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UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL
PROYECTO DE INVESTIGACION
DETERMINACION DE LA CALIDAD DE DIFERENTES VARIEDADES DE PAPA (Solanum Tuberusum) DESARROLLANDO MODELOS
MATEMATICOS EN FUNCION A LA GRAVEDAD ESPECÍFICA
ÁREA DE INVESTIGACION: la presente investigación se realizara en el área de Ingeniería y Tecnología Agroindustrial, en la región Apurímac.
POR: Bach. Rosada Cahuana;Milton
Abancay, 15 de octubre del 2010
UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE
APURÍMAC
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
PROYECTO DE TESIS
DETERMINACION DE LA CALIDAD DE DIFERENTES
VARIEDADES DE PAPA (Solanum Tuberusum)
DESARROLLANDO MODELOS MATEMATICOS EN
FUNCION A LA GRAVEDAD ESPECÍFICA
RESPONSABLE: Bach. Milton Rosada Cahuana
ASESORES : Ing. Alfredo Pérez Ayma
Ing. Reynaldo J. Silva Paz
PRESIDENTE DE JURADO :………………………………..
PRIMER MIEMBRO DE JURADO :……………………………….
SEGUNDO MIEMBRO DE JURADO :…………………………….
DETERMINACION DE LA CALIDAD DE
DIFERENTES VARIEDADES DE PAPA
(Solanum Tuberusum) DESARROLLANDO
MODELOS MATEMATICOS EN FUNCION A
LA GRAVEDAD ESPECÍFICA
INDICE GENERAL
CAPITULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1. Descripción y formulación del problema 1
1.1.1. Problema principal 2
1.1.2. Problema específico 2
1.2. Justificación 2
1.3. Limitaciones 3
CAPITULO II
OBJETIVOS
2.1. Objetivo general 4
2.2. Objetivo específico 4
CAPITULO III
MARCO REFERENCIAL
3.1. Antecedentes 5
3.2. Marco teórico 7
3.2.1. Papa 7
3.2.1.1. Generalidades 7
3.2.1.2. Variedad de papas 7
3.2.1.3. Taxonomía 9
3.2.1.4. Composición físico - química y valor nutricional 9
3.2.1.5. Producción nacional de papa 10
2.2.1.6 Criterios para seleccionar papas 10
2.2.1.7 Requerimientos cualitativos para la industrialización de la papa 11
3.2.2. Propiedades mecánicas 14
3.2.2.1. Gravedad especifica 14
3.2.2.2. Almidón 15
3.2.2.3. Solidos totales 16
3.2.3. Modelos matemáticos para establecer la relación entre la gravedad específica y
la materia seca o el almidón 16
3.3. Marco conceptual 18
CAPITULO IV
HIPOTESIS Y VARIABLES:
4.1. Formulación de hipótesis 19
4.1.1. Hipótesis general 19
4.1.2. Hipótesis específicos 19
4.2. Definición operacional de variables 20
CAPITULO V
METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION
5.1. Tipo y nivel de investigación 21
5.1.1. tipo de investigación 21
5.1.2. Nivel de investigación 21
5.2. Método y diseño de investigación 21
5.3. Población 23
5.3.1. Características y delimitación 23
5.3.2. Ubicación espacio – temporal 23
5.4. Muestra 23
5.4.1. Técnicas de muestreo 23
5.4.2. Tamaño y cálculo de tamaño 24
5.5. Descripción de la experimentación 24
5.6. Técnicas e instrumentos de recolección de datos 24
5.6.1. Descripción de la experimentación 24
5.7. Procesamiento y análisis de datos 25
5.8. Prueba de hipótesis 26
5.8.1. Formulación de hipótesis nulas y alternas 26
5.8.2. Selección de la prueba estadística 26
5.8.3. Condiciones para aceptar o rechazar la hipótesis 26
CAPITULO IV
ADMINISTRACION DEL PROYECTO
6.1. Cronograma de actividades 27
6.2. Recursos institucionales, financieros y humanos 29
BIBLIOGRAFIA 30
ANEXOS 31
CAPITULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1. DESCRIPCION Y FORMULACION DEL PROBLEMA:
En la región Apurímac, la falta de conocimiento sobre las propiedades mecánicas
simples, como la determinación de la gravedad especifica que es rápida, simple y
barata, y al existir la posibilidad de correlacionarla con el contenido de almidón, cuya
determinación es demorada, relativamente complicada y con el uso de reactivos, este
método constituye un medio valioso para el control y estimación de rendimiento de la
papa.
La papa posee características únicas en su especie, una de ellas su capacidad
antioxidante, gracias a su contenido de antocianinas y vitamina C que disminuye el
colesterol, previene el cáncer y otras enfermedades, el departamento de Apurímac se
ubica es el tercer productor de papa a nivel del Perú, produciendo un 15.81 % de toda
la producción nacional, además en las zonas altoandinas de Apurímac se encuentra la
mayor diversificación de variedades de este tubérculo, cultivándose principalmente
papas nativas que pueden ser una fuente importante de ingresos para los productores,
mediante la industrialización (MINAG, 2009).
La industrialización de la papa con fines de comercialización y conservación fresca,
congelada, deshidratada se necesita del conocimiento previo de su relación en
contenido de sólidos y materia seca; es así que surge la necesidad de proveer de una
metodología rápida expresada en un modelo experimental que a partir de
procedimientos sencillos de gravimetría se pueda conocer mediante la predicción del
contenido de materia seca total en relación a una cantidad conocida de muestra.
1.1.1. PROBLEMA PRINCIPAL:
¿Existirá la posibilidad de determinar un método sencillo de control y estimación de
rendimiento encontrando una relación experimental entre la gravedad específica y el
contenido de sólidos totales, almidón y sólidos solubles (° Brix), en 20 variedades de
papa?
1.1.2. PROBLEMA ESPECIFICO:
¿Existe la posibilidad de establecer modelos matemáticos que permitan el
cálculo de sólidos totales en base a la gravedad específica?
¿Existe la posibilidad de establecer modelos matemáticos que permitan el
cálculo de almidón en base a la gravedad específica?
¿Existe la posibilidad de establecer modelos matemáticos que permitan el
cálculo de sólidos solubles en base a la gravedad específica?
1.2. JUSTIFICACION:
El presente proyecto de investigación es fundamental para poder determinar la calidad
de la papa por métodos sencillos, direccionando su utilización agroindustrialmente.
En esta investigación se pretende dar a conocer una metodología para determinar las
propiedades mecánicas de la papa, de una manera muy sencilla basada en principios
de gravimetría planteada por Arquímedes; debido a que los productores,
comercializadores y transformadores puedan determinar de una manera más sencilla
las características fisicoquímicas de la materia prima y poder destinarlas a un proceso
adecuado.
El desarrollo de un modelo matemático validado estadísticamente, podrá ser aplicado
por aquellas personas e instituciones que estén involucradas con la producción,
comercialización e industrialización de este tubérculo, direccionando principalmente a
que proceso puede ser sometido con la finalidad de optimizar su utilización.
1.3. LIMITACIONES:
El proyecto de investigación planteado presenta limitantes entre ellos la falta de una balanza
para realizar el peso sumergido en agua, la obtención y selección de las 20 variedades de
papa a utilizar; además no existe mucha información bibliográfica sobre el tema.
CAPITULO II
OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GENERAL:
Validar y determinar un método sencillo de control y estimación de rendimiento en base a
una relación experimental existente entre la gravedad específica y el contenido de materia
seca, almidón y solidos totales (°Brix), a partir de 20 variedades de papa para determinar un
método sencillo de control y estimación de rendimiento.
2.2. OBJETIVO ESPECIFICO:
Establecer modelos matemáticos que permitan el cálculo de materia seca en
base a la gravedad especifica.
Establecer modelos matemáticos que permitan el cálculo de almidón en base a
la gravedad especifica
Establecer modelos matemáticos que permitan el cálculo de sólidos solubles
en base a la gravedad especifica
Validar estadísticamente los modelos matemáticos encontrados.
CAPITULO III
MARCO REFERENCIAL
3.1. ANTECEDENTES:
Arquímedes, aproximadamente 250 años a.c., postulo su principio que dice: “Todo
cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido, experimenta un esfuerzo dirigido
hacia arriba, igual al peso del fluido que desaloja”.
Merkel (1983) definió al peso específico de un cuerpo (PE) expresado como Newton /
m3, como una relación existente entre el peso (W) de la sustancia expresado en
Newton y el volumen (V) de la misma, expresado en m3 , tal como es representado en
la ecuación (1)
PE = W / V……………. (1).
La gravedad especifica (G.E.) fue definida por Hall y colaboradores, (1978), como la
relación entre el peso de una sustancia y el peso de la misma sumergida en agua a la
temperatura de 4°C, según los físicos, y a 15.6°C, según los ingenieros en
consecuencia, la gravedad especifica (G.E.) corresponde por definición al peso
específico relativo con respecto al agua. Debido a que el volumen de un cuerpo
sumergido es igual al volumen del agua desplazada, la relación de los pesos
específicos es la misma que la de los pesos del alimento y de un volumen igual de
agua, lo cual se puede expresar en términos de peso como se muestra en la ecuación
(2).
G.E. = (W) / (W – W @ sumergida en agua)………….. (2)
Ordoñez (1981), indico que los valores de la gravedad específica, materia seca y
almidón en papas, son importantes en la selección de cultivar es para distintos tipos de
procesamiento industrial. A través de los datos experimentales de la gravedad
específica de los tubérculos se pueden obtener los contenidos de almidón y de materia
seca, ampliando las distintas tablas de conversión o ecuaciones establecidas.
En el reino unido, Lewis público su obra que apareció en 1987 y en la que se incluyen
los principios físicos relacionados con las operaciones utilizadas en la fabricación de
alimentos; en 1986, Rao y Rizvi publicaron en los estados unidos de norte américa su
obra que incluye las propiedades más utilizadas en la ingeniería de los alimentos, Jowitt
y un grupo distinguido de investigadores editaron una obra en 1983 que recoge los
resultados de un proyecto multinacional realizado en Europa con el propósito de
estandarizar los métodos y recopilar información relacionada con las principales
propiedades físicas de alimentos.
Existe poca información que considere a las numerosas variedades de papas
conocidas, al respecto la escuela politécnica nacional (1979), publico datos de la
gravedad especifica de algunas variedades de papa, así: María=1.092; Santa
Catalina=1.082; Chola=1.084; Capiro=1.082; Leona=1.097 y CFP=1.098. Sus
correspondientes valores promedios de solidos totales en la pulpa fueron: 21.6; 20.6;
20.7; 23.2; 20.1; 22.3; 22.6 (g/100g).
Alvarado, J. (2006); ha obtenido datos de gravedad especifica que se correlacionaron
con el contenido de materia seca, almidón y solidos solubles (°Brix), obteniéndose
ecuaciones para estimar el contenido de materia seca y almidón presente en las raíces
y tubérculos por medio de la gravedad especifica (contenido de almidón, solidos totales,
solidos solubles y su relación con la gravedad especifica en tubérculos y raíces).
3.2. MARCO TORICO:
3.2.1. PAPA:
3.2.1.1. GENERALIDADES:
El cultivo de papa en las regiones andinas del Perú se remonta a por lo menos el quinto
milenio antes de Cristo, de acuerdo a la evidencia encontrada en sitios cercanos a
Ayacucho, al centro sur de los Andes, así como en varias localidades de la costa del
Perú (Cowan y Watson 1992). Una mayor evidencia de que esta región se encuentra
dentro del centro de origen de la papa se apoya en los estudios que indican una gran
riqueza de especies silvestres en el norte y centro del Perú (en el actual departamento
de Ancash, el sur de Cajamarca, La Libertad y Lima), y en el área del departamento del
Cusco al sur del Perú (Hijmans y Spooner 2001). Una investigación más reciente
realizada por David Spooner (2005) proporcionó mayor evidencia sobre un lugar más
específico de origen en el Perú, al norte del lago Titicaca.
3.2.1.2. VARIEDAD DE PAPAS:
Las papas nativas representan una de las mayores colecciones de biodiversidad
de plantas cultivadas. En el banco de germoplasma del Centro Internacional de la Papa
(CIP), que tiene bajo custodia el material genético de todas las papas conocidas del
mundo, se encuentran 4354 variedades de papas nativas. Casi 95% tienen origen
andino y se llaman comúnmente papas andinas. De éstas, 3000 provienen del Perú.
Unas 262 variedades muy antiguas provienen de otras regiones del mundo como Chile
o las Islas Canarias
Figura 01: Papa Canchan
Fuente: http://www.papasandinas.org/mas4000.html
De las 3000 variedades de papas nativas cultivadas en el Perú, son apenas 24
variedades que llegan a los mercados de provincia, y una docena al mercado de Lima.
Son solo unas cuantas variedades nativas las que tienen una presencia significativa en
los mercados urbanos; las papas amarillas (Amarilla Tumbay, Peruanita, Huagalina),
que se sirven en muchos platos típicos de la gastronomía peruana, como la causa
limeña, las papas huayro (rojo y morado) y la huamantanga. Se les llama comúnmente
“nativas comerciales”.
Las papas nativas, al igual que las variedades modernas, pertenecen a la familia
Solanaceae, género Solanum, y están agrupadas en siete especies: S. stenotomum, S.
goniocalyx, S. phureja, S. ajanhuiri, S. curtilobum, S. juzepzuckii, S.
tuberosumsspandigena y S. tuberosumssptuberosum.
3.2.1.3. TAXONOMIA
Su clasificación científica según CIP (2008) es:
Reino: Plantae
División: Magnoliophyta
Clase: Magnoliopsida
Subclase: Asteridae
Orden: Solanales
Familia: Solanaceae
Género: Solanum
Especie: S. tuberosum
3.2.1.4. COMPOSICIÓN FÍSICO - QUÍMICA Y VALOR NUTRICIONAL:
La papa es un alimento de importancia primaria para todos, por sus cualidades
excelentes, baratas y además de fácil producción.
Tabla 01: composicion de la papa
COMPONENTES CANTIDADES
Energia (Kcal) 103
Proteína (g) 2.1
Grasa (g) 0.2
Fbra (g) 20
Carbohidratos (g) 22.3
Sódio (mg) 10
Potasio (mg) 420
Cálcio (mg) 9
Hierro (mg) 0.5
Fuente: Wu Leung (1964)
3.2.1.5. PRODUCCIÓN NACIONAL DE PAPA
La producción de papa en diciembre 2009, alcanzó las 204 mil 450 toneladas, nivel
superior en 5,1% a la cifra obtenida en diciembre 2008, explicado por las mayores
siembras efectuadas entre los meses de junio y agosto. Los principales departamentos
productores de papa, fueron: Apurímac (15,81 %), Huánuco (21,6 %), Arequipa (17,0
%), Cajamarca (10,7 %), Junín (5,8 %), los cuales concentraron el 54,8 % de la
producción total de papa. Asimismo, los departamentos que mostraron similar
comportamiento, fueron: Huancavelica en 199,4 %, Tacna 165,1 %, Ancash 36,6 %,
Moquegua 26,1 % y Piura en 10,8 %.
Figura 02: producción nacional de papa dic. 2009
Fuente: www.inei.gob.pe
3.2.1.6. CRITERIOS PARA SELECCIONAR PAPAS:
Según Gómez y Wong (2000), menciona que antes de señalar las variedades utilizadas
específicamente para cada producto procesado de papa, es necesario hacer algunas precisiones
válidas para todas las variedades utilizadas para procesamiento. Por ejemplo, las variedades
que se emplean para el procesamiento de papa en formas óptimas en países industrializados, no
serán necesariamente las mismas en el Perú. Es necesario un proceso de investigación
adaptativa. En nuestro país aún es incipiente el desarrollo tecnológico en lo que respecta a las
variedades aptas y óptimas para la industrialización. Sin embargo, las investigaciones
preliminares establecen los siguientes criterios para seleccionar papa para procesamiento. :
a.- Alto contenido de materia seca.
b.- Contenido bajo de azucares reductores.
c.- Contenido bajo de glicoalcaloide (solo de cinco a trece miligramos por cada cien gramos de
peso fresco de tubérculo, porque de ser mayor sería peligroso para la salud).
d.- Contenido adecuado de compuestos fenólicos.
3.2.1.7. REQUERIMIENTOS CUALITATIVOS PARA LA INDUSTRIALIZACION
DE LA PAPA
Andrade (1997), afirma que las características de calidad de un producto se basan en los
criterios sobre los cuales las juzga el consumidor, esta puede ser externa: forma, tamaño,
apariencia, etc. e interna o intrínseca: contenido de materia seca, azúcares, sabor y aptitudes
culinarias.
Todas estas características vienen determinadas por la variedad o tipo y las circunstancias de
manejo del cultivo y otros factores ambientales. El sector agroindustrial establece requerimientos
cualitativos para la producción y comercialización de la papa como los siguientes:
3.2.1.7.1. Tamaño y forma de los tubérculos
El tamaño adecuado para elaborar papa en hojuela o "chips'. Debe ser entre 4 a 6 cm.de largo.
Para papas fritas tipo francesas, se prefieren tubérculos alargados de 6 cm o más.
El tamaño de la papa se determina en cm y corresponde a la medición del eje intermedio (línea
ecuatorial) del tubérculo, el cual se clasifica también por su peso en gramos.
La forma del tubérculo es una característica varietal, que influenciado por las condiciones medio
ambientales y prácticas culturales, puede variar considerablemente, sin embargo, en los
cultivares son comúnmente clasificados en redondos y largos. .En condiciones poco propicias de
crecimiento, se forman tubérculos deformes, exhibiendo defectos tales como: grietas, rajaduras,
protuberancias, alargamientos y engrosamientos. Estas deformaciones tienen lugar cuando,
después de un período de suspensión de crecimiento (falta de agua), la planta y el tubérculo
comienzan de repente a crecer vigorosamente.
La profundidad de los "ojos" del tubérculo, es una característica variable, pero es importante en
el procesamiento agroindustrial y puede influir en las pérdidas de pulpa por pelado. Comúnmente
la profundidad de "ojos" es descrita como "superficial" a "profundos". Otra de las características
que se debe tener en cuenta para la agroindustria es el grosor de la cáscara.
3.2.1.7.2. Daños y deformaciones
Para detectar daños y defectos internos, se requiere cortar el tubérculo seleccionado al azar para
realizar la evaluación. Tubérculos con defectos físicos o enfermedades son descartados para el
proceso de industrialización. También pueden descartarse materiales por manipulación en
transporte: se debe evitar realizar bruscamente la cosecha y embalaje de la papa, en donde las
células se rompen y se forman manchas marrones en el tubérculo.
Otro daño interno indeseable para la agroindustria y que puede encontrarse es el “corazón
hueco" o negro, el cual es un defecto fisiológico que resulta ser una cavidad interna de
dimensiones variadas. Puede ser precedido por el aparecimiento del centro pardo o necrosis de
las células internas. Generalmente este fenómeno se encuentra en tubérculos grandes. También
se asocia con el rápido crecimiento, que puede haber sido precedido por un período de falta de
humedad o nutrientes en el suelo.
Las deformaciones de tubérculos pueden presentarse como formas ligeras decrecimientos
secundarios. Tubérculos secundarios al final de nuevos estolones o sobre brotes jóvenes de
tubérculos primarios primeramente formados son otra forma decrecimiento secundario. Pueden
producirse también por efecto de virus.
3.2.1.7.3. Contenido de materia seca en los tubérculos
El contenido de materia seca en los tubérculos es factor importante para la agroindustria. Existen
algunos factores que influyen como: las prácticas de cultivo, clima, tipo de suelo e incidencia de
plagas y enfermedades. Varios estudios han demostrado la elevada correlación entre el
contenido de la materia seca y gravedad específica del tubérculo.
Una papa con alto contenido de materia seca resulta con una apariencia más harinosa después
de cocida. El rendimiento de las papas que se industrializan para convertirlas en: fécula o harina,
puré en polvo, chips u hojuelas o papas fritas francesas, es tanto más elevado cuanto mayor sea
el porcentaje de contenido de materia seca.
A mayor contenido de materia seca del tubérculo existe un menor consumo de aceite para fritura,
lo que reduce costos por requerir de menor cantidad de energía para evaporar el agua. Por cada
incremento de 0.005 en la gravedad específica se produce un aumento del 1% en el rendimiento
de hojuelas o chips.
3.2.1.7.4. Contenido de azúcares reductores en el tubérculo
El contenido de azúcares reductores en el tubérculo al momento de la cosecha dependerá de la
madurez del cultivo al momento de la destrucción del follaje. Para obtener una instantánea
indicación del contenido se puede usar tiritas de glucosa (glucocintas). El método en laboratorio
usa el ácido pícrico que reacciona con los azúcares reductores, formando un picramato de color
intenso que es leído en un colorímetro de 510 mm. Claro está que la mejor información es al
momento de freír las papas a 180°C. Después se compara el color del producto frito con los
estándares de color de papas fritas chips. Al existir mayor contenido de azúcares reductores,
más oscuro será el color de la fritura, esta coloración, más el sabor amargo resultan inaceptables
en la industrialización y comercialización.
3.2.1.7.5. Ennegrecimiento enzimático del tubérculo
La decoloración de la pulpa del tubérculo es un importante problema de cultivadores y
procesadores, que puede incrementar costos a través de pérdidas, más labores se requieren
para clasificar y tomar medidas preventivas durante el procesamiento. Este problema se
presenta al pelar y cortar el tubérculo, el cual sufre un cambio a color necrosado de la pulpa.
Para solucionar este problema se emplean varios medios químicos que afectan la actividad de
las polifenoloxidas por alteración del pH, también se adicionan agentes limpiadores, reductores o
más comúnmente, usando bisulfitos componente sulphidril.
3.2.2. PROPIEDADES MECANICAS:
3.2.2.1. GRAVEDAD ESPECIFICA:
La gravedad especifica (G.E.) fue definida por Hall y colaboradores, (1978), como la relación
entre el peso de una sustancia y el peso de la misma sumergida en agua a la temperatura de
4°C, según los físicos, y a 15.6°C, según los ingenieros en consecuencia, la gravedad especifica
(G.E.) corresponde por definición al peso específico relativo con respecto al agua. Debido a que
el volumen de un cuerpo sumergido es igual al volumen del agua desplazada, la relación de los
pesos específicos es la misma que la de los pesos del alimento y de un volumen igual de agua,
lo cual se puede expresar en términos de peso como se muestra en la ecuación.
G.E. = (W) / (W – W @ sumergida en agua)
La gravedad específica (GE) corresponde a la relación entre el peso de una sustancia y el peso
de un volumen igual de agua a 4 C, según los físicos y a 15,6 C, según los ingenieros (Hall y
colaboradores, 1978); en consecuencia, la gravedad específica (GE) es por definición el peso
específico relativo con relación al agua. Debido a que el volumen de un cuerpo sumergido es
igual al volumen del agua desplazada, la relación de los pesos específicos es la misma que la de
los pesos del alimento y de un volumen igual de agua.
Estos pesos pueden determinarse pesando la muestra en el aire y en el agua; su diferencia
corresponde a la pérdida de peso aparente en el agua, que es el peso de agua desalojado según
el principio de Arquímedes; por lo anterior, la gravedad específica puede ser calculada por:
(GE) = w / (w - wa)
3.2.2.2. ALMIDÓN:
Las papas son una buena fuente de energía (Bu-Contreras y Rao 2002); donde después del
agua, el almidón es el segundo componente más abundante en la papa, con alrededor de
60-80% de la materia seca (Talburt y Smith 1975, Freeman et al. 1992). El almidón además
de ser una importante fuente de energía, tiene gran influencia en factores de calidad (Bu-
Contreras y Rao 2002, Severini et al. 2005).
En Microsoft ® Encarta ® 2009; se define al almidón como un hidrato de carbono complejo,
(C6H10O5)x, inodoro e insípido, en forma de grano o polvo, abundante en las semillas de los
cereales y en los bulbos y tubérculos. Las moléculas de almidón están compuestas de
cientos o miles de átomos, que corresponden a los distintos valores de x, de la fórmula
anterior, y que van desde unos cincuenta a varios miles. Las moléculas del almidón son de
dos tipos. En el primero, la amilosa, que constituye el 20% del almidón ordinario, los grupos
C6H10O5 están dispuestos en forma de cadena continua y rizada, semejante a un rollo de
cuerda; en el segundo tipo, la amilopectina, se produce una importante ramificación lateral
de la molécula. El almidón es difícilmente soluble en agua fría y en alcohol, pero en agua
hirviendo provoca una suspensión coloidal que al enfriarse se vuelve gelatinosa. El agua
caliente actúa lentamente sobre el almidón originando moléculas más pequeñas llamadas
dextrinas. Esta reacción es un ejemplo de hidrólisis catalizada por ácidos y algunas enzimas.
Las dextrinas, como el almidón, reaccionan con el agua formando moléculas aún más
simples, para finalmente obtener maltosa, C12H22O11, un disacárido, y glucosa, C6H 12O6, un
monosacárido.
3.2.2.3. SOLIDOS TOTALES
Es la cantidad de materia que queda como residuo después de una evaporación entre los
103° C a 105° C (Lisinska y Leszczyski 1989), El contenido de sólidos en la papa es una de
las características más importantes para el procesamiento industrial, ya que en la mayoría
de procesos, contenidos altos son sinónimo de alto rendimiento; para los procesos
industriales que involucren deshidratación como papa pre frita o papa tostada, se requiere un
valor >20%. El contenido de sólidos totales de la papa se suele correlacionar con la
gravedad específica (Lisinska y Leszczyski 1989, CIP 1992).
Los sólidos totales están relacionados principalmente con un porcentaje de almidón alto.
3.2.3. MODELOS MATEMATICOS PARA ESTABLECER LA RELACIÓN ENTRE LA
GRAVEDAD ESPECÍFICA Y LA MATERIA SECA O EL ALMIDÓN
Ordoñez (1981), indico que los valores de la gravedad específica, material seca y almidón en
papas, son elementos importantes en la selección de cultivares para distintos tipos de
procesamiento industrial. Atreves del dato experimental de la gravedad especifica de los
tubérculos se pueden obtener los contenidos de almidón y de materia seca, aplicando las
distintas tablas de conversión o ecuaciones establecidas; sin embargo, en el valor de la
gravedad especifica influyen numerosos factores: composición química y tamaño de los
gránulos de almidón, composición del líquido intercelular del parénquima y de la masa de
agua en este espacio y en el interior del tejido; de la subsanación de la piel, del grado de
hidratación del parénquima, entre otros factores más importantes.
Con respecto a la composición, existen varias ecuaciones para correlacionar la gravedad
específica con el contenido de materia seca y de almidón de papas, entre ellas, Ordoñez
(1981) cita a las siguientes:
Davin (1970); (MS)=((GE)-0.992)/0.0042
Fitzpatrik y colaboradores (1969); (MS)=-196.98+201.72*(GE)
Quarnby y Retowsky (1972); (MS)=-207.709+211.04*(GE)
Verma (1971); (MS)=-163.0181+169.3354*(GE)
Quarnby y colaboradores (1972); (MS)=204.414-(237.251/(GE))
Von Scheele, citado por Murphy (1959); (MS)=24.185+211.04*((GE)-1.0988)
Con relación al contenido de almidón, que constituye entre el 60 al 70% del total de la
materia seca de las papas y es el componente que más influye en el valor de la gravedad
específica, se han reportado las ecuaciones siguientes:
Verma (1971); (AL)=-181.4600+181.7187*(GE)
Von Scheele, citado por Murphy (1959); (AL)=17.564+199.07*((GE)-1.0988)
En todos los casos los valores de materia seca (MS) y almidón (AL), están dados como
porcentaje y (GE) es la gravedad específica.
Las ecuaciones indicadas son el resultado de muchas determinaciones en diferentes
cosechas, variedades y años.
3.3. MARCO CONCEPTUAL:
La presente investigación seguirá todo el proceso de la figura 03.
Figura 03: flujo grama para seguir la investigación
Fuente: elaboración propia 2010
Obtención de ecuaciones
resuldasfdsfdstados
Análisis estadístico de
resultados
20 variedades de
papa
Acondicionamiento
Almidón Sólidos totales Gravedad especifica Sólidos solubles
CAPIITULO IV
HIPOTESIS Y VARIABLES
4.1. FORMULACION DE HIPOTESIS:
4.1.1. HIPOTESIS GENERAL:
Hipótesis nula: no existe diferencia en determinar un método sencillo de control
de sólidos totales, almidón y sólidos solubles con los métodos instrumentales
de mayor tiempo de ejecución, sea α=0.05
Hipótesis alterna: Existe diferencia en determinar un método sencillo de control
de sólidos totales, almidón y sólidos solubles con los métodos instrumentales
de mayor tiempo de ejecución, sea α=0.05.
4.1.2. HIPOTESIS ESPECIFICOS
Hipótesis Nula (H1): No existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas
de Sólidos totales con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.
Hipótesis alterna (HA1): Existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas
de Sólidos totales con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.
Hipótesis Nula (H2): No existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas
de Almidón con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.
Hipótesis alterna (HA2): Existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas
de Almidón con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.
Hipótesis Nula (H3): No existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas
de Sólidos Solubles con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.
Hipótesis alterna (HA3): Existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas
de Sólidos Solubles con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.
4.2. DEFINICION OPERACIONAL DE VARIABLES:
a) Variables Independientes; Las 20 variedades papa nativas y comerciales.
b) Variables dependientes; Gravedad específica, Almidón, Sólidos totales y Sólidos
solubles.
Tabla 02: Operacionalización de variables de la investigación
VARIABLES INDICADORES INDICES
Independiente 20 VARIEDADES DE
PAPA KG
Dependiente
Sólidos totales g/100g
Gravedad especifica ----
Almidón %
Sólidos solubles ºBrix
Fuente: elaboración propia 2010
CAPITULO V
METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION
5.1. TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACION
5.1.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN
El proyecto de investigación planteado en función de las variables es del tipo
cuantitativo, de acuerdo al número de variables es multivariable y finalmente en
relación al ambiente donde se realiza la investigación es de laboratorio.
5.1.2. NIVEL DE INVESTIGACIÓN
Tomando en consideración la escasa fuente del siguiente proyecto de investigación
alcanzara varios niveles de investigación como son: exploratorio, explicativo,
experimental y correlacional.
5.2. METODO Y DISEÑO DE INVESTIGACION
La presente investigación, implica manipular variables como: variedades de papa, gravedad
específica, almidón, sólidos totales y sólidos solubles (°Brix), para cada variedad se
realizaran tres repeticiones, existiendo cuatro tratamientos, obteniéndose un total de 240
observaciones.
Variedades de Papa o Especies:
• Papa amarillaTumbay
• Papa peruanita
• Papa huagalina
• Papa huayro morado
• Papa huamantanga.
• Papa Lima
• Papa Ccompus
• Papa Conda Huagalina
• Papa Arenosa
• Papa Chaucha amarillas
• Papa Chiquibonita
• Papa Peruana
• Papa Chibina colorada
• Papa Perra
• Papa Popopora blanca
• Papa Rodilla de vieja
• Papa Piña colorada
• Papa Chibina colorada
• Papa Canchan
• Papa ojos azules
Respuesta experimental
Gravedad especifica
• Almidón
• Sólidos totales
• Sólidos solubles
De acuerdo al diseño experimental de la investigación se tiene:
N° de tratamiento = 20 * 4 =80
N° de OBSERVACIONES = 20 * 4 *3 =240
Al registrar estos datos se realizara una análisis de regresión y correlación donde se desarrollara
modelos matemáticos y se validara por medios de un análisis de varianza (p>0.05), en
comparación con los modelos propuestos.
5.3. POBLACION
5.3.1. CARACTERISTICAS Y DELIMITACION:
5.3.1.1. DELIMITACIÓN ESPACIAL
La siguiente investigación se desarrollará en la Universidad Nacional Micaela Bastidas de
Apurímac, en los laboratorios de la escuela Académica Profesional de Ingeniería Agroindustrial e
Ingeniería de Minas, específicamente en los laboratorios de Química, Operaciones Unitarias,
mecánica de materiales; obteniendo al mismo tiempo la materia prima de los mercados
existentes en la ciudad de Abancay.
5.3.1.2. DELIMITACIÓN TEMPORAL
La siguiente investigación se desarrollará a partir del mes de octubre hasta el mes de diciembre
del presente año, periodo en la cual se pretende alcanzar los objetivos planteados de la
investigación.
5.3.2. UBICACIÓN ESPACIO – TEMPORAL
La presente investigación se realizara en la región de Apurímac, en la provincia de Abancay,
específicamente en la ciudad universitaria de la Universidad Nacional Micaela Bastidas de
Apurímac.
5.4. MUESTRA
5.4.1. TECNICAS DE MUESTREO
Las 20 variedades de papa (solanum tuberosum), utilizadas para la investigación serán
recolectadas en de los mercados existentes en la provincia de Abancay en dos etapas: para las
pruebas preliminares y segundo para las pruebas definitivas, en ambos casos el material vegetal.
En ambos casos, se utilizara el criterio de muestreo aleatorio simple, permitiendo que estas
sean lo más homogéneo posible en sus características fisicoquímicas.
5.4.2. TAMAÑO Y CALCULO DE TAMAÑO
Para la investigación se utilizara un total de 40kg de papa, 2kg de cada variedad que serán
utilizados para todos los tratamientos planteados.
5.5. DESCRIPCION DE LA EXPERIMENTACION
Para ejecutar la presente investigación se utilizara la siguiente metodología:
5.5.1. Determinación de la gravedad especifica:
Se utilizara el método descrito por Alvarado, J. (1996).
5.5.2. Determinación de la humedad (sólidos totales):
Se utilizara el método descrito por Lees, R. (1969).
5.5.3. Determinación del almidón:
Se utilizara el método descrito por Villacrez y Espin (1996) y Arcos y
Reyes (1998), mencionado por Alvarado, J. (2006).
5.5.4. Determinación de sólidos solubles:
Se utilizara el método descrito por Lees, R. (1969).
5.6. TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS
5.6.1. DESCRIPCION DE LA EXPERIMENTACION
5.6.1.1. MATERIALES:
5.6.1.1.1. MATERIA PRIMA:
Se utilizaran 20 variedades de papa de los diferentes tipos como la
comercial y nativas, provenientes de la provincia de Abancay y
Andahuaylas.
5.6.1.1.2. EQUIPOS:
Estufa Fisher.
Refractómetro Abbe.
Balanza MettlerMod
BB 240.
Balanza SalterWeigh
– Tronix.
Balanza Cobos
ModMonogranatario.
5.6.1.1.3. MATERIALES:
Agitadores
Capsulas
Cuchillos.
Coladores.
Piceta.
Redes plásticas.
Termómetro.
Vaso de precipitado.
5.6.1.2. METODOLOGÍA:
5.6.1.2.1. Determinación de la gravedad especifica:
Se utilizara el método descrito por Alvarado, J. (1996).
5.6.1.2.2. Determinación de la humedad (sólidos totales):
Se utilizara el método descrito por Lees, R. (1969).
5.6.1.2.3. Determinación del almidón:
Se utilizara el método descrito por Villacrez y Espin (1996) y Arcos y
Reyes (1998), mencionado por Alvarado, J. (2006).
5.6.1.2.4. Determinación de sólidos solubles:
Se utilizara el método descrito por Lees, R. (1969).
5.7. PROCESAMIENTO Y ANALISIS DE DATOS
Para el procesamiento y análisis de datos se hará uso de los fundamentos de los
análisis de regresión y correlación con la ayuda del programa EXCEL y se validara los
modelos matemáticos aplicando un diseño completamente aleatorio (DCA), para
determinar si existe diferencias significativas (sea α=0.05).
5.8. PRUEBA DE HIPOTESIS
5.8.1. FORMULACION DE HIPOTESIS NULAS Y ALTERNAS
Hipótesis nula: no existe diferencia en determinar un método sencillo de control
de sólidos totales, almidón y sólidos solubles con los métodos instrumentales
de mayor tiempo de ejecución, sea α=0.05
Hipótesis alterna: Existe diferencia en determinar un método sencillo de control
de sólidos totales, almidón y sólidos solubles con los métodos instrumentales
de mayor tiempo de ejecución, sea α=0.05.
5.8.2. SELECCIÓN DE LA PRUEBA ESTADISTICA
Al registrar estos datos se realizara una análisis de regresión y correlación donde se
desarrollara modelos matemáticos y se validara por medios de un análisis de varianza
(p>0.05), en comparación con los modelos propuestos.
5.8.3. CONDICIONES PARA ACEPTAR O RECHAZAR LA HIPOTESIS
Hipótesis Nula (H1): No existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas
de Sólidos totales con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.
Hipótesis alterna (H1): Existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas
de Sólidos totales con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.
Hipótesis Nula (H2): No existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas
de Almidón con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.
Hipótesis alterna (H2): Existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas
de Almidón con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.
Hipótesis Nula (H3): No existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas
de Sólidos Solubles con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.
Hipótesis alterna (H3): Existe diferencia entre las ecuaciones correlacionadas
de Sólidos Solubles con las propuestas por otros autores, sea α=0.05.
CAPITULO VI
ADMINISTRACION DEL PROYECTO
6.1. CRONOGRAMA:
El presente proyecto de investigación se inicio en el mes de julio con el análisis de la idea, el cual
terminará en febrero con la publicación de la tesis final, teniendo una duración total de ocho
meses; en la tabla 04 se observa el cronograma de actividades del proyecto.
Tabla 04: cronograma de actividades 2010 – 2011
ACTIVIDADES A
DESARROLLAR
Julio Agosto setiembre octubre noviembre diciembre enero febrero
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Análisis de la idea
Formulación del proyecto de tesis
Primera revisión del proyecto de tesis
Corrección de observaciones
Aprobación del proyecto de tesis
Obtención de materia prima y materiales
Corridas preliminares
Pruebas definitivas
Análisis de datos
Redacción de tesis
Primera revisión de la tesis por jurados
Corrección de observaciones
Aprobación de la tesis
Sustentación de la tesis
Publicación
6.1. RECURSOS INSTITUCIONALES, FINANCIEROS Y HUMANOS
6.1.1. RECURSOS INSTITUCIONALES:
Universidad Nacional Micaela Bastidas – Laboratorio de Química y Laboratorio
de operaciones unitarias.
6.1.2. RECURSOS FINANCIEROS:
Tabla 05: Recursos Financieros para le ejecución de el presente proyecto
DESCRIPCION UNID. CANT.
PRECIO UNIT.
FINANCIAMIENTO
TOTAL
UNAMBA
OTRA ENTIDAD
AUTO FINANC.
BIENES
Cámara fotográfica digital unid 1 600.00 600.00
Balanza para peso sumergido en agua
unid 1 500.00
Materia prima kg 40 1.00 100.00
SERVICIOS
Laboratorio de química 300.00
Laboratorio de operaciones unitarias
200.00
Laboratorio de mecánica de materiales
200.00
Impresiones en general millar 1.5 100.00 300.00
Viáticos 300.00
fotocopias millar 1 100.00 200.00
Honorarios del investigador 1000.00
Honorarios del asesor 1500.00
total 5200.00
6.1.3. RECURSOS HUMANOS:
Los encargados de la investigación ¨determinación de la calidad de diferentes variedades de
papa (solanun tuberosum) desarrollando modelos matemáticos en función a la gravedad
especifica”, serán:
Investigador : Bach. Milton Rosada Cahuana
Asesor : Ing. Alfredo Pérez Ayma
Asesor : Ing. Reynaldo J. Silva Paz
BIBLIOGRAFIA:
Alvarado, J. 1996. Principios de ingeniería aplicados a alimentos. OEA- ecuador
Alvarado, J, 2006. Congreso Nacional de Industrias Alimentarias. Lima – Organizado:
Universidad Federico Villareal.
Microsoft Encarta. 2009. Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.
Gómez Y Wong; procesamientos de la papa, Artículo publicado en la Revista INIAP
(Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias - Ecuador). 1997. no.
9:21-23.
Andrade, H. Requerimientos cualitativos para la industrialización de la papa,Líder del
Programa Nacional de Raíces y Tubérculos 1997.
Ministerio de Agricultura – MINAG 2009. Consultado el 10 /10/2010. Disponible:
http://www.minag.gob.pe
www.inei.gob.pe
Wu Leung W. 1964. Tabla de composición de Alimentos para uso en America latina.
Segunda edición. Editorial Interamericana.S.A. México.
Cowan, C. Wesley and Patty Jo Watson, eds. 1992. The Origin of Agriculture: An
International Perspective. Smithsonian Institute Press, Washington, D.C.
Hall C. 1980. “Drying and Storage of Agricultural Crops”. Westport, Connecticut. AVI
Pub. Co. Inc.
Centro Internacional de la Papa (CIP). 2008. Papas Andinas.
http://www.papasandinas.org/mas4000.html. consultada el 20/06/08
Merkel, J. A. 1983. "Basic Engineering Principles". 2nd. ed. Westport, Connecticut.
AVI Pub. Co. Inc. p: 105-144.
Ordóñez, Ceferina; Limongelli, J. C. Chiesa, A. Abarza, C. Martinnuzzi, F. Aguilar, G. H.
Pagano, E. E. y Szentivanyi, N. 1981. Papas chips VIII. Tablas de conversión y los
parámetros de calidad de los tubérculos de papa (Solanum tuberosum L.) materia prima
para la industria. Rev. Facultad de Agronomía, 2(3): 123-131. Universidad de Buenos
Aires. Argentina.
Lees R., 1969, “analisis de los alimentos, métodos analíticos y de control de calidad”, Ed.
Acribia, Zaragoza España pp. 129, 211