Repositorio Digital UTE - Universidad Tecnológica Equinoccial

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
OBTENCIÓN DE HARINA DE ARROZ (Oryzae sativa L.) Y SU
APLICACIÓN EN LA ELABORACIÓN DE PAPEL COMESTIBLE
PARA LA EMPRESA LA INDUSTRIA HARINERA S.A
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERA DE ALIMENTOS
MÓNICA PAULINA SISA HUANCA
DIRECTORA: ING. MARIA GABRIELA VERNAZA PhD
Quito, Noviembre 2014
1
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2014
Reservados todos los derechos de reproducción
1
DECLARACIÓN
Yo MÓNICA PAULINA SISA HUANCA, declaro que el trabajo aquí descrito
es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado
o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas
que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de
Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional
vigente.
_________________________
Mónica Paulina Sisa Huanca
C.I. 1715496251
i
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Obtención de harina
de arroz y su aplicación en la elaboración de papel comestible para
la empresa “La industria Harinera S.A””, que, para aspirar al título de
Ingeniera de Alimentos fue desarrollado por Mónica Paulina Sisa
Huanca, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la
Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de
Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.
__________________________
Ing. Gabriela Vernaza PhD.
DIRECTORA DEL TRABAJO
C.I. 1711111243
ii
CARTA DE LA INSTITUCIÓN
iii
DEDICATORIA
Este presente trabajo de titulación dedico a mi hijo, Matías Nicolás Lamiña
Sisa, por ser la inspiración para convertirme en una profesional con ética,
deseo que la culminación de este trabajo sea un ejemplo de que la
oportunidad de estudio hay que aprovecharla al máximo, y también compartir
con él la importancia de establecer metas en la vida, ya que las decisiones
en el trayecto se vuelven menos complicadas si se trabaja con humildad,
esfuerzo, dedicación y perseverancia así la meta culminada es mucho más
satisfactoria.
iv
AGRADECIMIENTOS
En primer lugar agradezco a Dios por brindarme salud y vida para culminar
este trabajo.
A mis padres por su apoyo incondicional en mis decisiones tanto
profesionales como personales.
A mi familia, mi hijo y mi esposo, que han sido la inspiración para cumplir
esta meta importante desde que inicie mi vida universitaria.
A la Universidad Tecnológica Equinoccial, en especial a los docentes de la
carrera Ingeniería de Alimentos que me acompañaron en todo el trayecto de
la carrera, ya que cada una de sus clases fueron importantes para crecer
profesional y personalmente.
A la empresa “La Industria Harinera S.A”, por abrirme las puertas y dejarme
haber sido parte de su equipo de trabajo en el Departamento de Control de
Calidad, en especial a la Ing. Erika Mosquera, quién ha compartido sus
conocimientos
y ha gestionado temas importantes relacionados con mi
trabajo de titulación.
A mi tutora la Ing. Gabriela Vernaza por su apoyo, dedicación y aporte
intelectual en mi trabajo.
A la Universidad Politécnica Nacional, en especial al Sr. Germán Romo, por
su guía y por permitirme utilizar el Laboratorio de Pulpa y Papel en el cual
pude realizar ciertos experimentos preliminares y los análisis a las muestras.
v
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN
vii
ABSTRACT
X
1. INTRODUCCIÓN
1
2. MARCO TEÓRICO
3
2.1 EL ARROZ
3
2.1.1 DEFINICIÓN
3
2.1.2 IMPORTANCIA MUNDIAL DEL CULTIVO DE ARROZ
3
2.1.3 EL CULTIVO DE ARROZ EN EL ECUADOR
4
2.1.4 COMPOSICIÓN DE NUTRIENTES
6
2.1.4.1 Almidón
2.1.4.1.1 Proceso de absorción
7
9
2.1.4.1.2 Proceso de gelatinización
10
2.1.4.1.3 Proceso “pasting” y cocido
11
2.1.4.1.4 Retrogradación o gelificación
13
2.1.4.2 Proteínas
15
2.1.4.3 Lípidos
17
i
PÁGINA
2.1.5 HARINA DE ARROZ
2.2 ENVASES COMESTIBLES DE ALIMENTOS
2.2.1 PAPEL COMESTIBLE
17
18
19
2.2.1.1 Papel de azúcar
20
2.2.1.2 Papel de arroz
20
2.2.2 RECUBRIMIENTO COMESTIBLE
21
2.2.3 PELÍCULA COMESTIBLE
22
2.2.3.1 Componentes de las
películas comestibles
22
2.2.3.1.1 Almidones
24
2.2.3.1.2 Carboximetilcelulosa (CMC)
24
2.2.4 PROCESO DE ELABORACIÓN
25
2.2.5 ADITIVOS
25
2.2.5.1 Plastificantes
2.2.5.1.1 Sorbitol
2.3 ALMIDÓN DE PAPA
2.3.1 APLICACIONES
3. METODOLOGÍA
3.1 OBTENCIÓN DE LA HARINA DE ARROZ
3.1.1 CARACTERIZACIÓN DE LA HARINA DE ARROZ
3.2 ELABORACIÓN DEL PAPEL COMESTIBLE
26
26
27
28
29
29
30
31
ii
PÁGINA
3.2.1 MATERIA PRIMA
31
3.2.2 PROCESO DE ELABORACIÓN DEL PAPEL
COMESTIBLE
31
3.3 DISEÑO EXPERIMENTAL
33
3.4 CARACTERIZACIÓN DE LOS PRODUCTOS OBTENIDOS
35
3.5 ANÁLISIS ESTADÍSTICO
36
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1 OBTENCIÓN DE LA HARINA DE ARROZ
4.1.1 CACTERIZACIÓN DE LA HARINA DE ARROZ
38
38
39
4.2 DISEÑO EXPERIMENTAL
40
4.3 CARACTERIZACIÓN DE LOS PRODUCTOS OBTENIDOS
40
4.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO
41
4.4.1 CONTENIDO DE HUMEDAD
41
4.4.2 POROSIDAD
45
4.4.3 ESPESOR
47
4.4.4 GRAMAJE
50
4.4.5 RESISTENCIA A LA ROTURA
53
4.4.6 ELONGACIÓN
55
iii
PÁGINA
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
58
5.1 CONCLUSIONES
58
5.2 RECOMENDACIONES
60
BIBLIOGRAFÍA
61
ANEXOS
69
iv
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Composición de nutrientes en arroz integral y arroz pulido .............. 7
Tabla 2. Composición del papel de arroz .................................................... 21
Tabla 3. Características químicas del sorbitol ............................................. 27
Tabla 4. Métodos utilizados por Multianalytica para la caracterización
fisicoquímica de la harina de arroz .............................................. 30
Tabla 5. Formulaciones de los tratamientos del primer diseño
experimental AXB .......................................................................... 34
Tabla 6. Formulaciones de los tratamientos del segundo diseño
experimental AXB .......................................................................... 35
Tabla 7. Métodos utilizados para la caracterización de las muestras de
papel comestible........................................................................... 36
Tabla 8. Merma en el proceso de obtención de harina de arroz .................. 38
Tabla 9. Parámetros físico químicos de la harina de arroz, comparados
con especificaciones según la norma mexicana NMX-F-1601982 .............................................................................................. 39
Tabla 10. Resultados de análisis de los tratamientos con adición de
sorbitol ........................................................................................ 40
Tabla 11. Resultados de análisis de los tratamientos con adición de
CMC .......................................................................................... 41
Tabla 12. Tratamientos que no presentaron diferencias significativas y
los que mostraron resultados similares con el control. ................ 57
v
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Producción y superficie mundiales de arroz y exportaciones de
arroz de los principales exportadores ............................................ 4
Figura 2. Producción y exportación de arroz pulido de Ecuador.................... 5
Figura 3. Distribución de los principales constituyentes del arroz integral
o pardo empleando un molino abrasivo tangencial ....................... 6
Figura 4. Presentación básica de la amilosa (a) y amilopectina (b) ............... 8
Figura 5. Viscosidad del almidón vs. Tiempo .............................................. 13
Figura 6. Cambios de los gránulos del almidón ........................................... 15
Figura 7. Distribución de las proteínas del arroz ......................................... 16
Figura 8. Diagrama de flujo de la obtención de harina de arroz .................. 29
Figura 9. Diagrama de flujo del proceso de elaboración de papel
comestible a partir de almidón de papa y harina de arroz. .......... 32
Figura 10. Humedad de las diferentes muestras de papel comestible
con adición de sorbitol ................................................................ 42
Figura 11. Humedad de las diferentes muestras de papel comestible
con adición de CMC. ................................................................... 44
Figura 12. Porosidad de las diferentes muestras de papel comestible
con adición de sorbitol. ............................................................... 45
Figura 13. Porosidad de las diferentes muestras de papel comestible
con adición de CMC. ................................................................... 47
Figura 14. Espesor de las diferentes muestras de papel comestible con
sorbitol ........................................................................................ 48
Figura 15. Espesor de las diferentes muestras de papel comestible con
CMC ........................................................................................... 49
Figura 16. Gramaje de las diferentes muestras de papel comestible con
sorbitol. ....................................................................................... 51
Figura 17. Gramaje de los diferentes tratamientos de papel comestible
adicionados CMC. ....................................................................... 52
vi
PÁGINA
Figura 18. Resistencia a la rotura de las diferentes muestras de papel
comestible con sorbitol. ............................................................... 53
Figura 19. Resistencia a la rotura de las diferentes muestras del papel
comestible con CMC. .................................................................. 54
Figura 20. Elongación de las muestras de papel comestible con sorbitol. ... 55
Figura 21. Elongación de las muestras de papel comestible con CMC ....... 56
vii
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
ANEXO 1. Obtención de harina de arroz .................................................... 69
ANEXO 2. Elaboración del papel comestible ............................................... 70
ANEXO 3. Tratamientos obtenidos y sus análisis ........................................ 71
ANEXO 4. Papel comercial "control" y papel elaborado "5c" ....................... 72
ANEXO 5. Certificado de análisis del almidón de papa ............................... 73
ANEXO 6. Informe de resultados de la harina de arroz ............................... 74
ANEXO 7. Anova multifactorial para la humedad en tratamientos con
sorbitol .................................................................................... 75
ANEXO 8. Anova multifactorial para la humedad en tratamientos con
CMC ....................................................................................... 75
ANEXO 9. Anova multifactorial para la porosidad en tratamientos con
sorbitol .................................................................................... 76
ANEXO 10. Anova multifactorial para la porosidad en tratamientos con
CMC ....................................................................................... 76
ANEXO 11. Anova multifactorial para el espesor en tratamientos con
sorbitol .................................................................................... 77
ANEXO 12. Anova multifactorial para el espesor en tratamientos con
CMC ....................................................................................... 77
ANEXO 13. Anova multifactorial para el gramaje en los tratamientos con
sorbitol .................................................................................... 78
ANEXO 14. Anova multifactorial para el gramaje en los tratamientos con
CMC ....................................................................................... 78
viii
RESUMEN
El desarrollo de nuevos productos no solo busca la creación de alimentos
saludables, sino también productos con aplicaciones necesarias e
interesantes para el consumidor, por ejemplo, el reemplazo de un pirotín de
papel común que envuelve a un pastelito o bocadillo, por un pirotín
comestible. El objetivo de este trabajo fue obtener harina de arroz (Oryzae
sativa L.) y aplicarla en la elaboración de papel comestible para la empresa
La Industria Harinera S.A. La obtención de la harina de arroz se realizó a
partir de arrocillo utilizando un molino de martillos, el rendimiento alcanzado
fue del 80%, la misma que fue realizada la caracterización físico química.
Para elaborar el papel comestible, se utilizó un porcentaje de harina de
arroz, almidón de papa y se adicionó un aditivo para mejorar la flexibilidad
del papel comestible. Se realizaron dos diseños experimentales AXB. El
primer diseño estuvo comprendido por las siguientes variables: La
combinación de harina de arroz y almidón de papa con tres niveles (75:25;
50:50; 25:75) y la cantidad de sorbitol con dos niveles (0.5g y 1g), el
segundo comprendido por las mismas combinaciones de Harina de arroz:
Almidón de papa y dos cantidades de CMC (Carboximetilcelulosa) (0.25g y
0.5g). Los tratamientos con sorbitol fueron nombrados como, 1s, 2s, 3s, 4s,
5s y 6s y los que contenían CMC como, 1c, 2c, 3c, 4c, 5c y 6c. Se
compararon los resultados de humedad, espesor, gramaje y porosidad con
el control (papel comercial), aplicando un Anova simple con el fin de
encontrar el tratamiento que no posea diferencias significativas con el
control. El tratamiento “5c” (25% harina de arroz, 75% almidón de papa y
0.25g de CMC) no presentó diferencias significativas con el control,
resultando características similares, con humedad de 0.043%; porosidad
2.50s; espesor 0.39mm y gramaje 81.63kg/m. En cuanto a los análisis de
resistencia a la rotura y elongación fue el mismo tratamiento que se
aproxima a los resultados del control con valores de resistencia a la rotura
19.29kg/cm2 y elongación 1.0%.
ix
ABSTRACT
The development of new products not only seeks to create healthy food, but
attractive products that contain an interesting added value; for example,
replace a common baking cup containing a cake for edible baking cup. The
aim of this work was to obtain rice flour (Orizae sativa L.) and apply for the
elaboration of edible paper for La Industria Harinera S.A. First, the rice flour
was obtained from a sub product from rice milling through a hammer mill with
an 80% yield. It was characterized physically and chemically. For the
elaboration of the edible paper, a combination of rice flour and potato starch
was used and a quantity of additive was added in order to improve product
flexibility. Two experimental designs were conducted. The first design was
comprised of the following variables: the combination of rice flour and potato
starch with three levels (75:25, 50:50, 25:75) and the amount of sorbitol with
two levels (0.5g and 1g) and the second design formed by the same
combinations of rice flour and potato starch and the amount of CMC
(carboxymethylcellulose) with two levels (0.25g and 0.5g). Six treatments for
each design were developed, twelve experiments total. Treatments adding
sorbitol were named as follows 1s, 2s, 3s, 4s, 5s and 6s and treatments with
added CMC thus designated 1c, 2c, 3c, 4c, 5c and 6c. Separately it was
made a comparison of the results of moisture, thickness, weight and porosity
with the model (commercial paper), using the simple analysis of variance in
order to find the samples that do not have significant differences with control.
Treatment "5c" (25% rice flour, potato starch 75% and 0.25g of CMC) did not
showed significant differences with control, because the characteristics
maintained similar results; humidity 0.043%; porosity 2.50s; thickness
0.39mm and weight 81.63kg/m.
Regarding to the analysis of breaking
strength and elongation, the same treatment was the one that can be
compare to control, with the following results, breaking strength 19.29kg/cm²,
and elongation 1.0%.
x
1. INTRODUCCIÓN
1
1. INTRODUCCIÓN
El papel de arroz se originó en Au Lac (Vietnam) una ciudad ubicada en el
sudeste asiático, al final del siglo XVIII cuando el emperador Quang Trung lo
usó para aprovisionar a sus tropas, después se descubre su versatilidad y se
empieza a usarlo para crear varios platos según gustos o ingredientes
disponibles, también lo conocen como “bánh tráng” (Supreme master tv,
2011).
El papel de oblea es otro nombre para el papel de arroz, fue creado en Asia
para escribir, hacer adornos y comerlo, existen dos tipos de papel de oblea,
comestibles y no comestibles, el primero es ligeramente translúcido y puede
ser utilizado para hacer elegantes decoraciones para pasteles y algo de
comida vietnamita, el segundo se lo hace de bambú, plantas y arroz (Jophiel,
2013).
Las películas y recubrimientos comestibles son términos diferentes por su
forma de obtención pero su composición es similar ya que se lo hace a partir
de lípidos (ceras), hidorocoloides (polisacáridos o proteínas) o mezclas de
varios compuestos (Catarina Udlap, 2009).
El desarrollo de nuevos productos va tan lejos que mediante modificaciones,
se han creado almidones con características únicas y específicas a las
necesidades de cada aplicación, las principales modificaciones químicas son
la estabilización y el entrecruzamiento o ambas, y el grado de modificación
de cada una de ellas determinarán la funcionalidad específica del almidón
dentro del producto (Starch Food Innovation México, 2009).
Otro tipo de modificación son los llamados almidones nativos funcionales, o
en ocasiones llamados físicamente modificados, son almidones nativos que,
con procesos especializados que sólo emplean presión y temperatura,
alteran las propiedades de los almidones, brindando así la misma
1
funcionalidad que un almidón modificado químicamente, pero con la ventaja
de ser 100% naturales (Starch Food Innovation México, 2009).
La política empresarial de La Industria Harinera S.A. posee como
característica fundamental impulsar, la investigación y el desarrollo de
nuevos productos que se caractericen por su calidad y por la incorporación
de un alto valor agregado , como resultado de ello en los últimos años ha
incursionado en el campo de la pastelería y galletería, ofreciendo a sus
clientes una amplia gama de premezclas para tortas, galletas, pancakes así
como productos integrales cuyo objetivo es facilitar la elaboración al
consumidor final y presentar una oferta de aplicaciones útiles para el hogar o
industria panadera (La Industria Harinera S.A, 2013).
Objetivo principal
Obtener harina de arroz (Oryzae sativa L.) y aplicarla en la elaboración de
papel comestible para la empresa La Industria Harinera S.A.
Objetivos específicos
 Obtener y caracterizar la harina de arroz.
 Elaborar el papel comestible.
 Caracterizar los productos obtenidos.
 Escoger
el
mejor
tratamiento
de
acuerdo
a
los
resultados
comparativos con las características del papel comercial.
2
2. MARCO TEÓRICO
3
2. MARCO TEÓRICO
2.1 EL ARROZ
2.1.1 DEFINICIÓN
El arroz, Oryzae sativa L., es el grano que se ha convertido en el alimento
básico de alrededor de la mitad de la población mundial, cuando está
provisto de cáscara se denomina arroz paddy, generalmente se consume el
arroz blanco el cual ha sido sometido al proceso de pulido, el grano tiene un
alto contenido de carbohidratos por lo tanto brinda un aporte energético
importante para los humanos además que es una buena fuente de tiamina,
riboflavina, niacina y fibra dietética (Fast & Caldwell, 2005).
2.1.2 IMPORTANCIA MUNDIAL DEL CULTIVO DE ARROZ
El arroz es el segundo cereal después del trigo en producción y uso para la
alimentación. El 95% del total de la producción mundial de arroz se lleva a
cabo en los países de China e India (Princiroli, 2010). La producción de arroz
cáscara aumenta conforme pasan los años sobre todo en Asia, China, India,
Pakistán, Filipinas, Indonesia, la República Islámica, República Islámica del
Irán, Japón, Nepal, Sri Lanka, Tailandia,
Camboya, la República
Democrática Popular Lao y Myanmar, a continuación, en la Figura 1 se
ilustra la producción y el área del arroz paddy (FAO, 2014).
3
Figura 1. Producción y superficie mundiales de arroz y exportaciones de
arroz de los principales exportadores
(FAO, 2014)
2.1.3 EL CULTIVO DE ARROZ EN EL ECUADOR
El arroz es el cultivo más extenso del Ecuador por lo que es importante en
temas sociales y productivos, la producción de arroz ocurre en las tierras
bajas de la costa, en las zonas que se inundan durante la época de lluvias
(temporada de noviembre a abril) y permanece húmedo durante el verano
(temporada de mayo a septiembre). Por lo tanto, la falta o exceso de lluvia
es un factor determinante para el volumen de producción. La cosecha más
grande se registra al final de la temporada de lluvias (mayo a junio). Durante
el verano, disminuye la producción (Vega, 2013).
El área cultivada de arroz en el Ecuador es de 324.875 hectáreas, el 53.6%
en la provincia del Guayas, el 38% en la provincia de Los Ríos, el 3.6% de la
superficie se cultiva en los valles cálidos de la Sierra y Amazonía y el 8.4%
en otras provincias de la Costa (Aguirre, 2011).
Las siembras iniciales en nuestro país se realizaron con materiales criollos y
variedades introducidas de Colombia, como la Orizica 1 (INIAP, 2012).
4
Se espera que la producción de arroz pulido de Ecuador en la campaña
2012-2013 (abril a marzo) aumente a alrededor de 775.000 toneladas, y en
el periodo 2013 al 2014, se prevé que aumente a 790.000 TM, la producción
ha ido en constante aumento, sin embargo, la producción depende de las
condiciones climáticas y si éstas son malas podrían afectar los rendimientos,
en la Figura 2, indica las producciones y exportaciones de arroz pulido en
nuestro país desde el año 2002 al 2012 (Vega, 2013).
Figura 2. Producción y exportación de arroz pulido de Ecuador
(Vega, 2013)
Ecuador ha sido tradicionalmente un exportador a países andinos como
Colombia, Perú y ocasionalmente a Venezuela, las exportaciones a
Colombia presentaron un aumento en el periodo 20012/2013 debido a los
altos precios internos y no se exportó a Venezuela (Vega, 2013).
Ecuador también está experimentando un aumento en el rango de
variedades de arroz que estén disponibles para la compra. Entre las
variedades que se quisiera incluir son el arroz basmati, arroz salvaje, risotto,
y el arroz de sushi, las cantidades importadas aún son muy limitadas (Vega,
2013).
5
2.1.4 COMPOSICIÓN DE NUTRIENTES
La distribución de nutrientes entre el arroz integral (pardo) y el arroz
elaborado (pulido), no son idénticos, a continuación en la Figura 3 se puede
apreciar cómo está distribuido el grano en cuánto a almidón, fibra, cenizas,
grasas y proteínas (Bienvenido, 1994).
Figura 3. Distribución de los principales constituyentes del arroz integral o
pardo empleando un molino abrasivo tangencial
(Bienvenido, 1994)
El proceso de pulido de arroz, empieza por retirar la cáscara por abrasión o
fricción y obtener arroz elaborado, esto determina una pérdida de grasa,
proteína, fibra cruda, cenizas, tiamina, riboflavina, niacina y alfa-tocoferol, en
cambio los carbohidratos disponibles, sobre todo el almidón, abundan más
en el arroz elaborado que en arroz integral o pardo como lo muestran los
datos presentados en la Tabla 1 (Hernández & Sastre, 1999).
6
Tabla 1. Composición de nutrientes en arroz integral y arroz pulido
Humedad (%)
Proteína (%)
Grasa (%)
Fibra cruda (%)
Cenizas (%)
Almidón (%)
Energía (Kcal/100g)
Arroz
integral
Arroz
pulido
12
7.5
1.9
0.9
1.2
77.4
360
12
6.7
0.4
0.3
0.5
80.4
363
(Hernandez & Sastre, 1999)
2.1.4.1 Almidón
El almidón es el principal elemento constitutivo del arroz elaborado pues
alcanza el 74.6%-88% de la materia seca, siendo el cereal con mayor
porcentaje de almidón, la forma del mismo es poliédrico con un diámetro de
3-8µm, es el gránulo más pequeño entre la cebada, maíz, avena y trigo
(Fast & Caldwell, 2005).
El almidón es un polisacárido, pero más específicamente es la mezcla de
dos: la amilosa y la amilopectina. Ambas son cadenas formadas por
unidades de glucosa, lo que les diferencia es la ubicación de los enlaces
químicos y las ramificaciones, la relación de estas en el gránulo del almidón
determina las características y funcionalidad del almidón nativo, otro factor
determinante en cuanto a funcionalidad es el origen del almidón y
modificaciones posteriores, los cuales estos últimos, han tenido una buena
acogida en procesos industriales, por la variedad de aplicaciones que tiene
(Starch Food Innovation México, 2009).
Obregón (2010) indica que la amilosa es una molécula esencialmente lineal
que contiene aproximadamente 99% enlaces α, 1-4, y aproximadamente 1%
α, 1-6,
lo que da lugar a una cadena lineal teóricamente ya que en la
práctica existen algunas sustituciones iguales a las de la amilopectina.
7
El peso molecular de la amilosa es de aproximadamente 1x105 a 1x106, y
cada cadena de dicho polisacárido está en el orden de 1000 unidades de
glucosa de longitud (Delcour & Carl, 2010).
La amilopectina tiene un peso molecular de aproximadamente 1x107 a 1x109,
es más pesada que la amilosa y esta abundantemente ramificada con
aproximadamente 95% α,1-4 y aproximadamente el 5% α, 1-6, su cadena
promedian de 2-120 unidades de anhidroglucosa (Delcour & Carl, 2010). En
la Figura 4 se puede identificar de forma gráfica a la amilosa y amilopectina.
Figura 4. Presentación básica de la amilosa (a) y amilopectina (b)
(Delcour & Carl, 2010)
Solamente la amilosa forma un gel, los almidones con un alto porcentaje de
amilopectina espesarán una mezcla pero no formarán un gel porque a
diferencia de la amilosa, las moléculas de amilopectina no se asocian y
forman enlaces químicos (Starch Food Innovation México, 2009).
Durante la cocción la amilopectina absorbe mucha agua y es en gran parte
la responsable de la hinchazón de los gránulos de almidón, los gránulos
ricos en amilopectina son más fáciles de disolver en el agua, que los que
contienen mucha amilosa, las moléculas de amilopectina no tienen tendencia
8
a la recristalización y poseen un elevado poder de retención de agua
(Barrera, Tapia, & Monteros, 2004).
El índice de absorción de agua (IAA), el índice de solubilidad en agua (ISA) y
el poder de hinchamiento son determinados por gravimetría a partir de 2.5g
de muestra (Barrera et al., 2004).
La amilosa está presente, en almidones regulares con un porcentaje del 1833% de la fracción de hidratos de carbono, con la excepción del almidón de
arroz, su contenido de amilosa es muy variable, en almidones regulares de
una sola especie de arroz (Delcour & Carl, 2010).
Fast & Caldwell (2005) indicaron que mayoritariamente el arroz contiene de
14% a 32% de amilosa.
Se ha descubierto que en el maíz, el sorgo, el arroz, la cebada y el trigo, los
mutantes que tienen almidones, con esencialmente el 100% de amilopectina,
se denominan “almidones cerosos” y los cereales que los contienen se
denominan maíz ceroso, cebada cerosa, etc,
pero también se han
descubierto almidones con niveles altos de amilosa con un contenido de
70% (Delcour & Hoseney, 2010).
El almidón cambia sus características químicas y físicas al someterlo en
agua, al calentarlo, al enfriarlo, con la ventaja de que serán aplicables a
diferentes alimentos para que cumplan funciones requeridas
(Delcour &
Hoseney, 2010).
2.1.4.1.1 Proceso de absorción
Los gránulos de almidón nativo en suspensión acuosa a temperatura
ambiente sometidos por un tiempo presentan una hinchazón reversible
mediante la absorción de agua en las regiones amorfas de los anillos de
crecimiento, este contenido de agua en el gránulo aumenta con el tiempo de
9
10-14% a aproximadamente 30%, las propiedades de birrefringencia que
significa una formación de una cruz de malta en el almidon no cocido
observado mediante un microscopio electrónico no se ven afectados (Fast &
Caldwell, 2005).
2.1.4.1.2 Proceso de gelatinización
La temperatura de gelatinización (TG) final de los gránulos de almidón se
refiere a la temperatura del agua a la que por lo menos el 90% de los
gránulos amiláceos se han gelatinizado o han perdido birrefringencia o se
han hinchado irreversiblemente en agua caliente (Bienvenido, 1994).
La gelatinización es un evento que ocurre gránulo por gránulo, variando
según la naturaleza del almidón cuando pierden su polarización cruzada, los
almidones de diferentes cereales varían ampliamente en sus propiedades de
gelatinización (Delcour & Hoseney, 2010).
Cuando la temperatura aumenta a 50°C, provoca un aumento de
hinchamiento de los gránulos, pero si aumenta más la temperatura se
hinchan aún mas, en ese momento ocurre un fenómeno de plastificar o
ablandar la matriz vítrea amorfa que se denomina como “transición vítrea”
permitiendo que exista una mayor penetración de agua en el gránulo
acompañada de una rápida hinchazón (Fast & Caldwell, 2005).
El almidón de arroz y el de avena difieren muy ampliamente en sus
propiedades de gelatinización, el almidón de arroz gelatiniza a una
temperatura más alta (50% de gelatinización a aproximadamente 70°C),
mientras que el almidón de avena a una temperatura relativamente baja
(50% de gelatinización a aproximadamente 55°C)
(Delcour & Hoseney,
2010).
10
La gelatinización es un proceso irreversible, que destruye el orden molecular
del almidón y afecta a todos los niveles estructurales, estas propiedades se
las puede apreciar mediante técnicas experimentales como amilografía,
viscoanálisis, calorimetría diferencial de barrido y microscopía óptica, siendo
las dos primeras ampliamente utilizadas para predecir la funcionalidad del
almidón (Delcour & Hoseney, 2010).
La viscosidad relativa se determina con un amilografo o un rapid visco
analyser, el cual mide un sistema de almidón y agua, que se somete a un
calentamiento controlado, teniendo un periodo de mantenimiento a una
temperatura constante y luego un enfriamiento controlado, distinguiendo tres
regímenes de concentración de almidón , el primero es muy diluida, el
segundo es diluida, el tercero es el regimen concentrado
(Delcour &
Hoseney, 2010)
2.1.4.1.3 Proceso “pasting” y cocido
A medida que aumenta la temperatura se presentan diferentes cambios en
los gránulos de almidón, presentando eventos durante el calentamiento,
después de la gelatinización ocurre otro tipo de evento conocido como
“pasting”, un calentamiento continuo en exceso de agua da lugar a un mayor
aumento de la viscosidad, el aumento de la viscosidad que se produce
cuando el almidón se calienta en agua es el resultado de la absorción de
agua y la hinchazón sustancialmente, con el calentamiento continuo, el
gránulo se distorsiona y el almidón soluble (amilosa) se libera en la solución,
en el exceso de agua el gránulo no es completamente soluble hasta una
temperatura en exceso de 120° C, en conclusión completar el evento
“pasting” o completar la solubilización del almidón no ocurriría (Delcour &
Hoseney, 2010).
11
La temperatura no puede ser superior a 100°C o cuando empiece a hervir,
mediante instrumentos experimentales llega a 95°C y se puede mantener
con agitación continua, en este evento el almidón se dice que es “cocido”,
produciendo poco cambio en el almidón no soluble, lo que no se puede
conocer exactamente es, si la solubilización está controlada por temperatura
y parece que no por la interacción de tiempo y temperatura, un almidón a
una temperatura específica durante un período de tiempo no aumenta su
solubilidad (Delcour & Hoseney, 2010).
A continuación en la Figura 5, se ilustra un pico de viscosidad denominado
“pico de inflamación”, mientras que los gránulos permanecen intactos, ya
que absorben agua y amilosa de liberación, que aumentan la viscosidad
relativa del sistema, sin embargo después de un tiempo determinado como
muestra la figura a continuación, dicha viscosidad disminuye notablemente,
causada por las moléculas de almidón solubles por la agitación, así como
por la destrucción inducida por cizallamiento de los gránulos hinchados, este
fenómenos es conocido como “enrarecimiento de cizalladura”, propiedad
importante de las pastas de almidón aplicado en diferentes industrias de
alimentos por ejemplo si se quisiera hacer una sopa espesa, no se debe
agitar en exceso o bombear la pasta a través de una tubería ya que se
produciría el cizallamiento resultando una viscosidad baja (Delcour &
Hoseney, 2010).
12
Figura 5. Viscosidad del almidón vs. Tiempo
(Delcour & Hoseney, 2010)
2.1.4.1.4 Retrogradación o gelificación
Después del periodo de cocción a 95°C, el amilógrafo u otros procedimientos
de viscoanalisis rápidos incluyen un enfriamiento controlado, tal enfriamiento
da lugar a un rápido aumento de su viscosidad, lo que se conoce como
“retroceso”, este fenómeno es causado por una disminución de la energía en
el sistema que permite que más de hidrógeno entre en las cadenas de
almidón formando un gel denominado como un sistema líquido que tiene las
propiedades de un sólido, algunos ejemplos comunes son las gelatinas,
rellenos de pasteles y pudines. En los geles una pequeña cantidad de
material sólido controla una gran cantidad de agua, es increíble que el agua
no se escape de los geles se cree que son por las fuerzas de los enlaces de
hidrogeno (Delcour & Hoseney, 2010).
El efecto de nivel de agua es atribuible a la plastificación de las regiones
amorfas del gránulo de almidón (Fast & Caldwell, 2005).
13
Durante el almacenamiento, el almidón gelatinizado se somete a un proceso
llamado “retrogradación”, se entiende que el almidón recobraría cristalinidad,
hablando por supuesto solo de las moléculas de amilopectina, por lo tanto
este término debe ser utilizado solo para la cristalización de la amilopectina,
bajo ciertas condiciones la amilosa también puede cristalizar (Delcour &
Hoseney, 2010).
Delcour & Hoseney (2010) indican que la concentración de almidón, la
temperatura, y la cizalladura aplicados durante las etapas anteriores a la
fase de enfriamiento se determina la estructura de la suspensión de almidón,
y varía por los siguientes factores:

Gránulos hinchados sin una fase continúa de gel de amilosa
fuera de los gránulos, en este caso se tiene como resultado una
pasta con propiedades de flujo en lugar de un gel.

Gránulos hinchados dispersos en una fase continua de gel de
amilosa lixiviado (dispersión macromolecular de la amilosa y
amilopectina)
A continuación en la Figura 6 se puede apreciar en resumen, los cambios de
los gránulos que se producen en una mezcla almidón y agua durante el
calentamiento, enfriamiento y almacenamiento (Delcour & Hoseney, 2010).
14
Figura 6. Cambios de los gránulos del almidón
(Delcour & Hoseney, 2010)
I: Gránulo de almidón nativo.
II: La gelatinización (pérdida de birrefringencia asociada con la fusión de
cristal): hinchazón; IIa: lixiviación de amilosa y la interrupción gránulo parcial;
IIb: lo que resulta en la formación de una pasta de almidón.
III: Retrogradación: IIIa: Formación de una red de amilosa (gelificación)
durante el enfriamiento de la pasta de almidón; IIIb: Formación de moléculas
de amilopectina ordenados o cristalino.
2.1.4.2 Proteínas
Las proteínas del arroz contribuyen a la altura de pico y contribuyen a la
viscosidad final (Fitzgerald, Martin, Ward, Park, & Shead, 2003).
La proteína está presente principalmente en forma de compuestos
proteínicos esféricos de 0.5-4um de tamaño en todo el endospermo, pero los
15
compuestos proteínicos cristalinos y los esféricos pequeños se hallan
localizados en la subaleurona. Los compuestos proteínicos esféricos
grandes corresponden a los compuestos proteínicos I (CPI) y los cristalinos
son idénticos a los compuestos proteínicos II (CPII). Tanto los CPI como los
CPII se hallan distribuidos en todo el endospermo del arroz, como se indica
en la Figura 7 (Bienvenido, 1994).
Figura 7. Distribución de las proteínas del arroz
(Bienvenido, 1994)
Las proteínas en el endospermo (arroz elaborado) en mayor cantidad es la
glutelina con 84% respecto a la proteína total, 9% de prolamina y un 7% de
albúmina mas globulina. El contenido de lisina es del 3.5 al 4% uno de los
más altos entre las proteínas de los cereales, en el arroz pulido se pierde
cierto porcentaje de proteína a comparación del arroz integral (Bienvenido,
1994).
La calidad nutricional de las proteínas de arroz es sólo inferior a la avena y
supera a la del trigo y maíz. Son hipoalergérnicas y poseen propiedades
anticancerígenas, por lo que el arroz es considerado un alimento funcional
(Princiroli, 2010).
16
2.1.4.3 Lípidos
El contenido de lípidos o grasa en el arroz se halla principalmente en la
fracción del salvado (20% en seco), también se halla presente de un 1.5 a un
1.7% en el arroz elaborado, sobre todo como lípidos no amiláceos. Los
principales ácidos grasos son el linoleico, el oleico y el palmítico. Los lípidos
amiláceos son principalmente lípidos monoacílicos (ácidos grasos y
lisofosfátidos) compuestos con amilosa (Bienvenido, 1994).
Complejos de almidón-lípidos pueden enmascarar las diferencias en las
estructuras moleculares de amilosa y amilopectina, y la eliminación de los
lípidos altera la estructura de la pasta de manera significativa, que por lo
tanto altera curvas de viscosidad (Fitzgerald et al., 2003).
2.1.5 HARINA DE ARROZ
Se entiende por harina de arroz, al producto que se obtiene por molienda y
tamizado de granos de arroz (Oryzae sativa L.), sanos, limpios, enteros o
quebrados, sin cáscara, libre de impurezas y materia extraña que alteren su
calidad, este productos requiere conocimiento posterior para su uso (NMXF-160-1982, 1982).
“La harina de arroz es un material de almidón de bajo costo” (Dias, Müller,
Larotonda, & Joao, 2010), se obtiene a partir granos enteros o quebrados los
mismos son molidos y tamizados en harina, la viscosidad, temperatura de
gelatinización y otras características varían según el tipo de arroz, el tipo de
arroz debe coincidir con la aplicación (USA Rice Federation).
En Japón se utiliza los arroces glutinosos y no glutinosos tanto crudos como
gelatinizados, y se procesa mediante diferentes procesos como aplanado,
machacado, elaborado mecánico, elaborado con piedra, elaborado en un
17
molino lateral de acero, elaborado en húmedo en un molino de piedra
(Bienvenido, 1994).
La harina de arroz no es muy higroscópico por lo tanto se usa en
recubrimientos crujientes, cereales crujientes y galletas, como agente de
polvo para masas, alimentos dirigidos a personas intolerantes al gluten
(celíacos), alimentos para bebés, aperitivos extruidos, pastas, bebidas de
malta, como agentes de formación de polvo para alimentos congelados de
panadería y pastas, para espesar sopas, salsas, postres, para uso en
panificación no es aconsejable ya que la falta de gluten provoca graves
problemas en elaboración de la masa, la calidad del producto, sensación en
la boca y sabor (USA Rice Federation).
2.2 ENVASES COMESTIBLES DE ALIMENTOS
Durante siglos atrás se utilizaban como recubrimientos comestibles, la cera
con aplicaciones a diversas frutas para prevenir la pérdida de humedad y
para crear una superficie de la fruta brillante con fines estéticos, el término
película y recubrimiento comestible con aplicaciones a diversos alimentos,
se han desarrollado en los últimos 50 años (Pavlath & Orts, 2006).
Debido a que las películas son tanto componentes del alimento como
empaques del mismo, deben tener buenas cualidades sensoriales, alta
eficiencia mecánica y de barrera, estabilidad bioquímica, fisicoquímica y
microbiana, ser seguros para la salud, utilizar una tecnología simple, no
tener contaminantes, ser de bajo costo tanto en materiales como en
procesos, su uso debe reducir desechos y la contaminación ambiental, debe
mejorar propiedades organolépticas, mecánicas y nutricionales de alimentos
(Catarina Udlap, 2009).
18
La tecnología de la formación de la película, las características de los
disolventes, agentes plastificantes, efectos de la temperatura, velocidad de
la evaporación del disolvente, la operación de revestimiento y las
condiciones de uso de la película (humedad relativa, temperatura) también
pueden modificar sustancialmente las propiedades finales (Guilbert, Gontard,
& Cuq, 2006).
El uso de materiales comestibles para alimentos recubiertos no sólo puede
mantener la calidad de los alimentos frescos, extender la vida útil, mejorar la
seguridad de los alimentos y las características sensoriales, también se
pueden utilizar como el portador de los ingredientes activos (Xiangyou,
Congcong, & Zhanli, 2011).
Una cadena de restaurantes en Brasil, ha publicitado un envoltorio
comestible para hamburguesas para que sus clientes lo consuman sin retirar
el papel (Peru.com, 2013).
2.2.1 PAPEL COMESTIBLE
El papel comestible es aquel que puede ser consumido con seguridad por
las personas, existen papeles comestibles obtenidos de diferentes procesos,
provenientes de diferentes fuentes generalmente de almidones y azúcar
(Wise Geek, 2012).
Estudios recientes han elaborado un papel comestible de almidón de plátano
para diferentes usos, se lo obtiene a partir de una pasta cremosa, acidificada
con vinagre de la misma fruta, se elimina el agua sobre un plato de hierro
colado caliente, como resultado se obtiene una película, se extrae con un
rodillo, y se deja reposar sobre una malla a ambiente natural o enfriado por
una corriente de aire (Gómez, 2012).
19
2.2.1.1 Papel de azúcar
La impresión de imágenes con tinta comestible sobre esta clase de papel
tiene una buena definición debido a su superficie lisa y brillosa (V.T., 2014).
2.2.1.2 Papel de arroz
Existen dos tipos de papel de arroz se diferencian en su proceso de
obtención y las aplicaciones.
El papel de arroz usado especialmente en Viet Nam, Tailandia y Taiwan
(China) se prepara tradicionalmente con harina elaborada en húmedo
empleando un molino de piedra o de metal partiendo de granos quebrados
de arroz con un bajo contenido de grasa, un contenido aparente de amilosa
alto y una dura consistencia de gel, el proceso comienza colocando la pasta
de arroz con una cuchara honda y plana sobre una gasa tensa colocada
encima de una caldera de vapor, luego la pasta se extiende por toda la
superficie mediante un movimiento circular del cucharón y se cuece al vapor
hasta que gelatinice, se saca luego la lámina con un rodillo, se extiende en
una bandeja de bambú con ranuras para el secado, se usan para envolver
comida (Bienvenido, 1994).
El papel de arroz o papel de oblea es a base de almidón, no tiene sabor, es
menos flexible que el papel de azúcar y una baja nitidez en impresiones de
imágenes, cuenta con un lado liso y un lado áspero, este tipo de papel se
disuelve en agua y se puede cortar como se requiera (V.T., 2014).
El papel de arroz es una fina lámina obtenida clásicamente a partir de arroz
y otros almidones (Wise Geek, 2012).
20
Existen dos tipos de obleas de arroz comestibles de acuerdo a su espesor,
existen de 0.7 mm de grosor más rígido y menos flexible que el de 0.4 mm,
este es más flexible pero más transparente (Papel de azúcar.com).
Generalmente se lo usa para envolver alimentos pegajosos por lo que no se
hacen un lío antes de ser consumidos, por lo tanto se lo puede pelar o
comer junto con los dulces, y puede ser consumido por los celíacos (Wise
Geek, 2012).
La composición físico química del papel de arroz se muestran a continuación
en la Tabla 2.
Tabla 2. Composición del papel de arroz
COMPOSICIÓN
Valor Energético
CONTENIDO
372 Kcal
Proteínas
1%
Carbohidratos
5%
Grasa
1%
Calcio
5 mg
(Fototortas)
2.2.2 RECUBRIMIENTO COMESTIBLE
Un recubrimiento comestible es una suspensión o una emulsión que se
aplica directamente a la superficie de los alimentos, e inmediatamente se
transforma en una película (Moncayo, Buitrago, & Algecira, 2011).
21
2.2.3 PELÍCULA COMESTIBLE
La película comestible es una piel fina que se ha formado, a partir de una
solución de biopolímero independientemente del alimento, lo que puede ser
aplicado posteriormente (Moncayo et al., 2011).
Estas pueden ser transparentes o de color lechoso (Pavlath & Orts, 2006).
Hay muchos usos potenciales de películas comestibles como para envolver
diversos productos, la protección individual de frutos secos, la carne y el
pescado, el control de la transferencia de humedad interna de pizzas y
empanadas (Guilbert et al., 2006).
La mayoría de las películas no pueden ser utilizadas en productos con a
>0.94 de actividad de agua, debido a que se degradan o disuelven con el
contacto de humedad y pueden perder sus propiedades de barrera, al
menos que la utilización de la película sea para una protección de corto
tiempo o el alimento se congele inmediatamente (Catarina Udlap, 2009).
2.2.3.1 Componentes de las películas comestibles
Los componentes de las películas comestibles pueden ser elaborados a
base de:
 Lípidos: Se incluyen ceras naturales y surfactantes, la función
principal es la de barrera contra el paso de humedad, generalmente
son utilizadas para el recubrimiento de frutas y confitería, una
desventaja es que puede ocurrir rancidez o la superficie se puede
poner grasosa,
antes de ser consideradas como películas se las
conocía como simples cubiertas (Catarina Udlap, 2009).
 Hidrocoloides: Estas películas poseen buenas propiedades de barrera
para el oxígeno, dióxido de carbono y lípidos, no sirven para controlar
22
la migración de vapor de agua, la mayoría de estas películas tienen
propiedades mecánicas deseables para trabajar con productos
frágiles, no aportan sabor y son sensibles al calentamiento, los
hidrocoloides usados se clasifican en polisacarídos y proteínas
(Catarina Udlap, 2009).
Los hidrocoloides son polímeros de cadenas largas formados a partir
de unidades repetidas de monosacáridos o disacáridos, unidos
mediante enlaces glucosídicos, como resultado de la gran cantidad de
grupos hidroxilo y restos hidrofílicos, los enlaces de hidrógeno tienen
un papel importante en la formación de las películas comestibles
(Arredondo, 2012).
Los polisacáridos poseen propiedades como barrera a los gases y
pueden adherirse a superficies de frutas y vegetales, una desventaja
de este tipo de películas es que la propiedad de barrera a la humedad
es muy baja debido a la naturaleza hidrofilica de las mismas, las
fuentes principales son: derivados de la celulosa (metilcelulosa MC,
hidroximetil celulosa HMC, hidroxipropil metilcelulosa HPMC y
carboximetilcelulosa CMC), pectina, almidón, alginatos, quitosano,
carragenina, gomas y mezclas (Durango, Soares, & Arteaga, 2011).
Las proteínas se adhieren fácilmente a superficies hidrofílicas, las
fuentes más comunes son caseína, zeína, soya, albúmina de huevo,
lactoalbúmina, suero de leche, gluten de trigo y colágeno, una
desventaja de este tipo de películas es su sensibilidad a los cambios
de pH por lo que deben delimitarse a las condiciones óptimas de su
formación (Catarina Udlap, 2009).
 Mezclas o sistemas multicomponentes: Se pueden hacer mezclas de
polisacáridos, proteínas y/o lípidos con el objetivo de utilizar las
distintas características funcionales (Catarina Udlap, 2009).
23
2.2.3.1.1 Almidones
El uso del almidón puede ser interesante alternativa para filmes y
revestimientos comestibles debido a su fácil procesamiento, bajo costo,
abundancia, biodegradabilidad, comestibilidad, y fácil manipulación. Las
principales fuentes de almidón utilizadas en la elaboración de filmes y
revestimientos comestibles son el maíz, yuca, ñame (tubérculo nutritivo de
climas cálidos), papa, trigo y otros (Durango et al., 2011).
Algunos estudios han caracterizado el almidón de arroz y la harina de arroz
a fin de definir sus propiedades fisicoquímicas, microscópicas y mecánicas.
Se comprobó que las películas harina de arroz preparados tiene propiedades
mecánicas similares a las de las películas a base de almidón, concluyendo
que la preparación de películas comestibles de harina de arroz es una nueva
alternativa para el uso como materia prima, es mucho más barato que los
almidones comerciales (Dias et al., 2010).
2.2.3.1.2 Carboximetilcelulosa (CMC)
Es un producto natural y polímero biodegradable, soluble en agua y posee
excelentes propiedades de formación de película (Química Amtex, 1996).
La carboximetilcelulosa (CMC) es un éter de celulosa que es soluble en
agua y no tóxico, se podría mejorar el comportamiento añadiendo proteínas
(Química Amtex, 1996).
La carboximetilcelulosa (CMC) ha recibido una atención considerable por
sus aplicaciones en frutas y vegetales como películas comestibles. Su
carácter hidrofílico (absorbe agua), alta viscosidad en soluciones diluidas,
buenas propiedades formadoras de película e inocuidad, han diseminado su
uso en la industria alimentaria (Aguilar, Espinoza, Cruz, & Ramirez, 2012).
24
Las películas comestibles a base de CMC tienen características de flexibles,
suaves, transparentes sin sabor y sin olor (Catarina Udlap, 2009).
Se la usa para el engomado en la producción de textiles y posee un elevado
grado de eficiencia y su empleo como único apresto o mezclado con
almidones o con materiales sintéticos presenta varias ventajas importantes
(Química Amtex, 1996).
La CMC es un producto compatible con todos los demás productos de
encolado tales como almidones nativos, almidones modificados (Química
Amtex, 1996).
2.2.4 PROCESO DE ELABORACIÓN
Los recubrimientos se obtienen de diversas maneras una de estas es
sumergiendo el producto, este producto puede realizarse por cepillado o
pulverización. Las películas comestibles, se aplican mediante la creación de
un film de la solución a través de la termoformación para su posterior
revestimiento de superficie de los alimentos (Pavlath & Orts, 2006).
En la mayoría de los casos, tiene que ser añadido algunos plastificantes a la
solución, de tal manera que no permite que la película comestible llegue a
ser frágil, algunos plastificantes de grado alimenticio son glicerol, manitol,
sorbitol y sacarosa (Pavlath & Orts, 2006).
2.2.5 ADITIVOS
Los aditivos que se añaden a las películas comestibles pueden ser
plastificantes, conservadores, surfactantes y emulsificantes (Catarina Udlap,
2009).
25
La influencia que tendrá en las propiedades de la película dependerá en el
grado de concentración, en la estructura química, en el grado de dispersión
en la película y en la interacción con los polímeros (Catarina Udlap, 2009).
2.2.5.1 Plastificantes
Son substancias no volátiles con alto punto de fusión que cuando son
adicionados a un material, mudan sus propiedades físicas y/o mecánicas, los
más utilizados en la elaboración de filmes y revestimientos comestibles son
el glicerol y el sorbitol, que actúan a nivel de los puentes de hidrógeno
reduciendo las fuerzas intermoleculares a lo largo de las cadenas del
polímero, mejorando en ellos sus propiedades mecánicas como flexibilidad,
fuerza y resistencia, también pueden mejorar las propiedades de barrera al
vapor de agua, a mayor concentración de plastificante en las películas
comestibles menor la permeabilidad al vapor de agua (Durango et al., 2011).
2.2.5.1.1 Sorbitol
Los polioles o azúcares alcohol están presentes en frutas y vegetales pero
también son producidos industrialmente por hidrogenación catalítica de
azúcares, reconociéndose químicamente tres categorías: alcoholes de
monosacáridos como el sorbitol, manitol y xilitol; alcoholes de disacáridos
como el maltitol, lactitol e isomaltosa; alcoholes de oligosacáridos como el
maltotriol (Sarmiento, 2008).
El sorbitol ha sido clasificado como azúcar alcohol hexahídrico, se encuentra
frecuentemente en peras y ciruelas. Su estructura química y su naturaleza
polialcohólica le otorgan excelentes propiedades: gran estabilidad térmica y
química (no se pardea hasta temperaturas superiores a 180°C, es resistente
26
a ácidos y álcalis y no experimenta reacciones de Maillard), es un producto
que mejora la humectancia, plasticidad, logrando una disminución de la
actividad de agua, otorga estabilidad al calor y al pH, tiene efecto
antioxidante,
es veinte veces más soluble que el manitol
y es
toxicológicamente inocuo, su valor calórico es de 2.4 Kcal/g. (Sarmiento,
2008).
Sus características químicas se detallan en la Tabla 3.
Tabla 3. Características químicas del sorbitol
Formula química
C6 H14 O6
Peso
molecular
182.17 g
Densidad
0.68 g/cm3
Temperatura
de fusión
95ºC
Punto de
ebullición
296ºC
(Sarmiento, 2008)
2.3 ALMIDÓN DE PAPA
Los gránulos de almidón de papa son grandes, produce pastas de alta
viscosidad y un aspecto granulado sutil. El gel de almidón de papa tienen
buena claridad, pero sufren el fenómeno llamado sinéresis como el almidón
de maíz, sobre todo si se congela (BeMiller & Whistler, 2009).
Tiene una humedad del 17-18%, 0.35% de cenizas, 0.1% de agua soluble,
presenta trazas de nitrógeno y azúcares y cero grasas, en cuanto a
características físicas es blanco puro y fino. (Bienvenido & Mitch, 2009).
27
Este almidón tiene típicamente 20% de amilosa, aunque actualmente se han
desarrollado
papas
libre
de
amilosa
(BeMiller
&
Whistler,
2009).
Su viscosidad disminuye en continuo calentamiento y agitación (Bienvenido
& Mitch, 2009).
La propiedad importante de este tipo de almidón es una alta consistencia
cuando se lo usa como pegante, la disminución de la viscosidad en un
calentamiento adicional y agitación, también da lugar a una excelente
formación de película flexible, cuenta con poder vinculante y su temperatura
de gelatinización es baja (Bienvenido & Mitch, 2009).
2.3.1 APLICACIONES
La modificación más común del almidón de papa es la pregelatinización para
conseguir que en agua fría se disperse, este tipo de almidón se puede
utilizar directamente en muchas aplicaciones, se utilizan en sopas, donde su
alta viscosidad inicial dispersa eficazmente ingredientes durante el
mezclado, eficaz en pudines instantáneos, agente espesante para rellenos
de pasteles, y es un agente de espolvoreo utilizado junto con azúcar en
polvo y para gomas de mascar (Bienvenido & Mitch, 2009).
28
3. METODOLOGIA
3
3. METODOLOGÍA
El presente estudio se realizó en la Planta y Laboratorio de la empresa La
Industria Harinera S.A, como primer paso se obtuvo la harina de arroz, luego
fue utilizada como una de las materias primas en la elaboración del papel
comestible.
3.1 OBTENCIÓN DE LA HARINA DE ARROZ
La harina de arroz (Oryzae sativa L.), se obtuvo a partir de arrocillo
comercial proveniente de piladoras de la costa ecuatoriana, en la Figura 8 se
describe el proceso de obtención.
Figura 8. Diagrama de flujo de la obtención de harina de arroz
29
El proceso inició con la recepción del arrocillo, seguido por la selección en
donde, se separó impurezas como materiales extraños, y granos de
diferente color.
La molienda se realizó en un molino de martillos modelo TP-GM-A400 con
una malla metálica perforada alternada de 1 mm de diámetro.
Se tamizó utilizando una malla de tela con una abertura equivalente a
250µɱ, de tal manera que se obtuvo una harina más limpia y fina.
Finalmente se empacó.
3.1.1 CARACTERIZACIÓN DE LA HARINA DE ARROZ
Se realizó la caracterización fisicoquímica de la harina de arroz en un
laboratorio certificado mediante los métodos descritos en la Tabla 4.
Tabla 4. Métodos utilizados por Multianalytica para la caracterización
fisicoquímica de la harina de arroz
Análisis
Método
Humedad
AOAC 947.05
Cenizas
AOAC 923.03
Proteína
AOAC 2001.11
Grasa
AOAC 2003.06
Carbohidratos
Fibra bruta
Cálculo
INEN 522
30
3.2 ELABORACIÓN DEL PAPEL COMESTIBLE
3.2.1 MATERIA PRIMA
Para la elaboración del papel comestible se utilizó como principales
ingredientes, harina de arroz obtenida en la planta de La Industria Harinera
S.A y almidón de papa adquirido de la empresa Emsland group de Cuenca.
Los aditivos usados fueron la carboximetilcelulosa (CMC) adquirido y sorbitol
líquido.
Los análisis físicos químicos del almidón de papa se detallan en la ficha
técnica expedida por el proveedor en el Anexo 5.
3.2.2 PROCESO DE ELABORACIÓN DEL PAPEL COMESTIBLE
En la Figura 9 que se presenta a continuación, se describe el proceso para
la elaboración del papel comestible.
31
Figura 9. Diagrama de flujo del proceso de elaboración de papel comestible
a partir de almidón de papa y harina de arroz.
La harina de arroz se humectó por aproximadamente 3 horas a temperatura
ambiente para lograr ablandar las partículas, se utilizó una proporción de 2:1
(agua; harina de arroz) posteriormente se licuó con una licuadora marca
Osterizer por un tiempo de 15 minutos, esta mezcla se reservó y se la
denominó como mezcla A.
A continuación se realizó una combinación de almidón de papa, agua y el
aditivo correspondiente (sorbitol o CMC), se utilizó una proporción de 4:1
(agua: almidón), esta mezcla se sometió al calor controlando hasta que la
32
temperatura alcance los 70 °C ± 2 °C, de tal manera de obtener un almidón
gelatinizado al cual se le llamó mezcla B.
Después se combinó la mezcla A y la mezcla B para obtener una pasta
uniforme, inmediatamente se pesó una muestra de partida, la cual fue
colocada en la plancha de calentamiento eléctrico de uso doméstico de
marca OSTER
adecuada en el taller de mantenimiento de La Industria
Harinera S.A para poder obtener un producto con un espesor menor a
0.50mm.
Antes de colocar la muestra de la pasta sobre la plancha, se lubricaron las
dos placas de teflón con unas gotas de aceite.
Una vez colocadas las mezclas sobre la plancha, se realizó la cocción de la
pasta, a una temperatura de 175 °C, por un tiempo de 25 segundos y se
retiró el papel comestible.
Finalmente se pesó el papel obtenido, se eliminó irregularidades de los
bordes con el objeto de dar una forma rectangular para facilitar las
mediciones siguientes y se empacó.
3.3 DISEÑO EXPERIMENTAL
Debido a la composición química de la harina de arroz que se encuentra
comprendida de forma minoritaria de amilosa, se consideró necesario utilizar
un almidón que contenga un mayor contenido de dicho componente ya que
es la molécula que esta mayormente asociada con la capacidad para formar
películas comestibles, otorgando mayor fuerza y flexibilidad, por esta razón
se utilizó almidón de papa.
Por lo tanto se define como primera variable independiente, la combinación
de harina de arroz y almidón de papa en concentraciones de (75:25; 50:50 y
25:75).
33
Se decidió trabajar con sorbitol para mejorar la flexibilidad mediante la
reducción de las fuerzas intermoleculares y movilizando las moléculas,
dando plasticidad al material (Enriquez, Velasco, & Ortiz, 2012).
En películas comestibles, utilizar un solo tipo de material puede presentar
ciertos aspectos deseables, pero mostrar desventajas en otras áreas, por
esta razón es acertado en algunas ocasiones mezclar compuestos para
obtener las características requeridas, dependiendo de su formulación los
componentes, aportarán propiedades diferentes, por lo tanto en el presente
estudio, se usó otro polisacárido derivado de la celulosa llamado
carboximetilcelulosa (CMC) (Dominguez & Jiménez, 2012).
Después de haber probado con diferentes cantidades de los aditivos
mencionados anteriormente, se optó en usar dos cantidades diferentes de
cada insumo.
El plastificante sorbitol se utilizó en cantidades de 0.5g y 1g, en el caso de la
CMC se dosificó en cantidades de 0.25g y 0.5g.
Se realizaron dos diseños experimentales AXB. El primer diseño tuvo como
variable A, la combinación harina de arroz y almidón de papa con tres
niveles (75:25; 50:50 y 25:75) y como variable B la cantidad de sorbitol con
dos niveles (0.5g y 1g), resultaron seis tratamientos.
Los tratamientos fueron codificados con números consecutivos y la letra
inicial del aditivo “s”, como se detalla en la Tabla 5.
Tabla 5. Formulaciones de los tratamientos del primer diseño experimental
AXB
Tratamientos
Materia prima y
aditivos
1s
2s
3s
4s
5s
6s
Harina de arroz (%)
75
75
50
50
25
25
Almidón de papa (%)
25
25
50
50
75
75
Sorbitol (g)
0.5
1
0.5
1
0.5
1
34
El segundo diseño experimental, tuvo como variable A, la combinación
harina de arroz y almidón de papa con tres niveles (75:25; 50:50 y 25:75) y
la variable B fue la cantidad de CMC con dos niveles (0.25g y 0.5g).
De igual forma, estos tratamientos fueron nombrados por un número
consecutivo y la letra inicial del aditivo utilizado “c” como se detalla en la
Tabla 6.
Tabla 6. Formulaciones de los tratamientos del segundo diseño experimental
AXB
Tratamientos
Materia prima y
aditivos
1c
2c
3c
4c
5c
6c
Harina de arroz (%)
75
75
50
50
25
25
Almidón de papa (%)
25
25
50
50
75
75
CMC (g)
0.25
0.5
0.25
0.5
0.25
0.5
También se incluyó una muestra de papel comercial codificada como el
“control”, con el fin de compararla con cada uno de los tratamientos y
determinar el tratamiento similar al control.
3.4 CARACTERIZACIÓN DE LOS PRODUCTOS OBTENIDOS
Los doce tratamientos obtenidos y la muestra “control”, fueron sometidos a
los análisis propios del papel y de películas comestibles, cuyos resultados
permitieron analizar que tratamiento realizado tiene similares características
frente “control”, en la siguiente Tabla 7 se presentan los análisis que se
realizaron junto a su método de referencia.
35
Tabla 7. Métodos utilizados para la caracterización de las muestras de papel
comestible
Análisis
Método
Humedad
NTE INEN-ISO 287:2013
Porosidad
TAPPI T 460-05-68.
Método Gurley
Espesor
INEN 1399
Gramaje
INEN 1398
Tracción deformación en un
sentido y Elongación
ASTM D882
La humedad, el espesor y el gramaje se realizaron en el laboratorio de la
Industria harinera S.A.
El análisis de porosidad se realizó en el laboratorio de pulpa y papel de la
Universidad Politécnica Nacional.
El ensayo de tracción deformación en un sentido y la elongación, se realizó
en el CIAP (Centro de Investigación Aplicadas a Polímeros) de la
Universidad Politécnica Nacional. Una vez analizados los resultados
obtenidos, se consideraron los resultados de los siguientes tratamientos: 3s,
4s, 5s, 6s, 3c, 4c, 5c, 6c y el control.
3.5 ANÁLISIS ESTADÍSTICO
Se utilizó el Anova (Analysis of variance) multifactorial para los dos diseños
AXB, con el objetivo de analizar el efecto de las variables independientes,
sobre el resultado de cada uno de las variables de respuesta (humedad,
porosidad, espesor y gramaje) mediante el programa Statgraphics Centurion
XVI.
36
Posteriormente se aplicó el Anova simple a partir de los resultados de los
análisis realizados (humedad, porosidad, espesor y gramaje), para conocer
las diferencias significativas entre los tratamientos realizados en la empresa
La Industria Harinera S.A y la muestra “control” mediante el programa
Statgraphics Centurion XVI.
37
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
38
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1 OBTENCIÓN DE LA HARINA DE ARROZ
En la obtención de harina de arroz se determinó el porcentaje de pérdida en
cada etapa del proceso, expuesto en la Tabla 8.
Tabla 8. Merma en el proceso de obtención de harina de arroz
Etapas
Pérdida (%)
Selección
0.6
Molienda
0.7
Tamizado
20
Empacado
0
TOTAL
21.3
Para la determinación de porcentajes de desperdicios en cada etapa del
proceso de obtención de harina de arroz se realizaron tres moliendas de 5kg
de arrocillo.
En la etapa de selección del arrocillo, se obtuvo una pérdida promedio de
0.6%, conformada por piedras pequeñas, arrocillos oscuros y otros granos
presentes en la materia prima.
En el proceso de molienda se obtuvo una merma promedio de 0.7%,
resultado de residuos dentro y fuera de los ejes del molino de martillos.
En el proceso de tamizado se tuvo una pérdida del 20%, valor
considerablemente alto en comparación con las anteriores etapas, esto se
debe al requerimiento de una harina muy blanca, fina y limpia.
38
El rendimiento del proceso de obtención de la harina de arroz con aplicación
para la elaboración de papel comestible fue del 78.7%.
4.1.1 CACTERIZACIÓN DE LA HARINA DE ARROZ
Los resultados físico químicos de la harina de arroz realizados por
Multyanalitica en el Anexo 6, fueron comparados con especificaciones de
una norma mexicana NMX-F-160-1982 como se indica en la Tabla 9.
Tabla 9. Parámetros físico químicos de la harina de arroz, comparados con
especificaciones según la norma mexicana NMX-F-160-1982
Parámetros
Resultado
Según norma mexicana
NMX–F-160-1982
Humedad
10.74%
Máx. 12%
Ceniza
0.58%
Máx. 1%
Proteína
6.31%
Mín. 7%
Grasa
1.14%
---
Carbohidratos
81.13%
---
Fibra bruta
0.10%
Máx. 0.8%
Los resultados de humedad, ceniza y fibra cruda cumplen la especificación
según la Norma mexicana NMX-F-160-1982, en la norma no se incluyen
valores de grasa y carbohidratos, el resultado de proteína está por debajo
del límite inferior de la norma debido a que este parámetro depende mucho
de la variedad de arroz.
39
4.2 DISEÑO EXPERIMENTAL
Los dos diseños experimentales AXB fueron analizados de manera
independiente. Se analizó el efecto de las variables independientes sobre
cada una de las variables dependientes o de respuesta.
Después se compraran los seis tratamientos de cada diseño experimental
con el control en cuanto a Humedad, porosidad, espesor y gramaje, con el
objetivo de definir el tratamiento que tenga características similares al
control.
Finalmente se analizó que tratamiento no tuvo diferencias significativas con
el control para cada variable de respuesta.
4.3 CARACTERIZACIÓN DE LOS PRODUCTOS OBTENIDOS
En la Tabla 10 se muestra los resultados de los análisis realizados de cada
tratamiento con adición de sorbitol junto a su desviación estándar y las
diferencias significativas entre los seis tratamientos y el control.
Tabla 10. Resultados de análisis de los tratamientos con adición de sorbitol
Análisis
Tratamientos
Humedad (%)
Porosidad (s)
Espesor (mm)
Gramaje (g/m²)
1s
0.035±0.007BC
45.71±3.134A
0.32±0.051BC
86.04±6.059CD
2s
0.025±0.004C
19.700±4.698B
0.42±0.040A
102.98±3.668A
3s
0.032±0.003C
17.00±0.500B
0.31±0.053BC
81.97±1.8097D
4s
0.029±0.002C
3.63±0.476C
0.30±0.038C
109,84±11.343A
5s
0.044±0.004AB
3.47±0.596C
0.31±0.041BC
83.93±5.6160CD
6s
0.046±0.003AB
3.27±0.609C
0.32±0.042BC
102.18±3.271AB
A
C
B
BC
Control
0.051±0.002
2.76±0.658
0.35±0.075
93.12±0.345
Letras mayúsculas diferentes en una misma columna denotan diferencia significativa.
40
En la Tabla 11, se presentan los resultados de los tratamientos con adición
de CMC junto a sus desviaciones respectivas y diferencia significativas
entre los seis tratamientos y el control.
Tabla 11. Resultados de análisis de los tratamientos con adición de CMC
Análisis
Tratamientos
Humedad (%)
Porosidad (s)
Espesor (mm)
Gramaje (g/m²)
1c
0.029±0.003CD
4.85±0.526B
0.39±0.057AB
82.30±6.265C
2c
0.017±0.002
12.98±0.597
0.33±0.023
82.16±5.293
3c
0.039±0.002BC
2.40±0.114CD
0.39±0.046AB
72.69±8.155D
4c
0.035±0.001BC
2.68±0.148C
0.44±0.062A
110.51±5.099A
5c
0.043±0.007
2.50±0.346
0.39±0.024
6c
0.039±0.006BC
1.620±0.268D
0.31±0.048C
D
AB
A
CD
C
AB
C
92.26±1.40
B
59.15±0.872E
Control
0.051±0.002A
2.76±0.658C
0.35±0.075BC
93.12±0.345B
Letras mayúsculas diferentes en una misma columna denotan diferencia significativa.
4.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO
4.4.1 CONTENIDO DE HUMEDAD
El Anova multifactorial determinó que el factor A (combinación de harina de
arroz y almidón de papa) presentó efecto estadísticamente significativo
sobre la humedad (p-value < 0.05). Es decir la variación en los porcentajes
de harina de arroz y almidón de papa afecta el valor de la humedad. El factor
B (cantidad de sorbitol) y la interacción de variables AB, no presentaron
efecto estadísticamente significativo (p-value > 0.05), con un 95% de nivel
de confianza, esto significa que la humedad del producto no se ve afectada
por la variación de dosificación de sorbitol en el Anexo 7.
41
En la Figura 10 que se presenta a continuación, se muestran los resultados
de humedad de los productos obtenidos y del control. Se puede observar
que los tratamientos con mayor contenido de harina de arroz y menor
porcentaje de almidón de papa (1s y 2s) con humedad de 0.035% y 0.025%
respectivamente y las muestras con la misma cantidad de harina de arroz y
almidón de papa (3s y 4s) con resultados de 0.032% y 0.029% presentaron
diferencias significativas con el control, ya que sus valores de humedad
resultaron menores que de la muestra control que resultó 0.051%.
al
n=3; Letras mayúsculas diferentes de las muestras (1s, 2s, 3s, 4s, 5s, 6s) frente al
al control denotan diferencia significativa.
1s=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 0.5g de sorbitol.
2s=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
3s=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.5g de sorbitol.
4s=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
5s=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.5g de sorbitol
6s=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
Figura 10. Humedad de las diferentes muestras de papel comestible con
adición de sorbitol.
Los tratamientos con menor contenido de harina de arroz y mayor porcentaje
de almidón de papa (5s y 6s) con humedades de de 0.044% y 0.046%
respectivamente, no presentaron diferencias significativas con el control
aunque resultaron valores inferiores en comparación con el control.
42
El almidón de papa fue sometido a tratamiento térmico antes de ser secado
o cocinado en la plancha para obtener el papel comestible entonces, existió
una modificación en su estructura. Por lo tanto se puede decir que se utilizó
un almidón de papa modificado por calor, lo cual tuvo impacto en el aumento
de la humedad en aquellos papeles comestibles con mayor cantidad de
almidón de papa (Química Amtex, 1996).
La absorción del agua depende de la humedad de la materia prima utilizada,
el almidón de papa tuvo una humedad mas alta (15%) que la harina de arroz
(10.74%), los tratamientos con mayor contenido de almidón de papa
presentaron humedades mas altas comparadas con los que tienen menor
proporción del almidón.
Para los tratamientos adicionados CMC, el Anova multifactorial indicó que el
factor A (combinación harina de arroz y almidón de papa) y el factor B
(cantidad de CMC) tienen efecto estadísticamente significativo sobre la
humedad (p-value < 0.05), con un 95% de nivel de confianza en el Anexo 8.
La variación de los porcentajes de combinación de harina de arroz y almidón
de papa y las dosis de CMC va afectar el valor de la humedad.
La interacción AB no tiene efecto estadístico (p-value > 0.05), con un 95%
de nivel de confianza, significa que la humedad no se afectado al variar los
dos factores en el Anexo 8.
A continuación, en la Figura 11 se observa los resultados de humedad de
los tratamientos con adición de CMC y del control. Las muestras que
presentan diferencias significativas son siguientes 1c (0.029%), 2c (0.017%),
3c (0.039%), 4c (0.035%) y la 6c (0.039%), con valores menores a la del
control (0.051%).
43
a
n=3; Letras mayúsculas diferentes de las muestras (1c, 2c, 3c, 4c, 5c, 6c) frente
al control denotan diferencia significativa.
1c=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 0.25g de CMC.
2c=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 0.50g de CMC.
3c=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.25g de CMC.
4c=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.50g de CMC.
5c=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.25g de CMC.
6c=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.50g de CMC.
Figura 11. Humedad de las diferentes muestras de papel comestible con
adición de CMC.
El uso del menor porcentaje de almidón de papa que de harina de arroz y en
cantidades iguales en la formulación del papel comestible brinda humedades
bajas mientras que en los tratamientos con más contenido de almidón de
papa presentaron aumento del porcentaje de humedad.
Los tratamientos con la menor dosificación de CMC (1c, 3c y 5c) con valores
de humedad de 0.029%, 0.039% y 0.043% respectivamente, comparadas
con la mayor dosificación de CMC (2c, 4c y 6c) con resultados de 0.017%,
0.035% y 0.039%, se determina que mientras más contenido de CMC en el
mismo porcentaje de combinación de harina de arroz y almidón de papa,
bajó el contenido de humedad debido a como característica principal de este
aditivo que es la retención de agua, una vez colocado en la plancha listo
para la cocción se evapora la mayor cantidad agua disponible (Química
Amtex, 1996).
44
4.4.2 POROSIDAD
Para los papeles comestibles adicionados sorbitol, el Anova multifactorial
determinó que si existe efecto estadísticamente significativo sobre la
porosidad por parte del factor A (combinación harina de arroz y almidón de
papa), al igual que del factor B (cantidad de sorbitol) y también de la
interacción AB (p-value < 0.05), con un 95% de nivel de confianza en el
Anexo 9.
A continuación en la Figura 12 se muestra los resultados de las muestras
elaboradas con sorbitol, los tratamientos que presentaron diferencias
significativas frente al control fueron: 1s, 2s y 3s con valores de 45.71s;
19.700s y 17.00s de porosidad mayores al control que resultó 2.76s.
a
n=5; Letras mayúsculas diferentes de las muestras (1s, 2s, 3s, 4s, 5s, 6s) frente
al control denotan diferencia significativa.
1s=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 0.5g de sorbitol.
2s=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
3s=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.5g de sorbitol.
4s=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
5s=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.5g de sorbitol
6s=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
Figura 12. Porosidad de las diferentes muestras de papel comestible con
adición de sorbitol.
45
Al utilizar más harina de arroz que almidón de papa (1s y 2s) resultaron
valores de porosidad altos 45.71s y 19.700s, al igual si se coloca la misma
cantidad de harina de arroz y almidón de papa (3s) con un valor de 17.00s,
la aplicación del mayor contenido de almidón de papa que de harina de arroz
(5s y 6s) se obtuvo valores de porosidad de 3.47s y 3.27s similares al control
(2.76%).
Los tratamientos con 0.5g de sorbitol, presentaron una porosidad más alta
que los que tienen 1g de sorbitol, esto significa que mientras más sorbitol
contenga la formulación menos poroso resulta el papel comestible, debido a
la función del sorbitol que es brindar flexibilidad al producto es decir
contribuye al esparcimiento en toda la pasta y por lo tanto aumenta los poros
de aire los cuales también aportaron flexibilidad al papel comestible.
Para el siguiente grupo de tratamientos con CMC, el Anova multifactorial
manifestó que el factor A (combinación harina de arroz y almidón de papa),
el factor B (cantidad de CMC) y la interacción AB tienen efecto
estadísticamente significativo (p-value < 0.05), con un 95% de nivel de
confianza en el Anexo 10. Esto significa que la porosidad se ve afectada por
la variación de combinaciones de harina de arroz y almidón de papa, al
variar la dosificación de CMC y al variar ambos factores al mismo tiempo.
En la Figura 13 se observa los resultados de los papeles comestibles
elaborados en la empresa La Industria Harinera S.A incluido el control con
un valor de 2.76s, el Anova simple indicó que los tratamientos que presentan
diferencias significativas son 1c, 2c y 6s con resultados de 4.85s, 12.98s y
1.62s respectivamente, puesto que los dos primeros, resultaron valores
mayores al control y el otro un valor inferior.
46
al
n=5; Letras mayúsculas diferentes de las muestras (1c, 2c, 3c, 4c, 5c, 6c) frente11
al control denotan diferencia significativa.1122222222222222222222222222222222
1c=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 0.25g de CMC.
2c=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 0.50g de CMC.
3c=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.25g de CMC.
4c=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.50g de CMC.
5c=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.25g de CMC.
6c=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.50g de CMC.
Figura 13. Porosidad de las diferentes muestras de papel comestible con
adición de CMC.
Los tratamiento 1c, 3c, 4c, 5c, 6c y el control con valores de 4.85s, 2.40s,
2.68s, 2.50s, 1.62s y 2.76s respectivamente no se encuentran en el rango de
10 a 150s por lo tanto no son papeles a prueba de grasa y resistentes al
aceite, su aplicación es para envolver alimentos ya que cumplen en tener
una porosidad baja (Casey, 1991).
4.4.3 ESPESOR
Para los papeles comestibles con sorbitol, el Anova multifactorial indicó que
el factor A (combinación harina de arroz y almidón de papa), el factor B
(cantidad de sorbitol) y la interacción AB, presentan efecto estadísticamente
47
significativo (p-value < 0.05), con un 95% de nivel de confianza en el Anexo
11.
A continuación, en la Figura 14 se muestra los resultados de espesor, se
determinó que el tratamiento 2s y 4s con valores 0.42mm y 0.30mm
respectivamente presentaron diferencias significativas con el control que
presentó un valor de espesor de 0.35mm.
a
n=12; Letras mayúsculas diferentes de las muestras (1s, 2s, 3s, 4s, 5s, 6s) frente
al control denotan diferencia significativa.
1s=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 0.5g de sorbitol.
2s=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
3s=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.5g de sorbitol.
4s=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
5s=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.5g de sorbitol.
6s=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
Figura 14. Espesor de las diferentes muestras de papel comestible con
sorbitol
Los valores obtenidos de espesor de los papeles comestibles fueron
influenciados en mayor parte, por la maquinaria que se utilizó (plancha
doméstica refaccionada).
En los tratamientos con mayor cantidad de harina de arroz que de almidón
de papa (1s y 2s) con valores de 0.32mm y 0.42mm, el espesor fue mayor
48
en comparación con las muestras con mayor contenido de almidón de papa
(5s y 6s), con resultados de 0.31mm y 0.32mm.
Para los tratamientos con CMC, el Anova multifactorial indicó que el factor A
(combinación harina de arroz y almidón de papa), el factor B (cantidad de
CMC) y la interacción AB, tienen efecto estadísticamente significativo sobre
el espesor, con un 95% de nivel de confianza (p-value < 0.05), en el Anexo
12.
En la Figura 15 se observa que solo un tratamiento tiene diferencia
significativa con el papel comercial este es el 4c con un espesor de 0.44mm,
presentando un valor mayor al control que resulto 0.35mm.
a
n=12; Letras mayúsculas diferentes de las muestras (1c, 2c, 3c, 4c, 5c, 6c) frente
al control denotan diferencia significativa.
1c=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 0.25g de CMC.
2c=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 0.50g de CMC.
3c=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.25g de CMC.
4c=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.50g de CMC.
5c=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.25g de CMC.
6c=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.50g de CMC.
Figura 15. Espesor de las diferentes muestras de papel comestible con
CMC.
La mayoría de los tratamientos 1c, 2c, 3c, 5c y 6c no presentaron diferencia
significativa con el control con valores superiores e inferiores, los resultados
49
fueron los siguientes: 0.39mm, 0.33mm, 0.39mm, 0.39mm, 0.31mm
respectivamente, frente al control con un espesor de 0.35mm.
4.4.4 GRAMAJE
Para los papeles comestibles con adición de sorbitol, el Anova multifactorial
indicó que el factor A (combinación de harina de arroz y almidón de papa) no
tiene efecto estadísticamente significativo sobre el gramaje (p-value > 0.05),
el factor B (cantidad de sorbitol) y la interacción AB, si tienen efecto
estadísticamente significativo (p-value < 0.05) con un 95% de nivel de
confianza en el Anexo 13. El gramaje se ve afectado al variar la cantidad de
CMC y ambas variables al mismo tiempo, combinación de harina de arroz y
almidón de papa y cantidad de CMC, mas no el porcentaje de combinación
de harina de arroz y almidón de papa.
A continuación en Figura 16 presenta los resultados de los diferentes
tratamientos con adición de sorbitol, indicando que tratamientos tienen
diferencias significativas con el control estos fueron 2s, 3s, 4s con los
siguientes resultados: 102.98g/m², 81.97 g/m², 109.84 g/m², el resultado del
gramaje del control fue 93.12 g/m².
50
n=7; Letras mayúsculas diferentes de las muestras (1s, 2s, 3s, 4s, 5s, 6s) frente
al control denotan diferencia significativa.
1s=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 0.5g de sorbitol.
2s=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
3s=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.5g de sorbitol.
4s=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
5s=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.5g de sorbitol.
6s=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
a
Figura 16. Gramaje de las diferentes muestras de papel comestible con
sorbitol.
Los tratamientos con 1g de sorbitol resultaron con valores más altos en
gramaje comparados con los tratamientos con 0.5g.
Para los tratamientos adicionados CMC, el anova multifactorial determinó
que
el factor A (combinación harina de arroz y almidón de papa), y la
interacción de las variables AB, tienen efecto estadísticamente significativo
sobre el gramaje (p–value < 0.5). El factor B (cantidad de CMC) no tiene
efecto estadísticamente significativo (p-value > 0.5) con un 95% de nivel de
confianza en el Anexo 14. Esto significa que al variar combinación harina de
arroz y almidón de papa, y la interacción va a afectar los valores de gramaje.
En la Figura 17 se observa los resultados del gramaje de los papeles
comestibles adicionados CMC, los tratamientos que presentaron diferencias
significativas con el control fueron 1c, 2c, 3c, 4c y 6c con valores de
51
82.3g/m², 82.16 g/m², 72.69 g/m², 110.51 g/m², 59.15 g/m², el gramaje del
control resultó 93.12 g/m².
a
n=7; Letras mayúsculas diferentes de las muestras (1c, 2c, 3c, 4c, 5c, 6c) frente
al control, denotan diferencia significativa.
1c=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 0.25g de CMC.
2c=75% harina de arroz: 25% almidón de papa; 0.50g de CMC.
3c=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.25g de CMC.
4c=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.50g de CMC.
5c=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.25g de CMC.
6c=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.50g de CMC.
Figura 17. Gramaje de los diferentes tratamientos de papel comestible
adicionados CMC.
El gramaje en los tratamientos con sorbitol resultaron valores más altos
frente a los tratamientos con CMC, al poseer la característica de retención
de agua, en el momento de la cocción esta se evapora obteniendo un papel
comestible más fino, por lo tanto menos pesado.
52
4.4.5 RESISTENCIA A LA ROTURA
A continuación en la Figura 18, se observa los diferentes tratamientos
adicionados sorbitol, comparados con el control, la muestra que tiene un
valor similar al control fue la 4s.
3s=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.5g de sorbitol.
4s=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
5s=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.5g de sorbitol.
6s=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
Figura 18. Resistencia a la rotura de las diferentes muestras de papel
comestible con sorbitol.
La adición de la mayor cantidad de sorbitol (1g) por muestra disminuyó la
tensión a rotura, este comportamiento también fue observado por estos
autores (Dias, et al., 2010).
El resultado de tensión a la rotura para películas comestible elaboradas de
harina de arroz y sorbitol analizado por los autores (Dias, et al., 2010),
reportaron 15kgf/cm², valor inferior que permite comparar con los resultados
de este estudio.
53
A continuación en la Figura 19, se observa las muestras de papel comestible
en los que se utilizó CMC comparados con el resultado del control, se
determina que el tratamiento “5c” no presenta diferencia con el control.
3c=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.25g de CMC.
4c=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.50g de CMC.
5c=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.25g de CMC.
6c=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.50g de CMC.
Figura 19. Resistencia a la rotura de las diferentes muestras del papel
comestible con CMC.
Se analizó la diferencia entre los papeles comestibles adicionados sorbitol y
adicionados CMC en el primer grupo tuvieron resultados de resistencia a la
rotura más altos que los papeles comestibles añadidos CMC, esto se debe a
que el sorbitol tiene una pequeña cadena que puede entrar en la red
polimérica, pero el CMC fue más efectivo en plastificar (Dias, et al., 2010).
54
4.4.6 ELONGACIÓN
En la Figura 20 se muestra tratamientos con adición de sorbitol comparados
con el resultado del control, la mayoría de muestras resultaron valores bajos
comparados con el papel comercial, el tratamiento 6s es aquel que no tiene
diferencia con el control.
3s=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.5g de sorbitol.
4s=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
5s=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.5g de sorbitol.
6s=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 1.0g de sorbitol.
Figura 20. Elongación de las muestras de papel comestible con sorbitol.
La elongación se incrementa cuando se aumenta la concentración de
plastificante (Enriquez et al.,2012), en el papel comestible sucedió esto solo
en los tratamientos 5s y 6s, los que contenían en su mayoria almidón de
papa.
La combinación harina de arroz y almidón de papa influyo en el análisis de
elongación, las muestras con mayor contenido de almidón de papa (5s y 6s)
presentaron valores mas altos de elongación.
55
Como referencia para el análisis de resultados se extrae el dato de
elongación para una muestra de películas comestibles elaboradas a partir de
harina de arroz y sorbitol, según Dias.,et al 2010 reportan 2.2% de
elongación.
La siguiente Figura 21 nos indica los papeles comestibles elaborados con
CMC comparados con el resultado de elongación del control, la mayoría de
muestras elaboradas resultaron valores menores al control, el tratamiento 5c
es aquel que tiene un valor similar al control.
3c=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.25g de CMC.
4c=50% harina de arroz: 50% almidón de papa; 0.50g de CMC.
5c=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.25g de CMC.
6c=25% harina de arroz: 75% almidón de papa; 0.50g de CMC.
Figura 21. Elongación de las muestras de papel comestible con CMC
La elongación disminuyó en los tratamientos que contienen mayor contenido
de CMC, por la propiedad de higroscopia que poseen esta combinación
almidón – CMC (Química Amtex, 1996).
El objetivo del presente trabajo fue elaborar un papel comestible que posea
las características semejantes al papel comercial (control), la siguiente Tabla
12, detalla aquellos tratamientos que no tienen diferencias significativas y
56
que poseen valores semejantes con el control en resultados de humedad,
porosidad, espesor, gramaje, resistencia a la rotura y elongación.
Tabla 12. Tratamientos que no presentaron diferencias significativas y los
que mostraron resultados similares con el control.
TRATAMIENTOS
ANÁLISIS
1s 2s 3s 4s 5s 6s 1c 2c 3c 4c 5c 6c
Humedad
Porosidad
X
Espesor
X
Gramaje
Resistencia a la
rotura
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Elongación
s
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Nota: La “X” marca aquellos tratamientos que no tienen diferencia significativa y que
son similares con el control para cada análisis realizado.
Se observa que el tratamiento 5c, es el producto que se acerca a los
resultados del control de todos los análisis ejecutados.
El utilizar el menor contenido de harina de arroz y mayor cantidad de
almidón de papa combinado con CMC resultó un producto apropiado
conforme a las aplicaciones requeridas.
57
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
58
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES

Se obtuvo harina de arroz y se aplicó en la elaboración de papel
comestible para la empresa La Industria Harinera S.A.

Se caracterizó la harina de arroz, obteniendo resultados muy similares a
lo que establece la norma mexicana NMX-F-160-1982.

Se desarrolló el proceso para la elaboración del papel comestible, el cual
fue aplicado para los tratamientos resultantes en el presente trabajo.

Se caracterizó los productos obtenidos y se escogió el tratamiento “5c”
(25% harina de arroz, 75% almidón de papa y CMC 0.25g) ya que
presentó características similares al papel comercial de acuerdo a los
análisis realizados (humedad, porosidad, espesor, gramaje, resistencia a
la rotura y elongación) y resultó ser aplicable para los usos propuestos
por la empresa La Industria Harinera S.A.

El tratamiento “5c” no resultó un papel resistente a grasa o aceite ya que
su resultado de porosidad es muy bajo, pero será muy útil para envolver
alimentos estos pueden ser bocaditos, turrones, caramelos, etc.

Los productos con mayor contenido de harina de arroz fueron rígidos por
el bajo contenido de amilosa que presenta dicha materia prima por lo
tanto fue importante la función del almidón de papa en el papel
comestible.
58

El equipo utilizado, para la obtención del papel comestible, que consistía
en una plancha refaccionada, no tuvo la misma presión para toda el área
del papel.

La cocción del papel comestible resultó ser un parámetro crítico dentro
del proceso de elaboración del papel comestible ya que afecta a otras
características importantes del producto,
como es la resistencia a la
rotura y la elongación.

El espesor del papel comestible dependió de la cantidad y calidad de
almidón utilizado en la formulación, la cantidad de muestra de partida
para la cocción y el tipo de maquinaria para la formación de la hoja de
papel.

El uso de carboximetilcelulosa (CMC) resultó ser mejor que el sorbitol en
cuanto a resistencia a la rotura y elongación.
59
5.2 RECOMENDACIONES

Reemplazar la molienda en seco por una molienda en húmedo para la
obtención de harina de arroz destinada como materia prima del papel
comestible ya que se lograría un mejor rendimiento en la molienda y se
descartaría la etapa de remojo y licuado de la harina de arroz en el
proceso.

Utilizar una maquinaria apropiada para la cocción del papel comestible de
tal forma de obtener un producto con una superficie uniforme, para evitar
variaciones de espesor en el producto final.

Analizar la cantidad de amilosa contenida en los almidones destinados
para uso en películas o papeles comestibles, con el fin de utilizar mezclas
de componentes o aditivos que brinden resultados deseados.

Experimentar el uso de diferentes almidones los cuales pueden ser
nativos o modificados para elaborar papel comestible, de tal manera de
obtener mejores resultados y nuevas aplicaciones.
60
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61
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68
ANEXOS
69
ANEXO 1
OBTENCIÓN DE HARINA DE ARROZ
HARINA DE ARROZ
69
ANEXO 2
ELABORACIÓN DEL PAPEL COMESTIBLE
70
ANEXO 3
TRATAMIENTOS OBTENIDOS Y SUS ANÁLISIS
REALIZADOS
71
ANEXO 4
PAPEL COMERCIAL "CONTROL" Y PAPEL
ELABORADO "5C"
72
ANEXO 5
CERTIFICADO DE ANÁLISIS DEL ALMIDÓN DE PAPA
73
ANEXO 6
INFORME DE RESULTADOS DE LA HARINA DE
ARROZ
74
ANEXO 7
ANOVA MULTIFACTORIAL PARA LA HUMEDAD EN
TRATAMIENTOS CON SORBITOL
ANEXO 8
ANOVA MULTIFACTORIAL PARA LA HUMEDAD EN
TRATAMIENTOS CON CMC
75
ANEXO 9
ANOVA MULTIFACTORIAL PARA LA POROSIDAD EN
TRATAMIENTOS CON SORBITOL
ANEXO 10
ANOVA MULTIFACTORIAL PARA LA POROSIDAD EN
TRATAMIENTOS CON CMC
76
ANEXO 11
ANOVA MULTIFACTORIAL PARA EL ESPESOR EN
TRATAMIENTOS CON SORBITOL
ANEXO 12
ANOVA MULTIFACTORIAL PARA EL ESPESOR EN
TRATAMIENTOS CON CMC
77
ANEXO 13
ANOVA MULTIFACTORIAL PARA EL GRAMAJE EN
LOS TRATAMIENTOS CON SORBITOL
ANEXO 14
ANOVA MULTIFACTORIAL PARA EL GRAMAJE EN
LOS TRATAMIENTOS CON CMC
78