. Lees.
2.2.7.- Sólidos solubles de jugos: utilizando brixómetro manual “ATAGO” escala 0-32 °Brix.
Referencia R. Lees;
2.2.8.- Determinación del punto final de cocción de las mieles. Se utilizó termómetros de reloj y
digitales, relacionando el punto de ebullición de las diferentes concentraciones de la sacarosa a
diferentes alturas sobre el nivel del mar de los sectores en donde se realizaron las pruebas.
2.2.9.- Granulación:
-a). Batiendo en artesa manualmente, para establecer las ventajas de producción mecánica
-b). En forma Mecánica, utilizando el prototipo de máquina de granulación diseñada y
construida en el proyecto .
2.2.10.- Clasificación granulométrica:
a) Utilizando el prototipo de máquina de clasificación granulométrica construida en el proyecto
para el efecto, con tamizador vibrador de cinco bandejas de tamices Tyler de malla U.S.
Estándar sieve series, A.S.T.M. Capacidad de muestra de 200 gramos
b) Con el clasificador eléctrico diseñado y construido para este objetivo
2.2.11.- Secado: En secador de 6 bandejas de madera de 4.5 m3; con un área de secado
de 5.40 m2, control automático de temperatura mediante termostato.
2.2.12.- Envasado. Utilizando fundas de material plástico de polipropileno mono orientado
selladas en máquina selladora “Ferretol”.
Propiedades físicas del material utilizado en la fabricación de fundas de “polipropileno” (10), :
Baja densidad, Alta cristalinidad, Elevado punto de fusión, Gran resistencia y Excelente
resistencia química
3
3.- RESULTADOS
3.1.- Pruebas de granulación:
a.- En paneleras artesanales de Pangua.
Las pruebas de granulación se realizaron en paneleras artesanales; primero en forma manual;
y luego, utilizando una máquina granuladora. Se granuló las mieles las preparadas de jugos de
caña “cubana” y “cunchivina” con pH rectificados a 5.8 y 6.0, en “paradas” de 200 litros.
Para la clarificación se utilizó una solución hecha con corteza de madera de balsa machacada;
la que añadido a las mieles en calentamiento, permite que la cachaza contenida en el jugo
forme aglutinaciones superficiales, fáciles de retirar con grandes cucharones, desde la
superficie. Este es un material utilizado comúnmente por los artesanos paneleros..
b.- En planta piloto de la FCIAL con la máquina de granulación
En la planta de procesamiento de frutas y hortalizas de la Facultad de Ingeniería en Alimentos
de la Universidad Técnica de Ambato, se realizaron pruebas de procesamiento de la panela
siguiendo el proceso de los artesanos paneleros; utilizando la máquina de granulación en la
etapa de lo que en la etapa de granulación se utilizó la máquina de granulación.
Para la cocción y concentrados de jugo y mieles se emplearon ollas de cocción de doble pared
calentadas con vapor producido en un generador de vapor. Se procesó cantidades de 200 y
300 litros de jugo en una planta panelera en San Ramón de Pangua, a donde se lo trasladó la
máquina para las pruebas de funcionamiento.
3.2.- PROCESO
El proceso tecnológico seguido para la elaboración de panela granulada, sigue la siguiente
secuencia (1):
a.- Molienda o extracción de jugos
b.- Prelimpieza en juego de tamices
c.- Corrección de pH a 5,8 a 6,0. Con carbonato de calcio para uso humano
d.- Calentamiento y descachazado. Sale la cachaza negra
e.- Continúa el calentamiento. Sale la cachaza blanca
f.- Evaporación y punteo hasta 116 -125 °C, (dependiendo de la altura sobre el nivel del mar
de la zona de producción: Ambato a 2500 msnm. El Corazón: 1200 msnm)
g.- Traslado a artesas, enfriamiento y batido con paletas de madera hasta que inicie la
fragmentación del material. (2)
h.- Desgranado/granulado en granuladora mecánica construida, aproximadamente por cinco
minutos. Los gránulos tamizados salen a través del tamiz del cilindro perforado. Este
material puede considerarse como producto final, sino es sometida a secado; tiene la
apariencia de gránulos húmedos y frescos). Los llamados “caramelitos” salen por la boca de
evacuación por el extremo opuesto del cilindro.
i.- Secado en secadora de bandejas , con aire caliente durante 2 horas/45°C. El secado
puede hacerse del material evacuado por el tamiz inferior como también de los
“caramelitos”, inmediatamente.
j.- Clasificación granulométrica, en clasificadora mecánica construida; utilizando el tamíz de
1.4 mm de diámetro de orificio. Después del proceso de secado, la panela fluye entre las
manos y se tamiza fácilmente. En caso de que los caramelitos u otros gránulos no pasen la
clasificadora, se los somete a una molienda, en molino de martillos. Luego se tamiza en la
clasificadora.- El material que se obtiene es la panela granulada, con características seca y
fluida, de fácil manipulación y envasado; el tamaño de partícula se ajusta a la Norma
ecuatoriana. (4)
4
k.- Envasado en fundas de material plástico de polipropileno mono orientado.
l.- Almacenamiento 60 días
m.- Control de parámetros físico químicos
Gráfico No. 2
Máquina granuladora utilizada para granular panela
Cuadro No. 1
RESULTADOS DE LOS ANALISIS FISICO QUIMICOS DE SIETE MUESTRAS DE LAS PRUEBAS DE
ELABORACION DE PANELA GRANULADA.
pH ajustado a
Temp. Cocción °C
Humedad % promedio
Cenizas % promedio
Azúcares reductores
% prom.
Color (11)
Fuente:
ENSAYO
1
ENSAYO
2
ENSAYO
3
ENSAYO
4
ENSAYO
5
ENSAYO
6
ENSAYO
7
5.8
120
1.7
0.62
9.72
5.8
118
1.3
0.59
2.53
6.0
125
1.55
0.67
3.44
6.0
120
1.8
0.75
3.52
6.0
120
1.19
0.68
2.97
6.0
125
1.7
0.84
6.93
5.8
123
1.57
0.89
5.1
Amarillo
ocre
Amarillo
ocre
Amarillo
ocre
Amarillo
tostado
Naranja
mineral
Amarillo
ocre
Amarillo
ocre
Proyecto Producción mecánica de panela granulada
Parte de la Carta de colores de Munsell. Reportada por García H. en “Condiciones ambientales para
la conservación de la Panela” utilizada para calificar la coloración de panela
1
2
3
4
5
Amarillo Ocre
Ocre Tostado
Naranja Mineral
Siena
Cobre
4.- CONCLUSIONES:
5
4.1.- La utilización de la máquina granuladora de panela, puede reemplazar el esfuerzo
humano por la fuerza mecánica para batir las mieles y producir la cristalización de la
sacarosa; por lo que se duplicaría o triplicaría la producción, dependiendo de los otros
equipos utilizados, y el horario de trabajo..
4.2.- La clasificación granulométrica es tarea difícil con las características del material que
sale del proceso manual o mecánico, pues, su aspecto de gránulos melosos e higroscópicos
impiden el paso a través de los orificios de los tamices. Esto se ha resuelto, sometiéndola a
un “secado” en el secador de bandejas con corriente de aire caliente por un tiempo de 2
horas a 45 °C.
La máquina clasificadora está provista de tamices intercambiables. Se han utilizado
diámetros de orificio de 1.5 y de 2.0 mm.. Se obtiene el 98 % de panela granulada con
tamaño de partícula de calidad extra según la Norma INEN NTE 2 332.2001
Con el equipo de tamización de laboratorio de laboratorio, utilizando tamices de varios
diámetros de orificios, la panela procesada arroja los siguientes resultados:
‹= 0.85 mm, que corresponde al 73.44 %
› 0.85 mm pero ‹ 1.4 mm, que corresponde al 26.06 %
› 1.40 mm pero ‹ 2.0 mm, que corresponde al 0.50 %
› 2.00 mm, que corresponde al 0%
Con el procesamiento mecánico utilizado resulta un producto con las siguientes
características:
-Apariencia atractiva,
-Humedad 1.54%, (promedio)
-Fluye fácilmente entre los dedos de las manos,
-Se disuelve en el agua con mayor facilidad que el azúcar, en la mitad del
tiempo
-Coloración clara-dorada uniforme
-Fácil de tamizar para realizar la clasificación granulométrica
-Alto rendimiento de producción, alrededor del 98 % de panela con
calidad “extra”, de acuerdo a la norma NTE 2-332-2001.
Gráfico No. 3
Muestras de producto clasificadas granulometricamente
6
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
1.- Observaciones directas en paneleras artesanales del país.
2.- FERNANDEZ A. Proyecto de factibilidad para la instalación de una Planta productora
de Panela Granulada en el Cantón Pangua. P. 68-70. 1988. Ambato - Ecuador
3.- CORPOICA . Condiciones Ambientales para la Conservación de la Panela. Disponible en
http://www.corpoica.org.co/panelanet/documentos/. Colombia. 2001
4.- INEN. 2001. Panela sólida y Panela Granulada. Requisitos. Instituto Ecuatoriano de
Normalización. Norma INEN 331 P 2,3. :2001.
5.- Sandoval G. Producción Mecánica de Panela Granulada, Proyecto de investigación,
Universidad Técnica de Ambato. P 24, 25. 2004.
6.- ICONTEC. Productos Agrícolas Panela CDU: 644.14. 1985
7.- LEES R. Manual de Análisis de Alimentos. Ed. Acribia. Zaragoza, España. 1969.
8.- Moya G. Manual para la producción de panela.-CFN. P. 52, 53. 2000. Ecuador. P 67-68
9.-Caracterización Tecnica y Cultural de la Cadena Agroindustrial Panelera. Colombia. 2002.
Disponible en www.ecuarural.gov/ecuagro/paginas/cana_e/cana_panelera.aspo
-10.- Baumeister T. Avallone E. Baumeister III. Marks Manual del Ingeniero Mecánico. 2da.
Edición en Español. P. 10-49, 10-50, 1051. 1984.
-García H. Condiciones ambientales para la conservación de la Panela
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