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ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO REOLÓGICO DE LA
MASA PARA GALLETAS TIPO CRACKER CON
DIFERENTES TIPOS DE AGITADOR.
STEFFANY ALEXANDRA QUINTANA CALDERÓN
Asesor
ÓSCAR ALBERTO ÁLVAREZ SOLANO, PhD.
Coasesor
JAIME EDUARDO DÁVILA CASTRO
Jurado
ANDRÉS GONZÁLES BARRIOS, PhD.
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
BOGOTÁ D.C.
2016
2
ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO REOLÓGICO DE LA MASA
DE GALLETAS TIPO CRACKER CON DIFERENTES TIPOS DE
AGITADOR.
Steffany Alexandra Quintana Calderón Departamento de Ingeniería Química, Universidad de los Andes, 9 de Mayo 2016
RESUMEN
Uno de los problemas que puede presentarse la industria de alimentos es el
desconocimiento de los efectos a nivel molecular, que traen consigo las condiciones de
operación y producción. El tipo de mezclado utilizado para la elaboración de masa de
galletas es uno de los factores decisivos al diseñar el producto, pues este paso es la base
para las etapas siguientes de la producción. El objetivo de este proyecto es estudiar el
comportamiento reológico de la masa de galletas tipo cracker, modificando el tipo de
agitador implementado. Como resultado se obtiene que el efecto causado por cada tipo de
agitador implementado difiere debido a que cada uno posee un patrón de flujo diferente, el
cual afecta la aireación de la masa, la dispersión del agua, entre otros factores claves para el
desarrollo del gluten y de la levadura. Basado en los resultados obtenidos, el agitador tipo
pala arroja datos con una desviación 11,2% mayor que los resultados obtenidos con el
agitador tipo gancho. Teóricamente se encuentra que los cambios reológicos de la masa
además de estar ligados al tipo de agitador implementado, se pueden atribuir al desarrollo
del gluten y a los productos generados en la fermentación. El etanol y el ácido succínico
afectan de manera directa las propiedades reológicas de la masa. El ácido succínico debilita
la estructura del gluten además de disminuir el pH de la mezcla, como consecuencia
decrece la estabilidad y la extensibilidad de la masa. El etanol, por el contrario, incentiva la
aglomeración del gluten causando con esto mayor rigidez en la masa.
1 INTRODUCCIÓN
1.1 Que son las galletas
Las galletas son un producto alimenticio de
consumo masivo, las cuales son
globalmente incorporadas en la dieta diaria
por personas de todas las edades. Según
ICONTEC, las galletas son obtenidas
mediante el horneado de masa sólida,
semi-sólida o líquida, hecha a partir de
3
Tipos de galletas
Saladas
Tienen un sabor predominantemente salado, elaborada a
partir de masa sólida.
Dulces
Tienen un sabor predominantemente
dulce, elaborada a partir de masa sólida.
Rellenas
En su interior contienen un relleno, elaborada a partir de masa sólida, semi-sólida o líquida.
Wafer
Elaborada a partir del horneado de una masa
líquida, se adiciona relleno para formar un
sándwich.
Cubiertas
Recurbierta parcial o totalmente por baños de repostería, puede contener fruta seca y
otros agregados.
Obleas, conos y
barquillos
Obtenido a partir del calentamiento rápido de
dos láminas hechas a partir de masa líquida,
puede contener relleno.
trigo u otras farináceas, además de
distintos ingredientes aptos para el
consumo humano [1]. Históricamente
fueron producidas por primera vez en
Persia y datan del siglo 7 A.C. Con el paso
del tiempo este producto se fue
extendiendo por todo el mundo y llegó a
París en el sigo 14 D.C, para la época de
1590 la galletas ya eran incluidas en libros
de cocina, y en el año de 1952 se creó el
diseño actual de una de las galletas más
populares de la historia, la galleta Oreo®
[2].
1.2 Tipos de galletas
Existen variados tipos de galletas las
cuales difieren en sabor, textura y
procedimiento de elaboración. La Figura 1
nos muestra los tipos de galletas más
comunes:
Figura 1. Tipos de galletas, información
tomada de [1].
1.3 Ingredientes para la elaboración de
las galletas saladas
Los ingredientes utilizados para la
elaboración de galletas saladas son
diversos. A continuación se exponen los
implementados para la producción de las
galletas tipo cracker de este proyecto:
a. Harina
b. Grasa
c. Azúcar
d. Levadura
e. Bicarbonato de sodio
f. Sal
g. Agua
Cada uno de estos ingredientes afecta de
manera específica la masa que se está
produciendo, a continuación se explica la
función de dichos ingredientes.
1.3.1 Harina
Es la encargada de darle cuerpo y
elasticidad a la masa debido al gluten y al
almidón que contiene (ver Figura 2).
El gluten se caracteriza por tener una
estructura en tres dimensiones, la cual le
brinda elasticidad a la masa [3]. La
cantidad de gluten en la mezcla interfiere
con la textura y el volumen de la galleta
una vez ha sido horneada [3].
El gluten está constituido por
glucoproteínas como la gliadina y
glutenina, las cuales representan entre el
80.85% de la proteína total del gluten [4].
Las gliadinas son las encargadas de brindar
la adhesividad y las propiedades de fluido
a la masa, son ricas en glutamina y prolina,
y posee un nivel bajo de aminoácidos
cargados [5]. Estas proteínas poseen un
peso molecular entre 30000-80000 [5]. Las
gliadinas constituyen un tercio de la
4
proteína del gluten, y es clasificada en sub
unidades 𝛼, 𝛽, 𝜔, y 𝛾, de acuerdo a su
movilidad en electroferesis a pH ácido [5].
La organización de las gliadinas se basa en
una estructura secundaria 𝛼-hélice y 𝛽-
espiral [5].
La 𝛼 y 𝛾-gliadinas son proteínas
monoméricas conformadas por 250-300
residuos de aminoácido, las 𝛼- gliadinas
poseen 6 residuos de cisteína que forman
enlaces disulfuro, mientras que las 𝛾-
gliadinas poseen 8 residuos de cisteína lo
cual les permite formar nuevos enlaces
covalentes con otras proteínas del gluten.
Las 𝜔 −gliadinas son conformadas
aproximadamente por 350 residuos de
aminoácido [5].
Las gluteninas están definidas como
moléculas de alto peso molecular (entre
500000 a más de 10 millones) encargadas
de brindar elasticidad a la masa [6]. Están
unidas por puentes disulfuro y fuerzas
intermoleculares no covalentes [5]. Al
igual que las gliadinas son solubles en
alcohol. Las gluteninas están constituidas
por sub-unidades de alto y bajo peso
molecular, unidas por medio de enlaces
covalentes y no covalentes, siendo las
unidades de alto peso molecular las que
influyen en la elasticidad del gluten [7].
Las gluteninas se clasifican en los grupos
A, B, C y D, de acuerdo a su movilidad
electroforética. El grupo A contiene
moléculas con alto peso molecular (entre
95000-136000). Por otra parte el grupo B y
C tiene moléculas de bajo peso molecular
(42000-51000 y 31500-35500), estas
moléculas pueden formar puentes disulfuro
ya que contienen de 7 a 8 residuos de
cisteína. Debido a que 6 de los residuos de
la cisteína están ubicados de manera
análoga en la gliadina, son capaces de
formar puentes disulfuro intramoleculares
[5].
Figura 2. Elasticidad de la masa
Por otra parte se tiene el almidón el cual
vuelve la miga rígida consiguiendo con
esto que la estructura de la masa sea más
estable [3].
Otra de las funciones de la harina es
ayudar en el proceso de fermentación pues
contiene azúcares que alimentan la
levadura.
En panadería se trabaja principalmente con
dos tipos de harina:
Harina suave
Harina dura
La harina suave también llamada “todo
propósito” se caracteriza por tener menor
cantidad de gluten (8-10%), en su
molienda se incorpora trigo duro y blando
[8]. Se utiliza para elaborar tortas,
hojaldres, entre otras preparaciones [3].
Por otro lado, la harina dura tiene mayor
cantidad de gluten (10-17%) y en efecto la
mezcla tiene un poder de absorción más
alto [8]. Esta harina se utiliza para preparar
productos que necesiten mantener su
estructura en el proceso de cocción y
horneado. A demás es utilizada para
5
intensificar la fermentación de las masas
[3].
Para el desarrollo de este proyecto se
implementó harina suave debido a que es
utilizada comúnmente para la producción
de galletas, debido a que la textura
moldeable obtenida es adecuada para el
proceso de elaboración de estos productos
[9].
1.3.2 Grasa
La grasa ayuda a controlar el desarrollo del
gluten ya que recubre las proteínas del
mismo, evitando que absorban agua.
También contribuye a la formación de
capas en la masa, ayuda a suavizarla, y a
prevenir el endurecimiento de la misma en
el horneado [3].
1.3.3 Azúcar
La función principal del azúcar es servir
como fuente de carbono para las células de
la levadura en el proceso de fermentación.
El azúcar ayuda a que el amasado sea más
sencillo, pues ablanda la masa debido a
que compite con el almidón por la
absorción de agua, lo que conlleva a que la
miga sea menos rígida. Por otra parte el
azúcar eleva la temperatura a la cual el
almidón gelatiniza la masa y las proteínas
del gluten se coagulan, logrando con esto
que el 𝐶𝑂2 expanda mejor la mezcla [3].
Es necesario conocer el tipo y la cantidad
de azúcar que se agrega a la masa, pues
esto trae consecuencias como la
deshidratación de las células de la levadura
por el exceso de este ingrediente en la
mezcla [3]. Por otra parte, en el proceso de
fermentación alcohólica la levadura no
metaboliza todo tipo de azúcares, en
general fermenta la glucosa y algunas
lactosas [10]. Este es uno de los motivos
por los cuales es necesario conocer el tipo
de azúcar añadido a la mezcla.
1.3.4 Levadura
Células pertenecientes al reino de los
hongos que ayudan a la producción
biológica de CO2 en la masa. La función de
la levadura es metabolizar las sustancias
orgánicas de la mezcla [3]. Generalmente
se utiliza cultivos de Saccharomyces
cerevisiae para las producciones
industriales [11]. La activación de la
levadura se realiza con agua tibia y azúcar,
cuando esta lista comienza a liberar CO2.
Las células de la levadura se multiplican
continuamente cada vez que se rehidratan
[3].
1.3.5 Bicarbonato de sodio
Su función es ayudar a la producción de
𝐶𝑂2. Además estabiliza el pH de la masa,
sí se agrega gran cantidad de bicarbonato a
la mezcla el sabor final de la galleta puede
llegar a ser inadecuado [12].
1.3.6 Sal
La sal además de brindar sabor a la mezcla
deshidrata las células de la levadura,
consiguiendo que el crecimiento de las
mismas y la producción de 𝐶𝑂2 sea
controlado. Si no es agregada en la masa se
produce un crecimiento exagerado de las
células de levadura, lo cual conlleva a una
estructura demasiado porosa y una masa
excesivamente elástica [3].
1.3.7 Agua
Los líquidos son importantes debido a que
hidratan las proteínas del gluten y el
6
almidón. Por otra parte en el agua se
disuelve el azúcar de la mezcla y los
ingredientes que se encuentran en menor
cantidad (ejemplo: bicarbonato de sodio y
sal). Al vaporizarse, el agua amplía las
celdas de la masa durante el horneado,
mejorando así el paso del aire caliente [3].
1.4 Proceso general para la elaboración
de galletas
El proceso general para la producción de
galletas consta de 4 pasos fundamentales,
estos se pueden observar en la Figura 3.
Las condiciones del proceso para la
fabricación de galletas son de gran
importancia, pues de esto depende que la
galleta sea única y tenga las características
específicas que buscan los consumidores.
Figura 3. Proceso general para la
producción de galletas.
1.4.1 Paso 1: Mezclado
Todo comienza por el mezclado en donde
se integra la harina, el agua, la grasa, el
azúcar y la levadura activa. En este
proceso se desarrolla el gluten de la harina.
El bicarbonato de sodio es un ingrediente
adicional que se agrega a la masa
dependiendo el tipo de galleta que se
quiera elaborar, generalmente se incorpora
en una segunda etapa de mezclado cuando
la masa sale de la fermentación.
1.4.2 Paso 2: Fermentación o esponje
La fermentación o el esponje es el proceso
en el cual la levadura se desarrolla. En este
paso se genera 𝐶𝑂2 y alcohol. Los
productos líquidos generados en la
fermentación brindan el olor y sabor
característico de la masa, por otra parte el
𝐶𝑂2 es el encargado de duplicar el
volumen de la misma. Para el buen
desarrollo de la levadura es necesario tener
condiciones de temperatura y humedad
específicas.
La levadura utiliza fuentes de carbono para
realizar la fermentación, estas son
adquiridas del azúcar y de la harina que al
tener enzimas como la α − amilasa y la
β − amilasa degradan el almidón para
obtener dextrosa [13].
A temperatura ambiente el alcohol es
líquido por este motivo forma parte de la
fase líquida de la masa, por el contrario el
dióxido de carbono es gaseoso, es disuelto
parcialmente y se genera ácido carbónico
(Ecuación 1), otra parte de dióxido de
carbono es retenido por la masa y el resto
escapa [14].
Ecuación 1. Producción de ácido
carbónico.
Algunos de los factores que ayudan a la
generación de gas son [14]:
Aumento de la concentración de
levadura.
Adición de estimulantes para la
levadura: Sulfato de calcio,
carbonato amónico y cloruro
amónico.
Cantidad adecuada de azúcar.
Elevación de la temperatura sobre
los 30°C y menor a los 40°C.
Muchos de los procesos necesitan que la
masa guarde gran cantidad de gas, para
lograr esto es necesario que se desarrolle
Mezclado esponje Moldeado Horneado
7
una estructura coloidal dispersa con el fin
de madurar la masa [14].
1.4.3 Paso 3: Moldeado
Una vez la masa ha salido del proceso de
esponje se procede a moldearla. De
acuerdo con el tipo de masa que haya sido
elaborado se lamina y se realizan los cortes
necesarios para dar forma a la galleta. En
el caso de la laminación es necesario
conocer el número de capas óptimas para
obtener el grosor y el horneado deseado.
1.4.4 Paso 4: Horneado
Es el paso final en la producción de
galletas, en este punto es necesario conocer
las condiciones de horneado, para obtener
las características físicas requeridas en las
galletas. En esta etapa el olor de la masa
fermentada disminuye ya que parte del
alcohol generado en la fermentación y
otros productos se queman.
1.5 Galletas bajo estudio: Crackers
Las cracker son descritas como galletas
hechas a partir de masa salada, con larga
vida útil, secas, simples, delgadas, de
textura crujiente y hojaldrada, las cuales
cuentan con un proceso de fermentación
dentro de su elaboración [15]. En la Figura
4 se puede observar el proceso general para
la elaboración de galletas cracker:
Figura 4. Proceso general para
elaboración de galletas cracker, imagen
tomada de [16].
1.6 Clasificación de las galletas crackers
Existen diferentes clases de crackers
categorizadas según los ingredientes que
contengan, y su proceso de producción.
Generalmente se dividen en dos grupos. En
el primer grupo se incluyen las galletas
fermentadas con levadura, estas son:
crackers cremosas, crackers de soda y
crackers saladas [15]. Por otra parte, en el
segundo grupo se encuentran las galletas
fermentadas químicamente o con enzimas.
1.6.1 Galletas fermentadas con
levadura
Las crackers cremosas (Figura 5) se
originaron en Irlanda en 1885 [17]. Son
galletas hechas a partir de masa fermentada
a las cuales, en el proceso de laminado, se
les agrega grasa, harina y sal entre capas
[15]. Estas galletas contienen un porcentaje
de grasa mayor en comparación con los
demás tipos de cracker, por esta razón el
producto final presenta una textura
hojaldrada [15]. Existen dos procesos que
se pueden llevar a cabo para el esponje de
estas galletas. El primero consta de una
sola etapa de esponje aproximadamente de
8
24 horas, por otro lado, el proceso
secundario tiene dos etapas, en la primera
la masa se fermenta por 16 horas, después
de esto se remezcla y pasa a una segunda
etapa de esponje entre 1- 5 horas [17].
Figura 5. Cracker Cremosa, imagen
tomada de [18].
Las crackers de soda (Figura 6) son típicas
de los Estados Unidos, están conformadas
por cuadrados más pequeños que los de las
crackers cremosas. Las galletas de soda
siempre pasan por dos etapas de
fermentación, la primera de 16-24 horas y
la segunda de 3-5 horas. A la masa se le
agrega bicarbonato de sodio lo cual
estabiliza el pH de la masa, este
ingrediente se añade después del primer
esponje [19].
Figura 6. Cracker de Soda, imagen
tomada de [20].
Finalmente, las crackers saladas (Figura 7)
son una subdivisión de las crackers de
soda, la diferencia radica en que son más
pequeñas y la formulación tiene un
porcentaje mayor de grasa. En el laminado
se les agrega sal entre capas.
Figura 7. Crackers Saladas, imagen
tomada de [21].
1.6.2 Galletas fermentadas con ayuda
de enzimas o químicos leudantes
Son galletas ligeramente dulces pero con
un sabor predominantemente salado [15].
Estas galletas son rociadas con grasa una
vez salen de la etapa de horneado, y
muchas veces el producto final posee
incrustaciones de semillas o hierbas para
intensificar el sabor (Figura 8) [17]. Estas
galletas contienen de 4 a 10% más de
azúcar que las demás crackers. A la masa
se le agrega proteasa (enzima que divide
las cadenas de proteína del gluten) o
sulfitos los cuales aplanan la masa para
que el producto final no se deforme [22].
Figura 8. Crackers con semillas, imagen
tomada de [23].
En la industria alimenticia, uno de los
problemas que se puede presentar es el
leve conocimiento de los efectos a nivel
molecular, que traen consigo las
condiciones de operación y producción.
Por ejemplo, las fábricas tienden a excluir
los efectos moleculares causados en la
masa por el tipo de mezclado utilizado. Si
a nivel industrial se conocieran los efectos
que producen cada una de estas
condiciones, se podrían realizar cambios
9
en partes específicas del proceso, logrando
así un producto final con las características
deseadas.
Algunos de los resultados que se
obtendrían por el conocimiento de dichos
efectos moleculares son:
Disminución de los costos en el
proceso (energía, ingredientes,
inversiones innecesarias, etc.)
La adquisición de maquinaria
específica y personalizada para lograr
los efectos deseados
La disminución en tiempos de proceso.
1.7 Reología
La reología se denomina como el estudio
de la deformación y las características de
flujo de las sustancias, de manera general
es conocida como el campo que estudia la
viscosidad de los fluidos [24]. La
viscosidad, el esfuerzo cortante y las
características visco-elásticas de un fluido
son algunas de las propiedades que se
pueden conocer llevando a cabo pruebas
reológicas [25].
1.8 Tipos de mezclado en la industria
Existen diferentes tipos de mezclado en la
industria, a continuación se exponen las
clases de mezclado más comunes.
Mezclado vertical:
El tipo de mezclado vertical también
llamado mezclado planetario, es el método
más utilizado en panadería. El accesorio
rotatorio posee dos tipos de movimientos
sobre el bowl fijo: rotación y traslación
[26]. Este tipo de mezcladores
generalmente tiene tres accesorios [26].
Pala: Tiene una geometría
plana, es utilizada para mezclas
suaves.
Globo: Utilizado para
introducir aire a mezclas
líquidas y cremas.
Gancho: Utilizado para mezclar
y amasar masas fermentadas.
Mezclado horizontal:
Los mezcladores horizontales son
utilizados en la industria ya que su tamaño
permite producir grandes lotes de masa. En
general, el agitador diseñado
específicamente para la clase de producto
que se va a generar [26].
Además de estos tipos de mezclado, en la
Tabla 1 se pueden diferentes clases de
mezclado para masa.
Tabla 1. Tipos de mezclado para masa,
información tomada de [26].
Espiral Tenedor Twin-arm Continuo
Mezclado
natural y eficiente.
Buen desarrollo del
gluten.
Bowl
rotatorio,
amasa una porción de
masa a la vez.
No necesita
chaqueta.
Imagen
tomada de [27]
Uso común:
masas que necesitan
incorporación
de aire.
Común para:
Bagguettes y croissant.
Imagen
tomada de [28]
Reproduce
el amasado manual.
Proceso lento.
Movimien-to pendular
Imagen tomada de [29]
Rotor de
varios brazos dentro de un
bowl.
Dichos brazos
tiene
extensiones.
Fácil control
de la dispersión,
aireado y
amasado.
Necesita
chaqueta.
Imagen
tomada de [30]
10
El mezclado es la primera etapa en el
proceso de elaboración de galletas. Debido
a que es la base para los pasos siguientes,
es de gran importancia realizar un estudio
enfático de los diferentes tipos de
mezclado y de los efectos que trae la
implementación de los mismos. Por medio
de esta clase de estudios se puede conocer
el comportamiento de la masa de manera
macro y micro molecular, y de esta manera
encontrar el tipo de mezclado adecuado
para un proceso en específico.
El objetivo central de este proyecto de
grado es estudiar el comportamiento
reológico de la masa de galletas tipo
cracker, modificando la clase de agitador
utilizado. Por este motivo es necesario
caracterizar el tipo de masa a utilizar y
estudiar su comportamiento de acuerdo al
impeler escogido.
A continuación se observan los objetivos
específicos, el desarrollo del proyecto y
los resultados obtenidos.
2 OBJETIVOS
Los objetivos de este proyecto se pueden
observar a continuación
2.1 Objetivo general:
Como se explicó anteriormente, el objetivo
general de este proyecto es estudiar el
comportamiento reológico de la masa de
galletas tipo cracker con diferentes tipos de
agitadores.
2.2 Objetivos específicos:
Establecer una formulación genérica
para el desarrollo de galletas
tipo cracker en el laboratorio.
Evaluar los efectos del tipo de agitador
en las propiedades reológicas de la
masa para galletas tipo cracker, en las
etapas de mezclado.
3 MATERIALES Y METODOS
Los métodos y materiales utilizados para la
producción de masa en el laboratorio se
pueden encontrar a continuación.
3.1 Materiales
En primer lugar se tiene la receta base para
el desarrollo de este proyecto, dicha receta
se puede ver en la Tabla 2. La formulación
de esta receta se adecuó específicamente
para el proceso realizado en este proyecto.
Tabla 2. Receta base para la elaboración
de galletas.
INGREDIENTE CANTIDAD (%
respecto a la
harina)
Harina de trigo suave 100
Grasa 2-6
Levadura 0.4-0.6
Endulzante 1-3
Sal 0.5-1
Agua 40-50
Mezcla leche 1-2
Mejorador-endulzante 1-1.5
Bicarbonato de Sodio 0.5-1
Por otra parte los equipos de laboratorio
implementados son:
A. Batidora Dynasty HL-11007-A, con
tres accesorios: pala, gancho, globo.
B. Cámara de estabilidad RGX-250E
C. Reómetro DHR-1 de TA
3.2 Método
En primera instancia se realizaron
experimentos de mezclado con los tres
11
accesorios de la batidora vertical (gancho,
pala y globo), observando la masa
resultante y los datos obtenidos se descartó
el agitador tipo globo, ya que la mezcla
presentaba partículas sólidas no integradas,
además, los ingredientes líquidos añadidos
a la mezcla no eran absorbidos de manera
homogénea por la masa (ver Figura 9).
Esto se debe a que la geometría del
agitador no es apta para mezclas sólidas, el
agitador tipo globo se utiliza generalmente
para integrar aire a mezclas líquidas y
cremas suaves [31] .
Figura 9. Mezclado con globo.
La toma de datos se efectuó con los
agitadores gancho y pala. Con cada uno de
ellos se realizaron 6 réplicas con el
objetivo de determinar el efecto causado
por el tipo de agitador en las propiedades
reológicas de la masa.
El proceso realizado en el laboratorio
consta de 5 pasos:
Mezclado
Esponje
Re-mezclado
Reposo
Empaste
Dichos pasos se realizaron de igual manera
para los dos tipos de agitadores. La Figura
10 presenta los pasos para realizar la etapa
de mezclado de la masa para galletas tipo
cracker.
Figura 10. Primer paso: mezclado
Por otra parte en Figura 11 se puede
apreciar el procedimiento que se realiza
para el esponje de la masa.
Inicio
Agregar la mantequilla a un recipiente con harina suave.
Agregar el porcentaje adecuado de agua y endulzante al bowl.
Agregar la levadura activa.
Incorporar el mejorador de endulzante al recipiente.
Mezclar por 5 minutos con velocidad 1 o 140 rpm.
Fin
Inicio
Adecuar la cámara de estabilidad a las condiciones necesarias. Temperatura:
28-29°C y humedad: 80%.
En un recipiente colocar la masa previamente elaborada y tapar con
papel Vinipel.
12
Figura 11. Proceso para el esponje de la
masa.
Finalmente en ¡Error! No se encuentra el
origen de la referencia. se observa el
proceso que se lleva a cabo para el re-
mezclado, reposo y empaste de la masa.
Figura 12.Proceso para el re-mezclado,
reposo y empaste de la masa.
La velocidad de mezclado fue de 140 rpm
en las tres etapas del proceso. La
metodología implementada para la
activación de la levadura es un proceso
ajeno el cual no se conoce.
3.2.1 Agitadores implementados
Los agitadores utilizados para la toma de
datos fueron el agitador tipo pala y el
agitador tipo gancho. Estos impelers
poseen diferentes patrones de agitación
[32]. Los agitadores tipo pala son
caracterizados por poseer un patrón de
flujo radial. Por el contrario el agitador
tipo gancho es un impeler de tipo
helicoidal los cuales se caracterizan por
tener un patrón de flujo axial [32] .
El patrón de flujo axial ocasiona que los
ingredientes de la mezcla y el aire
integrado a la masa se muevan desde la
base del bowl hacia arriba, con esto se
genera una mezclado vertical [32]. Por otra
parte el patrón de flujo radial se genera
cuando la masa choca contra las paredes
del bowl generando un amasado, el
movimiento de los ingredientes es más
intenso en la base del bowl [32]. La Figura
13 nos muestra el patrón de flujo axial y
radial.
Dejar esponjar la masa por 9 horas continuas en la cámara de
estabilidad.
Fin
Inicio
Tomar la masa que ha salido del esponje.
Agregar el porcentaje de harina suave sobrante.
Disolver la sal y el bicarbonato en agua, verter esta mezcla sobre la
masa.
Agregar la mezcla-leche.
Mezclar por 3 minutos a 140 rpm, integrar los ingredientes que no se han homogenizado con la masa y
volver a mezclar por 3 minutos a 140 rpm.
Dejar reposar la masa por 3 horas continuas en la cámara de
estabilidad a 28-29°C y 80% de humedad.
Una vez cumplido este tiempo se procede a sacar el exceso de gas de
la masa (empaste) generando pequeños orificios en la estructura
con un instrumento de madera
Fin
13
Figura 13. Patrones de agitación (A) axial,
(B) radial, imagen tomada de [29].
Las propiedades reológicas de la masa
pueden verse afectadas por el tipo de
agitador implementado en el mezclado.
Además de la geometría del agitador otros
factores como la velocidad de agitación, el
tiempo de mezclado y la energía traspasada
a la masa pueden causar una variación de
las características reológicas de la mezcla
[33].
Los tipos de agitador intervienen en la
incorporación de aire a la mezcla en forma
de burbujas, de esta manera la geometría
del agitador tiene efecto en la etapa de
esponje pues los conductos formados por
dichas burbujas son utilizados por el 𝐶𝑂2
para expandir la masa [33]. Debido a que
cada tipo de agitador deforma la masa de
modo diferente, la intensidad ejercida por
cada agitador sobre la mezcla no es la
misma, por este motivo el desarrollo de la
masa varía ocasionando así un cambio en
su reología [33]. La velocidad de agitación
incrementa la temperatura de la mezcla, la
cual interviene en el desarrollo de la
viscosidad y a la vez en la etapa de esponje
y reposo [33]. Otro de los efectos del tipo
de agitador en el proceso es la manera en la
cual el agua de la mezcla se dispersa, como
se conoce, el agua está ligada con el
desarrollo del gluten y de las células de la
levadura, por este motivo una variación en
la dispersión del agua tiene efecto en la
etapa de mezclado, esponje y reposo de la
masa [33].
La calidad del producto final se ve afectada
por el tipo de agitador implementado, los
efectos de los agitadores son más visibles
cuando se utilizan métodos de mezclado
diferentes (ej. Mezclado horizontal) [33].
3.2.2 Toma de muestras
La toma de datos se realiza en tres puntos
cruciales del proceso: después del
mezclado, al finalizar la etapa de esponje y
al terminar el proceso de reposo. Estos
puntos fueron escogidos ya que existe una
etapa de mezclado y un proceso de re-
mezclado entre la etapa de esponje y la de
reposo, y se desea observar el efecto
causado por el tipo de agitador en las
propiedades reológicas de la masa.
Con la implementación del reómetro se
toman dos tipos de pruebas:
Prueba de flujo: Esta prueba nos
brinda las características de la masa
cuando fluye bajo una fuerza inducida.
Con este resultado se puede obtiene
información sobre la manera en que se
comporta la viscosidad. Conociendo
los valores de viscosidad arrojados por
cada agitador se podrá determinar si
existe un efecto significativo entre los
agitadores.
Prueba oscilatoria: La prueba
oscilatoria arroja resultados del
comportamiento de los módulos
viscosos y elásticos de la masa a
distintas frecuencias angulares. Estos
resultados nos expondrán si existe una
14
diferencia entre los datos arrojados por
el agitador tipo pala y tipo gancho.
Las 12 masas utilizadas para la toma de
pruebas tuvieron el mismo tiempo de
mezclado, esponje y reposo entre ellas.
En lo que se refiere al reómetro se utilizó
la geometría de discos paralelos para la
toma de pruebas, por otra parte fue
necesario adherir lija a la geometría para
crear una superficie corrugada y así evitar
el deslizamiento de la masa en los discos.
Todos los ensayos fueron tomados a 25°C,
con un gap entre discos de 1000 micras.
Para la prueba de flujo se adecuó una
cizalladura de 0,1s-1 a 10 s-1, y para la
prueba oscilatoria se utilizó una frecuencia
angular de 0,1 𝑟𝑎𝑑
𝑠 a 10
𝑟𝑎𝑑
𝑠.
Antes de cada prueba se realizó un pre-
acondicionamiento de 1 minuto del
reómetro. Finalmente fue necesario utilizar
una trampa de solvente para reducir la
perdida de humedad de la masa en las
pruebas.
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS
Con los datos obtenidos se logró observar
el comportamiento de la viscosidad en la
masa, además del comportamiento de los
módulos elástico y viscoso de la misma.
Se halló la desviación estándar de los datos
con el fin de conocer la variabilidad de los
datos en relación a la media [34].
3.1 Comportamiento de la viscosidad en
la masa
Se observa que el comportamiento de la
masa depende de la fuerza externa
aplicada. Se puede decir que la masa tiene
características de un fluido pseudoplástico
ya que la viscosidad disminuye al
aumentar la cizalla como se puede
observar en el recorrido 1 de la Figura 14.
Por otra parte, la masa se comporta como
un fluido visco-elástico, estos fluidos
tienen la capacidad de almacenar energía
mientras son deformados, dicha energía se
puede utilizar para retornar a su estado
inicial una vez la fuerza externa
disminuye. Cuando se aplica una fuerza
externa la estructura molecular de la masa
se fracciona, una vez este esfuerzo
disminuye dicha estructura comienza a
reconstruirse obteniendo con esto la
reversibilidad en la viscosidad [35].
Debido a estas características la masa es
categorizada como un fluido tixotrópico,
este comportamiento se puede apreciar en
el recorrido 2 de la Figura 14.
Figura 14. Comportamiento de reológico
de la masa.
Como se explicó con anterioridad, en
primera instancia se quería conocer el
comportamiento de la viscosidad de la
masa después de la etapa de mezclado. Se
realizaron en total 6 réplicas con cada
agitador (pala y gancho), se obtuvo que la
viscosidad después del mezclado con los
dos tipos de impeler, no presenta una
diferencia significativa. Esto se debe al
desarrollo de la matriz de gluten la cual fue
similar para los dos agitadores. Como se
sabe el gluten es el encargado de brindarle
a la masa la propiedad de flujo y
100
1000
10000
100000
0,1 1 10
Vis
cosi
dad
Pa.
s
Cizalla 1/s
Comportamiento general de la masa
Recorrido 1
Recorrido 2
15
elasticidad, el tiempo de agitación de la
masa es crucial en el proceso pues si este
se sobrepasa el gluten se desarrolla en gran
medida, haciendo que la masa tenga una
elasticidad elevada no deseada [3]. En esta
parte del proceso el gluten ocasiona el
mayor efecto en las propiedades reológicas
de la masa, pues el proceso de
fermentación no se ha desarrollado por
completo en esta etapa [36]. Los dos
procesos se realizaron con el mismo
intervalo de tiempo (5 min) en el
mezclado.
Otro de los factores que ayudó al
desarrollo similar del gluten fue la
implementación de los mismos porcentajes
de ingredientes. El endulzante y la harina
de la masa compiten por absorber el agua
de la mezcla, si el porcentaje de endulzante
disminuye, puede ocasionar una mayor
absorción de agua por parte del gluten de
la harina obteniendo así mayor elasticidad
en la mezcla, esto se verá reflejado en las
propiedades reológicas de la misma [3].
Se observa en la Figura 15 que la
viscosidad de los dos procesos es similar
debido al desarrollo análogo del gluten con
cada agitador.
Aunque los resultados son similares entre
los dos tipos de agitador, en la teoría se
encuentra que los impelers implementados
en el proceso ocasionan diferentes efectos
sobre la masa y por ende en sus
propiedades reológicas [37]. De acuerdo a
la geometría del agitador implementado se
generan ciertas características de mezcla.
El agitador tipo gancho además de mezclar
los ingredientes genera un amasado de la
masa contra las paredes del bowl, de esta
manera puede ocasionar una diferencia en
el desarrollo de la estructura del gluten
[32].
Por otra parte, la cantidad de energía
introducida a la masa depende del tipo de
mezclador, las características de la masa y
la velocidad de agitación. Dicha energía
interviene en la calidad de las galletas. De
acuerdo al tipo de agitador implementado
la energía necesaria para desarrollar la
estructura del gluten variar [33].
El proceso es fácilmente reproducible en
esta etapa ya que el desarrollo del gluten es
un proceso que puede tener mayor control,
logrando así que la desviación entre datos
sea menor.
Figura 15. Comportamiento viscosidad
gancho vs pala mezclado, para las 12
muestras.
Ahora analizando la etapa de esponje de la
masa, en la Figura 16 se observa el
comportamiento de la viscosidad la cual
disminuye en comparación con la
viscosidad en la etapa de mezclado (Figura
15), es decir que la resistencia a fluir de la
masa disminuye. La Figura 16 expone la
viscosidad de la masa después de 9 horas
continuas de esponje, en esta etapa la
levadura ha fermentado la masa
consumiendo las fuentes de carbono que
100
1000
10000
100000
0,1 1 10
Vis
cosi
dad
Pa.
s
Cizalla 1/s
Comportamiento viscosidad-Gancho vs Pala-Mezclado
Recorrido 1Mezclado Pala
Recorrido 1Mezclado Gancho
16
adquiere de la harina y el endulzante.
Dentro de los componentes que se
producen en la fermentación se encuentra
el glutatión, este tripéptido está
conformado por tres aminoácidos:
glutamato, cisteína y glicina [36]. El efecto
principal del glutatión es el debilitamiento
de la masa por el efecto que tiene en las
proteínas del gluten [36], este es uno de los
motivos por los cuales se ve que la
viscosidad inicial de la masa disminuye en
esta etapa.
Aunque en la Figura 16 se observa que la
viscosidad es menor comparada con la
etapa de mezclado, a una cizalla final de 10
s-1 y a lo largo de la prueba, las
viscosidades de los dos procesos no difiere
drásticamente, esto se debe a que el etanol
producido por la fermentación interfiere
con la capacidad de fluir de la masa, este
compuesto incentiva la aglomeración de
gluten ocasionando con esto que la masa
aumente su rigidez y firmeza [38], [39].
El proceso de fermentación alcohólica
también genera ácidos orgánicos. El ácido
succínico es producido en mayor cantidad
y se conoce que es el más influyente en las
propiedades reológicas de la masa [40].
El ácido succínico vuelve la masa más
frágil y menos estable debido a que
debilita la estructura de gluten esto se
produce ya que dicho ácido genera fuerzas
electrostáticas repulsivas entre las
moléculas, este puede ser uno de los
motivos por los cuales la viscosidad de la
masa disminuye en la etapa de esponje
[40]. Físicamente el ácido ocasiona que la
masa sea más suave debido a que
incrementa el tamaño de las proteínas del
gluten [40]. El ácido succínico, ácido
láctico y el ácido acético son los
encargados de disminuir el pH de la masa
en la fermentación [40]. A su vez, el pH de
la masa tiene un efecto sobre las proteínas
del gluten y está ligado con la producción
de 𝐶𝑂2 en la fermentación [41].
La levadura está ligada con el pH de la
masa, el rango en el cual la levadura
mantiene su funcionamiento es 3.7-8, por
otra parte la generación de dióxido de
carbono es mayor si la masa tiene pH ~5.5
[41]. La fermentación reduce el pH debido
a los ácidos y el 𝐶𝑂2 producido. El punto
isoeléctrico (pH al cual la carga neta de la
molécula es cero) aproximado de la
gliadina es mayor a 6.5 y de la glutenina
menor a 6.5. Debido a que hay una
disminución del pH la interacción interna
del gluten se debilita, se afecta en mayor
medida la gliadina la cual está encargada
de brindarle la propiedad de fluir a la
masa, de esta manera la viscosidad se ve
afectada por el pH [36]. Otras de las
consecuencias que traen los niveles bajos
de pH son la disminución de la estabilidad
y la extensibilidad de la masa [36].
Uno de los principales problemas al
estudiar masas fermentadas es la
acumulación de ácidos [40]. Pequeños
cambios de la concentración de dichos
ácidos altera significativamente la
reproducibilidad del proceso, por este
motivo puede existir una variación
apreciable entre réplicas.
Además del efecto causado por los
productos de la fermentación, el tipo de
agitador interviene en los datos obtenidos
[42]. En primer lugar las células de la
levadura son sensibles al estrés
hidrodinámico causado por la agitación, de
17
esta manera el desarrollo de la levadura se
ve afectado y con esto las propiedades
reológicas de la masa se alteran [43].
Como se mencionó con anterioridad, la
geometría del agitador interviene en la
aireación de la masa lo cual es muy
importante en esta parte del proceso, ya
que la incorporación de aire en la masa
tiene consecuencias sobre el aumento del
volumen causado por el 𝐶𝑂2 [33]. La
hidratación de la levadura tiene un papel
muy importante en el desarrollo de
productos de fermentación. Debido a que
cada agitador ocasiona que el agua se
disperse de modo diferente, el proceso de
hidratación es afectado generando con esto
un efecto en el desarrollo de la levadura y
por ende desviación entre los datos [33].
Diversos factores pueden llegar a afectar el
desarrollo de la levadura. En este proyecto
se desconoce la metodología de activación
de las células, y se sabe que pequeños
cambios en este proceso pueden causan
una variación significativas en las
características reológicas de la masa [40].
Figura 16. Comportamiento viscosidad
gancho vs pala esponje, para las 12
muestras.
La tercera etapa para la toma de datos fue
al finalizar el reposo de la masa. En la
Figura 17 se observa el comportamiento de
la viscosidad de la masa una vez ha
reposado por 3 horas continuas. Antes de
comenzar el reposo se realizó el re-
mezclado de la masa en el cual se adicionó
más harina, agua, sal, el bicarbonato de
sodio y la mezcla-leche a la masa; esto con
el objetivo de generar una fermentación
química gracias al bicarbonato de sodio,
además de mejorar la estructura de la
masa.
El efecto de la sal es equilibrar la
absorción de agua por las células de
levadura. El bicarbonato de sodio
contribuye a la producción de 𝐶𝑂2 en la
masa generando que aumente su volumen
nuevamente, otra de las funciones del
bicarbonato es ajustar el pH de la masa
(eleva el pH) [12].
Observando la gráfica se obtiene que hay
un aumento en la viscosidad de la masa, en
primer lugar de puede atribuir al
incremento del pH. Por otra parte, debido a
que se adiciona harina a la masa y se
mezcla por 6 minutos, se activa el gluten
nuevamente.
Ya que el pH de la masa en reposo se
encuentra entre 7-8, la levadura puede
seguir produciendo ácidos orgánicos y
𝐶𝑂2, aunque el porcentaje de estos
productos sea bajo afecta la
reproducibilidad del proceso.
100
1000
10000
100000
0,1 1 10
Vis
cosi
dad
Pa
.s
Cizalla 1/s
Comportamiento viscosidad-Gancho vs Pala-Esponje
Recorrido 1Esponje Gancho
Recorrido 1Esponje Pala
18
Figura 17. Comportamiento viscosidad
gancho vs pala reposo, para las 12
muestras.
Se evidencia que la geometría de los
agitadores y los patrones de flujo afecta
esta etapa del proceso ya que en este paso
interviene tanto el desarrollo del gluten
como los productos de la fermentación, los
cuales son afectados por el tipo de agitador
implementado. Observando la Figura 17 es
claro que el agitador tipo gancho arroja
datos con una desviación menor.
En el anexo 2 expone el análisis estadístico
realizado para esta etapa del proceso, este
análisis muestra que el efecto de los
agitadores no difiere. Se podría concluir
que la diferencia entre los datos está ligada
principalmente a los productos de la
fermentación y al desarrollo del gluten,
pero a su vez dichos desarrollos son
afectados por el tipo de agitador utilizado,
por ende, aunque el análisis estadístico
muestre lo contrario, el tipo de agitador
tiene efecto en las propiedades reológicas
de la masa en esta etapa.
En la Figura 18 se expone el
comportamiento de la viscosidad para las
tres etapas de la toma de datos, además de
la viscosidad obtenida por cada agitador.
De esta imagen se concluye que la
viscosidad es mayor en la etapa de
mezclado y reposo, los valores de
viscosidad de estas dos etapas son
similares.
Figura 18. Comportamiento viscosidad
gancho vs pala, para las 12 muestras.
3.2 Comportamiento módulos G’ y G’’
La masa para galletas a estudio tiene un
comportamiento visco-elástico, es decir
que existe variación en los módulos G’ y
G’’ con la frecuencia. El módulo G’ o
módulo de elasticidad caracteriza la
respuesta sólida de la masa, mientras que
el módulo G’’ el comportamiento líquido
[44].
La Figura 19 muestra comportamientos
típicos de los módulos elástico y viscoso
versus la frecuencia angular.
Figura 19. Comportamiento de los
módulos G' y G'’ versus frecuencia
angular, imagen tomada de [44].
100
1000
10000
100000
0,1 1 10
Vis
cosi
dad
Pa.
s
Cizalla 1/s
Comportamiento viscosidad-Gancho vs Pala-Reposo
Recorrido 1Reposo Gancho
Recorrido 1Reposo Pala
19
De los datos obtenidos se puede observar
que el comportamiento general de los
módulos en cualquier etapa de la toma de
datos es G’ mayor que G’’. La Figura 20
muestra el comportamiento general de la
masa a diferentes frecuencias.
Figura 20. Comportamiento módulos G' y
G'’.
Observando la Figura 19 se puede decir
que los módulos dinámicos de la masa se
encuentran en la meseta de relajación, esta
zona es característica de los fluidos visco-
elásticos. Debido a que en esta zona G’ es
mayor que G’’ prevalece la respuesta
sólida de la masa respecto a la líquida.
A continuación se presentan los datos
obtenidos para las tres etapas de la toma de
datos y las dos clases de agitador.
La Figura 21 muestra el comportamiento
del módulo G’ para la interacción de
agitadores. Se observa que tanto en la
etapa del mezclado como en la etapa de
reposo los valores de G’ son más altos, es
decir que su respuesta sólida es mayor que
la obtenida en la etapa de esponje. Debido
a que en la etapa de mezclado y el reposo
el gluten ha sido desarrollado por la
agitación (otorgando elasticidad a la masa),
el módulo elástico es mayor. En la etapa de
esponje el tipo de agitador interviene el a
producción de compuestos derivados de la
fermentación, los que afectan la reología.
Además la masa tiene una estructura
porosa en esta parte del proceso,
ocasionando con esto que los niveles de G’
sean menores debido al debilitamiento de
la masa. Una vez más se observa como el
tipo de agitador y su patrón de mezcla
interviene en las características reológicas
de la masa.
En la etapa de esponje la agitación
ocasiona que la capa exterior de las
partículas de la harina se remueva una vez
esta ha sido hidratada, de esta manera deja
expuesta una nueva capa en las partículas
la cual será hidratada, gracias a este
proceso la masa se vuelve más elástica y
viscosa, lo cual afecta el comportamiento
de los módulos [45].
Observando la Figura 21 no es posible
encontrar un patrón entre los agitadores
que demuestre que alguno de ellos arroja
valores de G’ mayores. De acuerdo con el
diseño de experimentos se puede
corroborar que existe una preferencia en
los agitadores para la toma de datos (anexo
2). Esto se puede esperar debido a que
cada agitador ocasiona efectos diferentes
sobre la reología de la masa [33], [45].
Figura 21. Comportamiento módulo G'
gancho vs pala, para las 12 muestras.
1000
10000
100000
1000000
0,1 1 10
Mó
du
los
G' y
G''
Pa
Frecuencia rad/s
Comportamiento Módulos G' y G''
Módulo Elástico
Módulo Viscoso
20
Seguido a esto, se puede apreciar en la
Figura 22 el comportamiento del módulo
G’’ para los dos agitadores.
Figura 22. Comportamiento módulo G''
gancho vs pala, para las 12 muestras.
En primera instancia se observa que el
valor de los módulos G’’ para todas las
etapas del proceso es menor a los valores
del módulo G’, exceptuando en un
proceso: G’’ pala-esponje es mayor a G’
gancho-esponje. Una vez más se afirma
que la fermentación es la etapa que más
influencia tiene sobre las propiedades
reológicas de la masa. Los productos
generados en el esponje tienen un efecto
significativo en las propiedades físico-
químicas de la masa. Debido a que G´´ es
menor, la respuesta líquida de la masa es
inferior.
Para los módulos G’’ no se encuentra un
patrón en las barras que nos señale la
supremacía de alguno de los agitadores. El
resultado del análisis estadístico muestra
que es posible que exista un tipo de
impeler con un efecto significativo en la
toma de datos (ver anexo 2). Se puede
esperar la existencia de un efecto puesto
que la geometría de los dos agitadores es
diferente al igual que su patrón de
mezclado, esto interviene en las
propiedades reológicas de la masa y por
ende se ven afectados los módulos [33],
[45].
Una vez más se obtiene que el agitador
tipo gancho presenta las menores
desviaciones entre datos.
La Figura A1. 1 nos muestra el
comportamiento de los módulos elástico y
viscoso para la interacción pala versus
gancho.
3. CONCLUSIONES
Como conclusión principal de este
proyecto se tiene que el efecto causado por
el tipo de agitador (pala y gancho) en el
proceso de elaboración de masa difiere.
Esto se debe a que cada agitador posee un
patrón de flujo distinto, lo cual afecta la
aireación de la masa, la distribución de
agua en la mezcla, y la intensidad con que
la masa es mezclada. Además de la
geometría del agitador, la velocidad de
mezclado y el tiempo agitación causan un
efecto en las propiedades reológicas de la
masa. Estos factores afectan de manera
significativa el desarrollo de la levadura y
la estructura del gluten, causando así
efectos en las etapas de mezclado, esponje
y reposo.
El agitador tipo gancho arroja valores con
una desviación 11.2% menor en
comparación con los valores obtenidos con
el agitador tipo pala, por este motivo se
podría elegir este impeler para realizar
experimentos futuros. Además
teóricamente este tipo de agitador es
utilizado para producir masas de panadería
ya que además de mezclar, amasa la
mezcla.
21
Debido a que los efectos causados por el
tipo de agitador en la masa son más
evidentes si se utilizan diferentes métodos
de agitación, es necesario incluir el
mezclado horizontal en el proceso.
Por medio de las gráficas obtenidas a partir
de los datos y basado en referencias
bibliográficas, se concluye que el gluten
afecta las propiedades reológicas de la
masa en el mezclado. La etapa de esponje
de la masa es afectada en gran medida por
los productos de la fermentación. La etapa
de reposo es afectada por la adición de
ciertos ingredientes como el bicarbonato
de sodio y la harina, al igual que por los
productos de la fermentación.
Existen factores externos que pueden
causar una variación en la reología de la
masa (ej. temperatura, humedad). Por otra
parte se debe tener en cuenta que no se
conoce la metodología por la cual se activó
la levadura, este puede ser otro factor que
ejerza desviación entre los datos del
proyecto, ya que no se tiene certeza del
correcto desarrollo de este paso.
La investigación y los experimentos
realizados arrojan que la masa para galletas
tipo cracker presenta un comportamiento
visco-elástico, se evidenció que el módulo
elástico es superior al módulo viscoso, con
esto se obtiene que la masa presenta una
respuesta sólida ante la frecuencia angular.
Cabe aclarar que los módulos son
perjudicados por el tipo de agitador
implementado, la fermentación del proceso
y por los ingredientes utilizados.
La investigación y los experimentos
realizados arrojan información importante
sobre el proceso para la elaboración de
galletas tipo cracker, la cual puede ser
utilizada para futuros trabajos relacionados
con el tema.
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25
Anexo 1: Comportamiento de los módulos G’ y G’’ para la interacción pala vs gancho
A1. 1. Comportamiento módulo G' vs G'' pala vs gancho.
26
Ahora bien, para el diseño de experimentos es importante conocer que un experimento se
puede definir como una serie de pruebas en las cuales se alteran las variables de entrada, con
el objetivo de observar los efectos que traen consigo dichas variaciones en la salida del
sistema [46]. El diseño de experimentos se realizó con la implementación del programa
computacional Minitab®, por cada uno de los agitadores (pala y gancho) se realizaron 6
réplicas del procedimiento, a la vez cada réplica contenía 11 datos.
Para llevar a cabo el análisis estadístico se establecieron las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula 𝐻𝑜: 𝜇0 = 𝜇1
Hipótesis alterna 𝐻1: 𝜇0 ≠ 𝜇1
En este proyecto la hipótesis nula expone que el efecto de los dos agitadores no difiere, por
otra parte la hipótesis alterna muestra que el efecto causado por los dos agitadores en la
masa es diferente.
Por otra parte el diseño de experimentos posee dos factores los cuales son el tipo de
agitador y la cizalla. Del mismo modo el primer factor posee los niveles pala y gancho, y el
segundo factor posee 11 niveles, es decir, el rango de cizalla de 0,1 a 10 𝑟𝑎𝑑
𝑠.
Se realizó una prueba de hipótesis con el objetivo de determinar si se debe rechazar la
hipótesis nula, para tomar esta decisión se utilizó el valor de significancia y el valor P. El
valor de significancia (𝛼) es la probabilidad que existe de errar al rechazar la hipótesis
nula, en este caso se utilizó un valor del 5%; si se utiliza un valor más pequeño al 𝛼
escogido, se minimiza la probabilidad de detectar una diferencia significativa si esta llega a
existir [47].
La metodología seguida para el análisis de datos fue la siguiente:
1. Se asume que los datos tiene una distribución aproximadamente normal, con
varianzas iguales entre los niveles de los factores. Debido a esto se puede realizar
un análisis ANOVA el cual consiste en probar que la hipótesis nula de dos o más
poblaciones es cierta [47]. los supuestos de la ANOVA son:
Los datos se comportan de manera normal
Los datos son independientes entre ellos.
Los datos son aleatorios
2. Si los datos no presentan un comportamiento que cumpla con los supuestos del
ANOVA se realiza una transformación de los mismos con el objetivo de acercarlos
a una distribución normal.
3. Si los datos no siguen una distribución específica se realiza un análisis no
paramétrico.
27
Anexo 2: Resultados estadísticos para la viscosidad y los módulos
Análisis para la viscosidad:
Etapa de mezclado
Debido a que se tuvieron que trasformar los datos para obtener un comportamiento normal,
la transformada de Box-Cox arroja un 𝜆 = −0.1 ≈ 0 es decir que se utilizó la función de
logaritmo natural para normalizar los datos. Debido a que no se cumplen los supuestos del
ANOVA es necesario realizar un estudio no paramétrico. Se encuentra que la hipótesis nula
se aprueba con un valor de 0.6118 (superior al 𝛼 utilizado)
Etapa de Esponje
Debido a que se tuvieron que trasformar los datos para obtener un comportamiento normal,
la transformada de Box-Cox arroja un 𝜆 = −0.1 ≈ 0 es decir que se utilizó la función de
logaritmo natural para normalizar los datos.
A2. 1 Resultados ANOVA
Debido a que se cumplen los supuestos del ANOVA se procede a analizar el resultado
obtenido. Según el análisis estadístico la hipótesis nula debería ser rechazada pues el P-
value es 0.043 es decir menor al 𝛼 escogido. El valor del P value no es significativamente
menor a la significancia por este motivo se asume que los agitadores no tienen efectos
diferentes en la masa.
28
Etapa de reposo
Debido a que se tuvieron que trasformar los datos para obtener un comportamiento normal,
la transformada de Box-Cox arroja un 𝜆 = 0.15. Debido a que no se cumplen los supuestos
del ANOVA es necesario realizar un estudio no paramétrico. Se encuentra que la hipótesis
nula se aprueba con un valor de 0.6474 (superior al 𝛼 utilizado)
Análisis para los módulos G’ y G’’:
Etapa de mezclado G’
Debido a que se tuvieron que trasformar los datos para obtener un comportamiento normal,
la transformada de Box-Cox arroja un 𝜆 = 0.5 es decir que se utilizó la función de raíz
cuadrada para normalizar los datos. Debido a que no se cumplen los supuestos del ANOVA
es necesario realizar un estudio no paramétrico. Se encuentra que la hipótesis nula se
rechaza con un valor de 0.0323 (inferior al 𝛼 utilizado).
Etapa de mezclado G’’
Debido a que se tuvieron que trasformar los datos para obtener un comportamiento normal,
la transformada de Box-Cox arroja un 𝜆 = 0 es decir que se utilizó la función de logaritmo
natural para normalizar los datos. Debido a que no se cumplen los supuestos del ANOVA
es necesario realizar un estudio no paramétrico. Se encuentra que la hipótesis nula se
rechaza con un valor de 0.0240 (inferior al 𝛼 utilizado).
Etapa de esponje G’
Debido a que se tuvieron que trasformar los datos para obtener un comportamiento normal,
la transformada de Box-Cox arroja un 𝜆 = 0.21. Debido a que no se cumplen los supuestos
del ANOVA es necesario realizar un estudio no paramétrico. Se encuentra que la hipótesis
nula se rechaza con un valor de 0.0 (inferior al 𝛼 utilizado).
Etapa de esponje G’'
Debido a que se tuvieron que trasformar los datos para obtener un comportamiento normal,
la transformada de Box-Cox arroja un 𝜆 = 0 es decir que se utilizó la función de logaritmo
natural para normalizar los datos. Debido a que no se cumplen los supuestos del ANOVA
es necesario realizar un estudio no paramétrico. Se encuentra que la hipótesis nula se
rechaza con un valor de 0.0 (inferior al 𝛼 utilizado).
Etapa de reposo G’
Debido a que se tuvieron que trasformar los datos para obtener un comportamiento normal,
la transformada de Box-Cox arroja un 𝜆 = 0.5 es decir que se utilizó la función de raíz
cuadrada para normalizar los datos. Debido a que no se cumplen los supuestos del ANOVA
29
es necesario realizar un estudio no paramétrico. Se encuentra que la hipótesis nula se
aprueba con un valor de 0.7926 (inferior al 𝛼 utilizado).
Etapa de reposo G’'
Debido a que se tuvieron que trasformar los datos para obtener un comportamiento normal,
la transformada de Box-Cox arroja un 𝜆 = 0.5 es decir que se utilizó la función de raíz
cuadrada para normalizar los datos. Debido a que no se cumplen los supuestos del ANOVA
es necesario realizar un estudio no paramétrico. Se encuentra que la hipótesis nula se
aprueba con un valor de 0.7607 (inferior al 𝛼 utilizado).
