reologia del almidón de platano

I
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
“DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETEROS REOLÓGICOS DEL ALMIDÓN
EN CÁSCARA Y FRUTO DE DOS VARIEDADES DE PLÁTANO (musa paradisiaca)”
Anteproyecto de tesis presentado por:
Hansi Ortega Valer
Para optar al título de:
INGENIERO EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS.
ASESOR: ing. Hilka Mariela Carrión Sánchez
Santa Ana- La Convención-Cusco- Perú
2021

II
“DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETEROS REOLÓGICOS DEL ALMIDÓN
EN CÁSCARA Y FRUTO DE DOS VARIEDADES DE PLÁTANO (musa paradisiaca)”

III
CONTENIDO
1. INTRODUCCION .......................................................................................................1
1.1. Planteamiento del problema...................................................................................3
1.1.1. Definición y formulación del problema .........................................................3
1.2. Justificación ...........................................................................................................5
2. OBJETIVOS.................................................................................................................7
2.1. Objetivos ................................................................................................................7
2.1.1. Objetivo general .................................................................................................7
2.1.2. Objetivos específicos..........................................................................................7
3. MARCO REFERENCIAL..........................................................................................8
3.1. Antecedentes ..........................................................................................................8
3.2. Marco teórico .........................................................................................................9
4. HIPÓTESIS Y VARIABLES....................................................................................18
4.1. Formulación de hipótesis .....................................................................................18
4.1.1. Hipótesis general .........................................................................................18
4.1.2. Hipótesis específicas....................................................................................18
4.2. Variables y definición operacional de variables:.................................................18
5. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN .......................................................19
5.1. Tipo y nivel de investigación...............................................................................19
5.1.1. Tipo ..............................................................................................................19
5.1.2. Nivel.............................................................................................................19
5.2. Materiales.............................................................................................................19
5.2.1. Diseño de investigación ...............................................................................19
5.2.2. Descripción pasos de diseño de investigación realizada ............................20
5.3. Técnicas e instrumentos de recolección de datos.................................................22
5.4. Etapas de la experimentación...............................................................................22

IV
5.5. Procesamiento y análisis de datos........................................................................24
5.5.1. ANOVA para el diseño completamente al azar (DCA)................................24
6. ADMINISTRACIÓN DEL ANTEPROYECTO DE TESIS..................................26
6.1. Administración del anteproyecto .........................................................................26
6.1.1. Cronograma de Actividades ........................................................................26
6.1.2. Diagrama de Gantt ......................................................................................26
7. BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................28

V
CONTENIDO DE TABLAS
Tabla 1: Operacionalización de variables ...........................................................................18
Tabla 2: Cronograma de actividades del anteproyecto de investigación............................26
Tabla 3. Cronograma de trabajo ..........................................................................................27
CONTENIDO DE FIGURAS
Figura 1: Pasos de diseño de la investigación a realizar .....................................................20
Figura 2: Esquema experimental para la extracción de almidón ........................................21

1
1. INTRODUCCION
El plátano es una de las frutas más consumidas y el cuarto cultivo más importante del
mundo, se ha informado que el consumo medio mundial de banano es de 12 kg per cápita. El
plátano es un término universal, que comprende varias especies de este género en la familia
Musaceae y es una fruta climatérica tropical. Según las últimas estadísticas de la organización
de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), Asia es la mayor región
productora de banano, con el 54,4% de la producción mundial (FAOSTAT, 2018).
El plátano consta de dos partes la cáscara y la pulpa, la primera es el principal subproducto
y representa aproximadamente el 40% del peso total de la fruta. Hasta hace poco, este
elemento no tenía aplicaciones útiles y se tiraba como residuo, aportando cantidades masivas
de materiales orgánicos a gestionar. No obstante, desde que los investigadores comenzaron a
centrarse en estudiar su composición, han surgido varias aplicaciones posibles (Agama et. al.,
(2016). Mientras que la pulpa de plátano, es la parte comestible de la fruta y tiene una
abundante cantidad de nutrientes (Sing et. al., (2016). En este sentido, la utilización de
subproductos de frutas, especialmente banano, se ha convertido en una tendencia en los
últimos tiempos y se están realizando muchos estudios para evaluar sus efectos en las
propiedades de los alimentos (Chávez et. al, (2017).
Los estudios realizados han determinado diferentes aspectos del uso del plátano que van
desde ingrediente para el enriquecimiento de alimentos hasta la extracción y aislamiento de
muchos componentes beneficiosos para la salud, como diferentes tipos de almidón, celulosa y
compuestos bioactivos (Sing et. al., (2016). Durante el desarrollo de la fruta, los plátanos
acumulan grandes cantidades de almidón, con un 20% a un 25% en peso fresco (Xiao et. al.,
(2018). La degradación del almidón durante la maduración poscosecha proporciona carbono
para la producción de sacarosa y compuestos volátiles que producen sabor (Saraiva et. al.,
(2013).

2
El almidón resistente suma tanto el almidón y los productos que resultan de los procesos
de digestión que tienen lugar en el intestino humano y que no son absorbidos por el cuerpo.
Actúa como prebiótico y tiene una influencia positiva en el funcionamiento del tracto
digestivo, reduce los niveles de colesterol en sangre y ayuda en el control de la diabetes.
Además, al ser una fuente importante de compuestos bioactivos, el banano verde es una de
las fuentes más ricas en almidón resistente, lo que lo convierte en un valioso recurso natural
para fines de enriquecimiento en los alimentos (Bello & Hoyos, 2017).
En cuanto a la aplicación del almidón en el desarrollo de productos su comportamiento
puede afectar las características de pegado y gelatinización. Es, por tanto, relevante evaluar
su comportamiento reológico para justificar su dimensión comercial en los almidones
industriales de hoy en día.

3
1.1. Planteamiento del problema
1.1.1. Definición y formulación del problema
1.1.1.1. Definición del problema
En Perú así como en la provincia de la Convención, la producción de plátano, tiene una
elevada importancia desde el enfoque económico y social, dado que es un producto
fundamental de la dieta de las comunidades, además que un importante número de familias
reciben ingresos económicos debido a su producción y comercialización, por lo que, este
producto forma parte de los programas nacionales dirigidos al desarrollo de estrategias
nacionales para la seguridad alimentaria (PEHCBM, 2016).
Se estima que un total del 40% de las cosechas de plátano verde se pierde, debido entre
otras causas a una inadecuada manipulación, deformidad del plátano, forma irregular y
presencia de puntos marrones (De Gouveia & Zandonadi, 2013). Por lo que, en la actualidad
se ha desarrollado un sinfín de estudios dirigidos a evaluar el aprovechamiento de este
desperdicio masivo mediante la extracción de macromoléculas, como pectina, celulosa,
almidón y fibra dietética para aplicaciones de productos alimenticios o alimentación animal
(Viena, Elvitriana, & Wardani, 2018).
El plátano, aunque no está maduro, contiene un alto contenido de carbohidratos con un
17.2-38% de almidón. Esta fracción de almidón, ya sea en estado nativo o en estado
modificado, se puede extraer y utilizar para muchos propósitos en medios de producción de
alimentos como en la producción de galletas, pastas, etc. En base a las múltiples opciones en
relación al uso del almidón proveniente del plátano, se han realizado muchos estudios para
conocer las características de los posibles productos, obteniendo que estos muestran algunas
diferencias en las características físicas y químicas, la digestibilidad, las propiedades
sensoriales y la aceptabilidad. Por lo que, se puede establecer que los plátanos pueden tener
un importante valor industrial debido a su alto contenido en almidón.

4
Según las investigaciones, el almidón derivado de los plátanos es un almidón resistente al
ataque de la enzima α-amilasa que se encuentra en el sistema digestivo humano. Esta es una
de las señas de identidad en comparación con el almidón derivado de cereales, donde el
almidón resistente (RS) puede tener un efecto en la salud de los consumidores, de modo que
puede convertir el almidón de plátano en un valor agregado para los productos alimenticios
manufacturados (Fida, Pramafis, & Cahyana, 2019).
Así mismo, la importancia del almidón en la producción de alimentos no se limita a ser la
principal fuente de energía en la nutrición humana. Es el agente formador de textura más
popular, cuyo aporte al producto depende de su estructura y composición, incluida su
proporción de amilosa a amilopectina y el contenido de constituyentes menores (lípidos,
proteínas y minerales). Como consecuencia, muestran varias propiedades funcionales, como
capacidad espesante, capacidad de gelificación o estabilización y transparencia. Además,
debido a la capacidad del almidón de modificarse física y químicamente, sus propiedades
pueden ajustarse con precisión para aplicaciones específicas en los sistemas alimentarios (Ai
& Jane, 2015). En general, el almidón que proviene de la pulpa y cascara poseen
comportamientos diferentes, dado que los esteroles libres son los principales componentes
lipofílicos que se encuentran en la cáscara de banano, mientras que los ácidos grasos libres y
los esteroles dominan la pulpa de banano (Bertolin et. al., (2010).
En este sentido, la determinación de los parámetros reológicos del almidón es vital para el
desarrollo de nuevos productos alimenticios, el diseño de equipos y la optimización de los
procesos de fabricación. Destacando que, la información tecnológica más importante
proporcionada por las mediciones reológicas son la temperatura de gelatinización, la
viscosidad y la estabilidad (en particular, la resistencia a las fuerzas de cizallamiento).
En base a lo expuesto, surge la necesidad de determinar los parámetros reológicos que
presenta el almidón de la cáscara y el fruto de dos variedades de plátano (musa paradisiaca)

5
en la provincia de la Convención, considerando que esta información resulta fundamental
para establecer las recomendaciones tecnológicas específicas para su producción y los
cambios en términos de textura que puedan aportar a los alimentos como resultado de su
incorporación.
1.1.1.2.Formulación del problema
Problema general
¿Cuáles son los parámetros reológicos que presenta el almidón extraído de la cáscara y fruto
de dos variedades de plátano (musa paradisiaca)?
Problemas específicos
 ¿Cómo influirá la temperatura en el comportamiento reológico del almidón en cascara
y fruto de dos variedades de plátano (musa paradisiaca)?
 ¿Cuál será el modelo matemático que mejor se ajuste al comportamiento reológico del
almidón extraído de la cáscara y fruto de dos variedades de plátano (musa
paradisiaca)?
 ¿Cuáles de las dos variedades de plátano (musa paradisiaca), presentará mejores
propiedades reológicas en el almidón extraído de la cáscara y fruto?
1.2.Justificación
El plátano debido a su almidón está en una tendencia reciente de explotación a todo ritmo
por parte de investigadores y tecnólogos de alimentos para revelar algunas formas más de
aplicación en alimentos, textiles y productos farmacéuticos. Sin embargo, antes de establecer
los posibles usos alimenticios, existe la necesidad de establecer el comportamiento reológico
del almidón obtenido a partir del fruto y la cáscara del plátano.

6
En este contexto, en la provincia de la Convención, Perú la producción de este fruto es
elevada y por lo tanto presenta una importancia económica y social; por lo que, la extracción
y uso del almidón puede representar no solo un aporte nutricional para el desarrollo de
productos alimenticios con niveles superiores de digestibilidad sino una vía para el desarrollo
económico de las comunidades al reutilizar los desechos del cultivo y formular nuevos
productos. Además, es importante determinar cuál será el efecto en términos de modificación
de las propiedades microestructurales y sus interacciones que puedan afectar la gelificación y
viscosidad en los alimentos, destacando que varios estudios han determinado que las
propiedades reológicas del almidón de plátano no se comparan con los otros almidones
comerciales.

7
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivos
2.1.1. Objetivo general
Parámetros reológicos del almidón en cascara y fruto de dos variedades de plátano (musa
paradisiaca)
2.1.2. Objetivos específicos
 Evaluar la influencia de la temperatura en el comportamiento reológico del almidón en
cascara y fruto de dos variedades de plátano (musa paradisiaca).
 Determinar el modelo matemático que se ajuste al comportamiento reológico del
almidón en cascara y fruto de dos variedades de plátano (musa paradisiaca).
 Comparar los resultados de los parámetros reológicos entre las dos variedades de
plátano (musa paradisiaca).

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3. MARCO REFERENCIAL
3.1. Antecedentes
A nivel nacional se tiene el estudio de Vargas, Martínez, & Velezmoro (2016), Titulado
Propiedades funcionales de almidón de papa (Solanum tuberosum) y su modificación química
por acetilación, en el cual se determinó y caracterizo el almidón obtenido y posteriormente se
modificó de forma química a través de la incorporación de anhídrido acético en proporciones
de 5, 10 y 15%, como resultado se obtuvo un rendimiento de extracción mayor del 16% y la
viscosidad aparente del almidón nativo de papa fue 25000 mPas., y del gel de almidón (AAc)
al 15% fue superior a los 5000 mPas, obteniendo los mejores resultados en el almidón AAc
para su uso en alimentos como estabilizante y espesante.
Así mismo, se tiene el estudio de Frecia (2014), determinación de los parámetros para la
extracción de almidón del plátano bellaco (Musa paradisiaca), para lo cual se determinó sus
características fisicoquímicas y bromatológicas, así como el índice de madurez, así mismo, se
analizó la relación pulpa/solución en varias concentraciones además se consideró el tiempo
de licuado en función de su rendimiento. Se utilizó un diseño factorial 3X2 y se obtuvo como
resultados 40% para la humedad, 0.84% en cenizas, 0.268% en acidez y 9% en °Brix.
Concluyendo que el mayor rendimiento se obtuvo en condiciones 1 a 4 para la relación
pulpa/solvente y 4 minutos de licuado, estableciendo que ambas variables tienen un impacto
significativo en la extracción de almidón.
A nivel internacional, se tiene el estudio de Lucas & Quintero (2016), titulado
Caracterización reológica de almidón y evaluación morfológica de 20 variedades de
musáceas (Musa sp.), del banco de germoplasma Fedeplátano, Chinchiná - Caldas, Colombia.
En la que se determinó las propiedades físicas y funcionales de almidones (curvas de
empastamiento). Obteniendo que variedades Cachaco Pelipita, Fougamou, Kelong Mekintu y
SH-3436-9 presentaron porcentajes de materia seca superiores al 35% recomendando su uso

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para la producción de frituras, mientras en relación a sus propiedades reológicas, se obtuvo
que las especies fueron FHIA-23, Guineo Enano, Banano Gran Enano, Pompo Comino
presentaron viscosidad máxima, y facilidad de cocción y elevada consistencia.
Además, se tiene el trabajo de Montoya, Quintero, & Lucas (2014), titulado evaluación
físicotérmica y reológica de harina y almidón de plátano dominico hartón (musa paradisiaca
abb); en el que se efectuó una caracterización fisicoquímica y la determinación de la
calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis termogravimétrico (TGA); microscopía
electrónica de barrido (SEM); difracción de rayos X y análisis de viscosidad rápida
(RVA).Obteniendo que la harina presentó una viscosidad superior a los 1100 cP y el almidón
fue superior a 2000 cP, por lo que, se recomendó su uso en procesos agroindustriales.
3.2.Marco teórico
3.2.1 Plátano
El plátano es una fruta climatérica cosechada en etapas inmaduras; del género musa de la
familia Musaceae. Es una de las categorías de frutas más perecederas, sobre todo en las
etapas de manipulación, almacenamiento y transporte. Además de esto, el cultivo del plátano
contribuye a la seguridad alimentaria y la generación de ingresos, ya que florece bien incluso
en suelos marginales, por lo que se convierte en una fuente de ingresos en el comercio local
(Petsakos et. al., (2019).
Nutricionalmente, el banano está completamente cargado con potasio, piridoxina, ácido
ascórbico, β-caroteno y también fibra (Debabandya, Sabyasachi, & Namrata, 2010).
Funcionalmente, el banano tiene un alto contenido de almidones de digestión lenta y las
operaciones de calentamiento exitosas sintetizan en ellos fracciones de almidón resistentes
(Alimi et. al., (2017). También se ha establecido que la administración de almidón de plátano

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tratado con calor y humedad reduce la grasa corporal acumulada en los seres humanos y
mejora la funcionalidad de la microbiota intestinal (Wu et. al., (2020).
3.2.2 La producción de plátano en el Perú
En el Perú, según el último estudio desarrollado por el INIA-MINAGR (2020) en la
actualidad existen más de 160 mil hectáreas dedicadas a la producción de plátano y banano,
de las cuales el 70% se encuentran en la región amazónica. Destacando, que la exportación de
este cultivo representa una fuente importante de ingresos para la nación.
3.2.3 Almidón
El almidón, también conocido como amylum, es un importante producto alimenticio y
biomaterial utilizado en todo el mundo para diferentes propósitos. Aunque tradicionalmente
se utiliza en la industria alimentaria, el avance tecnológico ha llevado a su relevancia
constante en muchos otros sectores como salud y medicina, textil, papel, química fina,
ingeniería del petróleo, agricultura e ingeniería de la construcción (Omoregie, 2019).
Se utiliza en la industria alimentaria como productos alimenticios o como aditivos para
espesar, conservar y mejorar la calidad en alimentos horneados, dulces, pastas, sopas y salsas
y mayonesas. El almidón es un polisacárido de glucosa compuesto por dos tipos de cadenas
de α-d-glucano, amilosa y amilopectina. Las moléculas de almidón producidas por cada
especie vegetal tienen estructuras y composiciones específicas (como la longitud de las
cadenas de glucosa o la relación amilosa / amilopectina), y el contenido de proteínas y grasas
de los órganos de almacenamiento puede variar significativamente. Por lo tanto, el almidón
difiere según la fuente y esta diversidad funcional inherente debido a las diferentes fuentes
biológicas amplía su gama de usos industriales (Santana & Meireles, 2014).

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Las diferencias estructurales y de composición de los almidones de diferentes fuentes
determinan sus propiedades y el modo de interacción con otros componentes de los alimentos
que le dan al producto final el sabor y la textura deseados. En la industria alimentaria, el
almidón se puede utilizar como aditivo alimentario para controlar la uniformidad, estabilidad
y textura de sopas y salsas, resistir la degradación del gel durante el procesamiento y
aumentar la vida útil de los productos (Santana & Meireles, 2014).
El almidón se extrae con relativa facilidad y no requiere procesos de purificación
complicados. Se considera que está disponible en grandes cantidades en las principales
fuentes vegetales, como los cereales y los tubérculos. Estas fuentes se consideran
generalmente económicas y asequibles y sirven como materia prima para la producción
comercial (Daudt et. al., (2014).
El almidón es un homopolisacáridos formado por unidades de glucosa. Sin embargo, los
homopolisacáridos son de dos tipos, a saber: amilosa, que es una cadena lineal que consta de
aproximadamente 500-2000 unidades de glucosa, y amilopectina, que está muy ramificada y
consta de más de 1.000.000 de unidades de glucosa. Los dos tipos de homopolisacáridos
constituyen aproximadamente el 98-99% del peso seco del almidón (Omoregie, 2019).
La proporción de los dos polisacáridos suele variar según el origen botánico del almidón y
generalmente consiste en un 20% de amilosa y hasta un 80% de amilopectina en masa, sin
embargo, se considera posible que pueda existir almidón con hasta un 80% de amilosa y en
algunas ocasiones se clasifica el almidón que contiene <15% de amilosa como "céreo", entre
el 20% y el 35% como "normal" y más del 40% como almidón "alto" en amilosa (Pedrosa,
2012).

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3.2.4 Almidón del plátano
La abundancia masiva de almidón con un patrón de digestibilidad saludable en el plátano
ha llamado el interés de los investigadores; destacando que lo más notable es la fracción baja
en amilosa (11,2%) en el banano ocupada con almidón de digestión lenta y almidón resistente
en ellos después de la cocción, ya que la amilosa dificulta la digestión de los almidones
cocidos. Del mismo modo, la amilopectina del almidón de plátano tiene una extraña
propiedad de reasociación atribuida mientras que las horas de enfriamiento, por lo tanto,
poseen características digestivas lentas, lo cual es una ventaja para los investigadores que
desean explorar las abundantes características funcionales relacionadas con la textura,
reológia y la viscosidad (Zhang & Hamaker, 2012).
3.2.5 Almidón resistente
La funcionalidad saludable del plátano se debe a su componente de almidón resistente
(AR), definido como una clase de almidón que no se digiere en el tracto intestinal superior
del hombre. Sin embargo, sufre fermentación en el colón a través de la acción de
microorganismos para producir ácidos grasos de cadena corta, que se sabe que tienen efectos
beneficiosos sobre la salud humana (Agama et. al., (2012).
Sin embargo, los AR presentes en productos naturales como el banano no son
termoestables y se destruyen fácilmente cuando se exponen a altas temperaturas,
especialmente durante el procesamiento, por lo que, el AR de tipo 3 (AR3) formado a través
de la modificación hidrotermal del almidón que induce la gelatinización y la posterior
destrucción de la estructura granular del almidón, es de importancia en un sistema alimentario
que estaría expuesto a altas temperaturas durante el procesamiento, porque permanece
indigerible después de ser expuesto a altas temperaturas. Por lo que, el almidón modificado

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hidrotermalmente se recomienda en el procesamiento de alimentos debido a su seguridad
sobre otros métodos de producción (Alimi, Workneh, & Oke, 2016).
3.2.6 Reológia
La reología es la ciencia que analiza la deformación del material, cuyo nombre fue
acuñado por Eugene Bingham, quien fundó la Society of Rheology en los EE. UU., y su raíz
se encuentra en la palabra griega para fluir e incluye la teoría subyacente a la deformación y
la práctica de la medición. En este sentido, los científicos físicos se refieren a las fuerzas que
actúan sobre los materiales en términos de tensiones o fuerza por unidad de área y los
resultados se valoran con relación a la cantidad de deformación, o la velocidad de
deformación (Wilson, 2018).
La viscosidad es simplemente la resistencia que ofrece el fluido a cualquier esfuerzo
aplicado, que puede provocar un cambio en el perfil o en su movimiento con respecto a otras
porciones del fluido o cosas cercanas; la viscosidad es el recíproco de la fluidez y representa
la oposición al flujo. Se representa con el símbolo µ y se puede definir como la relación entre
el esfuerzo cortante y la tasa de cambio de velocidad a lo largo del tiempo. La viscosidad
generalmente se presenta en términos de viscosidad dinámica (viscosidad absoluta) o incluso
viscosidad cinemática. La viscosidad dinámica mide la fuerza necesaria para vencer la
fricción en la estructura interior del fluido; La viscosidad dinámica se define como la fuerza
tangencial por unidad de área necesaria para mover el fluido en un plano horizontal con
respecto al otro plano con una unidad de velocidad mientras que las moléculas del fluido
mantienen una unidad de distancia entre sí. Por otro lado, la viscosidad cinemática cuantifica
la relación entre la viscosidad dinámica y la densidad del fluido a estudiar (Cossa, 2019).
La cizalla se puede definir como la deformación que se crea cuando las capas del fluido se
desplazan en comparación con otras, debido a la aplicación de cierta presión sobre la

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estructura del fluido. Un concepto que debe estudiarse en detalle es la velocidad de corte; esta
es la proporción en la que las diferentes capas del fluido se moverán más allá de las capas
vecinas; depende de la geometría del flujo y también de su velocidad (Cossa, 2019).
3.2.7 Parámetros reológicos
El flujo de cizallamiento se puede representar como capas de fluido que se deslizan una
sobre otra y cada capa se mueve más rápido que la que está debajo. La capa superior tiene
velocidad máxima mientras que la capa inferior está estacionaria. Para que tenga lugar el
flujo de cizallamiento, debe actuar una fuerza de cizallamiento sobre el fluido. Esta fuerza
externa toma la forma de un esfuerzo cortante (σ) que se define como la fuerza (F) que actúa
sobre una unidad de área (A). En respuesta a esta fuerza, la capa superior se moverá una
distancia x dada, mientras que la capa inferior permanece estacionaria (Malvern Instruments
Limited, 2016).
Por tanto, tenemos un gradiente de desplazamiento a lo largo de la muestra (x / h)
denominado deformación cortante (γ). Para un sólido que se comporta como un solo bloque
de material, la deformación será finita para una tensión aplicada; no es posible el flujo. Sin
embargo, para un fluido donde los componentes constituyentes pueden moverse entre sí, la
deformación por cizallamiento continuará aumentando durante el período de esfuerzo
aplicado. Esto crea un gradiente de velocidad denominado tasa de corte o tasa de
deformación que es la tasa de cambio de deformación con el tiempo (dγ / dt) (Amaratunga,
Rabenja, & Time, 2020).
Cuando aplicamos un esfuerzo cortante a un fluido estamos transfiriendo momento, de
hecho el esfuerzo cortante es equivalente al flujo de momento o la tasa de transferencia de
momento a la capa superior del fluido. Ese impulso se transfiere a través de las capas de
fluido mediante colisiones e interacciones con otros componentes del fluido, lo que reduce la

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velocidad del fluido y la energía cinética. El coeficiente de proporcionalidad entre el esfuerzo
cortante y la velocidad cortante se define como la viscosidad cortante o viscosidad dinámica
(η), que es una medida cuantitativa de la fricción interna del fluido y está asociada con la
amortiguación o pérdida de energía cinética en el sistema (Malvern Instruments Limited,
2016).
El índice de comportamiento (n) indica la desviación del comportamiento reológico del
fluido con respecto a los fluidos newtonianos, es decir, mientras más se aleje el valor de n de
la unidad más pronunciadas serán las características no newtonianas del fluido (Amaratunga,
Rabenja, & Time, 2020).
3.2.8 Modelos matemáticos
Los modelos reológicos se utilizan, junto con datos experimentales, para estimar valores
de parámetros que ayudan a caracterizar el comportamiento reológico de una muestra de
alimento, dado que estos modelos proporcionan una descripción supuesta de los fluidos al
comunicar la relación matemática entre el esfuerzo cortante y las velocidades de corte
(Owusu, Enty, & Twum, 2014). El modelo matemático se considera una herramienta de
decisión que ayuda a los tomadores de decisiones a abordar de manera efectiva problemas
complejos como la reología. Dicha información puede ser clave en la toma de decisiones para
experimentos adicionales y puede permitir el desarrollo de protocolos sólidos y confiables
para síntesis química, métodos analíticos o ensayos biológicos. Existen diferentes modelos
que se utilizan para medir las propiedades reológicas, entre los que se menciona el modelo de
ley de potencia, Herschel-Bulkley, Bingham Plastic, Prandtl-Eyring y Robertson-Stiff
(Ojewumi et. al., (2018).

16
3.2.9 Reología del almidón extraído del plátano
Los almidones de plátano extraídos de las variedades enano, morado, valery y macho
poseen cristalinidad tipo B y su evidencia morfológica muestran atributos estructurales
ovalados, seleccionados para análisis reológico, el cual se ve afectado por dos factores: la
morfología de los gránulos y la variación de la proporción de amilosa; esta última actúa en un
papel principal para detener la viscosidad aparente con la velocidad de cizallamiento
aplicada. Destacando, que para velocidades de cizallamiento más altas, la dispersión de
almidón de banano mostró un comportamiento de adelgazamiento por cizallamiento alineado
con la dirección de flujo del gránulo de almidón. Además, la lixiviación de amilosa a partir de
partículas hinchadas elevó la viscosidad de la fase continua. Mientras que para velocidades de
cizallamiento bajas, la dispersión de almidón de plátano mostró un engrosamiento por
cizallamiento a medida que la viscosidad aparente aumentaba debido al atrapamiento de la
fase continua dentro de las parvadas de gránulos (Utrilla et. al., (2014).
Alimi et. al., (2017) investigó el cambio de incorporación de almidón de plátano a la
fórmula de base de almidón de maíz mezclado compuesto de proporciones 1: 4 (g / g). Las
observaciones de la mezcla sobre la fracción de almidón de maíz puro como control
mostraron un comportamiento de adelgazamiento por cizallamiento bajo el término
pseudoplástico. Una disminución de la viscosidad con una velocidad de cizallamiento elevada
se debe al debilitamiento de la composición celular y también a la degradación estructural,
además, la inclusión de almidón de plátano aumentó la consistencia del flujo de manera
significativa de 71 a 102 Pa.s y un aumento marginal en la resistencia de la pasta, es decir, de
11,07 a 12,87 g. Por lo tanto, es apropiado decir aquí que la participación del almidón de
banano amplía de alguna manera el ámbito de aplicación de diversos productos en la industria
alimenticia.

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Los informes hasta la fecha sugieren que el almidón del plátano exhibe viscosidades de
empastado más altas de manera competitiva que los almidones de trigo y maíz. Las
concentraciones más altas se visualizan con una reducción de la viscosidad cuando se
mantiene a 95 ° C mientras se agita. Estableciendo que el almidón del plátano resiste el
cizallamiento y el calor casi en la medida en que lo hacen los almidones modificados
químicamente, también resistió la rotura mecánica a bajas concentraciones. Por lo tanto, el
almidón de plátano nativo se puede utilizar en diversas aplicaciones en las que se necesite
una viscosidad estable permitiendo una reducción del uso de almidones químicamente
reticulados (Zhang & Hamaker, 2012).
Finalmente, Agama et. al., (2015) informaron que los gránulos de almidón de plátano
resisten el esfuerzo cortante durante la cocción cuando se calientan a 95 ° C. El perfil de
pegado también se modificó con la variedad de almidón de banano, ya que las variedades
Macho y Enano Gignate exhibieron 79 ° C y 78 ° C como temperaturas de pegado más altas,
mientras que las variedades Valery y Morado mostraron la menor descomposición y un
retroceso prominente en comparación con los almidones Macho y Enano Gignate.

18
4. HIPÓTESIS Y VARIABLES
4.1. Formulación de hipótesis
4.1.1. Hipótesis general
Serán diferentes, los parámetros reológicos del almidón en cascara y fruto de dos
variedades de plátano (musa paradisiaca)
4.1.2. Hipótesis específicas
 La temperatura influenciará de forma significativa el comportamiento reológico del
almidón en cascara y fruto de dos variedades de plátano (musa paradisiaca).
 Con base en los parámetros reológicos obtenidos, la ley de la potencia será el modelo
matemático que se ajuste al comportamiento reológico del almidón en cascara y fruto
de dos variedades de plátano (musa paradisiaca).
 El almidón de la cáscara y fruto de la variedad A del plátano (musa paradisiaca).
presentará mejores parámetros reológicos que la variedad B.
4.2.Variables y definición operacional de variables:
Tabla 1: Operacionalización de variables
Variables
Indicadores
(Factores)
Índices
(Niveles)
V. Independiente
Variedad Variedad A/B VA/VB
Tipo de almidón
Cascara y fruto de dos variedades de
plátano (musa paradisiaca)
Masa del almidón
extraído
V. Dependiente
Parámetros
reológicos
Índice de consistencia (k) Pa.sn
Índice de comportamiento de flujo (n). adimensional
Viscosidad aparente de la suspensión
(μa)
Pa.s
Esfuerzo cortante inicial (0) Pa

19
5. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
5.1. Tipo y nivel de investigación
5.1.1. Tipo
La presente investigación, en función de los objetivos planteados, puede catalogarse como
una investigación de tipo básica y experimental; la primera dado que a partir de los hallazgos
alcanzados se obtendrá nuevos conocimientos y experimental como resulta del anejo de las
variables para la determinación de los parámetros reológicos dos variedades de plátano (musa
paradisiaca) y el desarrollo posterior de un producto como el almidón que puede tener
múltiples usos en la industria alimenticia.
5.1.2. Nivel
De igual manera debido al contexto del trabajo, la presente investigación se cataloga como
experimental, debido a que su desarrollo está sustentado en variables dependientes e
independientes a partir de las cuales se alcanzará los objetivos planteados y la comprobación
de hipótesis.
5.2.Materiales
5.2.1. Diseño de investigación
En la investigación se utilizará el diseño de tipo correlacional-causal; dado que se
establecerán relaciones entre las variables identificadas sin necesidad de determinar la
naturaleza de estas relaciones. A continuación se describe los pasos de diseño de
investigación a realizar:

20
Figura 1: Pasos de diseño de la investigación a realizar
Elaboración propia
5.2.2. Descripción pasos de diseño de investigación realizada
 Recolección de dos variedades de plátano (musa paradisiaca).
 Extracción del almidón de las dos variedades de plátano (musa paradisiaca): para lo
cual se considerará la metodología propuesta por Valerio (2014) y (Cárdenas, 2018)
 Determinación de los parámetros reológicos utilizando el reómetro Anton Paar
Physical MCR 7020e
 Análisis y comparación de los resultados obtenidos para los parámetros reológicos:
los resultados obtenidos para las diferentes materias primas utilizadas, serán
comparados para determinar si existe diferencias significativas entre ellos.
Para la extracción del almidón del plátano, se utilizó el proceso propuesto por (Valerio, 2014)
y (Cárdenas, 2018).

21
Figura 2: Esquema experimental para la extracción de almidón
Fuente: Valerio, 2014
Para la extracción del almidón se utilizará el método húmedo según el procedimiento
descrito por Cárdenas (2018), como se muestra a continuación:
 Se seleccionarán las cascaras desechando las que se encuentren en mal estado,
posteriormente se lavarán con agua fría y se cepillaras para eliminar cualquier resto

22
de impurezas, se procederán a licuar y seguidamente se filtrarán mediante un
lienzo, esta operación debe repetirse tres veces hasta que el agua salga limpia. A
continuación se procederá a dejar el filtrado en reposo por un periodo de 24 horas
para dar lugar al proceso de decantación, una vez pasado este periodo se retirará el
agua que se encuentre en la parte superior, se agregará nuevamente agua y se
dejará precipitar hasta que el sobrenadante sea claro. Posteriormente se secara el
precipitado en un horno a una temperatura de 105°C durante 12 horas, el material
resultante se tamizará utilizando tamices de tamaño 20, 40, 60, 80, 100 y 120
micras, uy el producto final será almacenado.
5.3. Técnicas e instrumentos de recolección de datos
Los datos obtenidos durante el desarrollo del presente estudio, se derivarán de la
observación directa e indirecta durante las diferentes etapas del proceso; por lo que, será
necesario desarrollar reportes adecuados a la investigación para facilitar las actividades
posteriores de interpretación y análisis de resultados. Así mismo, para mayor confiabilidad,
los ensayos se efectuarán por triplicado y los resultados obtenidos se analizarán
estadísticamente para determinar si existen diferencias significativas.
5.4.Etapas de la experimentación
El proceso de experimentación se iniciará con la extracción del almidón de las dos
variedades de plátano (musa paradisiaca): para lo cual se considerará la metodología
propuesta por Valerio (2014), que establece el procedimiento más óptimo para la extracción
de almidón del plátano bellaco (Musa paradisiaca) y se cuantificará el rendimiento (%) de la
extracción de almidón a través de la siguiente ecuación:
% 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑙𝑚𝑖𝑑ó𝑛 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎í𝑑𝑜
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐á𝑠𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑜 𝑓𝑟𝑢𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑙á𝑡𝑎𝑛𝑜
∗ 100%

23
Posteriormente se procederá a la determinación de los parámetros reológicos del almidón
extraído: para lo cual se utilizará el equipo reómetro rotacional MCR 702e MultiDrive. Marca
Anton Para propiedad de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco y se
procederá a medir a agitación constante a 200 rpm, con una temperatura de inicio de 50 °C/ 1
min y con calentamiento hasta 95°C/5 min, posteriormente a temperatura constante de 95°C
durante 3 min y finalmente se enfriará hasta 50 °C en 5 min.
El cabezal de medición de un reómetro contiene el motor de accionamiento y el
codificador que miden y establecen el par, el ángulo de deflexión y la velocidad, por lo que,
los parámetros reológicos se calcularán a partir de los valores estos valores, utilizando
factores de conversión. En este sentido, la viscosidad de las muestran se medirán con una
prueba de rotación controlada por velocidad de corte, en el que el usuario establecerá el perfil
de velocidad de corte (las diferentes velocidades de rotación) y el reómetro determinará el
esfuerzo de corte requerido. Luego, la viscosidad η se calcula en el software del reómetro de
acuerdo con la ley de viscosidad a partir de los cocientes del esfuerzo cortante τ y la
velocidad de corte ˙γ.
Como se mencionó, el esfuerzo cortante se correlaciona con el torque, por lo que si se
mide con un sistema de medición grande, se requiere un par de torsión grande porque la
superficie de corte es grande. Si se utiliza un sistema de medición pequeño, se necesitará un
par menor para obtener la velocidad requerida. Dado que el parámetro reológico: esfuerzo
cortante τ se calcula a partir del par en relación con la superficie de corte, el esfuerzo cortante
es independiente del sistema de medición utilizado. Por tanto, es más fácil trabajar con los
parámetros reológicos.
Lo mismo ocurre con la velocidad de corte, que se correlaciona con la velocidad. Si está se
mide en dos sistemas de medición diferentes, uno con un espacio de corte grande y otro con

24
un espacio de corte estrecho, la misma velocidad de rotación da como resultado una tasa de
corte más baja en el sistema con el espacio grande que en el sistema con el espacio de corte
grande. Al igual que con el cálculo del esfuerzo cortante, para el cálculo del parámetro
reológico "velocidad de corte", la influencia del sistema de medición se considerará mediante
un factor de conversión:
𝐕𝐞𝐥𝐨𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝 𝐝𝐞 𝐜𝐨𝐫𝐭𝐞 =
𝐕𝐞𝐥𝐨𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝
𝐃𝐢𝐬𝐭𝐚𝐧𝐜𝐢𝐚 𝐝𝐞 𝐬𝐞𝐩𝐚𝐫𝐚𝐜𝐢ó𝐧
Los valores de viscosidad se calculan a partir de los parámetros reológicos que son
independientes del instrumento:
𝐕𝐢𝐬𝐜𝐨𝐬𝐢𝐝𝐚𝐝 =
𝐄𝐬𝐟𝐮𝐞𝐫𝐳𝐨 𝐜𝐨𝐫𝐭𝐚𝐧𝐭𝐞
𝐕𝐞𝐥𝐨𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝 𝐜𝐨𝐫𝐭𝐚𝐧𝐭𝐞
Si la materia prima a medir (almidón extraído), tiene propiedades viscoelásticas, la onda
de respuesta se retrasa en el tiempo en comparación con la oscilación establecida. Este
retardo de tiempo se denomina cambio de fase δ. Finalmente, los valores medidos por el
reómetro (ángulo de deflexión, par y desplazamiento de fase) junto con los factores de
conversión para el sistema de medición proporcionarán todos los datos necesarios para
calcular los parámetros reológicos requeridos.
5.5.Procesamiento y análisis de datos
5.5.1. ANOVA para el diseño completamente al azar (DCA)
Para la recolección de los datos se aplicará el diseño completamente al azar (DCA), el cual
es el diseño más simple para experimentos comparativos, ya que utiliza solo dos principios
básicos de diseños experimentales: aleatorización y replicación (Arina, Ulfah, & Lintang,
2020). Mientras que para el análisis de la información se aplicará el Análisis de Varianza
(ANOVA), el cual se basa matemáticamente en regresión lineal y modelos lineales generales

25
que cuantifican la relación entre la variable dependiente y la (s) variable (s) independiente (s)
(Sawyer, 2010).

26
6. ADMINISTRACIÓN DEL ANTEPROYECTO DE TESIS
6.1. Administración del anteproyecto
La administración del proyecto se efectuará de forma continuación, evaluando los avances
que se efectúen según las fases y actividades previamente descritas.
6.1.1. Cronograma de Actividades
En función de los objetivos planteados y de las experiencias previas similares, se ha
establecido el siguiente cronograma
Tabla 2: Cronograma de actividades del anteproyecto de investigación
ETAPAS DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES
DURACIÓN Semanas
I Recolección de la materia prima 1
II Extracción del almidón 1
III Determinación de la influencia de la temperatura 3
VI Determinación del modelo matemático 3
V Comparación de los resultados de los parámetros reológicos 4
Total 12
Elaboración propia
6.1.2. Diagrama de Gantt
A continuación se muestra el Diagrama de Gantt propuesto en función de las fases
establecidas para el cumplimento del proyecto:

27
Tabla 3. Cronograma de trabajo
Fases Actividad
MES 1 MES 2 MES 3 MES 4
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
I
Recolección de la
materia prima
II
Extracción del
almidón
III
Determinación de la
influencia de la
temperatura
VI
Determinación del
modelo matemático
V
Comparación de los
resultados de los
parámetros
reológicos
Elaboración propia

28
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