UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS Tesis OPTIMIZACIÓN DEL NIVEL DE SUSTITUCIÓN DE LA HARINA DE TRIGO POR HARINA DE QUINUA (Chenopodium quinoa), CAÑIHUA (Chenopodium pallidicaule) Y KIWICHA (Amaranthus caudatus) EN LA ELABORACIÓN DE PAN PANINI PRECOCIDO. PRESENTADO POR BACH. CARLA ALEJANDRA PISFIL GONZALES ASESORADO POR: ING. CARMEN ANNABELLE CAMPOS SALAZAR PARA OPTAR EL TÍTULO DE: INGENIERO EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS LAMBAYEQUE – PERÚ 2017 UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS Tesis OPTIMIZACIÓN DEL NIVEL DE SUSTITUCIÓN DE LA HARINA DE QUINUA (Chenopodium quinoa), CAÑIHUA (Chenopodium pallidicaule) Y KIWICHA (Amaranthus caudatus) EN LA ELABORACIÓN DE PAN PANINI PRECOCIDO. PARA OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERO EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS APROBADO POR EL JURADO Ing. Rubén Darío Sachún García Ing. Ysabel Nevado Rojas PRESIDENTE SECRETARIA Ing. Juan Francisco Robles Ruiz VOCAL LAMBAYEQUE – PERÚ 2017 Dedicatoria A Dios: Porque ha estado conmigo en cada paso que doy, cuidándome y dándome fortaleza para continuar. Con todo mi amor y respeto para el creador, por permitirme llegar a este momento tan especial en mi vida. Por los triunfos y los momentos difíciles que me han enseñado a valorarte cada día más. A mis padres: Que privilegio tenerlos como padres, el gran regalo que Dios me dio, crecer sin olvidar tanto esfuerzo y sacrificio muchas veces incomprendido, esto solo se le entrega a alguien muy querido. Gracias por ser un ejemplo a seguir, y enseñarme que con dedicación y esfuerzo todo es posible. Con todo mi cariño y amor, esta tesis se la dedico a ustedes. Sra. Juana Betty Gonzales Gonzales Sr. Alejandro Pisfil Custodio A mis abuelos: Tuve la dicha de tenerlos a mi lado, de recibir sus consejos que me sirvieron y me servirán para toda la vida. Gracias por darme unos padres maravillosos y sé que desde el cielo me cuidan e iluminan. Humbelinda Gonzales Ayasta Juan Gonzales Chavesta Gregoria Custodio Mechan Agustín Pisfil Rodríguez Agradecimiento A mis hermanos por su apoyo moral durante la realización de esta tesis. Blanca Elena Pisfil Gonzales Maria Rosa Pisfil Gonzales Percy Fernando Pisfil Gonzales A mi asesora y maestra Ing. Carmen Annabella Campos Salazar por su apoyo y orientación durante el proceso de investigación, impulsándome siempre a seguir adelante. Al Ing. Luis Francisco Márquez Villacorta por su apoyo incondicional en la realización de esta investigación. A mis sobrinos, Jorge Luis, María Fernanda, Sofía Antonella, Fabrizio Alejandro, María Guadalupe y Fernando Alonso que con sus risas me siento muy afortunada de tenerlos conmigo. A mis grandes amigos, por su infinita paciencia y apoyo constante que siempre me han brindado. Karen Reyes Guerrero Sandra Custodio Urcia Iván Farroñay Antón Mauricio Gonzales Santacruz Cristina Effio Palacios Emma Ximena Sencio Sánchez German M. Carranza Diana Suy Suy Pinglo Marco Atoche Inoñan Vicente Valdera Sandoval ÍNDICE GENERAL Pág. RESUMEN XVI ABSTRACT XVII INTRODUCCIÓN 1 I. FUNDAMENTO TEÓRICO 4 1.1. Trigo 4 1.1.1. Historia del trigo 4 1.1.2. Posición taxonómica 5 1.1.3. Descripción botánica 6 1.1.4. Valor nutricional 6 1.1.5. Harina de trigo 6 1.1.6. Importación del trigo 8 1.2. Quinua 12 1.2.1. Historia de la quinua 12 1.2.2. Posición taxonómica 12 1.2.3. Nombres comunes 12 1.2.4. Descripción botánica 13 1.2.5. Valor nutricional 13 1.2.6. Harina de quinua 14 1.2.7. Producción y exportación de la quinua 14 1.3. Kiwicha 16 1.3.1. Historia de la kiwicha 16 1.3.2. Posición taxonómica 20 1.3.3. Nombres comunes 20 1.3.4. Descripción botánica 20 1.3.5. Valor nutricional 21 1.3.6. Harina de kiwicha 21 1.3.7. Producción y exportación de la kiwicha 21 1.4. Cañihua 25 1.4.1. Historia de la cañihua 25 1.4.2. Posición taxonómica 25 1.4.3. Nombres comunes 27 1.4.4. Descripción botánica 27 1.4.5. Valor nutricional 27 1.4.6. Harina de cañihua 29 1.4.7. Producción y exportación de cañihua 29 1.5. Pan 29 1.5.1. Historia del pan 33 1.5.2. Tipos de pan 33 1.5.2.1. Según su formulación 34 1.5.2.2. Según su cocción 34 1.5.3. Insumos de panificación 35 1.5.3.1. Agua 35 1.5.3.2. Levadura 35 1.5.3.3. Sal 36 1.5.3.4. Ácido ascórbico 36 1.5.3.5. Harina 37 1.5.3.6. Propionato de calcio 37 1.5.3.7. Otros componentes del pan 39 1.5.4. Sistema de elaboración 39 1.5.5. Procesos de panificación 39 1.5.5.1. Amasado 39 1.5.5.2. División y pesado 39 1.5.5.3. Boleado o heñido 39 1.5.5.4. Reposo 42 1.5.5.5. Formado 42 1.5.5.6. Fermentación 42 1.5.5.7. Corte 43 1.5.5.8. Cocción 43 1.5.6. Análisis fisicoquímico de las harinas y del pan 43 1.6. Pan precocido 45 1.6.1. Ventajas del pan precocido 45 1.6.2. Pan Panini precocido 47 1.7. Evaluación sensorial 50 1.7.1. Aspectos ambientales 50 1.7.2. La muestra 50 1.7.3. Los panelistas 52 1.7.4. Características sensoriales del pan 53 1.8. Análisis de perfil de textura del pan 54 1.9. Método estadístico de superficie de respuesta 55 1.9.1. Diseño experimental Box-Benhken 59 1.10. Balance de materia 60 II. Materiales y métodos 63 2.1. Lugar de ejecución de la investigación 63 2.2. Materia prima e insumos 63 2.3. Materiales, reactivos y equipos 63 2.4. Métodos de análisis 65 2.4.1. Población y muestra 65 2.4.2. Variables en estudio 67 2.4.3. Método para el análisis fisicoquímico de las harinas y del pan optimizado 67 2.4.4. Proceso de elaboración del pan Panini precocido 70 2.4.5. Método para la Evaluación sensorial 70 2.4.5.1.Etapa de selección y entrenamiento de panelistas 91 2.4.6. Método para el Análisis de Perfil de Textura 95 2.4.7. Balance de materia 95 2.4.8. Análisis estadístico de los datos 98 III. Resultados 98 3.1. Resultados del análisis fisicoquímico de las harinas 98 3.2. Resultados del análisis fisicoquímico del pan optimizado 98 103 3.3. Resultados de Análisis de Perfil de Textura 3.4. Resultados de Evaluación sensorial 112 3.5. Balance de materia 116 IV. Discusiones 121 V. Conclusiones 127 VI. Recomendaciones 129 VII. Bibliografía 130 VIII. Glosario 145 IX. Anexo 146 LISTA DE ANEXO Anexo 01: Morfología del Trigo 147 Anexo 02: Fragmento de la Norma del Codex STAN 152-1985 148 Anexo 03: Morfología de la quinua 149 Anexo 04: Morfología de la kiwicha 150 Anexo 05: Morfología de la cañihua 151 Anexo 06: Variedades de Panini en el mundo 152 Anexo 07: Formulación de diversos tipos de panes 153 Anexo 08: Secuencia fotográfica de la realización de los análisis fisicoquímicos en las harinas (quinua, kiwicha, cañihua y trigo), pan optimizado y pan patrón Panini 154 Anexo 09: Materia prima, insumos e ingredientes utilizados en la elaboración de pan Panini precocido. 156 Anexo 10: Proceso de elaboración del pan Panini precocido 157 Anexo 11: Ficha técnica del pan Panini precocido 158 Anexo 12: Formato de evaluación final para la evaluación del pan Panini 160 precocido sustituido 161 Anexo 13: Codificación de cada tratamiento según el diseño Box Benhken Anexo 14: Secuencia fotográfica de la evaluación final del pan Panini precocido 162 Anexo 15: Puntaje de cada panelista para los atributos textura, sabor, olor y color 163 Anexo 16: Pasos para la determinación de la textura instrumental de los tratamientos 164 Anexo 17: Gráficos de compresión vs tiempo de los 15 tratamientos y el pan patrón con su respectiva replica. 165 Anexo 18: Optimización de respuesta para las variables dureza, elasticidad y cohesividad 176 Anexo 19: Contorno de superficie de respuesta estimada para las variables dureza, elasticidad y cohesividad 177 Anexo 20: Diagrama de Pareto para las variables dureza, elasticidad y cohesividad 178 LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 01: Importación de trigo 2016 10 Gráfico 02: Exportación de quinua 2016 18 Gráfico 03: Exportación de kiwicha 2016 23 Gráfico 04: Exportación de quinua, kiwicha, cañihua y chía 2016 31 Gráfico 05: Carga de compresión vs tiempo del pan patrón 165 Gráfico 06: Replica carga de compresión vs tiempo del pan patrón 165 Gráfico 07: Carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 1 165 Gráfico 08: Replica carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 1 166 Gráfico 09: Carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 2 166 Gráfico 10: Replica carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 2 166 Gráfico 11: Carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 3 167 Gráfico 12: Replica carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 3 167 Gráfico 13: Carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 4 167 Gráfico 14: Replica carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 4 168 Gráfico 15: Carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 5 168 Gráfico 16: Replica carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 5 168 Gráfico 17: Carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 6 169 Gráfico 18: Replica carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 6 169 Gráfico 19: Carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 7 169 Gráfico 20: Replica carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 7 170 Gráfico 21: Carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 8 170 Gráfico 22: Replica carga de compresión vs tiempo del pan Panini 170 tratamiento 8 Gráfico 23: Carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 9 171 Gráfico 24: Replica carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 9 171 Gráfico 25: Carga de compresión vs tiempo del pan Panini tratamiento 10 171 Gráfico 26: Replica carga de