Sustitución parcial de harina de trigo por harina de arroz para la elaboración de pan. K. Agurto1, E. Mero2, G. Vásquez3 Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) Campus Gustavo Galindo, Km 30.5 vía Perimetral Apartado 09-01-5863. Guayaquil-Ecuador [email protected] 1, [email protected], [email protected]

Resumen El presente proyecto expone difundir una alternativa de sustituir parcialmente la harina de trigo por harina de arroz para la elaboración del pan; por lo que se demostró en primer instante los aspectos generales de la materia prima. Se efectuó un estudio del proceso de obtención de la harina de arroz mediante pruebas experimentales; el cual contiene selección de la materia prima, obtención de las curvas de secado y caracterización de la harina de arroz. En el pan elaborado se evaluó la calidad química, nutritiva y sensorial. Se evaluaron sustituciones de 20, 25 y 30 % de harina de trigo por harina de arroz. A través de una prueba de preferencia se seleccionó el pan con 30% de harina de arroz como el más adecuado mediante análisis estadísticos. Se encontraron diferencias con el pan tradicional (100% harina de trigo) en el proceso de preparación y en la textura. Así mismo, a mayor nivel de arroz se encontró una textura harinosa. Cada porción de pan tiene un peso de 70 gramos que aporta cantidades adecuadas de calorías, proteína y sodio aunque un poco menos en fibra que el pan de 100% trigo.

Palabras claves: pan de trigo/arroz, características físicas, químicas, sensoriales, sustitución parcial de harinas.

Abstract The present project exposes out an alternative to substitute wheat flour by flour of rice, partially, to elaborate bread; at first, the general appearances of the raw material were demonstrated. A study of the process of obtaining rice flour was made by using experimental proofs, which contains selection of the raw material, obtaining drying curves and characterization of rice flour. The chemical, nutritious and sensorial quality was evaluated in the elaborate bread. Substitutions of 20, 25 and 30 % of wheat flour instead of rice flour. Preferentially the bread with 30 % of rice flour was the best-suited by means of statistical analysis. Differences were found with traditional bread (100 % wheat flour) in the process of preparation and texture. A wheat texture appears at higher levels of rice flour. Each portion of bread has a weight of 70 grams that contributes suitable quantities of calories, protein and sodium, although a little less in the fiber than 100 %'s wheat flour bread.

Keywords: wheat/rice flour bread, physical, chemical and sensorial characteristics, flour partial substitution.

1. Introd ducción Actualm mente uno de d los princcipales alimeentos preferidos por las perrsonas y de mayor consuumo general, ess el pan; el cuál c se elaborra usualmente con harina de trigo; t pero deebido a los coostos de ésta en e la actualidad,, ha hecho quee pondere el producto. p El pressente proyecto pretende incluir el arroz a (Oryza Sattiva) de la fam milia Poaceae cuyos cultivoos en nuestro paaís son abunndantes; debiddo al clima que poseemos, por el cual sustituiremos parcialmentte la harina de trigo t por harinna de arroz paara la elaboraación del pan, coon el objetivoo de adquirir un producto final f con caraccterísticas fíísico-química,, sensorialess y nutricionalles similares a las de un pann tradicional. De estaa manera las importaciones i s de trigo poddrían verse afecttadas, ya que el arroz conssiderado comoo un cultivo prromisorio coon una ampplia variedad de aplicacionees especialmeente en el cam mpo alimentario, le daría un valor agreggado al exceedente de arroz a convirtiénddolo así en unn producto muyy competidor..

2. Materriales y Méétodos 2.1. Mateeria Prima

Tabla 1. Composición Qu uímica (%) media del Arro oz (referido a 1 100 gramos)

Hidratos de d Carbono Proteínas Fibra Dieté ética Grasa Minerales

Arroz Blanco %) (% 79 9.9 7 7.1 1.3 0 0.7 0 0.6

2.2. Obtencióón de la Hariina de Arroz El arroz tuvo un previo trratamiento (p pre-cocción) por 15 minutos en e proporciónn 2:1 (2 arro oz y uno de agu ua) para aumeentar la superfficie de secad do, luego se reallizó el secaddo corresponndiente en un u secador horizontal (tipo cabina) de m marca GuntHaamburg CE 130 0, después fue triturado paraa así obtener la l harina de Arrroz. El proceso de d secado se rrealizó bajo condiciones c amb bientales de 25ºC 2 y HR 660% las cond diciones de trab bajo del secador se especifiican a continu uación. Tab bla 2. Condicciones de operración durante e el Secado Temperatura de Trabajo

El arrozz tiene una altta disponibiliddad en el merccado debido a que q se cultivva durante todo el año coon 2 siembras, una u en la estaación seca y otra o en la estaación lluviosa. Está E considerrado como el 2do prodducto alimenticioo de mayor coonsumo a niveel nacional urbbano tanto en esstratos de ingreesos bajos com mo altos.

Temperatura de entrada de aire Humedad rellativa del aire de salida Velocidad dee aire

50 +/- 2 ºC 41.12ºC+/- 1 ºC 28% 4.19 m//s

Elaborado por: p Evelyn Mero, Kristel Agurto, 2010

Y a partir de d los datos recolectados durante el secaado se realizaaron las curvaas de secado. Tal T como la Hum medad libre vs v Tiempo y laa Velocidad de d secado vs Hum medad libre; está humedadd libre se reallizó a partir de la l isoterma obbtenida y usanndo la tabla psiicométrica.

Figura 1. Áreas arroceras deel Ecuador Figura 2. Humedad L Libre vs Tiemp po

El arrooz fue de una marca comerrcial adquiridoo en la Piladoraa Marianita en e las afuerass de la ciudadd de Guayaquil. El arrooz es un cerreal rico en carbohidratoss, es fuente de proteínas y minerales, y no conttiene colesterol. Su composiciión depende en e gran medidda de la variedadd, de las condiiciones mediooambientales y del proceso al que sea someetido.

3.1.1. Paniificación

Fiigura 3. Curva a de Velocidad d de Secado

Se hizo análisis a físicoos y químicoss de la harinaa de arroz prevviamente obteenida; analizaando pH, Accidez titulable, actividad a de agua (Aw). Proteínas, P fibra y carbohidraatos se manndaron a analizar a en los laboratorioos de PROTAL L (ESPOL). Tabla 3. Análisis Físsicos de la Ha arina de Arroz

Coloor

Blanco grisáceoo traslucido

Olorr Caracteríístico Saboor Caracteríístico Textuura Granulaada Elaboraddo por: Evelynn Mero, Kristel Agurto,20110 Tabla 4. 4 Análisis Quíímicos de la Harina H de Arroz Figura 4. Proceso P de Ellaboración de Pan. Ensayo

Método

Equipo

Ph

AOAC Ofiicial Method 943.02

PHmetro – Mv M 510

AOAC Ofiicial Method 942.15

Volumetría

Acidez Titulablee (%) Humedad final (%)

AOAC Ofiicial Method 925.09

Cenizas (%)

AOAC Ofiicial Method 923.03

Grasa Total (%)) Proteínas (%)

Monjonnier AOAC 18th9200.87

Medida (%)

3..2. Características Físicoo-Químicas y Nutricion nales del Pan n de Arroz

6,24±0.01

Se efecttuaron análisiss físico- quím micos al pan de arroz (30%), paraa establecer si el pan elaborado cumple con los parámetros establecidoos en la norm ma NTE INE EN 95:1979 utilizada como refereencia. Los análisis a se realizaron según los méttodos señalad dos en dicha norma obtteniéndose quue los paness tenían un peso de 677 +/- 2 con un pH de 5.6.

0.020±3x103

Termobalanzza modelo KE ERN MLB 50-3 MuflaGravimétricoo SoxheltGravimétricoo KjeldahlVolumétricoo

AOAC18th Gravimétricoo 978.10 Elaborado por: Evelyn E Mero, Kristel Agurto.2010 Fibra (%)

3.26±0.02

99.78±0.015

0.0 11.13±1.11 0.12±0.012

3. Elabooración del Pan Para laa elaboración del pan se utilizó harinaa de trigo duroo enriquecida 4 plus, y ootros ingredieentes adquiridos en el mercado. mulación 3.1. Form Se elaboraron muestras m de paan blanco conn las compoosiciones porrcentuales de harina de trrigo: harinaa de arroz siguuientes: 80:20,, 75:25 y 70:330.

3..3.

Alteracciones Físicaas y Microbiiológicas

Los prodductos de pannadería sufren un proceso de deteriorro que limiita su vida útil. Las principales formas de deeterioro son laa pérdida de textura, la pérdida o aum mento de hum medad y la alteración de d origen micrrobiano. El pan se reviene por cambioss físicos y químicos quue provocan uuna mayor du ureza de los productos, sin que tengga lugar una pérdida de humedad o la modificacióón del sabor. Las prinncipales alterraciones micrrobiológicas de estos aliimentos se deeben al desarrrollo en su superficie de d colonias de mohos y de leevaduras. Los prinncipales mohoos que intervienen en la alteración del d pan son: eel denominado o moho del pan (Rhizzopus Nigrricans), Penicillium expansum; Aspergilluss Niger y Monilia (Neurosporaa Sitophila)), el Ahilaamiento o

encorrdamiento es una alteraciónn del pan; estto se debe a una humedad relativa dee equilibrio altta, y los principales p dee levaduras implicadas i enn la alteraación del pan son s las levaduuras fermentattivas y las levaduras filaamentosas.

3.4.

Envejecimien nto de la Migga de Pan

Loos cambios a partir del esttado de masaa, al pan fresco (desppués de la cocción) y al envejecimiento deel pan, así coomo los cam mbios del produucidos coomo conssecuencia recaleentamiento deel pan y por ennde el aumentto de la frescura temporaal en el mismoo.

la fracción amilopectinaa y su reorgan nización en regiones crristalinas durrante el enveejecimiento. Esta nueva organizaciónn imparte rigid dez tanto al gránulo deel almidón gelatinizado como el material inntergranular, funcionando o con un “entrelazam miento físico” sobre toda laa estructura del gel. La acción de lass amilasas, in nhibiendo el incremento de firmeza que se prod duce como consecuencia de la retroogradación deel almidón, podría iniciarse en el horrno, tras la gellatinización del almidóón. Tras uun recalentam miento, el envejecimieento puede ser momen ntáneamente reversible

s 4. Análisis sensorial Se llevó a cabo c dicho annálisis con trees muestras (pan de arrroz) de differentes porccentajes de reemplazos 20, 2 25 y 30% % con 30 paanelistas no entrenados y seleccionadoos al azar; usando u una escala hedóniica de 5 puntoos donde se ob btuvo como resultado quee el pan de 30% de reeemplazo de harina de arrroz tuvo unaa diferencia significativa s con respecto a las otras muuestras. Fiigura 5. Envejjecimiento de la miga de pa an

En el estado de masa: los gránuloss de almiddón son pequueños lo que indica que están e sin gelatinizar. El gluten se preesenta cubrieendo la supperficie de loss gránulos y como c puente entre e ellos, formando una fase continua. La amiloopectina apareece como un solo segmentto de moleculares confoormaciones helicoiddales agreggadas en regioones cristalinaas. La amilosa en de simple héélice. formaa amorfa en conformación c Otro componente son los lípidoos polares quee son i con la amiilosa susceeptibles de interaccionar durannte el proceso de panificacióón. En el estado de pan fresco: refleja los o el pann del cambbios que se dann después de obtener hornoo durante su s enfriamiennto. Durantee la cocción se pierrde la cristtalinidad de la amiloopectina prodduciéndose la gelatinizacióón y gelificación del grránulo. Con este e cambio en e el gránuulo, una paarte de lass moléculas de amiloopectina tiene la libertad dee expandirse en e el espaccio intergranullar. La amilossa, lixiviada dee los gránuulos gelificadoos, aparece enn este espacioo. Al mism mo tiempo la amilosa a exudaada se muestrra en formaa de dobles hélices h retroggradadas. En este estadoo fresco una parte de la am milosa permannece en loos gránulos y se representaa en un compplejo con forma f de hélicce por lípidos polares preseentes en la harina los lípiidos. El estado de pan envejeccido: Muestrra la “reforrmación de estructuras e de doble hélice”” en

Tabla 5. Fórm mula para la e elaboración de el Pan Mixto de Arroz. INGREDIENTES

500 g (30%)

% %PANADERO %ABSOLUTO %

Harina de trigo o

350

70

42,07

Harina de arro oz

150

30

18,03

250

50

30,05

Sal

7

1,4

0,84

Azúcar

15

3

1,80

Margarina

75

10

6,01

10

2

1,20

832

166

100

Agua

Levadura TOTAL

Elaborad do por: Evelyn Mero, Kristel Agurrto, 2010

5. Caracteríssticas Nutriicionales Mediante el programaa NUTRIBE ER y los respectivos ingredientes i ppara la elabo oración del PAN DE AR RROZ sustituuyendo parciialmente la harina de triggo por harinaa de arroz en un 30% se obtuvo como resultado las siguientes carracterísticas nutricionales,, en la cuall se definió el aporte calórico del producto en 100 gramos de porción comestible, el e aporte eneergético y ell contenido nutritivo.

Tabla 6. Caracteríssticas Nutricionales del Pan n de Arroz

7. Conclusion nes MA ACRONUTRIE ENTES

C CANTIDAD

Carbohidratoss(Kcal)

282,35

Proteína(Kccal)

31,49

Grasa(Kca al) T Total Aporte En nergético (Kcal)

11,64 325,48

Agua(g))

9,26

AGS(g)

5,09

AGM(g))

5,82

AGP(g)

2,03

Fibra(g))

2

Colesterol (mg) (

8,75

Calcio(mg g)

12,72

Fosforo(m mg)

116,38

Sodio (mg g)

2,59

Hierro(mg g)

1,08

Niacina(mg Eq)

2,73

6. Textu ura En loo que respectta a la texturra se acudió a la ayuda de un texturrómetro de marca m Bookffield, modeloo CtT3 empleeando softwarre TextureProo Ct V1.1 Build B 7 durantee los días de estabilidad e dell pan de arrooz vs el pan trradicional en función f al tiem mpo de vidaa útil.

Figura 6. Dureza Vs Tiempo

1) El arrooz (y la harina de arroz en con nsecuencia) ess un cereal “úúnico” ya que su proteína estáá bien balannceada al estar presentess los ocho amiinoácidos en las l proporcionnes correctas, por lo cual hem mos realizadoo este proyeccto buscando o disminuir parccialmente la harina h de trigoo por la de arro oz. 2) Fue possible desarrolllar un pan dee sal ( tipo enro ollado) con la sustitución parcial de laa harina de trig go (70%) por harina de arrroz (30%) ap pto para el con nsumo humanno, ya que ccomparada co on un pan trad dicional de triigo su contennido total de proteínas p es men nor; pero la calidad c de éssta se mejoraa debido al may yor valor biollógico de la proteína conttenida en el arro oz (es decir, debido d a que existe un meejor balance entrre los aminoáácidos provisstos por el arrroz vs los con ntenidos en el trigo), y tam mbién mejora su calidad por su digestibilidad y contenido del aminoáácido lisina 3) Para deefinir el tiemppo de vida útil ú del pan elab borado se estuudió periódicamente la esttabilidad de éstee, el mismo que q fue de 5 días teniendo o en cuenta quee su elaboraciión fue hechaa de manera artesanal y emp pacados en fuundas de polieetileno. 4) No hay rechazo alguuno en la elab boración de pan n con harina de d arroz susttituida parciallmente. Las pruebas sensoriaales marcaronn resultados positivos p en cuaanto a sus proopiedades orgaanolépticas, es e decir que si hay h una acepttación significcativa de un pan hecho con n harina de trigo totalm mente y uno o que sea reem mplazado parccialmente conn harina de arrroz. 5) En efeccto, el proyeccto elaborado o corrobora quee es muy factible realizaarlo y así darle d valor agreegado al exceedente de arrooz que se tien ne dentro de nueestro país cadaa año que es , po or lo que se prop pone realizaar estudioss para la explotación indu ustrial del arrroz y sus subpproductos, y poder tener unaa mejora de diivisas en cuannto a economíía se refiere en productos p alim menticios. 6) La altternativa pllanteada dee sustituir parccialmente la harina h de trigoo por harina dee arroz para la elaboración de pan de arroz, traerría grandes ben neficios para el e Estado y laa comunidad en general, ya que la harinaa de arroz noo sólo se puede emplear paraa elaborar pann, sino tambiéén para elabo orar galletas y fiideos. Y por ende e la imporrtación de trig go se podría redu ucir hasta en un u 60% lo cual lograría un n importante aho orro para el Esstado.

8. Bibliografía 1.

ANZALDÚA Morales, Antonio; La Evaluación Sensorial de los Alimentos, Editorial Acribia S.A., Zaragoza – España, 1994, Págs. 67 – 75.

2.

ARROZ. Disponible en: http://www.elnuevoempresario.com/noticias_ 4160_panorama-de-la-cadena-del-arroz.php.

3.

BARBOZA G; VEGA H, Deshidratación de Alimentos, Editorial Acribia S.A., Zaragoza – España, 2000, Págs. 27- 35, 130 – 135.

4.

5.

Chandler, Robert. F.; Arroz en los Trópicos, Guía para el desarrollo en los Programas Nacionales, San José, Costa Rica, 1984, Págs. 7-25.

Características físicos y químicas del Pan Normal: Publicado en la Gaseta N. 5, de abril. Disponible:

10. Hoseney R., Carl; Principios de Ciencia Y Tecnología de los Cereales, Editorial Acribia S.A., Zaragoza- España, 1991, Págs. 228-229.

11. Ibarz A., Barbosa-Cánovas, Gustavo V, Operaciones Unitarias en la Ingeniería de Alimentos, Acribia 2005, Zaragoza, Págs. 33, 585-595.

12. J.M. Mesas, M.T. Alegres; El Pan y su Proceso de Elaboración, Diciembre, vol3. Número 005, México 2002, Págs. 307-313 13. N.L., Kent; Tecnología de los cereales. Introducción para estudiantes de Ciencia de los Alimentos y Agricultura, Editorial Acribia S.A, Zaragoza-España, 1987, Págs. 2123,133-134.

14. Programa Nutriber disponible en : http://www.funiber.org/ , 2005 - 2010

http://reventazon.meic.go.cr/informacion/onn um/normas/151.pdf

15. Quaglia, Giovanni; Ciencia y Tecnología de la Panificación, Editorial Acribia S.A, Zaragoza-España, 91, Págs. 106,394-397, 468.

6.

CALLEJO Gonzales, María; Industrias de Cereales y derivados, Publicado por Ediciones Mundi-Prensa, Primera Edición, España 2003, Páginas 191 – 243.

16. SCADE, Jhon; Cereales, ”Elaboración de Pan”, Editorial Acribia S.A., ZaragozaEspaña, 1981, Págs. 32, 80.

7.

Calaveras Jesús; Tratado de Panificación y Bollería, Publicado por Ediciones Mundi Prensa, Primera Edición, España 1996, Páginas 255-267.

8.

Fischer Kurt, “El Molino de Arroz” "Manual Agrícola de los principales cultivos del Ecuador" INIAP, INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS, Primera Edición, año 1959/1960, Guayaquil-Ecuador

9.

González Callejo, María Jesús; Industria de Cereales y Derivados, 1 Edición, año 2002, Págs. 215-216, 222-223.

17. Tinoco M, María Fernanda, “Influencia del Envasado Sobre la Vida Útil de pan Precocido” (Tesis, Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción, Escuela Superior Politécnica del Litoral, 2007) 18. Valor nutricional del Arroz disponible: www.arroz.com, 28/10/2010 19. Organización para las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, “EL ARROZ EN LA NUTRICION HUMANA”, Biblioteca David Lubin; FAO, Roma (Italia) 1994, Págs. 96-100