TECNOLOGÍA DE ELABORACIÓN

DE UN CEREAL INSTANTÁNEO

A BASE DE QUINUA (Chenopodium quinoa Willd)

EXPANDIDA

Elena Villacrés; Daysi Salazar; Eduardo Peralta; María Ruilova

INSTITUTO NACIONAL AUTONOMO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS,

INIAP

ESTACION EXPERIMENTAL SANTA CATALINA

DEPARTAMENTO DE NUTRICION Y CALIDAD DE ALIMENTOS

eescdir@panchonet.ec elenavillacres9@hotmail.com

QUITO, ECUADOR

UNIVERSIDAD ESTATAL DE BOLIVAR

ESCUELA DE TECNOLOGÍA E INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

La quinua es una planta herbácea, conocida como pseudocereal.

Debido a su alto contenido de almidón, su uso es el de un cereal, botánicamente no pertenece a los cereales como el trigo, maíz o arroz.

FAO: Es uno de los alimentos que posee un gran futuro en el ámbito mundial, además de ser una alternativa a los problemas de desnutrición humana.

El cultivo de quinua se

desarrolla en el Callejón

Interandino.

En Ecuador va desde

los 2300 hasta

los 3700 msnm.

La producción se concentra en las provincias de Carchi, Imbabura, Cotopaxi y Chimborazo. En

Pichincha y Tungurahua existe una menor extensión

La producción actual de quinua bordea las 2000 Tm

Ubicación Geográfica de la Provincia de Cotopaxi, principal zona productora del cultivo de Quinua.

En el 2004, las exportaciones de quinua se incrementaron.

Se ha mejorado la valoración del producto, aumentando su precio en los mercados internacionales, debido al inicio de

la producción de quinua orgánica.

CADENA DE VALOR

CLASIFICACION LIMPIEZA SECADO GRANO

ALMACENAMIENTO DESAPONIFICACION

PROCESAMIENTO

CONSUMO

COSECHA SECADO DE PANOJA TRILLA

La tendencia creciente por la comida novedosa y saludable, influencia el

desarrollo de nuevos productos

Gracias a su composición química, la quinua es un alimento que reúne características favorables para ser transformada y obtener productos agroindustriales que permitan un uso más diversificado y directo.

PRODUCTOS: Hojuelas, expandidos, barras energéticas, granolas, etc.

vaporización explosiva del agua interna del grano, con disminución repentina de la presión, provoca la hinchazón de los granoshasta alcanzar tamaños mayores que los originales.

EXPANDIDOS

PRINCIPIO OPERATIVO

.Ventajas del proceso de expansión

•Aumenta la concentración energética

•Mejora la disponibilidad de nutrientes

•Mejora la higiene del producto

•Favorece la gelatinización del almidón

•Destruye los inhibidores termolábiles

•Incrementa la solubilidad de los polisacáridos no amiláceos (pentosanos, glucanos), aumenta la viscosidad intestinal, que ayuda a atrapar el colesterol, impidiendo su absorción en el tracto digestivo.

OBJETIVOS• Determinar las condiciones óptimas de

expansión para dos variedades de quinua (Chenopodium quinoa willd)

• Evaluar el efecto del proceso sobre la composición química del grano

• Elaborar un cereal instantáneo con base a quinua expandida.

• Realizar un análisis económico para determinar el costo de producción del producto final

Tratamientos para la determinación de las condiciones Optimas de expansión de dos variedades de quinua

TRATAMIENTOS DESCRIPCIÓN

T1: a0 b0 c0 V. Tunkahuan, 16% de humedad, 130 psi de descarga

T2: a0 b0 c1 V.Tunkahuan, 16% de humedad, 140 psi de descarga

T3: a0 b1c0 V.Tunkahuan, 17% de humedad, 130 psi de descarga

T4:a0 b1 c1 V. Tunkahuan, 17% de humedad, 140 psi de descarga

T5: a1 b0 c0 V. Pata de Venado,16% de humedad, 130 psi de descarga

T6: a1b0 c1 V. Pata de Venado,16% de humedad, 140 psi de descarga

T7: a1b1 c0

V. Pata de Venado, 17% de humedad, 130psi de descarga

T8: a1 b1 c1 V. Pata de Venado, 17% de humedad, 140 psi de descarga

RECEPCION CLASIFICACION ACONDICIONAMIENTO

EXPANSIONEDULCORADOY

SECADOENFRIADO

EMPACADOY

SELLADO

METODOLOGIAAnálisis Grano

ExpandidoAnálisis Grano

Expandido

Análisis FísicosAnálisis FísicosAnálisis

Químico - NutricionalAnálisis

Químico - NutricionalAnálisis SensorialAnálisis Sensorial

DensidadAparente, Real

DensidadAparente, Real

Actividad de AguaActividad de Agua

Grado de expansiónGrado de expansión

ProximalProximal

MineralesMinerales

Perfil de AminoácidosPerfil de Aminoácidos

ColorColor

OlorOlor

SaborSabor

CrocanciaCrocancia

Análisis Materia Prima

Análisis físicos Análisis Nutricional

DensidadAparente, Real

Actividad de agua

Proximal

Minerales

Perfil de Aminoácidos

Almidón

Análisis Producto Terminado

Análisis FísicosAnálisis

Químico - NutricionalAnálisis Sensorial

Análisis Microbiológico

IAA, ISA, PH

Actividad de agua

Proximal

Tiempo de

Vida Útil

ColorSaborOlor

AceptabilidadPegosidadentre losmolares

MohosLevadurasColiformes

totales

INDICE DE EXPANSION

0

0,5

1

1,5

2

2,5In

dic

e E

xpan

sio

n

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8

El mayor índice de expansión (1.37), se alcanzó con el tratamiento T4 (Variedad Tunkahuan, 17% de humedad, 140 psi; presión de

descarga)

DENSIDADDENSIDAD

Tratamiento T4: Independientemente de la humedad inicial del grano (17 %), se obtuvo menor densidad real (375 Kg/m3) y aparente (200 Kg/m3), niveles deseables para la flotación del producto en sistemas líquidos.

0

400

800

1200

1600

2000

Den

sid

ad

(kg

/m3)

Densidad Aparente

Densidad Real

0

0,1

0,2

0,3

0,4

Acti

vid

ad

de A

gu

a

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8

aw

T4 < awHumedad inicial: 17%Mayor presión de descarga (140 psi), favorece una mayor eliminación de humedad del grano

ACTIVIDAD DE AGUA

Efecto del proceso de expansión en la composición química del grano

0

20

40

60

80

Co

mp

osic

ion

(%

) Grano Nativo

Expandido

Grano Nativo 69,37 15,61 5,97 6,11 2,51

Expandido 76,88 11,9 3,71 4,33 2,01

perdida (%) 21 38 29 20

Almidon proteina fibra grasa cenizas

Efecto de la expansión sobre el contenido y digestibilidad del almidón

0

50

100

(%)

Nativo Expandido

Nativo 69,37 69,38

Expandido 76,88 97,67

Incremento (%) 11 41

Almidon Digestibilidad

El incremento puede ser producto de la agregación micro y macromolecular del almidón, especialmente en la relación área superficial/ volumen, en la fase sólida, la modificación de la cristalinidad por la gelatinización, la gelación y el rompimiento de las cadenas de amilosa y la amilopectina.

Efecto del proceso de expansión sobre el contenido de macroelementos

0

0,2

0,4

0,6

0,8

Co

mp

osic

ion

(%

)

Nativo

Expandido

Efecto del proceso de expansión sobre el contenido de microelementos

0

20

40

60

80C

on

ten

ido

( p

pm

)

Nativo

Expandido

Nativo 8 65 5 45

Expandido 5 44 3 28

Cu Fe Mn Zn

Amino Ácidos

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5C

om

po

sici

on

(%

)

nativo

expandido

Desarrollo de un Cereal Instantáneo con Base a Quinua Expandida

TRATAMIENTOS DESCRIPCIÓN

T1: a0 b0 c0 Jarabe* 75 oBrix, sacarosa – glucosa, 90 min de secado.

T2: a0 b0 c1 Jarabe *75 oBrix, sacarosa – glucosa, 120 min de secado.

T3: a0 b1 c0 Jarabe* 75 oBrix, miel de panela, 90 min de secado.

T4: a0 b1 c1 Jarabe* 75 oBrix, miel de panela, 120 min de secado.

T5: a1 b0 c0 Jarabe* 80 oBrix, sacarosa – glucosa, 90 min de secado.

T6: a1 b0 c1 Jarabe 80 ٭ oBrix, sacarosa- glucosa, 120 min de secado.

T7: a1 b1 c0 Jarabe * 80 oBrix, miel de panela, 90 min de secado.

T8: a1 b1 c1 Jarabe* 80 oBrix, miel de panela, 120 min de secado.

* Preparados en suero de leche

Propiedades funcionales del almidón en el grano expandido

El mayor índice de absorción de agua (4,85), solubilidad (0.37) y poder de hinchamiento, presento el tratamiento T5 (80 °Brix, sacarosa−glucosa, 90 min).

El mayor índice de absorción de agua (4,85), solubilidad (0.37) y poder de hinchamiento, presento el tratamiento T5 (80 °Brix, sacarosa−glucosa, 90 min).

tratamientos

Índice de absorción agua (IAA)

índice de solubilidad en

agua (ISA)poder hinchamiento

(PH)

T1 4.07 0.38 4.8

T2 4.74 0.26 5.09

T3 3.91 0.29 4.80

T4 4.16 0.30 4.50

T5 4.85 0.37 5.38

T6 3.61 0.36 3.70

T7 4.39 0.30 4.66

T8 3.98 0.35 4.30

Análisis Proximal de la quinua instantánea

COMPONENTES

T5TRATAMIENTO

SELECCIONADO

Humedad (%) 2,88

Ceniza (%) 2,48

grasa (%) 4,88

Proteína (%) 14,20

Fibra Cruda (%) 3,7

El proceso de cobertura de la quinua expandida, con un jarabe preparado a partir de suero de leche, sacarosa−glucosa, contribuyo a mejorar el valor nutritivo del grano expandido.

Jarabe glucosa - sacarosa

75 ºBrix

80 ºBrix

Ingredientes % %

Suero de leche 30 25

Sacarosa 60 65

Glucosa 9.5 9.8

Ácido cítrico 0.5 0.2

Análisis Sensorial

• A un 80 % de consumidores, agrado el producto con las siguientes características:

• Color: crema pálido• Textura: crocante• Sabor: dulce

Análisis Microbiológico de la quinua instantánea almacenada a 40°C, 90% HR

Recuento microbiológico de la quinua instantánea, almacenado a 18°C y 65 % HR

ESTANDARES MICROBIOLOGICOS PARA PRODUCTOS EXTRUIDOS Y/O EXPANDIDOS

AGENTE MICROBIANO Categoría Clase n c Limite por g / ml

m M

Aerobios Mesófilos 3 3 5 1 104 105

Coliformes 5 3 5 2 10 102

Bacillus cereus 8 3 5 1 102 104

Mohos 5 3 5 2 102 103

Levaduras 3 3 5 2 103 104

Salmonella/ 25 g 10 2 5 0 0 ---

Cereal instantáneo a base de quinua, cumple con los requerimientos fijados en las NORMAS SANITARIAS PARA ALIMENTOS A BASE DE GRANOS Y OTROS, (Codex Alimentariu).

ESTUDIO ECONÓMICO

Capacidad expansor: 13 Kg/h, 102.4 kg/día.

Proyección: capacidad de producción 1024 fundas de 100 g por día de trabajo, considerando un día laborable de 8 horas.

•La implementación de la tecnología de elaboración de un cereal instantáneo con base a quinua expandida, permite obtener una relación beneficio/costo de 1.18, lo cual indica que por cada dólar invertido se tendrá una ganancia de $ 0.18

• Punto de equilibrio: 30%, para las condiciones de trabajo ensayadas, se consigue alcanzar utilidades en la elaboración del cereal instantáneo sobre el 30% de la capacidad de producción.

CONCLUSIONES

El proceso de expansión influye en las propiedades físicas del grano especialmente en la densidad, provocando una disminución de este parámetro desde 1756 a 375 kg/m3.

El acondicionamiento del grano a un nivel del 17%, no incide en el contenido de humedad final del producto. Los factores determinantes de este parámetro, son la presión (140 psi) y la temperatura (180°C), alcanzadas en la cámara de expansión.

En general el proceso de expansión no afecto drásticamente la composición química - nutricional del grano nativo de quinua, registrándose en contraste un incremento en la concentración de almidón desde 69,37 a 76,88 % y su digestibilidad (69,38 a 97,67 %).

La estructura original del almidón se modifico, favoreciendo un incremento en el tamaño del grano y el rendimiento a un nivel del 100 %, lo cual realza el atractivo del producto para los procesadores.

• El efecto sinérgico de la baja actividad de agua y humedad impidieron el desarrollo de microorganismos en el producto; obteniéndose un cereal de alta calidad sanitaria, a juzgar por el bajo recuento microbiológico.

OTROS PRODUCTOS DESARROLLADOS CON QUINUA

BARRA ENERGETICA

QUINUA FERMENTADA

ALFAJORES DE QUINUA

FIDEOS

BEBIDA MALTEADA

DIAGRAMA DE FLUJO Y BALANCE DE MATERIALES DEL PROCESO DE ELABORACION DE LECHE DE QUINUA.

45kg Agua corriente

45kg

45kg

.

135kg

135kg

135kg

1L de H2O/ 1Kg de Quinua cocida

135kg

162L

Rendimiento 350.64%

volumen

162L

Fuente: Segovia, 2006 (INIAP).

RECEPCIÓN Grano de Quinua

COCCIÓN 30 minutos/ Kg.

LAVADO 3 repeticiones de lavado

CERNIR

MEDICIÓN Volumen

MOLIENDA Molino húmedo

FORMULACIÓN

PESADO

CERNIR

CONSERVACIÓN 10° C

DIAGRAMA DE FLUJO Y BALANCE DE MATERIALES DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE GALLETAS DE QUINUA.

Ingredientes

50.175kg

50.175kg

50.175kg

50.175kg

50.175kg

Rendimiento 87.3%

45kg

45kg

Fuente: Segovia, 2006 (INIAP)

RECEPCIÓN

PESADO

AMASADO

REPOSO 60 minutos

MOLDEADO

HORNEADO 150° C/30 min.

ENFRIAMIENTO Temperatura

ambiente

ALMACENAMIENTO Fundas plásticas

DIAGRAMA DE FLUJO Y BALANCE DE MATERIALES DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE PAY DE QUINUA.

Ingredientes

45kg

45kg

45kg

45kg

R Rendimiento 100%

45kg

45kg

Fuente: Valderrábano; Yañez, 2007.

RECEPCIÓN

PESADO

PREPARACIÓN DE LOS MOLDES

MEZCLAR Ingredientes

HORNEADO 150 ° C /30 min.

ENFRIAMIENTO Temperatura

ambiente

ALMACENAMIENTO 10° C

NOMBRE DEL PRODUCTO

HUMEDAD%

CENIZAS%

E. ETEREO%

PROTEINA%

FIBRA%

ELN%

LECHE DE QUINUA

- - - 1.51 - -

GALLETAS DE QUINUA

6.42 1.75 19.14 9.93 2.75 66.43

PAY DE QUINUA

44.79 4.00 22.24 15.56 3.46 54.74

90 %

10 %

0

50

100

PORCENTAJE

1

PAY DE QUINUA

EVALUACIÓN SENSORIAL DE PAY DE QUINUA

MUY AGRADABLE AGRADABLE