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ii
“OBTENCIÓN DE HARINA DE PLÁTANO VERDE DOMINICO MEDIANTE PROCESO DE SECADO POR CONDUCCIÓN PARA ELABORAR PAN CON DIVERSOS PORCENTAJES DE HARINA DE TRIGO EN LA UTE SANTO DOMINGO 2009”. Ing. Juan Crespín DIRECTOR DE TESIS _________________________
APROBADO Ing. Daniel Anzules PRESIDENTE DEL TRIBUNAL _________________________ MIEMBRO DEL TRIBUNAL _________________________ MIEMBRO DEL TRIBUNAL _________________________ Santo Domingo......................de..........................del 2010
iii
Del contenido del presente trabajo se responsabiliza el autor
________________________ Jefferson Vinicio Macias Minaya
Autor: Jefferson Vinicio Macias Minaya
Institución: Universidad Tecnológica Equinoccial
Título de tesis: “Obtención de harina de plátano verde dominico mediante proceso
de secado por conducción para elaborar pan con diversos porcentajes de harina de
trigo en la UTE Santo Domingo 2009”
Fecha: SEPTIEMBRE 2009 –JUNIO 2010
iv
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
CAMPUS ARTURO RUIZ MORA
Santo Domingo
ESCUELA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
INFORME DEL DIRECTOR DE TESIS
Santo Domingo, junio del 2010
Ingeniero Daniel Anzules
COORDINADOR DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
Presente
Yo, Ing. Juan Crespín en calidad de director de tesis, mediante el presente, informo a usted
que el señor JEFFERSON VINICIO MACIAS MINAYA egresado de la Escuela de
Ingeniería Agroindustrial; ha cumplido con los requisitos pertinentes para la elaboración de
la tesis de grado que lleva de título “OBTENCIÓN DE HARINA DE PLÁTANO
VERDE DOMINICO MEDIANTE PROCESO DE SECADO POR CONDUCCIÓN
PARA ELABORAR PAN CON DIVERSOS PORCENTAJES DE HARINA DE
TRIGO EN LA UTE SANTO DOMINGO 2009” realizado en la Universidad
Tecnológica Equinoccial, Campus Santo Domingo; por lo tanto, la tesis esta lista para ser
entregada y publicada.
Por la atención que se digne a la presente anticipo mi sincero agradecimiento.
Atentamente,
Ing. Juan Crespín
DIRECTOR DE TESIS
v
DEDICATORIA
Este presente trabajo va dedicado con amor a Dios quien ha iluminado mi sendero
cuando más oscuro ha estado. Ha sido el creador de todas las cosas, el que me
ha dado fortaleza para continuar cuando a punto de caer he estado; por ello, con
toda la humildad que de mi corazón puede emanar te doy Mil gracias Papá.
De igual forma, a mis padres, quienes han sabido formarme con buenos
sentimientos, hábitos y valores, lo cual me ha ayudado a salir adelante buscando
siempre el mejor camino.
A mis hermanos por darme su apoyo moral en todo momento de mi vida
universitaria.
A mis abuelos, Frella Alava, Pepe Macias, Enma Santana y Dolores Minaya, por
sus consejos los cuales ayudaron a elevar mi vida profesional.
A mis amigos con los que compartí cuatro años y medio de estudios, los cuales
fueron de mucho aprendizaje.
Mil gracias a todos. Dios los bendiga
Jefferson Macias
vi
AGRADECIMIENTO
Primeramente doy infinitamente gracias a Dios, por haber estado en todo
momento dándome fuerza, valor y haciendo entender que si confiamos en él
podemos lograr nuestras metas y objetivos, lo cual lo he podido notar porque
gracia a él he culminado con éxito y bendición mis estudios. Agradezco también la confianza y el apoyo de mis padres, Ramón Macias y María
Minaya, por haber estado pendiente en todo momento para poder lograr la meta
que un día me propuse, ser un profesional.
A mis queridos hermanos, Vanesa, Silvia, Jonathan, Carlos y Jhon porque han
contribuido positivamente para llevar a cabo este trabajo.
A todos los maestros que me asesoraron, porque cada uno, con sus valiosas
aportaciones, me ayudaron a crecer como persona y como profesional
A mi director de tesis, Ing. Juan Crespín, quien compartió conmigo sus
conocimientos y supo tener paciencia y guiarme en la realización de la tesis.
Finalmente, agradezco a mis compañeros de grupo, porque la constante
comunicación con ellos ha contribuido en gran medida a transformar y mejorar mi
forma de actuar como persona, especialmente a aquellos que me brindaron su
apoyo y amistad incondicional, Lucy, Sofy, Taty, Dianita, Edison, Marcelo, Elías y
José Luis, con quienes compartí momentos agradables durante mi vida
universitaria. Gracias amigos que Dios los bendiga.
Jefferson Macias
vii
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
1.1 Antecedentes 1
1.1.1 Antecedentes históricos 1
1.1.2 Antecedentes científicos 2
1.1.3 Antecedentes prácticos 2
1.1.4 Importancia del estudio 2
1.1.5 Situación actual del tema de investigación 2
1.2 Limitación del estudio 3
1.3 Alcance del trabajo 3
1.4 Objeto del estudio 3
1.5 Objetivos 4
1.5.1 Objetivo general 4
1.5.2 Objetivos específicos 4
1.6 Justificación 4
1.7 Hipótesis o idea a defender del estudio 5
INDICE
Portada i
Hoja de sustentación y aprobación de los integrantes del tribunal ii
Hoja de responsabilidad del autor iii
Informe de aprobación del director del plan de titulación iv
Dedicatoria v
Agradecimiento vi
Índice vii
Resumen xix
Summary xx
viii
1.7.1 Hipótesis alternativa 5
1.7.2 Hipótesis nula 5
1.7.3 Variables 6
1.7.3.1 Variables independientes 6
1.7.3.2 Variables dependientes 6
1.8 Aspectos metodológicos 6
1.8.1 Diseño o tipo de investigación 6
1.8.1.1 Experimental 6
1.8.1.2 No observacional 6
1.8.1.3 Relacional 6
1.8.2 Métodos de investigación 7
1.8.2.1 Método inductivo 7
1.8.2.2 Método estadístico 7
1.8.2.3 Método analítico 7
1.9 Fuentes y técnicas de investigación 7
1.10 Población y Muestra 8
1.10.1 Población 8
1.10.2 Muestra 8
CAPITULO II
MARCO DE REFERENCIA
2.1 El plátano 9
2.1.1 Descripción de la planta 9
2.1.2 Composición química 11
2.1.3 Composición química 11
2.1.4 Clima y suelo para el cultivo de plátano y banana 12
2.1.5 Plagas 12
ix
2.1.6 Enfermedades 12
2.1.7 Cosecha 13
2.1.8 Exportación del plátano en el Ecuador 13
2.1.9 Industrialización del plátano 13
2.1.9.1 Harina 13
2.1.9.2 Utilización 14
2.2 El Pan 15
2.2.1 Ingredientes básicos para preparar pan 15
2.3 Trasmisión de calor 16
2.3.1 Conducción del calor 16
2.3.2 Transmisión del calor con convección 17
2.3.2.1 Coeficiente de transferencias de calor 18
2.3.2.2 Coeficiente de transferencia de calor global 20
2.3.2.3 Calor específico 21
2.4 Secado 22
2.4.1 Conducción 22
2.4.2 Tipos de secadores 22
2.4.2.1 Secadores de bandeja 23
2.4.2.2 Secadores de tambor 25
2.4.2.3 Secadores rotatorios 26
2.5 Molienda 27
2.5.1 Tipos de molinos 27
2.6 Tamizado 28
2.7 Mezclado 29
2.7.1 Tipos de mezcladores 29
2.8 Amasado 30
2.9 Horneado 30
x
CAPITULO III
METODOLOGIA
3.1 Diseño o tipo de investigación 32
3.1.1 Experimental 32
3.1.2 No observacional 32
3.1.3 Relacional 32
3.2 Método de investigación 32
3.2.1 Método Inductivo 32
3.2.2 Método estadístico 32
3.2.3 Método analítico 33
3.3 Fuentes y técnicas de investigación 33
3.4 Población y muestra 33
3.4.1 Población 33
3.4.2 Muestra 33
3.5 Materiales, materia prima, equipos y reactivos 34
3.5.1 Materiales 34
3.5.2. Materia prima 35
3.5.3 Equipos 35
3.5.4 Reactivos 36
3.6 Elaboración de harina de plátano verde dominico 36
3.6.1 Diagrama de flujo cualitativo para la obtención de harina
de plátano verde dominico. 36
3.6.2 Memoria técnica del proceso de elaboración de harina de
plátano verde dominico 38
3.6.2.1 Recepción 38
3.6.2.2 Selección 38
3.6.2.3 Pesado 38
3.6.2.4 Lavado 38
3.6.2.5 Pelado 38
xi
3.6.2.6 Picado 39
3.6.2.7 Inmersión 39
3.6.2.8 Secado 39
3.6.2.9 Molido 40
3.6.2.10 Tamizado 40
3.6.2.11 Empacado 40
3.6.2.12 Almacenado 40
3.7 Control de calidad de la harina de plátano verde dominico 41
3.7.1 Análisis bromatológico 41
3.7.2 Análisis físico y químico 41
3.7.3 Análisis organoléptico 42
3.8 Análisis microbiológico de la harina de plátano verde
dominico 43
3.9 Elaboración de pan de harina de trigo y harina de
plátano verde dominico 44
3.9.1 Diagrama de flujo cualitativo para la elaboración de
Pan de harina de trigo y harina de plátano verde dominico 44
3.9.2 Memoria técnica del proceso de elaboración de pan de
harina de trigo harina de plátano verde dominico 45
3.9.2.1 Recepción 45
3.9.2.2. Pesado 45
3.9.2.3 Amasado 46
3.9.2.4 Leudado I 47
3.9.2.5 Boleo 47
3.9.2.6 Reposo 47
3.9.2.7 Moldeo 47
3.9.2.8 Leudado II 48
3.9.2.9 Horneado 48
3.9.2.10 Enfriado 48
xii
3.9.2.11 Empacado 48
3.9.2.12 Almacenado 48
3.10 Control de calidad del Pan 49
3.10.1 Análisis Bromatológica del Pan 49
3.10.2 Análisis físico y químicos del Pan 49
3.10.3 Análisis organoléptico 50
3.11 Análisis microbiológico del Pan 50
3.12 Diseño experimental 51
3.12.1 Determinar del mejor tratamiento en la obtención de
Harina de plátano verde dominico 51
3.13 Análisis e interpretación de datos 53
3.13.1 Análisis de la varianza % de humedad 53
3.13.2 Análisis de la varianza % de grasa 55
3.13.3 Análisis de la varianza % de proteína 56
CAPITULO IV
PROPUESTA, RESULTADOS Y DISCUSIONES
4.1 Análisis de las encuestas realizadas al pan de harina de
Trigo y harina de plátano verde dominico mediante
pruebas organolépticas 59
4.1.1 Color 59
4.1.2 Olor 60
4.1.3 Sabor 61
4.1.4 Textura 62
4.1.5 Elección de la mejor tabulación 63
4.2 Diagrama de flujo cuantitativo para la obtención de
harina de plátano verde dominico a nivel de laboratorio 63
4.3 Diagrama de flujo cuantitativo para la obtención de
xiii
harina de plátano verde dominico a nivel de planta
piloto 63
4.4 Balance de materia para la obtención de harina de plátano
verde dominico a nivel de planta piloto 69
4.5 Diagrama de flujo cuantitativo para la elaboración de
pan de harina de trigo y harina de plátano verde dominico
a nivel de planta piloto 80
4.6 Balance de materia para la elaboración de pan de harina
de trigo y harina de plátano verde dominico a nivel de
planta piloto 83
4.7 Balance de energía del proceso para la obtención de
harina de plátano verde dominico a nivel de laboratorio 93
4.7.1 Balance de energía del secador 93
4.7.1.1 Cálculo del calor de paredes verticales 94
4.7.1.2 Cálculo del calor de las paredes frontales y posterior 97
4.7.1.3 Cálculo del calor de las paredes horizontales 101
4.7.1.4 Cálculo de la cantidad de energía que ingresa
al secador 105
4.7.1.5 Cálculo del calor práctico del producto 105
4.7.1.6 Cálculo del calor teórico del producto 105
4.7.1.7 Porcentaje de eficiencia del secador 107
4.7.1.8 Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor
a nivel de laboratorio 107
4.8 Curva de secado 108
4.8.1 Perdida de humedad 110
4.8.2 Contenido de humedad 111
4.8.3 Velocidad de secado 111
4.8.4 Tiempo teórico de secado 112
4.9 Rendimiento 114
4.9.1 Rendimiento de la harina de plátano verde dominico 114
xiv
4.9.2 Rendimiento del producto pan de harina de trigo y
harina de plátano verde dominico 114
4.10 Diseño del secador a nivel piloto 115
4.10.1 Área de transferencia de calor a nivel piloto 115
4.10.2 Flujo másico de aire 115
4.10.2.1 Cálculo de la humedad absoluta del aire que ingresa
Wc 115
4.10.2.2 Cálculo de la humedad absoluta del aire que sale Wd 116
4.10.2.3 Balance húmedo del sistema 117
4.10.2.4 Cantidad de calor total del secador 118
4.10.2.5 Cálculo del área 118
4.10.2.6 Dimensionamiento de las bandejas 119
4.11 Diseño del molino a nivel de planta piloto. 121
4.11.1 Cálculo de la potencia del motor 121
4.11.2 Datos del molino a nivel fábrica 122
4.11.3 Cálculo del diámetro del disco de frotamiento del molino 123
4.11.4 Cálculo de la potencia del molino 123
4.12 Costos 125
4.12.1 Costos de la harina de plátano verde dominico 125
4.12.2 Costo del pan de harina de trigo y harina de plátano
verde dominico 126
CAPITULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones 128
5.2 Recomendaciones 129
BIBLIOGRAFÍA 131
ANEXOS 134
xv
INDICE DEL DISEÑO DE EQUIPOS
1 Diseño del secador a nivel piloto vista superior 120
2 Diseño del molino de frotamiento por disco 124
INDICE DE CUADROS
Cuadro 1 Composición nutricional del plátano dominico 11
Cuadro 2 Composición química de la harina de plátano 14
Cuadro 3 Tipos de secadores 23
Cuadro 4 Análisis bromatológico del plátano verde dominico 39
Cuadro 5 Parámetros de Secado 49
Cuadro 6 Análisis bromatológico de la harina de plátano verde
dominico 41
Cuadro 7 Granulometría de la harina de plátano verde dominico 41
Cuadro 8 Características químicas de la harina de plátano verde
dominio 42
Cuadro 9 Análisis de macro y micro nutrientes de la harina
de plátano verde dominico 42
Cuadro 10 Análisis organoléptico de la harina de plátano verde
dominico 42
Cuadro 11 Análisis microbiológico de la harina de plátano verde
dominico 43
Cuadro 12 Porcentaje de harina de trigo y harina de plátano
verde dominico 46
Cuadro 13 Formulaciones para la elaboración de pan de harina
de trigo y harina de plátano verde dominico 46
Cuadro 14 Análisis bromatológico del pan 49
Cuadro 15 Análisis físico del Pan 49
Cuadro 16 Análisis químicos del Pan 49
xvi
Cuadro 17 Análisis organoléptico del Pan 50
Cuadro 18 Análisis microbiológico del pan 50
Cuadro 19 Factores y niveles de estudio 52
Cuadro 20 Combinación de tratamientos 52
Cuadro 21 Puntuación del color del pan 59
Cuadro 22 Puntuación del olor del pan 60
Cuadro 23 Puntuación del sabor del pan 61
Cuadro 24 Puntuación de la textura del pan 62
Cuadro 25 Datos experimentales para la curva de secado (65º C) 108
Cuadro 26 Perdida de humedad (XT) 110
Cuadro 27 Velocidad de secado 111
Cuadro 28 Rendimiento de la harina de plátano verde dominico 114
Cuadro 29 Rendimiento del pan de harina de trigo y harina de
plátano verde dominico 114
Cuadro 30 Costos de producción de la harina de plátano verde
dominico 125
Cuadro 31 Costos de producción del pan de harina de trigo y
harina de plátano verde dominico 126
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1 Plátano 9
Gráfico 2 El pan 15
Gráfico 3 Esquema de un secador de bandejas 23
Gráfico 4 Secador de tambor 25
Gráfico 5 Secador rotatorio 26
Gráfico 6 Molino de martillo 27
Gráfico 7 Molino de piedra 28
xvii
Gráfico 8 Tamizador 28
Gráfico 9 Mezclador de paleta 30
Gráfico 10 Amasadora 30
Gráfico 11 Horno de pan 31
Gráfico 12 Resultado estadístico del color del pan 59
Gráfico 13 Resultado estadístico del olor del pan 60
Gráfico 14 Resultado estadístico del sabor del pan 61
Gráfico 15 Resultado estadístico de la textura del pan 62
Gráfico 16 Balance de energía del secador 93
Gráfico 17 Área de las paredes verticales del secador 97
Gráfico 18 Área de las paredes frontal y posterior del secador 100
Gráfico 19 Área de las paredes horizontales del secador 104
Gráfico 20 Área de las bandejas del secador 107
Gráfico 21 Curva de secado del plátano verde dominico 112
Gráfico 22 Velocidad de secado del plátano verde dominico 113
INDICE DE ANEXOS
ANEXO 1 Fotografías del proceso de elaboración de harina de
plátano verde dominico 135
ANEXO 2 Fotografías del proceso de elaboración de pan de
harina de trigo y harina de plátano verde dominico 138
ANEXO 3 Análisis microbiológico de la harina de plátano verde
dominico 140
ANEXO 4 Análisis bromatológico del pan 141
ANEXO 5 Análisis microbiológico del pan 142
ANEXO 6 Tabla C-9 Propiedades útiles del aire para transferencia
de calor por convección. 143
ANEXO 7 Tabla B-1 Propiedades del vapor saturado (Unidades SI) 144
ANEXO 8 Cuadro de lectura de Nusselt 145
xviii
ANEXO 9 Norma INEN 0616:2006 Harina de trigo: Requisitos 146
ANEXO 10 Norma INEN 95. Pan común: Requisitos 151
ANEXO 11 Formato de la hoja de encuesta para el pan 154
xix
RESUMEN
El presente trabajo describe el proceso de obtención de harina de plátano verde dominico,
para luego elaborar pan con diversos porcentajes de harina de trigo, cuya característica es
por ser un alimento novedoso y especialmente de darle un proceso productivo al plátano, ya
que en la actualidad existe abundancia en algunos sectores del país, por esto se realizó está
investigación con la finalidad de que sea empleado la harina de plátano verde dominico en
la elaboración de pan sustituyendo un cierto porcentaje de harina de trigo.
En la obtención de harina de plátano verde dominico se empleo el diseño experimental
(A x B) implementando un DBCA siendo las variables: A (Temperatura de secado en
grados centígrados), B (Tiempo de secado en horas), las temperaturas a la que se sometió el
plátano verde dominio son: 60ºC, 65ºC, 70ºC y los tiempos empleados fueron: 6h, 8h, 10h,
obteniéndose como mejor tratamiento la temperatura de secado de 65ºC x 10 horas. A esta
harina se le realizó un estudio para conocer su composición físico-química y el tiempo de
vida útil mediante análisis microbiológico, determinando que el producto es inocuo y puede
durar 6 meses almacenada a temperatura ambiente. Los análisis de calidad bromatológicos
permitieron establecer que el producto por su calidad puede ser utilizado como alternativa
tecnológica en la industria de alimentos. Se la utiliza en la elaboración de pan realizando 3
formulaciones, mediante pruebas de cataciones se tiene que la formula Nº 2 es la más
aceptada por sus características organolépticas color, olor, sabor y textura con una
calificación de aceptabilidad promedio del 72.5%
El costo de la harina fue de $0.29 ctvs cada 250gr, en cuanto al valor del pan fue de $0.88
cada 500gr, cuyo valor es competitivo con el que se comercializa en el mercado local.
Posteriormente, se realizaron los balances de materia y energía tanto a nivel de laboratorio
como piloto, cuyos resultados permitieron determinar las capacidades, requerimientos de
energía y características del secador y molino con una capacidad de producción de
100Kg/h.
xx
SUMMARY
This paper describes the process of obtaining a Dominican plantain flour, then make bread
with various percentages of wheat flour, whose characteristic is to be a novel food and
especially to give you a banana production process, as currently There is plenty in some
areas of the country, so this research was conducted with the aim of which is used the
Dominican plantain flour in bread production by replacing a certain percentage of wheat
flour.
In obtaining Dominican GPF experimental design was employed (A x B) implementing a
DBCA being the variables: A (drying temperature in degrees Celsius), B (Drying time in
hours), temperatures to which underwent green plantain domain are: 60 º C, 65 º C, 70 º C
and times were: 6h, 8h, 10h, obtaining as best treatment drying temperature of 65 ° C x 10
hours. This meal was performed a study to find physical-chemical composition and lifespan
through microbiological analysis, determining that the product is safe and can last 6 months
stored at room temperature. Bromatological quality tests helped confirm that the product
quality can be used as an alternative technology in the food industry. It is used in bread
production by 3 formulations, by cupping tests have the formula N º 2 is the most
acceptable organoleptic characteristics of color, smell, taste and texture with an average
rating of 72.5% acceptability
The cost of flour was $ 0.29 cents each 250g, about the value of bread was $ 0.88 per
500gr, whose value is competitive with that which is marketed in the local market.
Subsequently, we performed mass and energy balances both at laboratory and pilot results
to establish the appropriate capacity, energy requirements and characteristics of the dryer
and mill with a production capacity of 100Kg / h.
1
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
1.1. Antecedentes
1.1.1. Antecedentes históricos
El plátano tiene su origen en Asia meridional, siendo conocido en el Mediterráneo
desde el año 650 d.C. La especie llegó a Canarias en el siglo XV y desde allí fue llevado
a América en el año 1516. El cultivo comercial se inicia en Canarias a finales del siglo
XIX y principios del siglo XX. El plátano macho y el bananito son propios del Sudoeste
Asiático, su cultivo se ha extendido a muchas regiones de Centroamérica y Sudamérica,
así como de África subtropical; constituyendo la base de la alimentación de muchas
regiones tropicales.
El plátano es el cuarto cultivo de frutas más importante del mundo. Los países
latinoamericanos y del Caribe producen el grueso de los plátanos que entran en el
comercio internacional, unos 10 millones de toneladas, del total mundial de 12 millones
de toneladas. Es considerado el principal cultivo de las regiones húmedas y cálidas del
sudoeste asiático.
La producción de plátano ha sido ancestral en el Ecuador principalmente para el
consumo interno. La presión de la demanda étnica en países como Estados Unidos y
otros en Europa, han estimulado la producción de plátano de buena calidad para la
exportación, el cual es una fuente de ingreso para pequeños y grandes productores que
se dedican al cultivo del producto.
Los consumidores del norte lo aprecian sólo como un postre, pero constituye una parte
esencial de la dieta diaria para los habitantes de más de cien países tropicales y
subtropicales.
2
1.1.2. Antecedentes científicos
Su nombre científico es Musa paradisiaca y pertenece a la familia de las Musaceae.
Especie: Musa cavendishii (plátanos comestibles cuando están crudos) y Musa
paradisiaca (plátanos machos o para cocer). Además descienden, como producto de
variado y múltiples cruzamientos, de dos especies silvestres, Musa acuminata Colla y
Musa balbisiana Colla.
1.1.3. Antecedentes prácticos
La utilización de la haría de plátano en el pan va a ayudar a mejorar su característica
organoléptica. Por lo tanto, podemos decir que llevando a cabo el proceso de
elaboración, va a incrementar la producción de pequeñas y grandes industrias
panificadoras ya que tendrían al plátano como materia prima opcional en casos de que
exista escasez de la harina de trigo, pudiendo decir que este producto podrá llevar a un
mejoramiento en gran parte a la nutrición de los seres humanos.
1.1.4. Importancia del estudio
La importancia de ésta investigación pretende darle al plátano un proceso diferente para
su comercialización y especialmente para su consumo, obteniendo la harina de plátano
para luego utilizarla en elaboración de pan mezclando con diferentes porcentajes de
harina de trigo.
Además se pretende ayudar al pequeño productor aprovechando la materia prima
(plátano) dándole un proceso unitario, como es la elaboración de harina ya que en la
actualidad en la zona de El Carmen en épocas de invierno, se produce en grandes
cantidades lo cual provoca desperdicio y pérdida del producto.
1.1.5. Situación actual del tema de investigación
En la actualidad podemos encontrar variedades de panes el cual es de consumo masivo,
pero en el mercado consumidor no existen panes de harina de trigo y plátano. La
investigación sobre este producto incentiva a aprovechar la materia prima como es el
3
plátano, el cual es de producción masiva en algunos sectores, se pretende darle un
proceso tecnológico para evitar pérdidas y por ende incrementar la situación económica
de los productores, incentivar a los pequeños panaderos a que elaboren sus productos
utilizando a la harina de plátano como materia prima directa.
1.2. Limitaciones del estudio
No existen limitaciones ya que la elaboración de este producto se lleva a cabo en la
planta agroindustrial de la UTE, ya que posee los equipos adecuados en su totalidad
para su desarrollo.
Las materias primas (plátano) se obtendrá de la empacadora de plátanos REMA, la cual
se encuentra ubicada en el Cantón El Carmen y la harina de trigo se obtendrá en las
tiendas de la misma ciudad.
1.3. Alcance del trabajo
Obtener el producto final como es el pan de harina de trigo y harina de plátano, la cual
se obtiene al secar el plátano a diferentes tiempos y temperaturas, para luego realizar las
debidas formulaciones entre las dos materias primas.
Posteriormente se analiza a cada mezcla mediante análisis bromatológico para elegir el
mejor tratamiento que proporciona el mejor nivel nutritivo y mejores características
organolépticas.
1.4. Objeto de estudio
El objeto de estudio es la obtención de harina de plátano verde dominico mediante
proceso de secado por conducción y los diversos porcentajes de harina de trigo para
elaborar pan, con la finalidad de obtener un producto nutritivo con características
organolépticas aceptables al consumidor.
4
1.5. Objetivos
1.5.1. General
Obtener harina de plátano verde dominico mediante proceso de secado por conducción
para elaborar pan con diversos porcentajes de harina de trigo en la UTE Santo Domingo
2009.
1.5.2. Específicos
1. Realizar los análisis bromatológicos del plátano verde dominico para determinar su
composición antes de ser sometido al secado
2. Determinar la temperatura y el tiempo de secado del plátano para obtener la harina
y ser utilizada en la elaboración de pan.
3. Realizar los análisis bromatológicos de la harina de plátano verde dominico para
determinar su composición.
4. Determinar el porcentaje de harina de trigo y harina de plátano verde dominico para
mejorar las características organolépticas del pan.
5. Realizar los análisis químicos y organolépticos para determinar la composición del
pan.
6. Realizar el balance de masa y energía para determinar el rendimiento del pan y el
consumo de energía de los equipos.
1.6. Justificación
Para la realización de esta investigación se utilizan conocimientos como son análisis de
alimentos, tecnología de frutas y hortalizas, tecnología de cereales, conocimientos
panderos, balance de materia y energía, lo cual se aplicará en el laboratorio.
5
La elaboración del producto pretende implementar nuevos pasos a los diferentes
métodos teórico-prácticos que se aplican para su elaboración. Podemos decir, que se
aportará con un cambio en el diagrama de flujo en la tecnología de la elaboración de pan
ya que se incrementa a la harina de plátano como materia prima en su elaboración.
La obtención de harina de plátano va ayudar al crecimiento económico en pequeñas y
grandes empresas que elaboran el producto, además, generará ingresos económicos a los
productores de plátano ya que en la actualidad existe abundancia del producto el cual no
es procesado como un subproducto (harina) en la zona del Carmen, además ayudando a
que el pan sea más nutritivo en la alimentación diaria de las persona.
1.7. Hipótesis o idea a defender del estudio
1.7.1. Hipótesis alternativa
Hi = La temperatura y tiempo de secado del plátano verde dominico está influenciando
en la obtención de la harina.
Hi = El porcentaje de harina de trigo y harina de plátano verde dominico está
influenciado en las características organolépticas del pan.
1.7.2. Hipótesis Nula
Ho = La temperatura y tiempo de secado del plátano verde dominico no está
influenciando en la obtención de la harina.
Ho = El porcentaje de harina de trigo y harina de plátano verde dominico no está
influenciado en las características organolépticas del pan.
6
1.7.3. Variables
1.7.3.1. Variable independiente
• Tiempo y temperatura de secado
• Porcentaje de harina de trigo y harina de plátano verde dominio
1.7.3.2.Variable dependiente
• Composición organoléptica (color, olor, sabor y textura)
• Composición química.(humedad, grasa, proteína, ceniza, fibra y minerales)
1.8. Aspectos metodológicos del estudio
1.8.1 Diseño o tipo de investigación
Se aplicará el tipo de investigación Experimental – No Observacional – Relacional
1.8.1.1. Experimental
Debido a que se manejara la experimentación a través de la realización Causa – Efecto
entre las variables en juego.
1.8.1.2. No observacional
Ya que las variables a utilizar en la investigación no solo se observan sino que pueden
ser utilizadas a conveniencia o necesidad de dicha investigación.
1.8.1.3. Relacional
Debido a que las variables se relacionan directa o indirectamente entre ellas, es decir
muestran una casualidad causa-efecto.
7
1.8.2. Métodos de investigación
1.8.2.1. Método inductivo
Modalidad eminentemente empírica de investigación que parte de la observación de la
casuística de un fenómeno para, mediante la búsqueda y agrupación de semejanzas,
formular conclusiones de valor general.
1.8.2.2. Método Estadístico
Permite realizar el análisis de los datos para transformarlos en información y de allí
extraer resultados, conclusiones y recomendaciones
1.8.2.3. Método analítico
Es aquel que se preocupa de dividir el todo en partes y revisar cuidadosamente cada una
de ellas, identificando las partes de interés.
1.9. Fuentes y técnicas de investigación
Para la recolección de datos necesarios, y llevar a cabo esta investigación utilizaremos:
a) Fuentes secundarias tales como: libros, folletos, revistas.
b) Técnicas como: la revisión de literaturas, revisión de documentos, consultas a
expertos, trabajo de campo, Internet y fichas bibliográficas.
Obtener harina de plátano verde dominico mediante proceso de secado por conducción
para elaborar pan con diversos porcentajes de harina de trigo en la UTE Santo Domingo
2009.
8
1.10. Población y Muestra
1.10.1. Población
La población que se va a seleccionar para realizar las cataciones de aceptabilidad del
producto, van hacer los estudiantes de la escuela de Ingeniería Agroindustrial a partir
del séptimo semestre y varios docentes.
1.10.2. Muestra
Mediante la aplicación de la fórmula:
N
n =
E2 (N - 1) + 1
En donde:
n = Tamaño de la muestra
N = Tamaño de la población
E = Probabilidad estadística
9
CAPITULO II
MARCO DE REFERENCIA
2.1. EL PLÁTANO
2.1.1. Descripción de la planta
Grafico Nº 1
Plátano dominico
Fuente: www.answers.com/topic/musaceae-1
Pertenece a la familia de las Musáceas cuya especies es la Musa cavendishii (plátanos
comestibles cuando están crudos) y Musa paradisiaca (plátanos machos o para cocer).
Tiene su origen en Asia meridional, siendo conocida en el Mediterráneo desde el año
650.
La planta es una herbácea perenne gigante, con rizoma corto y tallo aparente, que
resulta de la unión de las vainas foliares, cónico de 3.5-7.5 m de altura, es subterráneo
que está coronado con yemas; éstas se desarrollan una vez que la planta ha florecido y
fructificado, terminado en una corona de hojas las cuales son muy grandes y dispuestas
en forma de espiral, de 2-4 m. de largo y hasta de medio metro de ancho, con un peciolo
de 1 m o más de longitud.
“Cada planta tiene normalmente entre 5 y 15 hojas, siendo 10 el mínimo para
“El punto de cosecha se determina visualmente de acuerdo al llenado y calibre de los
frutos. En el caso de fruta para exportación se considera también el color de la cinta
colocada en el raquis que indica el número de la semana de parición.”3
2.1.8. Exportación del plátano en el Ecuador.
El plátano de exportación no puede tener resquebrajamientos en su cáscara, signos de
marchitamiento, golpes o cicatrices excesivas, ni puntas rotas. Se toleran pequeñas
cicatrices causadas por insectos o manchas del fruto, pero no aquellas producidas a
causa de maltrato mecánico (corte, transporte, etc.).
Se realiza exclusivamente en base a los plátanos Barraganete y Barraganete enano,
empacados en cajas de cartón conteniendo 22,7 kilos (50 libras) de dedos, los que se
disponen sueltos dentro de la caja para facilitar su disposición dentro del cartón.
“Existen más de veinte empresas exportadoras de plátano, pero solo 4 de ellas la hacen
semanalmente en volúmenes importantes. Más del 90% de la exportación platanera se
origina en el sector El Carmen, pues la gran extensión de plantaciones ahí concentradas
(sobre 30000Has.) facilita obtener toda la fruta necesaria para llenar los contenedores.” 4
2.1.9. Industrialización del plátano
2.1.9.1. Harina
La harina de plátano es muy rica en hidratos de carbono y sales minerales como ser:
calcio orgánico, potasio, fósforo, hierro, cobre, fluor, iodo y magnesio. También posee
vitaminas del complejo B, tiamina, riboflavina, pirodoxina y ciancobalamina.
Por lo cual constituyen una de las mejores maneras de nutrir de energía vegetal a
nuestro organismo. Es muy indicado para la dieta de los niños, que precisan muchas
veces de un alimento que pueda saciar su hambre rápidamente. Igualmente para los
3 CABEZAS, Luis. El cultivo de plátanos en Ecuador (2003). Guayaquil – Ecuador. Pp. 66 4 CABEZAS, Luis. El cultivo de plátanos en Ecuador (2003). Guayaquil – Ecuador. Pp. 70
14
deportistas o para cualquier persona que requiera un sano energético en cualquier
momento.
Cuadro N° 2
Composición química de la harina de plátano
HARINA DE PLÁTANO
%
Agua 11.2
Proteínas 3.6
Grasa 0.8
Carbohidratos 82.2
Minerales 2.2
Total 100% Fuente: www.corpei.org
2.1.9.2. Utilización
Básicamente para el mercado interno, pues la denominada “colada de plátano” ha sido
un alimento tradicional en las áreas rural y urbana del litoral ecuatoriano, inclusive en el
medio campesino, para la nutrición de los infantes a falta de leche. En la actualidad se
realizan exportaciones eventuales a Estados Unidos y permanentemente a Colombia, de
una parte de la producción platanera de El Carmen, esto es el procesamiento de 5000
racimos (150000 “dedos” semanales).
“La cantidad de plátano empleada en la elaboración de harina representaría un total de
18000 toneladas métricas, con la salvedad que esta información es solo estimativa por la
no existencia de registros oficiales valederos” 5
5 CABEZAS, Luis. El cultivo de plátanos en Ecuador (2003). Guayaquil – Ecuador. Pp. 71
15
2.2. El pan
Gráfico Nº 2
El pan
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Pan
Desde hace miles de años, los cereales han sido el principal alimento del ser humano, y
el pan desde este tiempo es el símbolo de su alimento. En la actualidad en todo el
mundo se elabora pan, pero este que se consume hoy poco ha cambiado en su
elaboración e ingredientes desde la antigüedad.
“El pan es un alimento apetecible al mismo tiempo que nutritivo, por lo que es
conveniente incluir una adecuada proporción de féculas, entre las que se incluye el pan,
en la dieta diaria. Un gran número de panes básicos son bajos en grasa y proporcionan
una buena fuente de fécula, es decir, de hidratos de carbonos complejos que
proporcionan al cuerpo energía, así como algunas proteínas, fibra, vitaminas y hierro” 6.
2.2.1. Ingredientes básicos para preparar pan
• Harina de trigo.- La harina (término proveniente del latín farina, que a su vez
proviene de far y de farris, nombre antiguo del farro) es el polvo fino que se obtiene
del cereal molido y de otros alimentos ricos en almidón.
• Levadura.- Es un ingrediente básico en la preparación de pan, ya que permite que
éste leve. Se trata d un organismo vivo que requiere alimento y humedad para crecer
y sobrevivir.
6 SHEASBY, Anne. Recetas de pan. Edit, Blume. Edición 2005. Pp 7
16
• El azúcar.- Ayuda a alimentar la levadura y a hacerla más activa para que la
fermentación tenga lugar en el menos tiempo posible.
• Sal.- Mejora el sabor del pan. Sin embargo, también retrasa la acción de la levadura,
por lo que no debe añadir demasiada cantidad ni debe incorporarla directamente a la
levadura
• Líquidos.- El líquido más empleado en la preparación del pan es el agua, aunque
algunas recetas utilizan leche o una mezcla de leche y agua.
• Grasa.- Algunas recetas incluyen una pequeña cantidad de grasa, como mantequilla
o manteca, las cuales deben incorporarse con la harina antes o después de añadir la
levadura.
2.3. Transmisión de calor
Es una de las operaciones que tienen lugar en la industria alimentaria. Por ejemplo, la
cocción, el horneado, el secado, la esterilización y la congelación, son etapas en la que
transfiere calor, y forman parte del procesado de casi todos los alimentos.
“La transmisión de calor es un proceso dinámico durante el cual se transmite calor
desde una materia caliente a otra más fría. Su velocidad depende de la diferencia de
temperatura existente entre ellas y es mayor cuanto más grande sea ésta.” 7
2.3.1. Conducción del calor
La en tiende a fluir de una región de temperatura alta a una región de temperatura baja
dentro de una sustancia. “La ley de Fourier de conducción de calor establece que la
velocidad a la cual la energía fluye a través de una sustancia es directamente
7 EARLE, R.L. Ingeniería de los alimentos (las operaciones básicas del procesado de los alimentos, 2 da edición. España 1998. Pp. 45.
17
proporcional al gradiente de temperatura en ese punto de la sustancia y del área normal
al flujo de energía” 8
Q = - kA
En donde:
Q = Velocidad de calentamiento, tiene unidades características de W o Btu/h.
K = La conductividad térmica de la sustancia, tiene unidades características de Btu/h x
pies x ºF o W/m x ºC.
A = Área de la sección transversal normal al flujo de calor, tiene unidades
características de pie2 o m2.
dT = Cambio en la temperatura dentro de la sustancia, que se realiza en la distancia dx.
Las unidades características para dT/dx son ºF/pie o ºC/m.
2.3.2. Transmisión de calor por convección
Es el proceso mediante el cual un fluido se mueve en una comunicación termal con una
superficie sólida o líquida, recibe o libera energía por medio de conducción o radiación,
y entonces deja la superficie. En consecuencia, por lo general se expresa el flujo de
calor de acuerdo a la ley de Newton del enfriamiento como.
QA
= h (Ts – T∞) (9)
En donde:
Q/A = Flujo de calor, las unidades son W/m2 o BTU/h x pie2.
8 Clay Batty (1990). Fundamentos de Ingeniería de Alimentos. Primera Edición. Editorial Continental S.A. México. Pp. 180.
9 Clay Batty (1990). Fundamentos de Ingeniería de Alimentos. Primera Edición. Editorial Continental S.A. México. Pp. 180.
18
h = Coeficiente de transferencia de calor, las unidades son W/m2 x ºC o BTU/h x pie2 x
ºF.
Ts = Temperatura de la superficie, las unidades son ºC o ºF.
T∞ = Temperatura de corriente libre, las unidades son ºC o ºF.
2.3.2.1. Coeficiente de transferencia de calor.
Se llama alguna veces coeficiente pelicular de conductancia unitaria pelicular o
coeficiente pelicular de convección y depende de varios parámetros de flujo que
incluyen conductividad, densidad, viscosidad y velocidad de fluido, nivel de turbulencia
y posición en la superficie.
• El número de Nusselt, algunas veces llamado el coeficiente adimensional de
transferencia de calor se define como:
Nu = (10)
En donde:
Nu = Número de Nusselt, adimensional.
h = Coeficiente pelicular, las unidades son W/m2 x ºC o BTU/h x pie2 x ºF.
L = Longitud característica como diámetro de un tubo o longitud de la superficie plana,
la unidad es m.
k = Conductividad térmica del fluido, la unidad es W/m x ºC.
• El número de Reynolds se define como:
10 Clay Batty (1990). Fundamentos de Ingeniería de Alimentos. Primera Edición. Editorial Continental S.A. México. Pp. 191.
19
Re = ∞
µ (11)
En donde:
Re = Número de Reynolds, adimensional.
ρ = Densidad del fluido, la unidad es kg/m3.
V∞ = Corriente libre o velocidad media, la unidad es m/s.
L = Longitud característica, la unidad es m.
µ = Viscosidad, la unidad es kg/m x s.
• El número de Prandtl se define como:
Pr = µ (12)
En donde:
Pr = Número de Prandtl, adimensional.
Cp = Calor específico a presión constante, la unidad es kJ/kg x ºC.
µ = Viscosidad, la unidad es kg/m x s.
k = Conductividad térmica, la unidad es W/m x ºC.
• El número de Grashof se define como:
Gr = (13) 11 Clay Batty (1990). Fundamentos de Ingeniería de Alimentos. Primera Edición. Editorial Continental S.A. México. Pp. 191.
12 Clay Batty (1990). Fundamentos de Ingeniería de Alimentos. Primera Edición. Editorial Continental S.A. México. Pp. 191.
20
En donde:
Gr = Número de Grashof, adimensional.
g = Aceleración debido a la gravedad, la unidad es m/s2.
β = Coeficiente volumétrico de expansión que tiene unidades de K-1 R-1.
ρ = Densidad de masa, la unidad es kg/m3.
µ = Viscosidad, la unidad es kg/m x s.
Ts = Temperatura de superficie, la unidad es ºC.
T∞ = Temperatura de corriente libre o temperatura ambiente, la unidad es ºC.
L = Una longitud característica, la unidad es m.
2.3.2.2. Coeficiente de transferencia de calor global
La transferencia de calor comúnmente se encuentra en el procesamiento de alimentos
que implica un proceso con múltiples etapas en el cual el calor se transmite por
convección, en parte de un fluido a la superficie de una pared sólida, después es
conducido desde la superficie de la pared hacia otro fluido. La ecuación para el calcula
de la transferencia de calor global seria.
U = 1 (14) 1 h1
Δxk
1h2
En donde:
U = Coeficiente de transferencia de calor global, la unidad es W/m2 x ºC.
h = Coeficiente pelicular, la unidad es W/m2 x ºC.
Δx = Espesor de las paredes, la unidades son cm o m.
k = Conductividad térmica, la unidad es W/m x ºC. 13 Clay Batty (1990). Fundamentos de Ingeniería de Alimentos. Primera Edición. Editorial Continental S.A. México. Pp. 191.
14 Clay Batty (1990). Fundamentos de Ingeniería de Alimentos. Primera Edición. Editorial Continental S.A. México. Pp. 208.
21
Q = U x A x ΔT (15)
Diferencia en la temperatura del fluido. ΔT = T∞1 - T∞2
En donde:
Q = Velocidad de transmisión de calor, las unidades son W o BTU.
U = Coeficiente de transferencia de Calor global entre la fuente calorífica y la
superficie, la unidad es W/m2 x ºC.
A= Es el área de transferencia de calor, las unidades son m2 o pie2.
ΔT = Es la diferencia de temperaturas, las unidades son ºC o ºF.
2.3.2.3. Calor Específico
“El calor específico se define como el cambio de energía específica interna por el
cambio de temperatura. Ya que en esta fase puede ser un sólido, un líquido o un gas,
pero no se producirán cambios de fase. Así se definirá una variable llamada calor
específico, la cantidad de calor que se requiere por unidad de masa para elevar la
temperatura en un grado” 16
Q = M Cp ΔT (17)
En donde:
M = Masa en kilogramos.
Cp= Calor específico, la unidad es kJ / kg* °C.
ΔT = Cambio de Temperaturas en grados centígrados.
15 EARLE, R.L. Ingeniería de los alimentos (las operaciones básicas del procesado de los alimentos, 2 da edición. España 1998. Pp. 60.
16 Van, Wylwn Gordon: Fundamentos de la Termodinámica , Segunda Edición, Editorial
17 Van, Wylwn Gordon: Fundamentos de la Termodinámica , Segunda Edición, Editorial
22
2.4. Secado.
“El secado es uno de los métodos más antiguos para conservar alimentos. Los
practicaban los pueblos primitivos, con anterioridad a la historia escrita, para secar
carne y pescado al sol.”18
Se entiende por secado de los alimentos la extracción deliberada del agua que contiene,
operación que se lleva a cabo en la mayoría de los casos evaporando el agua por acción
de su calor latente de vaporización.
“El secado es un proceso en el cual se elimina la humedad de un producto alimenticio
para reforzar su estabilidad, transportabilidad, sabor, y textura.”19
2.4.1. Conducción
“Es un mecanismo para la transferencia de calor al material que se está secando. La
trasferencia de calor se efectúa en un lado del producto alimenticio húmedo mientras
que el vapor de agua sale por el otro lado.” 20
2.4.2. Tipos de secadores.
En la industria de alimentos es de esperar que se utilicen diferentes tipos de secadores,
aunque los principios básicos y fundamentales del secado de alimentos se pueden
aplicar a cualquier tipo de secadores.
18 EARLE, R.L. Ingeniería de los alimentos (las operaciones básicas del procesado de los alimentos, 2 da edición. España 1998. Pp. 83.
19 Clay Batty (1990). Fundamentos de Ingeniería de Alimentos. Primera Edición. Editorial Continental S.A. México. Pp. 258.
20 Clay Batty (1990). Fundamentos de Ingeniería de Alimentos. Primera Edición. Editorial Continental S.A. México. Pp. 260.
23
Cuadro Nº 3
Tipos de secadores
SECADORES PRODUCTOSSecador de tambor Leche, hortalizas, plátanos.
Secadores de túnel Algunos productos de carne
Secadores rotatorios Frutas y hortalizas
Hornos secadores Manzanas, algunas hortalizas
Secador de bandejas Granos secos
Fuente: Desrosier Norman 1997
2.4.2.1. Secadores de bandeja.
“En los secadores de bandeja el producto el producto alimenticio se extiende sobre
bandejas en las que tiene lugar la desecación.
La calefacción se puede llevar a cabo mediante una corriente de aire que pasa sobre la
bandeja, por conducción en bandejas calefactoras, por soportes calentados o por
radiación desde superficies calientes.” 21
Gráfico Nº 3
Esquema de un secador de bandejas
Fuente: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4070035/images/Fig_7.7.gif 21 EARLE, R.L. Ingeniería de los alimentos (las operaciones básicas del procesado de los alimentos, 2 da edición. España 1998. Pp. 98.
24
Considérese el sistema secador que se ilustra en el gráfico Nº 2. Un balance de energía
para este sistema da:
Q = Mpe * Cpe (Tpe – Tpi) + Ma[Ca(Tae – Tai) (22)
+ ωai(hve – hvi)] + Mevap(hve – Hli) + Qperdido
En donde:
Q = Transferencia de calor que se necesita, las unidades son kJ/h o kW.
Mpe = Velocidad de flujo de masa del producto que sale del sistema, la unidad es kg/h.
Cpe = Calor específico del producto de salida, la unidad es kJ/kg x ºC.
Tpe = Temperatura del producto a la salida, la unidad es ºC.
Tpi = Temperatura del producto a la entrada, la unidad es ºC.
Ma = Velocidad de flujo de masa del aire seco a la entrada del secador, la unidad es
kg/h.
Ca = Calor específico a presión constante del aire seco, la unidad es kJ/kg x ºC.
Tae = Temperatura del aire a la salida, la unidad es ºC.
Tai = Temperatura del aire a la entrada, la unidad es ºC.
ωai = Humedad absoluta del aire que entra al secador, la unidad es kgH2O/kg A.S.
hve = Entalpía del vapor de agua en la salida del aire, la unidad es kJ/kg.
hvi = Entalpía del vapor de agua en la entrada del aire, la unidad es kJ/kg.
Mevap = Velocidad de evaporación dentro del secador, la unidad es kg H2O/h.
hli = Entalpía del vapor de agua líquida en la entrada del producto, la unidad es kJ/kg.
Qperdido = Perdida de calor a través de las paredes por fugas de aire, la unidad es kJ/h.
Q = U * A * ΔT (23)
22 Clay Batty (1990). Fundamentos de Ingeniería de Alimentos. Primera Edición. Editorial Continental S.A. México. Pp. 265.
23 EARLE, R.L. Ingeniería de los alimentos (las operaciones básicas del procesado de los alimentos, 2 da edición. España 1998. Pp. 60.
25
En donde:
Q = Velocidad de transmisión de calor, las unidades son W o BTU.
U = Coeficiente de transferencia de Calor global entre la fuente calorífica y la
superficie, la unidad es W/m2 x ºC.
A= Es el área de transferencia de calor, las unidades son m2 o pie2.
ΔT = Es la diferencia de temperaturas, las unidades son ºC o ºF.
2.4.2.2. Secadores de tambor
Los secadores de tambor usan transferencia de calor por conducción para suministrar la
energía para la vaporización del agua. El vapor se condensa dentro del tambor para
constituir una fuente de calor, a medida que el tambor gira se adhiere una delgada capa
del producto sobre el tambor.
La velocidad de rotación del tambor se ajusta para obtener el contenido deseado de
humedad en el producto que una vez secado es raspado para desprenderlo del tambor
por medio de una cuchilla.
Gráfico Nº 4
Secador de tambor
Fuente: http://www.jlsintl.com
Un balance de energía para este sistema es el siguiente:
Q = Velocidad de transferencia de calor, las unidades son kJ/h o kW.
Mpe = Velocidad de flujo de masa del producto a la salida, la unidad es kg/h.
Cpe = Calor especifico del producto a la salida, la unidad es kJ/kg x ºC.
Te = Temperatura de salida del producto, la unidad es ºC.
Ti = Temperatura de entrada del producto, la unidad es ºC.
Mevap = Velocidad de evaporación del agua, la unidad es kgH2O/h.
he = Entalpía del vapor de agua a la salida, la unidad es kJ/kg.
hi = Entalpía del vapor de agua a entrada, la unidad es kJ/kg.
Qperdido = Pérdida de calor hacia el ambiente, la unidad es kJ/h.
2.4.2.3. Secadores rotatorios
Son secadores que consisten en un cilindro que contiene el producto a secar y que rota a
bajas rpm sobre su eje agitando el producto, logrando un secado más rápido y
homogéneo.
Posee un generador de aire caliente del tipo indirecto provisto de un soplador centrífugo
y un quemador automático de GLP y GNC. Pueden secarse batch de productos húmedos
de 100 a 3,000 Kg.
Gráfico Nº 5
Secador de tambor
Fuente:www.quebarato.com.br
27
2.5. Molienda.
“La molienda es una operación unitaria que reduce el volumen promedio de las
partículas de una muestra sólida. La reducción se lleva a cabo dividiendo o
fraccionando la muestra por medios mecánicos hasta el tamaño deseado.” 24 .
Los métodos de reducción más utilizados en las maquinas de molienda son compresión,
impacto, frotamiento y cortado.
2.5.1. Tipos de molinos.
• Molinos de martillo
Se basa en el mecanismo de compresión del material entre dos cuerpos. Entre más
rápida sea la fuerza de aplicación más rápido ocurre la fractura por el aumento de la
energía cinética concentrando la fuerza de fragmentación en un solo punto produciendo
partículas que se fracturan rápidamente hasta el límite.
Gráfico Nº 6
Molino de martillo
Fuente: www.imbetahn.com/Molino.html
• Molino de piedra
Se utilizan dos piedras circulares, siendo la inferior fija y la superior giratoria. El
principio de su funcionamiento es el efecto de cortadura de la piedra giratoria. Las 24 http://www.emagister.com/uploads_courses/Comunidad_Emagister_22241_22241.pdf
28
piedras suelen estar formadas por segmentos que se mantienen unidos por una banda de
hierro, de modo que cuando gira la piedra superior se produce un efecto de corte sobre
el grano.
Gráfico Nº 7
Molino de piedra
Fuente: www.tumbes.olx.com.pe
2.6. Tamizado
El tamizado es un proceso físico, con el objeto de separar la materia en sus distintos
tamaños. Se realiza con una herramienta denominada tamiz, puede ser simplemente una
red o un proceso industrial.
El tamizado puede realizarse en seco (el material está en polvo) o en húmedo. El
tamizado en húmedo se efectúa con adición de agua, o un fluido al material.
Gráfico Nº 8
Tamizador
Fuente: www.solostocks.com
29
• Granulometría
“Es la medición de los granos de una formación sedimentaria y el cálculo de la
abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala
granulométrica.” 25
2.7. Mezclado.
El mezclado es el proceso según el cual varios ingredientes se ponen en contacto, de tal
forma que al final de la operación se obtenga un sistema homogéneo.
La mezcla completa se puede por ello definir como aquella situación en la que todas las
muestras contienen los componentes en las mismas proporciones.
2.7.1. Tipos de mezcladores
• Mezcladores de corrientes:
En este tipo de mezclador, se introducen los materiales casi siempre por medio de una
bomba y la mezcla se produce por interferencia de sus flujos corrientes. Solo se
emplean en los sistemas continuos o circulantes para la mezcla completa de fluidos
miscibles.
• Mezclador de Paletas o Brazos.
“Este es, probablemente el tipo más antiguo de mezclador y consiste en esencia en una
o varias paletas horizontales, verticales o inclinadas unidas a un eje horizontal, vertical
o inclinado que gira axialmente dentro del recipiente (aunque no siempre está centrado
con éste). De esta manera el material que se mezcla es empujado o arrastrado alrededor
del recipiente siguiendo una trayectoria circular.” 26