IAIA-RIM-LIV-2020.pdf - UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

TESIS

“CUANTIFICACIÓN DE ACRILAMIDA Y HUMEDAD DE PANELA

GRANULADA POR LOS FACTORES DE ALMACENAMIENTO DE

CAÑA, REGULADOR DEL JUGO Y TEMPERATURA DE SALIDA.

PERÚ. 2019”

Presentada por:

Br. Dicther Paul Rimaicuna Zurita

Br. Anhy Milagros Liviapoma Correa

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO

AGROINDUSTRIAL E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

Línea de investigación: Agroindustria y seguridad alimentaria

Sub línea: Pre y pos cosecha, vida útil y transformación de productos

agrícolas.

Piura, Perú

2020

Facultad de Ingeniería Industrial

Escuela Profesional de Ingeniería

Agroindustrial e Industrias Alimentarias



Escuela Profesional de Ingeniería Agroindustrial e Industrias Alimentarias

TESIS

“CUANTIFICACIÓN DE ACRILAMIDA Y HUMEDAD DE PANELA GRANULADA

POR LOS FACTORES DE ALMACENAMIENTO DE CAÑA, REGULADOR DEL JUGO

Y TEMPERATURA DE SALIDA. PERÚ. 2019”

Línea de investigación:

Pre y pos cosecha, vida útil y transformación de productos agrícolas.

______________________________________

DICTHER PAUL RIMAICUNA ZURITA

DNI 73576345

________________________________________

ANHY MILAGROS LIVIAPOMA CORREA

DNI 71936581

______________________________________

Asesor

DR. ALFREDO LUDEÑA GUTIÉRREZ

DNI 07557252

____________________________________

Coasesora

MG. ZURY MABELL SÓCOLA JUÁREZ

DNI 46981842

DECLARACIÓN JURADA DE ORIGINALIDAD DE LA TESIS

Yo: LIVIAPOMA CORREA ANHY MILAGROS identificada con CU/DNI Nº

71936581, Bachiller de la Escuela Profesional de Ingeniería Agroindustrial e Industrias Alimentarias,

de la Facultad de INGENIERIA INDUSTRIAL y domiciliado en AA. HH CONSUELO DE

VELASCO MZ F LT 1. Distrito VEINTISEIS DE OCTUBRE Provincia PIURA Departamento

PIURA. Celular: 958613427. Email: [email protected].

DECLARO BAJO JURAMENTO: que la tesis que presento es original e inédita, no siendo

copia parcial ni total de una tesis desarrollada, y/o realizada en el Perú o en el Extranjero, en caso

contrario de resultar falsa la información que proporciono, me sujeto a los alcances de lo establecido

en el Art. N° 411 del código Penal concordante en el Art. 32° de la Ley N° 27444, y Ley de

Procedimiento Administrativo General y las Normas Legales de Protección de los Derechos de

Autor.

En fe de lo cual firmo la presente.

Piura, 20 de febrero del 2020

___________________________

Anhy Milagros Liviapoma Correa

DNI N° 71936581

Artículo 411.- El que, en un procedimiento administrativo, hace una falsa declaración en relación a

hechos o circunstancias que le corresponde probar, violando la presunción de veracidad establecida por

ley, será reprimido con pena privativa de libertad no menor de uno ni mayor de cuatro años.

Art. 4. Inciso 4.12 del Reglamento del Registro Nacional de Trabajos de Investigación para optar grados

académicos y títulos profesionales –RENATI Resolución de Consejo Directivo Nº 033-2016-

SUNEDU/CD.

DECLARACIÓN JURADA DE ORIGINALIDAD DE LA TESIS

Yo: RIMAICUNA ZURITA DICTHER PAUL identificado con CU/DNI Nº 73576345,

Bachiller de la Escuela Profesional de Ingeniería Agroindustrial e Industrias Alimentarias, de la

Facultad de INGENIERIA INDUSTRIAL y domiciliado en URB. SAN ANTONIO Mz A Lt 16.

Distrito CASTILLA Provincia PIURA Departamento PIURA. Celular: 961412620. Email:

[email protected].

DECLARO BAJO JURAMENTO: que la tesis que presento es original e inédita, no siendo

copia parcial ni total de una tesis desarrollada, y/o realizada en el Perú o en el Extranjero, en caso

contrario de resultar falsa la información que proporciono, me sujeto a los alcances de lo establecido

en el Art. N° 411 del código Penal concordante en el Art. 32° de la Ley N° 27444, y Ley de

Procedimiento Administrativo General y las Normas Legales de Protección de los Derechos de

Autor.

En fe de lo cual firmo la presente.

Piura, 20 de febrero del 2020

___________________________

Dicther Paul Rimaicuna Zurita

DNI N° 73576345

Artículo 411.- El que, en un procedimiento administrativo, hace una falsa declaración en relación a

hechos o circunstancias que le corresponde probar, violando la presunción de veracidad establecida por

ley, será reprimido con pena privativa de libertad no menor de uno ni mayor de cuatro años.

Art. 4. Inciso 4.12 del Reglamento del Registro Nacional de Trabajos de Investigación para optar grados

académicos y títulos profesionales –RENATI Resolución de Consejo Directivo Nº 033-2016-

SUNEDU/CD.



Escuela Profesional de Ingeniería Agroindustrial e Industrias Alimentarias

TESIS

“CUANTIFICACIÓN DE ACRILAMIDA Y HUMEDAD DE PANELA GRANULADA

POR LOS FACTORES DE ALMACENAMIENTO DE CAÑA, REGULADOR DEL JUGO

Y TEMPERATURA DE SALIDA. PERÚ. 2019”.

Línea de investigación:

Pre y pos cosecha, vida útil y transformación de productos agrícolas.

___________________________________

DR. JUAN IGNACIO QUISPE NEYRA

Presidente Jurado Calificador Ad-Hoc

_____________________________________

DR. DANIEL ENRIQUE CRUZ GRANDA

Secretario Jurado Calificador Ad-Hoc

____________________________________________

MSC. CARLOS ENRIQUE COELLO OBALLE

Vocal Jurado Calificador Ad-Hoc

DEDICATORIA

Este trabajo le dedico a Dios

por brindarme el bienestar para el desarrollo

de esta investigación,

mis padres Armengol y Zulema

por darme la vida,

educación y apoyo incondicional.

A mis hermanos que junto a ellos aprendí

a valorar el esfuerzo de mis padres.

Dicther Paul Rimaicuna Zurita.

A Dios, y con mucha gratitud a

Medardo y Neda mis padres,

por brindarme su infinito amor,

valores inculcados y todo lo necesario

para desarrollarme como persona y profesional.

Su trabajo y esfuerzo siempre lo voy a valorar.

Anhy Liviapoma Correa.

AGRADECIMIENTOS

Queremos expresar nuestro agradecimiento a la Cooperativa Agraria Ecológica y Solidaria

Piura (CAES Piura), representada en su momento por Juan Borobio Sanchiz y actualmente Elber

Meza Cunya, por confiar y hacernos partícipes de este proyecto, destacando su apoyo económico,

técnico y brindarnos facilidades en todo el marco de la investigación.

Al ingeniero León Antonio Rufino Escobar, por todo el apoyo técnico, conocimiento

transmitido y disposición para solucionar cualquier inconveniente durante la investigación. También

queremos expresar nuestro agradecimiento a la Mg. Zury Mabell Sócola Juárez, por su incondicional

ayuda en todo este proceso.

A los productores de panela de CAES Piura, especialmente al señor Serafín Medina y Salazar

Culquicondor, por su disposición durante el desarrollo de este proyecto, brindándonos un acogedor

centro de labores donde se realizaron las experimentaciones, resaltamos su importante y necesario

trabajo para hacer esto posible.

Al ingeniero Alfredo Ludeña Gutiérrez, nuestro asesor, que desde el primer momento estuvo

de acuerdo con nuestro proyecto, dándonos aliento y dispuesto ante las interrogantes que surgieron

durante el trayecto de este proyecto de investigación.

A todas las personas que nos acompañaron durante este periodo, como el equipo técnico de

CAES Piura, y todas las personas que de alguna u otra forma han colaborado con nosotros y se

hicieron parte de ello.

ÍNDICE GENERAL

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 1

CAPÍTULO I: ASPECTOS DE LA PROBLEMÁTICA ................................................................... 3

1.1. DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA ................................................ 3

1.2. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN .................................. 5

1.3. OBJETIVOS...................................................................................................................... 6

1.3.1. Objetivo General ....................................................................................................... 6

1.3.2. Objetivos Específicos ................................................................................................ 6

1.4. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN .................................................................. 6

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO ................................................................................................. 7

2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................ 7

2.2. BASES TEÓRICAS ........................................................................................................ 11

2.2.1. Caña de azúcar............................................................................................................... 11

2.2.1.1. Taxonomía .............................................................................................................. 11

2.2.1.2. Morfología de la caña de azúcar ............................................................................. 11

2.2.1.3. Composición química ............................................................................................. 14

2.2.1.4. Variedades de la caña de azúcar ............................................................................. 15

2.2.1.5. Maduración de la caña ............................................................................................ 17

2.2.1.6. Índice de madurez mediante refractómetro ............................................................. 17

2.2.1.7. Almacenamiento de la caña .................................................................................... 18

2.2.2. Panela ............................................................................................................................ 18

2.2.2.1. Composición de la panela granulada ...................................................................... 19

2.2.2.2. Microbiología en panela granulada ......................................................................... 20

2.2.2.3. Proceso de elaboración de panela granulada ........................................................... 21

2.2.2.4. Descripción del proceso de elaboración de panela granulada ................................. 22

2.2.2.5. Reguladores de pH.................................................................................................. 27

2.2.3. Humedad en los alimentos ............................................................................................. 28

2.2.3.1. Actividad de agua ................................................................................................... 29

2.2.4. Humedad en panela ....................................................................................................... 29

2.2.4.1. Humedad en equilibrio en panela granulada ........................................................... 30

2.2.5. Acrilamida ..................................................................................................................... 30

2.2.5.1. Reacción de Maillard .............................................................................................. 31

2.2.5.2. Precursores de la acrilamida ................................................................................... 31

2.2.5.3. Rutas de formación ................................................................................................. 33

2.2.6. Acrilamida en panela ..................................................................................................... 34

2.2.6.1. Temperatura en acrilamida ..................................................................................... 34

2.2.6.2. Aspectos Agronómicos. .......................................................................................... 35

2.2.7. Acrilamida en la Salud Pública ...................................................................................... 36

2.2.8. Niveles de Referencia .................................................................................................... 37

2.2.9. Métodos de determinación ............................................................................................. 38

2.3. GLOSARIO DE TÉRMINOS BÁSICOS ........................................................................ 41

2.4. MARCO REFERENCIAL .............................................................................................. 42

2.4.1. Marco Legal ............................................................................................................ 42

2.4.2. Marco Geográfico .................................................................................................... 43

2.4.3. Marco histórico ........................................................................................................ 46

2.4.3.1. Origen y descubrimiento de la acrilamida ........................................................ 46

2.4.3.2. Humedad como índice de calidad .......................................................................... 47

2.4.4. Marco Organizativo ................................................................................................. 47

2.5. HIPÓTESIS ..................................................................................................................... 49

2.5.1. Hipótesis General .......................................................................................................... 49

2.5.2. Hipótesis Específicas ..................................................................................................... 49

CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO ............................................................................... 50

3.1. ENFOQUE Y DISEÑO ................................................................................................... 50

3.2. SUJETOS DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................................ 50

3.2.1. Universo ........................................................................................................................ 50

3.2.4. Unidad de análisis ......................................................................................................... 51

3.3. MÉTODOS Y PROCEDIMIENTOS .............................................................................. 51

3.3.3. Materiales y equipos ...................................................................................................... 62

3.3.3.1. Materia prima: ........................................................................................................ 62

3.3.3.2. Insumos: ................................................................................................................. 62

3.3.3.3. Equipos y materiales de uso experimental: ............................................................. 63

3.3.3.4. Equipos de módulo ................................................................................................. 63

3.4. BALANCE DE MATERIA ............................................................................................. 64

3.5. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS................................................................................... 67

3.5.1. Análisis durante el proceso ............................................................................................ 67

3.5.2. Análisis en panela granulada ......................................................................................... 69

3.5.3. Análisis de suelo ............................................................................................................ 70

3.5.4. Instrumentos de recolección de datos ............................................................................ 70

3.5.5. Diseño y análisis de datos .............................................................................................. 70

3.5.6. Métodos estadísticos ...................................................................................................... 71

3.6. ASPECTOS ÉTICOS ...................................................................................................... 72

CAPÍTULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIÓN .......................................................................... 73

4.1 RESULTADOS Y DISCUSIÓN DEL CONTENIDO DE LOS PRINCIPALES

PRECURSORES DE LA ACRILAMIDA EN EL JUGO DE CAÑA DE AZÚCAR.................. 73

4.2. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DEL CONTENIDO DE ACRILAMIDA Y

HUMEDAD EN LA PANELA GRANULADA. ........................................................................ 76

4.3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE CONTENIDO DE ACRILAMIDA Y HUMEDAD

DE EXPIMENTACIÓN CON DIFERENTES NIVELES DE REFERENCIA. .......................... 82

4.4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DEL EFECTO DE LOS TRATAMIENTOS,

RESPECTO A CONTENIDO DE ACRILAMIDA Y HUMEDAD. ........................................... 85

4.4.1. Análisis estadístico para acrilamida por la prueba de Kruskal-Wallis ..................... 85

4.4.2. Análisis de varianza para humedad .......................................................................... 87

4.5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE LA VARIACIÓN DE LOS RESULTADOS DE

ACRILAMIDA OBTENIDO EN EXPERIMENTACIÓN CON LA PRODUCCIÓN NORMAL

DE LOS PRODUCTORES DE CAES PIURA. .......................................................................... 88

4.6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE LOS ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO EN

PANELA GRANULADA CON MAYOR Y MENOR CONTENIDO DE HUMEDAD. ........... 91

CONCLUSIONES .......................................................................................................................... 93

RECOMENDACIONES ................................................................................................................. 95

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................ 96

ANEXOS ...................................................................................................................................... 101

ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro 2. 1. Promedio de la composición química de los tallos y de los jugos de la caña de azúcar.

........................................................................................................................................................ 14

Cuadro 2. 2. Principales características de las variedades de caña de mayor potencial agroecológico

........................................................................................................................................................ 15

Cuadro 2. 3. Estado de madurez de la caña de acuerdo al índice de madurez.................................. 18

Cuadro 2. 4. Requisitos físico químicos de la panela granulada ...................................................... 19

Cuadro 2. 5. Requisitos microbiológicos de la panela granulada .................................................... 19

Cuadro 2. 6. Comparación de los azúcares reductores en formación de AA. .................................. 32

Cuadro 2. 7. Concentración de acrilamida en las diferentes etapas de elaboración de la panela. ..... 35

Cuadro 2. 8. Niveles de referencia de acrilamida en alimentos. ..................................................... 37

Cuadro 2. 9. Métodos de determinación de acrilamida. .................................................................. 38

Cuadro 2. 10. Precios establecidos según porcentaje de humedad ................................................. 47

Cuadro 3. 1. Índice de madurez medido. ......................................................................................... 54

Cuadro 3. 2. Peso de la caña por molienda. ..................................................................................... 56

Cuadro 3. 3. Temperaturas y tiempos promedio de las moliendas. .................................................. 60

Cuadro 3. 4. pH de jugos frescos y regulados. ................................................................................ 67

Cuadro 3. 5. Grados Brix del jugo de caña fresco. .......................................................................... 68

Cuadro 3. 6. Diseño experimental ................................................................................................... 71

Cuadro 3. 7. Modelo ANOVA para la variable humedad ................................................................ 71

Cuadro 4. 1. Análisis de Asparagina y Azúcares reductores en el Jugo de Caña. .......................... 73

Cuadro 4. 2. Análisis de Acrilamida y Humedad en Panela Granulada. ........................................ 76

Cuadro 4. 3. Referencias de Contenido de Humedad de Diferentes Normativas. ........................... 82

Cuadro 4. 4. Referencia de contenido de acrilamida de diferentes estudios. ................................. 83

Cuadro 4. 5. Prueba de Kruskal-Wallis para Acrilamida. ............................................................... 85

Cuadro 4. 6. ANOVA para humedad. ............................................................................................ 87

Cuadro 4. 7. Contenido de acrilamida en panela producida experimentalmente y de productores. 89

Cuadro 4. 8. Análisis Microbiológico de panela granulada del mayor y menor contenido de

humedad. ......................................................................................................................................... 92

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 4. 1. Contenido de Azúcares reductores Según Días de Almacenamiento. ....................... 74

Gráfico 4. 2. Contenido de Asparagina en Relación a los Días de Almacenamiento. ..................... 75

Gráfico 4. 3. Contenido de acrilamida relacionado a los días de almacenamiento teniendo en

cuenta las temperaturas de salida (Primera Réplica). ...................................................................... 77


cuenta las temperaturas de salida (Segunda Réplica). ..................................................................... 78





Gráfico 4. 7. Contenido de humedad relacionado a los días de almacenamiento y reguladores de

pH. .................................................................................................................................................. 81

Gráfico 4. 8. Valores de humedad porcentual ordenados de mayor a menor. ................................. 83

Gráfico 4. 9 Niveles de referencia de acrilamida en diferentes alimentos. ..................................... 84

Gráfico 4. 10. Acrilamida en panela granulada de otros estudios. .................................................. 85

Gráfico 4. 11. Interacción de los tratamientos con el contenido de acrilamida. .............................. 86

Gráfico 4. 12. Interacción de los tratamientos con el contenido de Humedad. ............................... 88

Gráfico 4. 13. Acrilamida en producción de productores y experimental del sector Hualambi. ..... 89

Gráfico 4. 14. Acrilamida en producción de productores y experimental del sector Jililí. .............. 90

Gráfico 4. 15. Comparación de contenido de acrilamida encontrada en estudios, productores y

experimental. ................................................................................................................................... 91

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2. 1. Factores que influyen en el crecimiento del cultivo de caña. ....................................... 12

Figura 2. 2. Componentes morfológicos que identifican el nudo y entrenudo del tallo de caña de

azúcar. ............................................................................................................................................. 13

Figura 2. 3. Variedad POJ 28-78 ..................................................................................................... 16

Figura 2. 4. Variedad RD 75-11 ...................................................................................................... 17

Figura 2. 5. Diagrama de proceso DOP ........................................................................................... 22

Figura 2. 6. Mapa de proceso para la producción de panela ............................................................ 26

Figura 2. 7. Esctructura química de la acilamida. ............................................................................ 31

Figura 2. 8. Forma ciclíca de los azúcares reductores. .................................................................... 32

Figura 2. 9. Molécula de Asparagina. .............................................................................................. 33

Figura 2. 10. Mecanismo propuesto para la formación de acrilamida, el cual sigue el transcurso de

la reacción de Maillard a partir de asparagina y un azúcar reductor. ............................................... 33

Figura 2. 11. Formación de acrilamida. ........................................................................................... 34

Figura 2. 12. Esquema de un equipo HPLC. ................................................................................... 40

Figura 2. 13. Ubicación geográfica del Distrito de Jililí-Ayabaca ................................................... 44

Figura 2. 14. Ubicación geográfica de los módulos de procesamiento. ........................................... 45

Figura 2. 15. Centro de acopio y envasado de panela granulada en Montero-Ayabaca. .................. 48

Figura 2. 16. Área de producto terminado en centro de acopio, Montero-Ayabaca ......................... 49

Figura 3. 1. Área de cultivo de caña de azúcar en el caserío de Hualambi. ..................................... 50

Figura 3. 2. Muestras para laboratorio ............................................................................................. 51

Figura 3. 3. Diagrama de flujo de proceso de panela granulada con bicarbonato de sodio. ............. 52

Figura 3. 4. Diagrama de proceso de panela granulada con hidróxido de calcio. ............................ 53

Figura 3. 5. Caña cosechada lista para ser pesada. .......................................................................... 54

Figura 3. 6. Transporte de caña hasta el módulo en camión. ........................................................... 55

Figura 3. 7. Caña almacenada y separada para su procesamiento. ................................................... 55

Figura 3. 8. Molino para la extracción del jugo de la caña. ............................................................. 56

Figura 3. 9. Jugo de caña pasando por los filtros del decantador. .................................................... 57

Figura 3. 10. Reguladores de pH (bicarbonato y lechada de cal). .................................................... 58

Figura 3. 11. Pailas evaporadoras. ................................................................................................... 58

Figura 3. 12. Jugo de caña concentrado. .......................................................................................... 59

Figura 3. 13. Medida de temperatura de las mieles concentradas. ................................................... 60

Figura 3. 14. Mieles en el bunque de batido. ................................................................................... 61

Figura 3. 15. Mieles cristalizadas “Panela” ..................................................................................... 61

Figura 3. 16. Confitillo resultante del tamiz. ................................................................................... 62

Figura 3. 17. Balance de materia de panela con bicarbonato de sodio. ............................................ 65

Figura 3. 18. Balance de materia de panela con óxido de calcio. .................................................... 66

Figura 3. 19. pH de jugo regulado. .................................................................................................. 67

Figura 3. 20. °Brix del jugo fresco de caña. .................................................................................... 68

Figura 3. 21. Muestras enviadas para análisis microbiológico. ....................................................... 70

ÍNDICE DE ANEXOS

ANEXO 1. Análisis de Precursores en Jugo de Caña de Azúcar. ................................................. 101

ANEXO 2. Análisis de Acrilamida de Panela Producida en Experimentación. ............................ 125

ANEXO 3. Análisis de Acrilamida a Producción de Panela de Productores. ............................... 141

ANEXO 4. Análisis de Humedad en la panela granulada producida en experimentación. ........... 149

ANEXO 5. Análisis microbiológico en Muestras de Panela Granulada. ...................................... 152

ANEXO 6. Análisis del suelo donde se cosecharon las cañas procesadas. ................................... 153

ANEXO 7. Norma Técnica Peruana de Panela Granulada. .......................................................... 155

ANEXO 8. Sistematización de datos recopilados en toda la investigación. ................................. 170

ANEXO 9. Tabla de Registro de Datos Experimentales en Campo. ............................................ 173

ANEXO 10. Temperaturas de salida. ........................................................................................... 174

ANEXO 11. Prueba de Normalidad. ............................................................................................ 175

RESUMEN

La presente investigación tiene un enfoque cuantitativo, que tuvo como objetivo determinar

el contenido de acrilamida y humedad en la panela granulada teniendo en cuenta los días de

almacenamiento de la caña (2, 4, 6 y 8 días después del corte) y el regulador de pH del jugo

(bicarbonato de sodio y óxido de calcio). La cuantificación de acrilamida se determinó por ser una

sustancia probablemente cancerígena, presente en diversos alimentos (entre ellos la panela

granulada) y por ende de importancia para la salud pública, por otra parte, la cuantificación de la

humedad se desarrolló para conocer la calidad físico química del producto y cumplir con las

necesidades comerciales. Para el desarrollo de este proyecto fue necesario procesar 26.7 Tn de caña

para la obtención de panela granulada, registrando todos los datos necesarios durante este proceso.

En los precursores de acrilamida, los niveles de azúcares reductores encontrados variaron de 0.39 a

17.1 g/100ml, en el caso de la asparagina tres muestras estuvieron por debajo del límite detectable

(<0.35 mg/100ml), se realizaron 16 análisis de acrilamida por el método LC-MS/MS obteniendo

valores de 40 a 7475 µg/Kg dando una media de 1886.44 µg/Kg, considerando que para el producto

en estudio aún no se establece un nivel de referencia, debemos mencionar que este resultado es

inferior a la panela procesada por los productores (2726.63 µg/Kg). En el caso de la humedad los

porcentajes encontrados (2.7%), están dentro de lo establecido en la Norma Técnica Peruana de la

panela granulada (máximo 4%), al igual que en los requisitos microbiológicos. Se determinó que no

existe una relación significativa en los días de almacenamiento y reguladores de pH en las variables

de estudio (acrilamida y humedad).

Palabras clave: acrilamida, asparagina, azúcares reductores, regulador de pH, nivel de

referencia.

ABSTRACT

The present investigation has a quantitative approach, which aimed to determine the content

of acrylamide and moisture in the granulated panela taking into account the days of storage of the

cane (2, 4, 6 and 8 days after cutting) and the regulator of Juice pH (sodium bicarbonate and calcium

oxide). The quantification of acrylamide was determined to be a probably carcinogenic substance,

present in various foods (including granulated panela) and therefore of importance for public health,

on the other hand, the quantification of moisture was developed to know the pHysical quality Product

chemistry and meet commercial needs. For the development of this project it was necessary to

process 26.7Tn of cane to obtain granulated panela, recording all the necessary data during this

process. In acrylamide precursors, the levels of reducing sugars found ranged from 0.39 to 17.1 g /

100ml, in the case of asparagine three samples were below the detectable limit (<0.35 mg/100ml),

16 acrylamide analyzes were performed by the LC-MS / MS method obtaining values of 40 to 7475

µg / Kg giving an average of 1886.44 µg / Kg, considering that for the product under study a reference

level is not yet established, we must mention that this result is lower than the panela processed by

the producers (2726.63 µg / kg). In the case of humidity, the percentages found (2.7%), are within

the provisions of the Peruvian Technical Standard for granulated panela (maximum 4%), as well as

microbiological requirements. It was determined that there is no significant relationship in the days

of storage and pH regulators in the study variables (acrylamide and humidity).

Keywords: acrylamide, asparagine, reducing sugars, pH regulator, reference level

1

INTRODUCCIÓN

La panela granulada es un producto orgánico que se ha convertido en uno de los alimentos

con mayor volumen de exportación de la Cooperativa Agraria Ecológica y Solidaria Piura (CAES

Piura) producida artesanalmente en la sierra de Piura, ayudando a muchas familias productoras a

mejorar sus condiciones socioeconómicas, debido a que es la mayor fuente de ingresos. La panela

para su comercialización, debe cumplir con parámetros de calidad fisicoquímicos y microbiológicos.

La panela es un alimento que para su elaboración está expuesto a temperatura elevadas que pueden

formar sustancias químicas potencialmente peligrosas que afectan a la salud humana.

En abril del 2002, investigadores suecos de la Dirección Nacional de Alimentación de Suecia

(SNFA) dieron a conocer que algunos alimentos ricos en hidratos de carbono y poca presencia de

proteína, cuando son expuestos a temperatura elevadas mayores de 120 °C ya sea freír, hornear, asar,

tostar y preparadas a la parrilla producen una sustancia química con un alto potencial cancerígeno

como la acrilamida que según los investigadores podían formarse cantidades de este compuesto que

llegaban hasta mg/kg en alimento Unión Europea (2009). La panela granulada es un producto

proveniente de la caña de azúcar con gran fuente de carbohidratos; y que para su obtención se somete

a una evaporación de los jugos de caña hasta su punto de concentración que llega a temperaturas

alrededor de los 120°C y por ende desarrolla acrilamida. La panela debe llegar hasta una

concentración de 94°Brix ayudando a obtener una humedad óptima, buena apariencia y

características organolépticas aceptables al final de su proceso.

El desarrollo de la presente investigación tuvo como objetivo principal cuantificar acrilamida

y humedad en panela granulada durante su proceso, teniendo en cuenta los días de almacenamiento

de caña después de la cosechada y los reguladores de pH del jugo; controlando la temperatura de

salida del jugo concentrado manteniéndolo en un rango de 115 a 125°C. Él proceso se llevó a cabo

en condiciones propias que ofreció el productor, desde la cosecha de la materia prima hasta su

producción final y bajo el mismo flujo de producción para que los resultados sean reales y las

propuestas de mejora sean aplicables a la realidad de los mismos que integran a CAES Piura.

Este estudio permitirá que la cooperativa desarrolle alternativas factibles para el control de

acrilamida y humedad en la panela granulada, para que de tal forma al productor se le facilite adaptar

y cumplir con las políticas de consumo de los mercados europeos quienes exigen que estos

compuestos sean regulados y así no afecten al consumidor.

Toda la investigación se divide en cuatro capítulos, el primero se enfoca en la descripción de

la justificación, realidad problemática y los objetivos que se pretenden alcanzar en este estudio. El

segundo capítulo redacta las bases teóricas que explican las variables que son fuente de estudio en

esta investigación y entender su comportamiento durante el estudio. En el tercer capítulo se da a

2

conocer la metodología empleada para la evaluación y el registro de los datos obtenidos durante la

experimentación. El cuarto capítulo integra todos los resultados obtenidos de las experimentaciones

llevadas a cabo en campo y laboratorio. Finalmente, se redactan las conclusiones y recomendaciones

que se infiere del proyecto de tesis.

3

CAPÍTULO I: ASPECTOS DE LA PROBLEMÁTICA

1.1. DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA

La acrilamida es un compuesto orgánico, soluble en agua, que se forma principalmente en la

cocción de alimentos ricos en carbohidratos a temperaturas superiores a los 120°C y con baja

humedad. La formación de la acrilamida se produce de forma natural ligada a la reacción de Maillard,

esta, se da por una serie de reacciones químicas producidas entres los azúcares de un alimento y

proteínas expuestas a altas temperaturas, y que genera color, sabor y aroma característico de un

alimento AECOSAN (2017); por otra parte, en los alimentos procesados su calidad no solo se ve

afectada por la formación de compuestos químicos, sino también involucra factores fisicoquímicos

que determinan la vida útil de un alimento, siendo una causa principal de durabilidad la humedad.

Conocer la humedad en los alimentos permite facilitar su elaboración, conocer su vida útil, para

evitar la proliferación de microorganismos, considerando además que la humedad muchas veces

determina la calidad organoléptica de alimento.

El estudio de la acrilamida en los alimentos es importante, por el hecho que la Agencia

Internacional de Investigación Contra el Cáncer (IARC) clasifica esta sustancia en grupo 2A, que

significa probablemente carcinogénico para los seres humanos, por otro lado, la Agencia Española

de Consumo, Seguridad Alimentaria y Nutrición (AECOSAN) indica que, la Autoridad Europea de

Seguridad Alimentaria (EFSA) ha señalado que tanto la acrilamida como su metabolito la

glicidamida podrían ser genotóxicos y cancerígenos

La Unión Europea (2017) establece un reglamento que tiene como objetivo establecer

medidas de mitigación y niveles de referencia para reducir la presencia de acrilamida en los

alimentos, es por ello que los importadores de alimentos han considerado necesario exigir a sus

proveedores regular el contenido de este componente en los alimentos importados, es por eso que las

cooperativas exportadoras de panela granulada se ven afectas y condicionadas a resolver esta

problemática. Otro de los problemas es el contenido de humedad en panela granulada, del cual

todavía no se ha tenido un estudio sobre las causas que realmente lo estén generando, que muchas

veces dan un resultado por encima de 4.5%, teniendo en cuenta que la NTP 207.200 (2013) de Panela

Granulada establece que la humedad no debe ser mayor a 4% y está afectando a los procesos

posteriores a la cristalización.

En Perú, no se han desarrollado muchos temas de investigación referido a las causas, efectos,

control y reducción de la acrilamida y humedad en la producción de panela granulada orgánica. La

región Piura exporta el 98% de la producción nacional de panela granulada, se considera de gran

importancia hacer un estudio que ayude a los productores a poder controlar dentro de su proceso

4

estos problemas que pueden generar a largo plazo una pérdida del mercado, inestabilidad económica

de los productores y otro impacto muy importante como el efecto en la salud de los consumidores.

En la presente investigación se determinó el contenido de acrilamida y humedad en la panela

granulada, teniendo en cuenta los días de almacenamiento de la caña después de la cosecha y

reguladores utilizados en el jugo a temperaturas de salida en rangos establecidos; de la misma formar

se analizaron los precursores de la acrilamida en el jugo de caña para conocer el grado de incidencia

en su formación, con el propósito de buscar alternativas viables para la reducción de estos

componentes que se ajuste a la realidad del productor, sin perjudicar la calidad del producto, ni el

costo de producción.

5

1.2. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN

La Cooperativa Agraria Ecológica y Solidaria Piura, integra productores de panela granulada

orgánica, pertenecientes a los Distritos de Montero, Jililí, Sicchez y Frías. Actualmente la panela

representa una actividad económica para los productores y es su principal fuente de ingreso.

Hoy en día la panela se comercializa al mercado internacional, que año tras año viene

exigiendo productos de buena calidad, no solo fisicoquímica, nutricional y microbiológica, sino

también toxicológica de tal manera que la cooperativa debe buscar medidas de control para cumplir

con las exigencias requeridas.

Actualmente organismos internacionales involucrados en la seguridad alimentaria presentan

una preocupación por la acrilamida, uno de ellos es la Agencia de Investigación Contra el Cáncer

(IARC), que clasifica a la acrilamida en el grupo 2A como una sustancia probable carcinogénica para

los humanos. Esta sustancia se produce por la reacción de un aminoácido (Asparagina) y azúcares

reductores (glucosa y fructosa) cuando entra en contacto con temperaturas alrededor de 120 °C

AECOSAN (2017); es por ello que se ha puesto en estudio esta sustancia en la panela granulada

porque la materia prima presenta estos precursores y en su proceso se alcanzan estas temperaturas.

Dentro de las exigencias fisicoquímicas los principales clientes internacionales exigen

también un determinado contenido de humedad en la panela, ya que es una medida fundamental para

que el producto tenga una mayor vida útil.

En la presente investigación se evaluó los diferentes factores que influyan en el contenido de

humedad de la panela granulada durante su proceso para así poder dar solución a este problema que

genera disminución en la calidad de producto y también afecta económicamente tanto a la

cooperativa como a los productores, mediante métodos, estrategias y/o recomendaciones. Este

trabajo también ayudará a que los productores tengan mayor conocimiento sobre el manejo

productivo de la panela granulada.

El estudio que se realiza permite conocer el grado de concentración de acrilamida en la

panela granulada orgánica; se hace con el objeto de buscar alternativas de control, a partir del estudio

de factores que se adaptan a la realidad del productor y poder optar las políticas otorgadas por

entidades de seguridad alimentaria.

La investigación busca alternativas de control tanto de acrilamida como de humedad, donde

el productor pueda adoptar soluciones factibles, sin generar un costo elevado en su producción, esto

permitirá cumplir con las exigencias de los clientes quienes ya se ven preocupados frente a esta

problemática expuesta y generando estabilidad comercial.

6

1.3. OBJETIVOS

1.3.1. Objetivo General

Cuantificar el contenido de acrilamida y humedad en la panela granulada,

teniendo en cuenta los factores de almacenamiento de caña y regulador del jugo de

caña a niveles de temperatura de salida de 115 °C -125°C.

1.3.2. Objetivos Específicos

Analizar el contenido de los principales precursores de la acrilamida (Asparagina y

Azúcares reductores) en el jugo de caña de azúcar, según los días de almacenamiento

(2, 4, 6 y 8 días después de la cosecha).

Determinar el contenido de acrilamida (método LC-MS/MS) y humedad (bajo

método por pérdida de secado) en la panela granulada, teniendo en cuenta los

factores de almacenamiento de caña y regulador del jugo de caña a niveles de

temperatura de salida de 115°C-125°C.

Comparar los resultados de contenido de acrilamida y humedad, con niveles de

referencia de otros alimentos y normativas.

Evaluar el efecto de los tratamientos, respecto a contenido de acrilamida y humedad.

Comparar si existe variación en los resultados de acrilamida obtenido en la

experimentación, con los de la producción normal de los productores de CAES

Piura.

Realizar un análisis microbiológico en las muestras de panela granulada con mayor

y menor contenido de humedad producidas con óxido de calcio y bicarbonato de

sodio.

1.4. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

La ejecución de este proyecto de investigación se llevó a cabo en dos módulos ubicados en

el Distrito de Jililí, Provincia de Ayabaca, que integran a la Cooperativa Agraria Ecológica y

Solidaria Piura (CAES Piura). El desarrollo de la investigación se realizó en un periodo de 6 meses

calendarios, contando con el apoyo de la cooperativa y también recursos propios.

Este tema está orientado a evaluar los factores durante el proceso que afectan a la formación

de acrilamida y el contenido de humedad, siendo el área de interés la panela granulada. Este trabajo

no se enfoca en reducir los niveles de acrilamida y humedad en el proceso de la panela granulada; se

aportarán recomendaciones a partir de los resultados obtenidos en la experimentación.

7

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO

2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN

Ludeña (2012) para obtener el grado de Doctor en Ingeniería Industrial por la Universidad

Nacional de Piura en su tesis “Acrilamida en el consumo de algarrobina con fines estandarizados en

un proceso tecnificado Piura”, tuvo como objetivo determinar el contenido de acrilamida en la miel

de algarroba de diferentes marcas comerciales; al mismo tiempo evaluar las técnicas de procesado

que influyen en el contenido de acrilamida y estudiar la ingesta diaria del consumidor piurano. En

el desarrollo de la metodología se realizaron análisis de cada muestra obtenidos en diferentes

concentraciones de sólidos solubles, pH y presencia de acrilamida; se determinó mediante

cromatografía líquida con espectometría de masas (LC/MS/MS) y finalmente se realizaron encuestas

recordatorias para conocer el nivel de consumo de algarrobina en el que es expresado g/persona*día

para determinar el consumo máximo de ingesta diaria de acrilamida.

Se obtuvo como máximo 280 µg/kg de acrilamida en algarrobina de muestra experimental,

a una temperatura constante de 110°C, menor que la muestra comercial (303 µg/kg), obteniéndose

que a mayor tiempo de exposición, a temperatura constante, a mayor evaporación de agua y a mayor

concentración de sólidos solubles, en la obtención de algarrobina, se obtiene mayor contenido de

acrilamida. Por otro lado el bajo consumo percapita y la poca frecuencia de consumo de algarrobina,

de 0.7 g de algarrobina/persona.día, contribuye a no sobrepasar los valores de ingesta expresado en

acrilamida. Éste trabajo es uno de los pocos que se han realizado en la región Piura en cuanto a la

cuantificación de acrilamida en productos azucarados elaborados en gran cantidad en la región.

Silva (2013) en su tesis para obtener el grado de Ingeniera Industrial por la Universidad de

Piura titulada “Propuesta de una Norma Técnica para la Panela Granulada y proceso para su

elaboración y aprobación”, tiene como objetivo elaborar una norma técnica para establecer rangos

de los requisitos físicos, químicos y microbiológicos de la panela peruana, que mejoren estandaricen

su calidad y por ende incrementen su competitividad, ventas y apertura a nuevos mercados

cumpliendo los requerimientos que exigen. En esta tesis se explican los conceptos, normativas y

procedimientos para la elaboración de una norma técnica peruana para la panela granulada. Para ello,

se realizó ensayos para evaluar y definir algunos parámetros de calidad de la panela granulada,

tomándose como referencia la Norma Técnica Colombiana y Ecuatoriana para la panela y

analizándose 5 muestras de la sierra de Piura.

Se obtuvo los siguientes resultados: contenido de humedad de 2.08 a 5.42%, azúcares

reductores de 2.77 a 6.93%, azúcares totales de 59.11 a 90.91%, sacarosa de 81.76 a 88.82%, sólidos

8

insolubles en g/100 g de 0.13 a 0.67, proteínas de 0.39 a 1.28%, cenizas de 1.05 a 1.82% y minerales

en mg/kg es: potasio de 2532.75 a 8132, fósforo de 360.85 a 716.4, calcio de 168.7 a 519.27 y hierro

de 25.49 a 142.1. Ésta investigación permitirá evaluar si la experimentación realizada altera su

componente significativamente en el procesamiento de la panela, y comparar si cumplimos las

exigencias de la NTP 207.200. 2013.

Mujica et al. (2008) publican para la revista Interciencia, la investigación titulada: “Efecto

de la Variedad, Lavado de la Caña y Temperatura de Punteo Sobre la Calidad de la Panela

Granulada”, que busca determinar cómo influyen estos tres factores en la calidad de la panela

granulada. La panela granulada es una nueva presentación del papelón (azúcar no refinada), con

ventajas frente a la tradicional forma de bloque, elaborada a nivel artesanal bajo condiciones de

proceso no estandarizadas que proveen un producto de calidad variable. Se evaluó el efecto de dos

variedades de caña (Puerto Rico 61632 y Mayarí 5514), del lavado de la caña previo a la extracción

del jugo, y de la temperatura de punteo (123 y 128°C) sobre la calidad de la panela granulada

elaborada en una planta piloto, medida en términos de humedad, azúcares reductores, pH, sólidos

solubles totales, color (L, a y b) y sólidos insolubles. La variedad influyó significativamente (p≤0,05)

en los azúcares reductores, color y pH. Las panelas elaboradas con la variedad Mayarí 5514

presentaron menor contenido de azúcares reductores (7,20%), color más claro (L=73,98) y mayor

pH (6,09). Con caña lavada se obtuvo menor contenido de azúcares reductores (7,92%), pero no tuvo

efecto significativo sobre los sólidos insolubles. La temperatura de punteo solo afectó el color,

produciendo a 123°C panelas más claras y con menor intensidad en los tonos rojos.

Se concluye que para obtener un producto de calidad uniforme es necesario controlar

variables tales como la variedad de caña y la temperatura de punteo. Este artículo ayuda a identificar

cuáles son los factores que tienen mayor significancia en la calidad de la panela granulada, también

aporta en la identificación de factores y técnicas para el control de la humedad en la panela granulada

que es uno de los propósitos generales de esta investigación en desarrollo.

Vargas et al. (2014) publicó para la revista Ciencia en Desarrollo un estudio denominado:

“Determinación de acrilamida en el procesamiento de la panela por cromatografía líquida” en ésta

investigación se evaluó una nueva metodología para detectar y cuantificar la formación de acrilamida

en las etapas de producción de la panela. Los datos de esta investigación contribuyen al control de

calidad de la panela, particularmente en la evaluación del riesgo químico asociado a este producto

de uso popular, en beneficio primordial del sector agroalimentario y de la calidad. La técnica de

análisis empleada fue la cromatografía líquida de alta eficiencia en fase reversa, y el método de

9

cuantificación empleado fue el estándar externo, para lo cual se construyó una curva de calibración.

Se halló que en el jugo de caña no se forma acrilamida, pero a medida que aumenta el tiempo y la

temperatura (reacción de Maillard) se evidencia su presencia, encontrándose en el producto final 2.0

mg/kg; se pudo, en consecuencia, establecer la efectividad de la cuantificación por este método

analítico; para la verificación y confirmación del contenido de acrilamida, información útil para

evaluar la autenticidad del producto final.

European Food Safety Authority (2015) emitieron en su informe “Scientific Opinion on

acrylamide in food” una opinión científica sobre la acrilamida (AA) en los alimentos. La AA tiene

usos generalizados como producto químico industrial. También se forma cuando ciertos alimentos

se preparan a temperaturas superiores a 120° C y baja humedad, especialmente en alimentos que

contienen asparagina y azúcares reductores. El Panel CONTAM evaluó 43 419 resultados analíticos

de productos alimenticios. AA se encontró en los niveles más altos en el café y sustitutos de café y

en productos fritos de papa. Las exposiciones a la dieta media y percentil 95 en AA en todas las

encuestas y grupos de edad se estimaron en 0,4 a 1,9 µg / kg de peso corporal (p.c.) por día y de 0,6

a 3,4 µg / kg p.c. por día, respectivamente. El principal contribuyente a la exposición total a la dieta

fue generalmente la categoría "Productos fritos de papa". Las preferencias en la cocina casera pueden

tener un impacto sustancial en la exposición de AA en la dieta humana. Tras la ingesta oral, la AA

se absorbe desde el tracto gastrointestinal y se distribuye a todos los órganos. La

AA se metaboliza ampliamente, principalmente por conjugación con glutación, pero también

por epoxidación a glicidamida (GA). Se considera que la formación de GA representa la ruta

subyacente a la genotoxicidad y carcinogenicidad de AA. La neurotoxicidad, los efectos adversos en

la reproducción masculina, la toxicidad del desarrollo y la carcinogenicidad se identificaron como

posibles criterios de valoración críticos para la toxicidad de AA en estudios experimentales en

animales. Los datos de estudios en humanos fueron inadecuados para la evaluación de dosis-

respuesta. El panel de CONTAM seleccionó valores de BMDL10 de 0,43 mg / kg p.c. por día para

la neuropatía periférica en ratas y de 0,17 mg / kg p.c. Por día por efectos neoplásicos en ratones. El

Panel concluyó que los niveles actuales de exposición dietética a AA no son preocupantes con

respecto a los efectos no neoplásicos. Sin embargo, aunque las asociaciones epidemiológicas no han

demostrado que AA sea un carcinógeno humano, los márgenes de exposición (MOE) indican una

preocupación por los efectos neoplásicos basados en la evidencia animal.

Este informe da enfasis en el desarrollo de investigaciones sobre el estudio de la acrilamida

de productos procedentes de nuestra región al mercado europeo a través de entidades de seguridad

alimentaria; quienes establecen medidas de regulación de dicho componente que puede afectar a la

salud de los consumidores.

10

Moreno et al. (2007) sale pubicada en la revista Toxicol la investigación: “La acrilamida,

contaminante químico de procesado: Revisión”, donde se describe que: La acrilamida, "probable

carcinógeno para los humanos", mutágeno de categoría 2 y tóxico para la reproducción de categoría

3 según la UE, se comporta como neurotóxico tras exposiciones agudas. A pesar de que se

recomienda disminuir los niveles de exposición, el tabaquismo, la exposición ocupacional y la

exposición dietética son fuentes de acrilamida para el hombre. De entre todos los alimentos, son los

ricos en carbohidratos y los elaborados a altas temperaturas, los que mayores niveles de este tóxico

presentan. En la presente revisión se explica la formación de acrilamida en los alimentos, se describen

sus efectos tóxicos, se citan los métodos analíticos usados en su determinación, se recopilan datos

sobre los niveles detectados en distintos alimentos y se enumeran los datos más recientes sobre la

ingesta en distintas poblaciones.

11

2.2. BASES TEÓRICAS

2.2.1. Caña de azúcar

La caña de azúcar es una gramínea tropical perenne con tallos gruesos y fibrosos que pueden

crecer entre tres y cinco metros de altura. Éstos contienen una gran cantidad de sacarosa que se

procesa para la obtención de azúcar. La caña de azúcar es uno de los cultivos agroindustriales más

importantes en las regiones tropicales por Ramírez (2008). Existen variedades que empiezan la

producción después del primer corte entre los 12 a18 meses, depende de la zona donde se ubica el

cultivo, manejo y variedad. Generalmente el primer corte ocurre a los 18 a 24 meses (Quezada, 2007).

2.2.1.1. Taxonomía

Según Osorio (2007) la clasificación taxonómica de la caña de azúcar es:

Reino: Vegetal

Tipo: Fanerógamas

Subtipo: Angiospermas

Clase: Monocotiledóneas

Orden: Glumales

Familia: Gramíneas

Tribu: Andropogoneas

Género: Saccharum

Especies: Spontaneum y robustum (silvestres), edule, barberi, sinense y officinarum

(domesticadas)

2.2.1.2. Morfología de la caña de azúcar García et al. (2007) desarrollaron una guía tecnológica para el manejo integral del sistema

productivo de caña panelera donde en uno de sus capítulos expresa lo siguiente:

La caña de azúcar (Saccharum officinarum L.), de la cual se obtiene la panela, es una planta

gramínea que como pasto perenne se reproduce partir de semilla verdadera, yemas nodales y en

algunos casos a partir de rizomas. Esta se caracteriza por un largo periodo de vida vegetativo y una

fase reproductiva que depende mucho de las condiciones ambientales imperantes.

Los órganos de la planta, poseen mecanismos adaptativos o estrategias que le permiten la

utilización de los recursos disponibles.

Sistema Radical

Constituye la parte subterránea del eje de la planta. Órgano de sostén especializado en la

absorción de sustancias. La habilidad de la planta para absorber tanto agua como nutrientes del suelo

12

está relacionada con su capacidad de desarrollar un extenso sistema radical (Figura 2. 1). En la planta

de caña se distinguen dos tipos de raíces:

Raíces primordiales. Corresponden a raíces delgadas y muy ramificadas; su período de vida

es de tan solo 2 a 3 meses.

Raíces permanentes. Brotan de los anillos de crecimiento de los nuevos brotes; son

numerosas y gruesas, de rápido crecimiento y su proliferación avanza con el desarrollo de la

planta.

Figura 2. 1. Factores que influyen en el crecimiento del cultivo de caña.

Fuente: Rodríguez H. Nubia S. Descripción de los aspectos morfológicos y fisiológicos de la planta

de caña. Programa Nacional Recursos Biofísicos, CORPOICA - Palmira. 1999, citado por García et

al. (2007).

Tallo

En la planta de caña, se constituye en el órgano de almacenamiento de azúcares y por lo tanto

desde el punto de vista comercial, es el más importante. El número, diámetro, color, crecimiento y

longitud de los tallos dependen de la variedad, condiciones ambientales de la zona y el manejo del

cultivo. Los tallos se forman a partir de la yema preexistente en el material de siembra y de las yemas

de los nuevos brotes (Figura 2. 2).

Como parte integral del brote (tallo y hojas), una de sus características en estado primario de

desarrollo es su división en nudos y entrenudos; esta división es consecuencia de la manera de

originarse las hojas en el ápice del brote y del subsiguiente crecimiento del eje que las soporta.

13

El nudo corresponde a la porción más gruesa y fibrosa. Los nudos llevan los primordios de

las hojas y aparecen separados uno del otro por el entrenudo. Se encuentra formado por el anillo de

crecimiento, la banda de raíces, el nudo, la cicatriz foliar, la yema y el anillo ceroso.

La diferenciación de tallos en épocas avanzadas del desarrollo provoca desuniformidad en el

grado de madurez, lo cual depende de factores como el volcamiento y la ruptura de la parte terminal

del tallo, que a su vez puede ser ocasionada por daño de insectos o enfermedades, floración o

aplicación de madurantes. La población de tallos es una característica altamente dinámica que

depende de la variedad y las condiciones bajo las cuales se desarrolla.

Los azúcares inician su acumulación en los entrenudos de la caña desde que se inicia su

elongación y continua aún después que este período ha terminado. La calidad del jugo de la caña está

determinada por la concentración de sacarosa. Se espera entonces que su concentración sea alta,

mientras que la de otros azúcares, ácidos orgánicos y sales minerales sea baja. La máxima

concentración de sacarosa y el momento en el cual se alcanza dicha concentración puede ser una

característica varietal, pero también de alguna manera regulada por condiciones ambientales o

prácticas culturales.

Figura 2. 2. Componentes morfológicos que identifican el nudo y entrenudo del tallo de caña

de azúcar.

Fuente: Catalogo de variedades de caña para la producción de panela en la Hoya del Río Suárez.

CORPOICAE. E. CIMPA, 2003, citado por García et al. (2007).

Hoja

Se origina en los nudos y se distribuye en posiciones alternas a lo largo del tallo. En la caña,

la hoja está formada por la lámina foliar y la vaina; la unión de estas dos partes se denomina lígula.

14

El desarrollo y mantenimiento del área foliar verde es importante para asegurar que una mayor

proporción de radiación lumínica incidente sea interceptada para realizar la fotosíntesis y a partir de

ella lograr una mayor producción de biomasa.

2.2.1.3. Composición química

Para la obtención de un derivado de la caña de azúcar se debe conocer su composición

química de este para garantizar la calidad del producto final, en el Cuadro 2. 1 se describen estas

características.

Cuadro 2. 1. Promedio de la composición química de los tallos y de los jugos de la caña de

azúcar.

Constituyente químico Porcentaje (%)

En los tallos:

Agua

Sólidos

Sólidos solubles (brix)

Fibra

En el jugo:

Azúcares

Sacarosa

Glucosa

Fructosa

Sales

Inorgánicas

Orgánicas

Ácidos orgánicos

Aminoácidos

Otros no azúcares

Proteína

Almidones

Gomas

Ceras, grasas, etc.

Compuestos fenólicos

73-76

24-27

10-16

11-16

75-92

70-88

2-4

2-4

3.0-3.4

1.5-4.5

1-3

1.5-5.5

1.5-2.5

0.5-0.6

0.001-0.050

0.3-0.6

0.15-0.50

0.10-0.80

Fuente: Meade y Chen, 1977 citado por Larrahondo (s.f)

15

2.2.1.4. Variedades de la caña de azúcar

Para obtener un buen rendimiento en la producción de panela granulada no solo es necesario

conocer su campo geográfico en el que se cultiva, también es importante identificar la variedad de

caña que se adapte adecuadamente a las condiciones de la zona en que se siembra. En el Cuadro 2. 2

se muestra las variedades de caña de mayor importancia que se utilizan en la industria panelera.

Cuadro 2. 2. Principales características de las variedades de caña de mayor potencial

agroecológico

Variedad POJ 2878 PR 61-632 RD 75-11 CC 84-75

Deshoje natural Parcial Regular Difícil Bueno

Volcamiento de tallos Resistente Resistente Sí (55%) Sí (20%)

Floración Baja-nula Escasa-nula Sí (13%) No presenta

Rajadura de corteza No presenta Frecuente Sí (5%) Sí (2%)

Presencia de lalas No presenta No presenta Algunas No presenta

Contenido de pelusa Abundante No presenta Algunas No presenta

Altura promedia planta, m 2.62 2.69 3.77 3.30

Altura promedia corte, m 2.14 2.21 3.12 2.94

Diámetro de tallo, cm 2.30 2.90 2.93 3.10

Longitud entrenudos, cm 9.70 9.10 10.02 7.30

Índice de crecimiento, cm/mes 13.10 13.45 18.33 17.90

Entrenudos/mes, # 1.40 1.45 2.00 2.40

Tallos molibles, # 79.17 108.33 118.12 161.33

Producción de caña, t/ha 88.40 145.70 193.50 229.80

Peso tallo molible, kg 1.12 1.34 1.64 -

Producción de semilla, t/ha 10.78 18.21 25.50 31.10

Producción cogollo, t/ha 14.59 26.95 51.03 37.92

Producción de biomasa, t/ha 113.77 190.86 270.03 -

Producción de panela, t/ha 8.90 16.46 24.19 28.40

Producción de cachaza, t/ha 2.24 5.10 7.50 9.20

Bagazo verde, t/ha 44.70 55.10 77.40 101.10

Brix jugo, °Bx 19.80 20.30 21.40 22.40

pp. jugo 5.38 5.38 5.46 5.26

Azúcares reductores, % 1.10 1.30 1.10 0.51

Pol (sacarosa), % 18.30 18.90 20.10 20.80

Pureza, % 92.40 93.10 93.90 92.90

Fósforo, ppm 209.00 243.00 84.00 155.00

Fuente: García B.H (2006) citado por Osorio (2007)

16

Las zonas de mayor producción de panela granulada se ubican en la provincia de ayabaca,

estas zonas cultivan diversas variedades de caña como la POJ 28-78 y la RD 75-11, a continuación

se describen sus características fisicas de la planta:

Variedad POJ 28-78

Esta variedad presenta tallos largos de color amarillo verdoso, diametro mediano y

entrenudos de longitud media, estan cubiertos de cerosina, el crecimiento es semierecto con hojas

abiertas (Figura 2. 3). Se adpata muy bien a las diversas condiciones ambientales en la que se cultive.

La maduración es lenta, poca prsencia de floración y se obtienen jugos de buena calidad, presenta

una extración de 55 % a 60 % (Osorio, 2007).

En condiciones óptimas de maduración, puede ser utilizada en la fabricación de panela

instantánea, granulada, pastilla, panelín y redonda. Los jugos son de fácil clarificación y es resistente

al pisoteo (Osorio, 2007).

Figura 2. 3. Variedad POJ 28-78

Fuente: Osorio (2007)

Variedad RD 75-11

Es originaria de República Dominicana. Sus tallos largos, reclinados y curvos son

medianamente gruesos, de color amarillo verdoso, con entrenudos largos, cilíndricos y cubiertos con

cerosina. Su hábito de crecimiento es semierecto, con hojas largas, angostas y puntas dobladas,

poseen un color verde amarillento, no tienen pelusa y, si la tienen, es rala (Figura 2. 4) (Osorio,

2007).

La caña debe cultivarse en terrenos con menos pendiente u ondulados, por lo que los tallos

son suceptible a volcamientos , se debe cultivar en suelos que no presente un exceso de humedad ,

su maduración es semitardía y muy estable en el proceso, presenta un excelente concentrción de

sacarosa en los jugos, con indice de conversion en panela del 12.5% para el comercio, se adecua muy

17

bien para nuevas presentaciones del producto como panela instantanea, granulada, pastillas,

panelinas redondas y cubos. Presenta floración, esta variedad tiene un mejor comportamiento en

alturas de 1400 a 1800 m.s.n.m. (Osorio, 2007).

Figura 2. 4. Variedad RD 75-11

Fuente: Osorio (2007)

2.2.1.5. Maduración de la caña

La madurez de la caña se logra cuando la concentración de los azúcares es similar en la base

y en la parte terminal del tallo. Si se desea producir panela de buena calidad se deben seleccionar

cañas maduras con alto contenido de sacarosa (García B., et al., 2007).

Los agricultores usan métodos empíricos para conocer la madurez y determinar el momento

del corte de la caña. Los métodos técnicos para determinar la madurez se basan a la uniformidad de

la concentración de los sólidos solubles a lo largo del tallo de la caña o mediante la determinación

del contenido de humedad en ciertos puntos especificos del tallo a través de mediciones periódicas,

tecnicamente el índice de madurez se determiana a través de dos procedimientos: el primero

conociendo la edad de corte para cada variedad mediante curvas de sacarosa en diferentes semanas

de desarrollo del cultivo y el segundo mediante el índice de madurez (García et al., 2007).

2.2.1.6. Índice de madurez mediante refractómetro

El índice de madurez se puede medir con facilidad en el campo a través de un refractómetro;

equipo que mide la concentración de sólidos solubles (García et al., 2007)

Del lote a cosechar, se escoge una muestra representativa de aproximadamente 15 a 20 tallos

de caña por hectárea. Se saca un poco de jugo del séptimo u octavo entrenudo, contando hacia abajo

desde la última hoja abierta y se pone en el refractómetro. El brix medido se llama A. De la misma

forma, se mide la concentración de sólidos solubles en el segundo o tercer entrenudo, a partir del

suelo, de cada tallo. Este valor se denomina B. Luego se divide el resultado de la suma de A entre el

resultado de la suma de B y con este valor se busca el estado de madurez de la caña de acuerdo al

Cuadro 2. 3 (García et al., 2007).

18

Cuadro 2. 3. Estado de madurez de la caña de acuerdo al índice de madurez

Estado de madurez de la caña Valor A/B

Entre 0.95 y 1.0 Caña madura

>1.0 Caña sobremadura

<0.95 Caña inmadura

Fuente : Programa de proceso agroindustrial. Mejoramiento e la calidad de miel y panela Carpoica

–EECIMPA (2002) citado por García et al. (2007)

Para Ramírez et al., (2014) en un artículo de investigación científica, describe que índice de

madurez óptimo para la molienda comercial, resulta cuando dicho valor está entre 0.91-1.

2.2.1.7. Almacenamiento de la caña

La caña debe almacenarse a la sombra para evitar que el sol deshidrate el tallo y acelere el

desdoblamiento de la sacarosa, pues esto redunda en disminución de la producción de panela y de su

calidad (García et al., 2007)

Se ha establecido que las pérdidas de sacarosa se incrementan en forma exponencial con el

transcurrir del tiempo y que las pérdidas de panela en los primeros 5 días, se incrementan en 1% por

día. La sacarosa con el paso del tiempo de apronte se desdobla en azúcares reductores o invertidos y

la calidad de la panela en cuanto color, textura y estructura, se reduce. Así mismo, la producción de

agua y energía se traduce en pérdida de rendimiento del producto final. Por esta razón el tiempo de

almacenamiento máximo recomendado es de cinco días, ya que el jugo de caña almacenada por más

tiempo es difícil de limpiar y la panela será melcochuda o de mal grano. Cuando la caña se destina a

panela y se encuentra madura o sobremadura no se debe almacenar por más de tres días (García B.,

et al., 2007).

2.2.2. Panela

La producción de panela es una actividad agroindustrial de tradición en los países tropicales.

Este producto también se le conoce por otras denominaciones como chancaca o rapadura en algunos

países de Latinoamérica, la panela es un producto que se obtiene del jugo de caña de azúcar

(Saccharum officnarum l), es un azúcar natural con presentación comercial en bloque y granulada

(Vargas et al., 2014).

Según la NTP 207.200 (2013) (Anexo 7), define a la panela como un producto obtenido de

la evaporación, concentración y cristalización del jugo de la caña de azúcar, sin ser sometido a

operaciones de refinación. Puede ser en bloques o granulada. Está constituida por sacarosa, azúcares

reductores, minerales y nutrientes propios de la caña de azúcar.

19

2.2.2.1. Composición de la panela granulada

En el Cuadro 2. 4 y 2. 5 se observa los requisitos fisiciquímicos y microbiológicos de la

panela granulada respectivaente.

Cuadro 2. 4. Requisitos físico químicos de la panela granulada

Requisitos Fisicoquímicos

Valor

Método de ensayo

Min Max

Polarización 69 93 ICUMSA GS/1/2/9-1

Humedad % - 4 NTP 207.005

Azúcares reductores 5 - NTP 207.022

Azúcares totales - 93 NTP 207.039

Impurezas insolubles (mg/kg) - 500 NTP207.011

Proteínas 0.2 - AACCI 46-30.01

Cenizas (%m/m) 1 - NTP207.006

Minerales

Hierro(mg/kg) 20 -

AACCI40-75-01 Fosforo(mg/kg) 50 -

Calcio(mg/kg) 100 -

Potasio (mg/kg) 1000 .

Fuente: NTP 207.200 (2013).

Cuadro 2. 5. Requisitos microbiológicos de la panela granulada

Requisitos

microbiológicos n

Límite por g c Método de ensayo

m M

Aerobios mesófilos 5 4x102 2x103 2 NTP207.50

Enterobacterias 5 10 102 2 *

Mohos 5 10 20 2 ICUMSAGS 2/3

Levaduras 5 10 102 2 ICUMSA GS2/3

* el método de ensayo a utilizar debe ser normalizado o valido donde

n= número de unidades formadoras de muestra seleccionadas de un lote

m=limite microbiológico que separa la calidad aceptable de la rechazable. En general, un valor

igual o menor a “m”, representa un producto aceptable y los valores superiores a “m” indican lotes

aceptables o inaceptables.

M= Los valores de recuentos microbiológicos superiores a “M” son inaceptables.

c= número máximo de unidades de muestra que puede contener un número de microorganismos

comprendidos entre “m” y “M”. cuando se detecte un número de unidades de muestra mayor “c”

se rechaza el lote.

UFC= unidades formadoras de colonia

Fuente: NTP 207.200 (2013).

20

2.2.2.2. Microbiología en panela granulada

Para la obtención de panela granulada en la etapa de evaporación que consiste en evaporar

más del 90% del agua y concentrar el jugo de caña, en esta fase los microorganismos presentes

serán destruidos por el calor ya que el producto es sometido a temperaturas a más de 100 °C, el

producto debe ser empacado a temperatura ambiente y no mientras este caliente, pues ocurre la

condensación del vapor de agua que podría concentrar en alguna parte de la superficie del producto,

lo que favorece su contaminación y deterioro (Pujol et al., 2007).

Los valores bajos en humedad son determinantes para no favorecer la proliferación de

algunos microorganismos; Tumar y Tiwari (2006), refieren que el deterioro microbiano es un

fenómeno superficial y que la humedad, preferiblemente, debe ser inferior a 3% y nunca ser superior

al 5%. Mujica (2007) señala que el paso de enfriamiento y sacado es crítico ya que un valor de

actividad de agua elevada en el producto afectará su granulometría, por la formación de grumos, lo

que pudiera favorecer el crecimiento microbiano (Molina et al., 2017).

21

2.2.2.3. Proceso de elaboración de panela granulada

Diagrama de operaciones de panela granulada

En la (Figura 2. 5) muestra un diagrama de operaciones, para la producción de panela granulada.

1

2

1

2

2

3

4

Inspeccionar y seleccionar

No aptos

Pesar

Moler

Bagazo

Prelimpiar

Bagacillo Regulador (bicarbonato de

sodio o lechada de cal)

Cachaza

Evaporar y medir Temperatura

Cachaza Fina

Clarificar y medir pH

Agua

Concentrar y medir temperatura

Agua

Cristalizar

Tamizar

1

3

Caña de azúcar

β

22

3

5

6

Homogenizar y verificar

textura

Inspeccionar calidad

Embolsar

Embalar

: 06

: 03

: 04

Sacos de 25 kg

β

4

Figura 2. 5. Diagrama de proceso DOP

Fuente: Aguilar y Guerrero (2017)

2.2.2.4. Descripción del proceso de elaboración de panela granulada

Aguilar y Guerrero (2017), detallan las etapas de procesos de elaboración de panela

granulada, en la Figura 2. 6 se muestra gráficamente.

23

Inspeccionar y seleccionar

La caña de azúcar es seleccionada en su punto de madurez, cuando tiene la mayor

concentración de sólidos solubles, y alcanza la madurez en sacarosa, es así que el producto obtiene

un mayor rendimiento y calidad. Se seleccionarán las cañas de azúcar que tengan un índice de

madurez (B/A) de 0.95 a 1, el mismo que es medido con un refractómetro. El procedimiento para

determinar el índice de madurez de la caña de azúcar es tomando muestras de jugo en el cuarto o

quinto entrenudo del tercio superior (°Brix terminal) y de la misma manera del tercio inferior (°Brix

basal), luego se divide °Brix terminal/°Brix basal y si el resultado es menor a 0.85, la caña es

inmadura, si está entre 0.85 y 1, la caña es madura y si es mayor a 1, la caña es sobre madura.

Pesar

Se pesa la caña de azúcar con la balanza plataforma, para conocer la cantidad que entrará al

proceso.

Moler

Se extrae el jugo de la caña de azúcar mediante un molino con lo que se obtiene el jugo crudo

(parte líquida resultante) y el bagazo (parte sólida resultante) que se secará para ser utilizado en la

generación de energía de la hornilla. Se obtiene un jugo que representa el 45% del peso de la caña

que entró a la molienda.

Pre-limpiar

Consiste en separar los residuos de la caña (bagacillo), tierra, material flotante, lodos, ceras

y grasas que son el 4% del peso del jugo crudo. La pre-limpieza se realiza dejando desplazar

lentamente el jugo, por depósitos con fondo en forma de “V”, donde los sólidos insolubles flotan y

los más pesados se van al fondo, quedando el jugo limpio en el medio del tanque

Clarificar

Esta etapa se realiza en una paila clarificadora que se encuentra en contacto con el flujo de

gases de la hornilla panelera. El jugo al llegar entre los 40°C a 60°C se le agrega un regulador de pH

(Bicarbonato de sodio o Lechada de cal) que permite regular el pH del jugo desde 5.2 a 6.8, lo cual

permite que se formen películas denominadas cachaza que constituye el 9% del peso del jugo que

entra al proceso, esta es retirada de la paila de manera manual.

24

Almacenar el jugo

Los jugos decantados y filtrados son recolectados en un tanque de acero inoxidable, desde

donde se distribuirán a las pailas al iniciar el proceso.

Evaporar los jugos

Una vez clarificados los jugos pasan a la paila evaporadora donde los jugos llegan a

temperaturas entre 98°C – 99°C, en esta fase también se aprovecha para eliminar la cachaza fina o

blanca, que tiene un peso depreciable. En esta fase se concentran los jugos por evaporación del agua,

los mismos que logran una concentración de 70º Brix.

Concentrar los jugos

Los jugos pasan a las pailas concentradoras, donde se convierten en mieles. Una vez que el

jugo está bastante concentrado, la meladura llega al punto de concentración preciso para la obtención

de la panela granulada, conocido como ¨punto panela¨, dicho punto se encuentra desde los 124 - 130

°C y 95 - 96 ºBrix. En las plantas de procesamiento de panela granulada, por la falta de instrumentos

de control, se recurre a la observación de ciertas características. Un ejemplo típico es el método

empleado en la sierra de Piura, donde se toma una muestra de miel y ésta es inmediatamente

sumergida en agua fría a temperatura ambiente, al realizar este procedimiento la miel debería

cristalizar y volverse frágil o quebradiza, determinando de este modo que las mieles están listas para

pasar a la siguiente etapa.

Al llegar la miel a punto, es pasada a una batea de acero inoxidable donde mediante la

agitación progresiva se da la forma de grano a la panela mientras ésta se enfría.

Tamizar

La panela granulada es pasada por un tamiz de acero inoxidable que posee orificios de 2 mm,

los cristales mayores a este diámetro ingresan nuevamente al proceso de evaporación, estos son

16.67% de lo que ingresa en peso.

Homogenizar

Una vez tamizado se homogeniza (mezcla para la uniformización de la panela) los lotes para

obtener un solo color, textura y tamaño, en un recipiente de acero inoxidable.

25

Inspeccionar calidad

Cuenta con un equipo de detección de humedad, que debe ubicarse en 2 a 3%, para análisis

de la panela granulada antes de ser envasada. Se verificará la cantidad de azúcares reductores, el pH,

sabor, olor, color, textura, humedad, microrganismos mesófilos, mohos y levaduras.

Embolsar

Se embolsa y sella la panela granulada en bolsas de polipropileno de 500 gramos.

Embalar

Las bolsas llenas se embalarán en sacos de 25 kilogramos de capacidad.

26

Figura 2. 6. Mapa de proceso para la producción de panela

Fuente: CORPOICA en el 2006, citado por García et al., (2007).

27

2.2.2.5. Reguladores de pH

Las soluciones reguladoras de pH permiten que un sistema se mantenga constante y evitar

reacciones indeseadas, estas soluciones son capaces de mantener la acidez o alcalinidad de un sistema

en un intervalo reducido de pH por lo que sus aplicaciones se dan en la industria y laboratorios

(Martín , s.f ).

El pH es un indicativo que mide la acidez y es uno de los factores importantes de controlar

en el proceso de elaboración de panela, es necesario mantener un pH que evite la inversión de la

sacarosa en azúcares reductores (glucosa y fructosa) y de la misma forma evitar destruir los azúcares

reductores presentes, pues esto origina compuestos que oscurecen la panela. La concentración de

azúcares reductores no debe pasar de 8 a 10 % para obtener una panela de buena calidad. Esta

concentración corresponde a los azúcares reductores iniciales del jugo crudo más una pequeña

cantidad del producto del desdoblamiento de la sacarosa en el proceso principalmente en la etapa de

la concentración (70 a 94 °Brix), cuando se incrementa la temperatura de ebullición de la solución

por encima de los 100 °C (García et al., 2007).

Los reguladores de pH que se utilizaron durante el proceso son el bicarbonato de sodio y el

óxido de cal.

Bicarbonato de sodio

Según Lima S. citado por Mamani (2015) describe el bicarbonato de sodio también conocido

como bicarbonato sódico, hidrogenocarbonato de sodio, carbonato ácido de sodio o bicarbonato de

soda, es un compuesto sólido cristalino de color blanco soluble en agua, con un ligero sabor alcalino

parecido al del carbonato de sodio, NaHCO3. Se puede encontrar como mineral en la naturaleza o se

puede producir artificialmente.

Martínez y Sagástume (1997) describe las generalidades:

Formula química: NaHCO3

Nombre químico: Sal monosódica del ácido carbónico.

El bicarbonato de sodio puede mantener en equilibrio el pH y estabilizarlo, es utilizado

ampliamente en la industria, gracias a su capacidad de mantener el pH estable en un sistema. Este

compuesto realiza una acción en soluciones ácidas y en soluciones alcalinas, por este motivo está

presente en la composición de numerosos y variados productos (Moro, 2011).

28

Cal (óxido de calcio, CaO)

Paucar (2013) indica que la Cal es un término designado a la forma física en la que aparece

el óxido de calcio (CaO), denominada como Cal viva, este producto se obtiene como resultado de la

calcinación de piedras calizas a una temperatura de 900°C según la reacción:

CaCO3 + calor → CaO + CO2

Cuando al óxido de calcio de le hidrata se denomina cal apagada o hidróxido de calcio

(Ca(OH)2).

Cal en la industria panelera

CIMPA (1992) en el manual de elaboración de panela y otros derivados de la caña argumenta

que el principal efecto del uso de la cal es de elevar el pH de los jugos de caña, para evitar la inversión

de la sacarosa, por ser este disacárido más estable en medios alcalinos, la cal también es un floculante

auxiliar que se utiliza para la clarificación de los jugos, la alcalinización del jugo en caliente separa

más compuestos nitrogenadas que alcalinizar en frio. Los aminoácidos presentes del jugo de la caña

reaccionan con los azúcares reductores dando origen compuestos de color incluso más oscuros que

los producidos por un exceso en la adición de cal, por eso es necesario eliminar la mayor cantidad de

aminoácidos en la clarificación.

2.2.3. Humedad en los alimentos

El término contenido de agua de un alimento se refiere, en general, a toda el agua de manera

global. Sin embargo, en los tejidos animal y vegetal, el agua no está uniformemente distribuida dice

Badui (2006). El contenido de agua en los alimentos y los granos, es uno de los criterios más

importantes para la conservación de su calidad y su comercialización. Los alimentos en su estado

natural están compuestos por materia seca y agua en cantidades específicas (CENICAFÉ, 2006).

La humedad de un producto se expresa en forma conceptual en base húmeda o base (bh) o

en base seca (bs), como la cantidad de agua contenida en el producto húmedo o seco respectivamente

(CENICAFÉ, 2006).

Humedad en base humedad(bh) =peso de agua

peso del producto ∗ 100

humedad en base humedad(bs) =peso de agua

peso del producto − peso de agua ∗ 100

29

El agua influye en la textura, sabor y calidad de los alimentos, pero es también una de las

causas de su naturaleza perecedera, los productos entonces se secan hasta un contenido de agua que

permitan su conservación. La humedad para cada tipo de alimentos se establezca a través de

investigaciones que se basan en el valor en el cual se logre la estabilidad del producto, tanto

biológicas como física y química según CENICAFÉ (2006), la humedad en los alimentos también

juega un rol comercial, es por esta razón que existen alimentos que mediante una normativa regula

el contenido de humedad óptimo de un producto para su comercialización.

2.2.3.1. Actividad de agua

Las reacciones y cambios biológicos, microbiológicos, químicos y físicos requieren de una

cantidad mínima de agua libre y su velocidad aumenta a medida que ocurre mayor disponibilidad en

el producto. La actividad de agua (aw) mide el agua disponible en el alimento para su conservación

o deterioro (CENICAFÉ, 2006).

El agua se divide en “libre” y en “ligada”; la primera sería la única disponible para el

crecimiento de los microorganismos y para intervenir en las otras transformaciones, ya que la

segunda está unida a la superficie sólida y no actúa por estar “no disponible o inmóvil” (Badui, 2006).

La actividad del agua varía entre 0 y 1.0. el comportamiento de cada alimento es diferente

según su actividad de agua para cada contenido de humedad y temperatura (CENICAFÉ, 2006).

En el equilibrio entre el producto y el ambiente, la actividad del agua el alimento es igual a

la humedad relativa (HRe) de equilibrio del aire dividida por 100 (CENICAFÉ, 2006).

aw =HRe

100

En general, un alimento con actividad del agua inferior a 0.7 es estable a la mayoría de las

causas de deterioro físico, químico o biológico; por debajo de 0.6 es muy estable 9cal deterioro de

microorganismo (CENICAFÉ, 2006).

2.2.4. Humedad en panela

Para obtener panela de forma granulada, se requiere de las mismas operaciones que en el

caso de la sólida o en bloque, con la diferencia que la temperatura de punteo es más alta y el batido

es tan intenso que las partículas se separan en pequeños gránulos, con menor contenido de humedad

(Romo et al., s.f)

Algunos factores que influyen en el deterioro de la panela se relacionan con la humedad, la

composición y las condiciones del medio ambiente. A medida que aumenta la absorción de humedad,

la panela se ablanda, cambia de color, aumenta los azúcares reductores y se disminuye el contenido

de sacarosa (Mosquera et al., 2007).

30

Se ha encontrado que por cada 1% que baje la humedad, hay un incremento de 1,5 kilogramos

de azúcar por tonelada de caña, el nivel crítico es de 73% según Chavés (1982), que se refiere a la

humedad contenida en el tallo de la caña. Otro de los puntos importantes es la polarización que

equivale al contenido de “Sacarosa en Caña”, que esta fuertemente correlacionado a la humedad

Chavés (1982) dado que a mayor contenido de humedad existe una menor concentración de este

solido soluble.

2.2.4.1. Humedad en equilibrio en panela granulada

En la revista Agronomía Colombiana Belisario et al., (1990) exponen que la panela es

higroscópica, o sea que al exponerse al ambiente puede absorber o perder humedad, dependiendo de

las condiciones climáticas del medio según lo descrito por (Pinto, 1988).

El Contenido de Humedad de Equilibrio (CHE) es el contenido de humedad (en base seca o

base húmeda) que un producto alcanza, cuando se deja durante un tiempo suficientemente largo en

determinadas condiciones de temperatura y humedad del aire.

La palabra equilibrio se refiere a que el producto no intercambia humedad con el aire que lo

rodea. Esto sucede cuando la presión de vapor de agua en la superficie del producto y en el aire son

iguales. Si la presión de vapor del material es mayor que la presión de vapor del medio ambiente, la

humedad se desplazará del producto a la atmósfera y; si es menor que la ambiental, la humedad se

desplazará en sentido contrario Cortés (1981). Por lo tanto, el concepto de equilibrio no quiere decir

que sea igual el contenido de agua en el producto y en el aire.

El Contenido de Humedad de Equilibrio, CHE, es de gran importancia en el secado,

procesamiento y almacenamiento de los productos agrícolas. Durante el almacenamiento, los

productos alcanzan el CHE correspondiente a la temperatura y humedad relativa promedio de la

región. Esta humedad alcanzada por el producto, calidad del mismo y temperatura ambiental,

determinan el tiempo máximo de almacenamiento sin deterioración.

2.2.5. Acrilamida La acrilamida es un compuesto orgánico de tipo amida que se puede formar al cocinar o

procesar los alimentos a temperaturas elevadas (especialmente compuestos ricos en almidón como

las patatas o los cereales) en casa, en restaurantes o en la industria alimentaria. La acrilamida se

forma principalmente en los alimentos por la reacción de la asparagina (un aminoácido) con azúcares

reductores (particularmente glucosa y fructosa) como parte de la reacción de Maillard, que es la

reacción química que “pardea u oscurece” los alimentos (haciéndolos más sabrosos). También puede

formarse por medio de reacciones que contienen 3‐aminopropionamida. La formación de acrilamida

se produce principalmente en condiciones de altas temperaturas (generalmente superiores a 120°C)

y escasa humedad (AECOSAN, 2017).

31

FSA (Food Standards Agency Study of Acrylamide in Food) citado en ELIKA (2005)

describe que la acrilamida (Figura 2. 7) es un intermediario químico usado en la síntesis de

poliacrilamidas. Este monómero, también conocido como etilcarboxamida, vinil-amida o 2-

propanamida, se presenta en una forma blanca cristalina y fluida. Su peso molecular es 71,09 g/mol

y su número de registro CAS es 79-0601. Es soluble en agua, etanol, metanol, dimetileter y acetona

e insoluble en heptano y benceno. Su fórmula molecular es CH2CHCONH2.

Figura 2. 7. Esctructura química de la acilamida.

Fuente: ELIKA (2005).

2.2.5.1. Reacción de Maillard

La reacción de maillard consiste en el conjunto de reacciones químicas producidas entre las

proteínas y los azúcares de los alimentos a altas temperaturas y que generan ese color, sabor y olor a

tostado. Es decir, es el complejo proceso por el que las proteínas y los azúcares de los alimentos

interaccionan a consecuencia de las altas temperaturas produciendo compuestos que modifican las

características de los alimentos recopilado de SESVER (2019). La reacción de Maillard avanzada

puede seguir cinco rutas, dependiendo de las condiciones ambientales, del pH y la temperatura

(Mater Group , 2019).

2.2.5.2. Precursores de la acrilamida

Las investigaciones realizadas dejan en claro que la formación de acrilamida en los alimentos

invulucra al aminoácido asparagina y azúcares reductores, los cuales mediante la reacción de

Maillard dan como resultado el mencionado compuesto, denominado actualmente como un

contaminante del proceso neoformado (Chaves et al., 2015).

Azúcares reductores

Los Azúcares reductores son aquellos azúcares que poseen su grupo carbonilo intacto, y que

a través del mismo pueden reaccionar como reductores con otras moléculas (www.ecured.cu, 2019).

Respecto al efecto de los azúcares reductores (Figura 2. 8), se han reportado mayores niveles

de formación de acrilamida en aquellos alimentos que contienen altas concentraciones de fructosa

comparados con los que presentan mayor concentración de glucosa; y mayor formación de AA si

32

hay presencia de aldosas que de cetosas (Cuadro 2. 6); no obstante, aún se encuentra en evaluación

cuales son los azúcares reductores a partir de los cuales se puede formar con mayor facilidad AA

(Arisetto A., Toledo M. y EFSA) citado por (UERIA, 2012).

Cuadro 2. 6. Comparación de los azúcares reductores en formación de AA.

Efecto de azúcares reductores Mayor concentración de AA

Fructosa vs Glucosa

Aldosa vs Cetosa

Fructosa (+)

Aldosa (+)

Fuente: Arisetto A., Toledo M. y EFSA citado por (UERIA, 2012).

Figura 2. 8. Forma ciclíca de los azúcares reductores.

Fuente: Universidad de Barcelona (2017).

Asparagina

La asparagina es un aminoácido no esencial (Figura 2. 9) que está involucrado en el control

metabólico de las funciones celulares en el tejido nervioso y tejido celular. Es sintetizada a partir del

ácido aspártico y amoniaco mediante la enzima asparagina sintetasa Gertz y Klostermann (2002). La

conversión de asparagina a ácido aspártico se realiza con facilidad, éste es uno de los procesos

molecularmente asociados al envejecimiento. La asparagina es un sitio común para la unión de las

glicoproteínas y carbohidratos Díaz y Cols (2006), siendo este último factor, uno de los que

incrementa la posibilidad de formar acrilamida cuando las masas son sometidas a procesos térmicos;

citado por (Carbajal, 2015).

La formación de acrilamida a partir de aminoácidos libres, concretamente de la asparagina

se debe principalmente a la reacción de Maillard también conocida como glucosidación no

enzimática de proteínas, en las que dichos aminoácidos reaccionan con los azúcares reductores

durante el proceso de calentamiento (Rúa, 2016).

33

Figura 2. 9. Molécula de Asparagina.

Fuente: Carbajal (2015).

2.2.5.3. Rutas de formación

La acrilamida tiene varias rutas de formación, una poco relevante que tiene baja formación

de acrilamida que se da por medio del ácido aspartico que reacciona con una proteína; otra via de

formación relevante se da en alimentos ricos en lípidos por acción de la acroleína que mediante su

oxidación produce ácido acrílico el cual causa la formación de acrilamida y finalmente tenemos la

via de formación más relevante (Figura 2. 10 y Figura 2. 11) que se produce en alimentos ricos en

azúcares reductores y cotenido de asparagina (AINIA, 2018).

Figura 2. 10. Mecanismo propuesto para la formación de acrilamida, el cual sigue el

transcurso de la reacción de Maillard a partir de asparagina y un azúcar reductor.

Fuente: Adaptado de Sune (2005) citado por Echeverri et al., (2014).

34

Figura 2. 11. Formación de acrilamida.

Fuente: (AINIA, 2018).

2.2.6. Acrilamida en panela

Estudios realizados en Colombia demuestran que la panela es uno de los productos con

mayor cotenido de acrilamida, mostrando una media de 521 µg/kg dice Barón (2016). La caña tiene

un contenido de aminoácidos en su composición del 0.2% y Asparagina caracterizada como amina

del 0.07%, en la que se evidencia que la Asparagina es el aminoácido más predominante en la caña

de azúcar, por otro lado los azúcares reductores en el jugo de caña oscilan entre 4-8%, debido a esto,

en la elaboración de panela la concentración de azúcares reductores puede aumentar debido a la

dosis ácida que tiene la sacarosa, la formación de acrilamida implica la reacción de Maillard, siendo

la Asparagina como el mayor precursor de su formación, así como el pH y temperatura usada en el

proceso de elaboración de panela, pueden favorecer la reacción de Maillard (UERIA, 2012).

En Taiwán se detectó que los azúcares de color marrón oscuro contenían acrilamida, algunos

de estos estaban por niveles por encima de 1000 µg/kg comparables a los alimentos horneados y

fritos. Se estimó que los azúcares de color marrón oscuro disponibles localmente donde los niveles

de acrilamida detectados varío entre los 28 a 860 µg/kg contribuyendo a menos de 1% de la ingesta

total de acrilamida en adultos de Hong Kong; en comparación con las verduras fritas y papas fritas

que contribuyen en un 52% de la ingesta de acrilamida. Es poco probable que los azúcares marrones

oscuros sean una fuente importante de acrilamida (Food Safety Focus, 2018).

2.2.6.1. Temperatura en acrilamida

En la Cuadro 2. 7 se puede observar la formación de acrilamida a partir de la etapa de

concentración y evaporación, en la que se evidencia un aumento de temperatura sobre los 100 °C; se

puede deducir que la formación de acrilamida es directamente proporcional a la temperatura y al

tiempo, y la máxima concentración se alcanza en el producto final; esto lleva a ratificar el efecto de

la reacción de Maillard, por sus principales precursores: la asparagina y los azúcares reductores

(Vargas et al., 2014).

35

Cuadro 2. 7. Concentración de acrilamida en las diferentes etapas de elaboración de

la panela.

Etapas para la elabración de la

Panela

Temperatura

°C

Concentración

de acrilamida

mg/kg

Áreas

Jugo de caña apronte

Jugo de caña fase 2 clarificación

Jugo de caña encalado

Jugo de caña concentración y evaporación

Miel punteo

Miel batido y enfriamiento

Panela

ND: No detectable

Ambiente

40 a 80

75 a 95

100 a 110

100 a 120

<120

0

ND

ND

ND

0.8

1.2

2.0

2.2

ND

ND

ND

389.592

595.824

996.827

1.076,543

Fuente: Vargas et al.(2014).

2.2.6.2. Aspectos Agronómicos.

Para determinar la calidad de la panela granulada a nivel fisicoquímicos y toxicológico es

necesario ver en qué condiciones se debe estar el suelo para el cultivo. García et al. (2007) la caña

panelera presenta mejores condiciones cuando se cultiva en suelo con pH que varié entre 5.5. y 7.5.

Existen suelos para caña panelera de pH que varía de 5.6 a 6.5 (ligeramente ácidos), pero sin embargo

pH mayores con 7,2 puede afectar a la concentración de sacarosa en la caña.

Con respecto al cultivo y su relación con el contenido de acrilamida se han demostrado que

en cereales manteniendo unos niveles de azufre adecuados en los cultivos, se disminuye la

concentración de asparagina (Ruá, 2016) siendo este uno de los principales precursores. Por lo que

en Reglamento de la (UE) 2017 /2158 de la Comisión recomienda seguir las buenas prácticas

agrícolas en materia de fertilización, especialmente por lo que se refiere a mantener unos niveles

equilibrados de azufre en el suelo y garantizar una aplicación de nitrógeno correcta (UNION

EUROPEA, 2017).

Por otro lado, tenemos al nitrógeno, un elemento que en la planta de caña se combina con

los azúcares para formar aminoácidos y proteínas que llegan a constituir hasta el 50% del

36

protoplasma celular. Este nutrimento hace parte de la clorofila, y en la planta de caña estimula el

crecimiento y la formación de azúcares y sacarosa. Sin embargo, aplicaciones excesivas y

extemporáneas, especialmente tardías, producen efectos indeseables tales como encamado (vuelco),

retardo en la maduración, producción de mamones (retoños de agua) y formación de tallos acuosos

y suculentos que, a pesar de dar altos tonelajes de caña, la producción de panela es inferior y de mala

calidad, debido fundamentalmente a que el grado Brix es bajo y los jugos formados tienen altos

contenidos de azúcares reductores (Osorio, 2007).

2.2.7. Acrilamida en la Salud Pública

La neurotoxicidad de la acrilamida en el ser humano se conoce a través de casos de intensa

exposición ocupacional y accidental durante el uso de la sustancia en procesos industriales para la

producción de plásticos y otros materiales. Los estudios realizados en animales han demostrado

también que la acrilamida provoca problemas reproductivos y cáncer según la OMS (2005). En

algunos trabajadores expuestos a la acrilamida se ha observado efectos sobre el sistema nervioso

causando debilidad de las manos y los pies, sudor, inestabilidad y falta de coordinación, sin embargo

la gente no está expuesta a niveles suficientemente altos como para producir efectos; en el aspecto

reproductivo la acrilamida reduce la capacidad de animales machos para reproducirse y puede que

cause efectos similares en seres humanos aunque no a los niveles de exposición de mayoría de la

gente (Agencia para Sustancia Toxicas y el Registro de Enfermedades, 2012).

La Agencia Española de Seguridad Alimentaria y Nutrición responde a que la acrilamida y

su metabolito glicidamida son genotóxicos y carcinógenos. Puesto a cualquier nivel de exposición a

una sustancia genotóxicos podría dañar de forma potencial el ADN y conllevar la aparición de cáncer,

los científicos de la EFSA concluyen que no se pueden establecer una ingesta diaria tolerable (TDI)

de acrilamida en los alimentos (AECOSAN, 2019).

García y Alfaro (2007) describen en su informe denominado “Acrilamida en los Alimentos

para el Consumo Humano” que la acrilamida es una sustancia cancerígena que no se encuentra en

forma natural en los alimentos, se produce durante la cocción de productos ricos en almidón, durante

una serie de reacciones químicas denominadas Reacción de Maillard, la cual aporta sabor, color y

aroma a los alimentos, deseables para la aceptación por parte del consumidor. Los especialistas de la

Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), concluyen que

no hay bases suficientes para cambiar los hábitos de los consumidores, pero sugieren proseguir las

actividades encaminadas a reducir las concentraciones de acrilamida en los alimentos para el

consumo humano.

37

2.2.8. Niveles de Referencia

Los niveles de referencia mostrados a continuación (Cuadro 2. 8), muestran las cantidades

expresadas en µg/kg de acrilamida encontrados en diferentes alimentos.

Cuadro 2. 8. Niveles de referencia de acrilamida en alimentos.

Alimento Niveles de referencia(µg/kg)

Patatas fritas para consumir 500

Patatas fritas a la inglesa (chips) fabricadas con patatas frescas

y con masa de patatas Galletas saladas a base de patatas Otros

productos con masa de patatas.

750

Pan de molde

a) pan de molde a base de trigo 50

b) otro pan de molde

50

100

Cereales para el desayuno (a excepción del porridge).

Productos de salvado y cereales integrales, grano inflado.

Productos a base de trigo y centeno (1).

Productos a base de maíz, avena, espelta, cebada y arroz (1).

300

300

150

Galletas y barquillos

Galletas saladas, excepto las de patata

Pan crujiente

Pan de especias

Productos similares a los demás productos de esta categoría

350

400

350

800

300

Café tostado 400

Café instantáneo (soluble) 850

Sucedáneos del café

a) sucedáneos del café compuestos exclusivamente por cereales

b) sucedáneos del café compuestos por una mezcla de cereales

y achicoria

c) sucedáneos del café compuestos exclusivamente por

achicoria

500

(2)

4000

Alimentos elaborados a base de cereales para lactantes y niños

de corta edad, excluidos las galletas y los biscotes (3).

40

Galletas y biscotes para lactantes y niños de corta edad (3). 150

(1) Cereales no integrales ni de salvado. La categoría se determina en función del cereal

presente en mayor cantidad.

(2) El nivel de referencia que debe aplicarse a los sucedáneos compuestos por una mezcla de

cereales y achicoria debe tener en cuenta la proporción relativa de estos ingredientes en el

producto final.

(3) Tal como se definen en el Reglamento (UE) N°. 609/2013.

Fuente: (UNION EUROPEA, 2017).

Las empresas productoras de alimento garantizaran que el nivel de acrilamida sea inferior a

los niveles de referencia mostrados en el cuadro, teniendo en cuentas que esto no puede ser posible

para todos tipos de alimentos UNIÓN EUROPEA (2017). La panela no ha sido considerada en esta

38

edición del Reglamento de la Comisión reciente (UE) 2017/2168 que establece medidas de

mitigación y niveles de referencia para la reducción de acrilamida, pero se revisará en los próximos

años para introducir otros alimentos y así como reconsiderar los niveles de referencia ya establecidos

(Narvaéz et al., 2019).

2.2.9. Métodos de determinación

Cromatografía Líquida con Espectrometría de Masas (LC-MS/MS)

Existen dos métodos que son los más usados para la determinación de acrilamida en

alimentos, basados en la cromatografía de gases con espectrometría de masas (GC/MC) y la

cromatografía líquida con espectrometría de masas (LC-MS/MS) ELIKA (2005), también existen

otros métodos que son usados en los distintos laboratorios. En el Cuadro 2. 9 se presentan los métodos

que se utilizan para determinar acrilamida y que organizaciones lo respaldan.

Cuadro 2. 9. Métodos de determinación de acrilamida.

Técnica Características del método* Agencia/Instituto que

recomiendan el método

GC-MS Muestras preparadas por derivatización.

Extracción de analito, usando agua o

solventes polares.

Estándares internos metacrilamida,

acrilamida.

Separa del analito en columna capilar

GC.Detección y cuantificación por MS a

transiciones de 75 a 55 m/Z

New Zealand Food Safety

Agencia (NZFSA)

Swedish National Food

Administration

LC-MS/MS Extracción de las muestras usando agua,

solventes polares y extracción en fase sólida

(SPE).

Estándares internos metacrilamida,

acrilamida

Separación del analito por columnas de fase

reversa o intercambio iónico.

Detección y cuantificación por MS en

tándem en modo MRM doble cuádruplo

Food and Drugs

Administration (FDA)

Norwegian Institute for air

Research (NILU).

Scientific Institute of Public

Health – Louis Pasteur

Lebensmittlelchemisches

Institut (LCi)

39

Swiss Federal Office of Public

Health (FOPH)

Austrian Agency for Health

and Food Safety (AGES).

Agence Nationale de Securite

Sanitaire de Alimentation of

Environnement et du

Travail(ANSES)

HPLC/UV Extracción de las muestras usando agua o

solventes polares.

Separación del analito por columnas de fase

reversa o intercambio iónica. Detección y

Cuantificación por UV.

Electroforesis

Capilar

Acopadora a

MS O TOF

Derivatización de acrilamida.

Separación por sistema de electroforesis

capilar.

Detección por red de diodos o MS con

cuádruplo simple, trampa de iones,

analizador tiempo de vuelo o cuádruplo TOF.

Bio-análisis Ensayos inmunoenzimáticos (ELISA).

Anticuerpos específicos para AA.

Derivatización con ápagicido 3-

mercaptobenzoico.

Biosensores de diferentes métodos de

transducción como electroquímicos, ópticos,

térmicos, piezoeléctricos, magnéticos y

micromecánicos.

Preparación de la muestra por extracción con

agua.

Desengrasado con n-hexano.

*Estos métodos han sido usados en el análisis de muestras de diferentes alimentos

Fuente: UERIA (2012).

40

Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia (HPLC)

El proceso cromatográfico contempla la separación de los componentes de una mezcla, para

ello, una muestra de la mezcla (o el extracto de una muestra) será disuelta en una fase móvil. La fase

móvil es impulsada a través de una fase inmóvil, que debe ser inmiscible con ella, a la que se conoce

como fase estacionaria, y que puede ser sólida o líquida (cromatografía líquido-sólido o

cromatografía líquida –líquido- el líquido puede estar unido a partículas sólidas). Las fases son

escogidas de tal forma que los componentes de las muestras presenten diferencias en cuanto a sus

propiedades físico-químicas (solubilidad, tamaño, fuerza iónica, polaridad, afinidad, etc.) para cada

fase. Las interacciones químicas entre la fase móvil y la muestra, y entre la muestra y la fase

estacionaria, determinan el grado de migración y separación de los compuestos contenidos en la

muestra. Un componente que interactúe más con la fase estacionaria realizará un "viaje" más largo a

través de ella que otro componente que tenga más interacción con la fase móvil. Como resultado de

estas diferencias en la movilidad de los componentes de una muestra estos se separarán uno de otro

(Hernández, 2005).

Esta técnica está indicada para la separación de compuestos orgánicos semivolátiles como:

Hidrocarburos poliaromáticos, Aminoácidos, Ácido fólico, Herbicidas, Vitaminas, Ácido

tenuazonico, Formaldehído y otros compuestos. Usado para determinación en aguas, suelos,

alimentos, extractos, etc. (Miranda y Martín, s.f). Los componentes de un equipo HPLC se muestran

en la Figura 2. 12.

Rango de trabajo para muestras líquidas: µg L-1 - mg L-1

Rango de trabajo para muestras sólidas: µg Kg-1 - µg g-1

Figura 2. 12. Esquema de un equipo HPLC.

Fuente: CSIC (s.f).

41

Método volumétrico de Lane Eynon

El método descrito es el volumétrico de Lane Eynon que se basa en la determinación del

volumen de una disolución de la muestra, que se requiere para reducir completamente un volumen

conocido del reactivo alcalino de cobre. El punto final se determina por el uso de un indicador

interno, azul de metileno, el cual es reducido a blanco de metileno por un exceso de azúcar reductor

(Colegio de Postgraduados México, 1978).

Este método es aplicable para los siguientes productos: leche evaporada y condensada,

productos lácteos, néctares, jugos, mermeladas, cajetas, dulces, moles, jarabes y mieles (Colegio de

Postgraduados México, 1978).

2.3. GLOSARIO DE TÉRMINOS BÁSICOS

Acrilamida: Compuesto orgánico de tipo amida que se puede formar al cocinar o procesar

los alimentos a temperaturas elevadas por la reacción de la Asparagina y Azúcares reductores

(AECOSAN, 2017).

Apronte: Se refiere a la acción de recolección de caña cortada, transporte y su

almacenamiento en el desposito del trapiche (Bolaños, 2007)

Azúcares reductores: Son aquellos que poseen un grupo carbonilo intacto, y que a través

del mismo pueden reaccionar como reductores de otras moléculas (www.ecured.cu, 2019).

Genotóxico: Tóxico (dañino) para el ADN. Las sustancias genotóxicas pueden unirse

directamente al ADN o actuar indirectamente mediante la afectación de las enzimas involucradas en

la replicación del ADN y causando, en consecuencia, mutaciones que pueden o no desembocar en

un cáncer (GreenFacts, 2019).

Grupo 2A: Probablemente carcinógeno para el ser humano. (GreenFacts, s.f.)

Hidrólisis: Literalmente significa destrucción, descomposición o alteración de una sustancia

química por el agua (EcuRed, 2019).

Higroscopia: Es una propiedad que poseen los materiales granulares que dependen de la

porosidad del material y está definida como la capacidad para absorber o ceder la humedad del

ambiente que lo rodee (Díaz, 2005).

Inversión de la sacarosa: Se denomina así al proceso de descomposición del disacárido en

los monosacáridos que lo forman, bien por hidrólisis química o enzimática (Sanchez y Bárena, 2007).

42

Número CAS: Los números de Registro CAS son identificadores numéricos únicos para

compuestos y sustancias químicas y se les conoce habitualmente como números CAS o CAS RN. Su

propósito es hacer más fácil la búsqueda de información en las bases de datos ya que la mayoría de

las sustancias suelen tener más de un nombre (UNSL, s..f ).

Panela: Producto obtenido de la evaporación, concentración y cristalización del jugo de la

caña de azúcar (NTP 207.200. 2013)

Polarización: grado de refinamiento del azúcar. Se calcula considerando que la pureza de

la sacarosa es igual 100 (EEHA, 2018).

Poliacrilamida: se define como un polímero conformado por varias subunidades de

monómeros de acrilamida, tiene como aplicaciones en tratamientos de agua, floculante de agua

potable (UERIA, 2011).

2.4. MARCO REFERENCIAL

2.4.1. Marco Legal

El año 2013, se aprueba la Norma Técnica Peruana de panela granulada la NTP 207.200

2013 PANELA GRANULADA. Definiciones y requisitos. Ha sido elaborada por el Comité Técnico

de Normalización de Azúcar y Derivados, Sub Comité Técnico de Normalización de Panela,

mediante el Sistema 2 u Ordinario, durante los meses de agosto 2012 y julio 2013, donde se presentó

a la Comisión de Normalización y de Fiscalización de Barreras Comerciales no Arancelarias con el

objetivo de establecer las definiciones y los requisitos de calidad que debe cumplir la panela

destinada al consumo humano y uso industrial (NTP 207.200, 2013).

El Comité Técnico de Normalización de Azúcar y derivados elaboró y presentó a la

Comisión Normalización y de Fiscalización de Barreras Comerciales No Arancelaria (CNB) la

Norma Técnica Peruana NTP 207.005 2010 AZÚCAR. Determinación de humedad en azúcar por

pérdida en secado, la norma permite establecer metodologías para determinar la humedad en azúcar

por perdida de secado según la NTP 207.005 (2010) la determinación de humedad de la panela se

realizará bajo los métodos indicados en el reglamento.

El reglamento de la UE 2017/2158 de la comisión europea donde se establecen las medidas

de mitigación y niveles de referencia para reducir la presencia de acrilamida en los alimentos,

aplicado para empresas alimentarias que produzcan y comercialicen productos alimenticios,

enumerados en el Art N°1 en el apartado número 2 del reglamento, esta normativa entro en vigencia

43

el 11 de abril del 2018, buscando así que la empresas adopten medidas en la reducción de la

acrilamida desde el control su proceso, materias primas e insumos (UNIÓN EUROPEA, 2017).

En la Ley N° 29196 (2008) “Ley de promoción de la producción orgánica o ecológica” según

el Art. N°1 y N°2 tiene como objetivo promover el desarrollo sostenible y competitivo de la

producción ecológica en el Perú, desarrollar e impulsar la producción orgánica como una alternativa

de desarrollo económico y social en el país, coadyuvando a la mejora de la calidad de vida de los

productores y consumidores, superación de la pobreza y también como se refiere en el Art. N°3 en

el inciso c, promover la producción de alimentos sanos e inocuos, obtenidos en sistemas de optimizar

su calidad nutritiva y guarden coherencia con los postulados de responsabilidad social.

2.4.2. Marco Geográfico

La experimentación se llevó a cabo en el Distrito de Jililí, ubicado en la sierra de Piura a una

altitud media de 1263 m.s.n.m. en la provincia de Ayabaca (Figura 2. 13). Jililí tiene una extensión

geográfica de 104.73 km2, presenta un relieve accidentado y clima templado. El distrito cuenta con

una gran extensión agrícola, donde la mayor presencia de cultivo en la actualidad es la caña de azúcar

que se utiliza para la elaboración de panela y aguardiente; los módulos de proceso donde se llevó a

cabo la experimentación (Figura 2. 14) están ubicados uno en el Distrito mismo y otro en un caserío

llamada Pueblo Nuevo de Hualambi.

El distrito limita con:

Norte: con la República de Ecuador.

Sur: con el distrito de Montero.

Este: con los distritos de Ayabaca y Sícchez.

Oeste: con el distrito de Suyo.

44

Figura 2. 13. Ubicación geográfica del Distrito de Jililí-Ayabaca

Fuente: Elaboración propia.

45

Figura 2. 14. Ubicación geográfica de los módulos de procesamiento.


46

2.4.3. Marco histórico

2.4.3.1. Origen y descubrimiento de la acrilamida En la Guia de Productos Quimicos (2007) citado por Flores (2008) describe que en el año

1893 se obtuvo por primera vez acrilamida en Alemania, en los inicios de los años 1950 en los

Estados Unidos se inició la producción a escala industrial, a mediados de años cincuenta se detectó

que los trabajadores expuestos a la acrilamida desarrollaban alteraciones neurológicas, características

asociadas principalmente con dificultades postulares y motoras.

La acrilamida en el año 1994 fue clasificada en el grupo 2A, por la Agencia Internacional

para la Investigación del Cáncer (IARC) menciona Flores (2008), esta clasificación se usa cuando

existen pruebas limitadas de la carcinogenicidad en humanos y pruebas suficientes de la

carcinogenicidad en animales de experimentación (GREEN FACTS, s.f).

La acrilamida tiene uso industrial para la purificación de aguas y en la fabricación de

plásticos, pero en abril del año 2002, investigadores de Suecia descubrieron por primera vez la

existencia de acrilamida en ciertos alimentos cocinados a altas temperaturas según la FAO (2002).

Con respecto a esta problemática, el año 2005 el comité mixto de expertos de las Naciones Unidas

para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y la Organización Mundial de la Salud (OMS) en su

informe advierte de la existencia no intencional de la acrilamida en ciertos alimentos podría ser

perjudicial para la salud pública, en este informe participaron 35 expertos de 15 países, desde

entonces se sugirió hacer esfuerzos para reducir esta sustancia química (OMS, 2005).

La Autoridad Europea para la Seguridad de los Alimentos (EFSA) el 2014 publica una

infografía sobre la acrilamida en los alimentos, ayudando a aumentar conciencia sobre este tema ,

esta explica cómo se forma la acrilamida y en que alimentos, establece consejos para reducir su

exposición, seguidamente el 2015 publica su primera evaluación de riesgo de acrilamida en los

alimentos, que según expertos aumenta potencialmente el riesgo de desarrollar cáncer para los

consumidores de distintas edades (EFSA, 2015).

Finalmente el 21 de noviembre del 2017 se publicó el reglamento (UE) 2017/2158 de la

comisión donde se establecen medidas de mitigación y niveles de referencia de acrilamida en

alimentos, el reglamento es de carácter obligatorio, aplica para todos los países que integran la Unión

Europea, el reglamento recoge una serie de códigos de buenas prácticas, adaptándolas a la capacidad

y actividad del operador económico, que persiguen la reducción de la exposición de acrilamida en la

población general nos dice AECOSAN (2018) es así que diferente importadores de alimentos de

Europa exigen a las empresas proveedoras trabajar en el control de dicho componente.

47

2.4.3.2. Humedad como índice de calidad

En principios en las zonas altas de la región Piura se fabricaba panela en bloque también

conocida como chancaca, esta concentraba un contenido de humedad entre 8 y 10%, haciendo que la

vida útil de panela en bloque sea poco prolongada, la forma del producto dificultaba su consumo y

su traslado no tenía un gran alcance, desde el año 2000 se ha desarrollado mejoras tecnológicas en

la elaboración del producto y también implementado mejoras en la infraestructura de los módulos de

procesamiento, el cambio a panela granulada ha permitido que este producto tenga un mayor alcance

y mejore su valor monetario en el mercado, la panela granulada tiene un bajo porcentaje de humedad

y por ello concentran mejor sus nutrientes .

En la NTP 207.200 (2013) se tiene como indicador de calidad a la humedad porcentual, que

establece un valor del 4% como máximo, la panela en la actualidad es muy usado como ingrediente

para elaboración de barras de chocolate, es así que un importador francés le exigía a la cooperativa

panela con el menor contenido de humedad posible para hacer la elaboración de las barras. Para este

problema los importadores sometían a la panela a hornos para reducir la humedad en lo más mínimo.

En agosto 2018 la cooperativa en una asamblea de productores determina que la humedad

sea un indicador de pago por cada quintal producido, para ello establecieron rangos de valor

monetario según el porcentaje de humedad, esto se dio de acuerdo al Cuadro 2. 10; la panela que

llegue a la planta de acopio con un porcentaje superior a los 3.5% de humedad no es comprada y es

devuelta al productor.

Cuadro 2. 10. Precios establecidos según porcentaje de humedad

Porcentaje de humedad (%) Valor monetario por quintal (S/)

0-2% S/ 170

2-3% S/ 160

3 - 3.5% S/ 150


2.4.4. Marco Organizativo

La organización en la que se ejecutó este proyecto es la Cooperativa Agraria Ecológica y

Solidaria Piura (CAES PIURA) que se describe como una cooperativa dedicada al rubro de la

producción, comercialización y exportación de productos orgánicos, como es la panela, chifle, harina

de plátano, entre otros, esta organización sostiene once asociaciones base y socios individuales que

conforman la cooperativa. El mayor volumen producido por asociaciones y socios producen panela

granulada, siendo el principal producto de venta de la cooperativa, este producto cuenta con

48

Certificación Orgánica, SPP, y su principal mercado es Saldac en Francia, Oxfam y Equimercado en

España.

La misión de la cooperativa es de mejorar la calidad de vida de la comunidades, a través de

la producción y comercialización de productos orgánicos de la sierra de Piura en base a principios

del buen vivir y respeto al medio ambiente; de la misma forma, la visión es ser reconocidos por la

calidad de sus productos, ampliar y diversificar su producción, comprometiendo más a sus

productores e integrar nuevos socios y fortalecer las capacidades productivas y organizativas de los

jóvenes para mejoras la vida de futuras generaciones COOPERATIVA AGRARIA ECOLÓGICA Y

SOLIDARIA PIURA (2019) disponible en (www.caespiura.org).

Ubicación

La organización cuenta con dos ubicaciones, la administrativa se ubica en la ciudad de Piura

en la calle Arequipa sur 1120 y el centro de acopio y envasado se localiza en el Distrito de Montero

Ayabaca, Piura (Figura 2. 15 y Figura 2. 16).

Figura 2. 15. Centro de acopio y envasado de panela granulada en Montero-Ayabaca.

Fuente: Propia.

49

Figura 2. 16. Área de producto terminado en centro de acopio, Montero-Ayabaca

Fuente: Propia.

2.5. HIPÓTESIS

2.5.1. Hipótesis General

Los factores de almacenamiento de caña y regulador del jugo de caña a niveles de

temperatura de salida de 115 °C -125°C, afectan la cuantificación de acrilamida y humedad

en la panela granulada.

2.5.2. Hipótesis Específicas

Los principales precursores de la acrilamida (Asparagina y Azúcares Reductores) en el

jugo de caña de azúcar, se ven afectados, según los días de almacenamiento (2, 4, 6 y 8

días después de la cosecha).

Los factores de almacenamiento de caña y regulador del jugo de caña a niveles de

temperatura de salida de 115 °C-125 °C, contribuyen en el contenido de acrilamida

(método LC-MS/MS) y humedad (bajo método por pérdida de secado) en la panela

granulada.

Los niveles de referencia de otros alimentos y normativas, se asemejan a los resultados

de contenido de acrilamida y humedad obtenidos en la panela granulada.

El contenido de acrilamida y humedad es afectado por los tratamientos, días de

almacenamiento (2, 4, 6 y 8) y reguladores (bicarbonato de sodio y óxido de calcio).

El contenido de acrilamida de la producción normal del productor de la cooperativa,

varia con la del contenido de acrilamida obtenido en la experimentación.

La muestra de panela granulada con mayor y menor contenido de humedad producidas

con óxido de calcio y bicarbonato de sodio, cumple los requisitos microbiológicos

establecidos en la NTP 207.200.2013.

50

CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO

3.1. ENFOQUE Y DISEÑO

La investigación se desarrolló bajo a un enfoque cuantitativo, donde la comprobación de las

hipótesis se realizó mediante la recolección de información que se analizaron bajo mediciones

numéricas y estadísticas. Dado que la investigación tiene un enfoque cuantitativo, se llevó a cabo un

diseño experimental de tipo experimental, en donde manipulamos dos variables, observando la

relación con el contenido de acrilamida y porcentaje de humedad de panela granulada.

3.2. SUJETOS DE LA INVESTIGACIÓN

Para poder estudiar a profundidad este problema se ha conocido y estudiado el

comportamiento de la materia prima (caña de azúcar) y el proceso.

3.2.1. Universo

El universo para el desarrollo de este proyecto es el total de hectáreas sembradas de caña de

azúcar de los productores pertenecientes a la cooperativa, ubicados en el Distrito de Jililí-Ayabaca.

3.2.2. Población La población con la que se ha trabajado son 5 Ha de caña, pertenecientes a dos productores

de panela granulada del sector (Figura 3. 1), una parcela ubicada a 1388 m.s.n.m. en el caserío de

Pueblo Nuevo de Hualambi y la otra ubicada a 1270 m.s.n.m. en el caserío de Miramar

respectivamente.

Figura 3. 1. Área de cultivo de caña de azúcar en el caserío de Hualambi.

Fuente: Propia.

51

3.2.3. Muestra La muestra que se tomó corresponde a 0.213 Ha de caña, que se llevaron al proceso en los

módulos de producción de panela granulada en el caserío de Pueblo nuevo de Hualambi y en el

Distrito de Jililí.

3.2.4. Unidad de análisis

Las unidades de análisis que han sido enviadas a los laboratorios para ser analizados

son muestras de 400g de panela granulada (Figura 3. 2).

Figura 3. 2. Muestras para laboratorio

Fuente: Propia.

3.3. MÉTODOS Y PROCEDIMIENTOS

3.3.1. Proceso de producción El diagrama de flujo (Figura 3. 3 y 3. 4) que se muestra a continuación se aplicó durante el

desarrollo de la experimentación de acuerdo a la intervención combinada de las tres variables en el

proceso de elaboración de panela granulada, durante cada una de las etapas han sido medidas distintas

características físico-químicas como temperatura ambiental y de punteo, humedad relativa, grados

Brix y pH, necesarios para la posterior interpretación de los resultados (Ver Anexo 8).

52

Cosecha y transporte de

caña

Almacenamiento de caña

(2, 4, 6 y 8 días)

Molienda

Filtración

Clarificación

Evaporación

Concentración y Punteo

Batido y Cristalización

Tamizado

Panela

Bagazo

Análisis de Asparagina

y Azúcares Reductores

del jugo.

Medición de Brix, pH.Regulador:

Bicarbonato de

sodio

Medición de

temperatura de salida.

Análisis de contenido de

acrilamida.

Determinación de

azúcares reductores en la

panela.

Contenido de humedad.

Análisis microbiológico.

Figura 3. 3. Diagrama de flujo de proceso de panela granulada con bicarbonato de sodio.


53

Cosecha y transporte de

caña

Almacenamiento de caña

(2, 4, 6 y 8 días)

Molienda

Filtración

Clarificación

Evaporación

Concentración y Punteo

Batido y Cristalización

Tamizado

Panela

Bagazo

Análisis de Asparagina

y Azúcares Reductores

del jugo.

Medición de Brix, pH.

Regulador:

Hidróxido de calcio

Medición de

temperatura de salida.

Análisis de contenido de

acrilamida.

Determinación de

azúcares reductores en la

panela.

Contenido de humedad.

Análisis microbiológico.

Figura 3. 4. Diagrama de proceso de panela granulada con hidróxido de calcio.


54

3.3.2. Descripción del proceso

Cosecha: La cosecha se realizó en las parcelas de los productores, esta operación se hizo de

forma manual y por el método de entresaque, para el corte se empleó un machete como herramienta.

El tamaño del corte de la caña se adecuó al medio de transporte (Figura 3. 5), con la finalidad de

facilitar esta actividad. Previo al corte de la caña se realizó un análisis de índice de madurez con

ayuda de un refractómetro, siguiendo el procedimiento descrito en el apartado 2.2.1.6, tanto para

cañas que fueron procesadas en el módulo de Jililí y Pueblo Nuevo de Hualambi (Cuadro 3. 1).

Cuadro 3. 1. Índice de madurez medido.

Módulo Índice de madurez

Jililí 0.93

Hualambi 0.98


Figura 3. 5. Caña cosechada lista para ser pesada.

Fuente: Propia.

Transporte de la caña: Para el traslado de la caña a los módulos de procesamiento se utilizó

acémilas y camión de carga pesada (Figura 3. 6), el uso de estas unidades de transporte se dio debido

a la geografía y estado de la ruta de acceso desde la chacra hasta el centro de procesamiento, dado

que en las chacras o parcelas de caña de azúcar no hay acceso para vehículos.

55

Figura 3. 6. Transporte de caña hasta el módulo en camión.

Fuente: Propia.

Almacenamiento de la caña: Luego de haber realizado el transporte de la caña, esta se

almacenó en el centro de procesamiento donde se llevaron a cabo las moliendas, la caña se separó en

grupos (rumos) proporcionados (Figura 3. 7), previamente pesados, en el Cuadro 3. 2 se indican las

cantidades asignadas para cada día de proceso, cada grupo de caña estuvo retenida por 2, 4, 6 y 8

días para su proceso respectivamente.

Figura 3. 7. Caña almacenada y separada para su procesamiento.

Fuente: Propia.

56

Cuadro 3. 2. Peso de la caña por molienda.

Almacenamiento Hualambi Jililí

Molienda 1 Molienda 2 Molienda 1 Molienda 2

2 días 1383.40 1571.71 1625.40 1671.00

4 días 1536.72 1692.12 1756.50 1691.00

6 días 1800.55 1561.28 1642.90 1562.00

8 días 1893.98 1610.66 1731.80 1916.00

Total 6614.65 6435.77 6756.60 6840.00


Los pesos de cada una de las moliendas no han sido homogéneos, debido a que para cada día

de almacenamiento se designó 20 cargas de peso, que corresponde a la cantidad de viajes que hace

una acémila (burro), cada uno de estos viajes tienen una variación en peso de 79 a 96 Kg de caña,

siguiendo la cultura de trabajo del productor.

Molienda: Con esta operación se inició el proceso de producción, llevando a cabo la

extracción del jugo de la caña y la separación del bagazo, usado luego para la combustión en las

hornillas, esta se realiza en un molino horizontal a motor de combustión interna (Figura 3. 8), los

molinos presentan un promedio de eficiencia de extracción del 54%, este porcentaje, refleja un nivel

de extracción bajo con respecto a lo que dice el manual del CIMPA (1992), debido a que la extracción

no es lo suficientemente eficiente dado que disminuye la rentabilidad del proceso. Una extracción

satisfactoria del jugo crudo de la caña se encuentra entre el 58-63% según (Osorio, 2007).

Figura 3. 8. Molino para la extracción del jugo de la caña.

Fuente: Propia.

57

Filtración: La filtración se realizó a medida que se fue extrayendo el jugo, para separar las

impurezas de guarapo, en esta etapa del proceso se hizo uso de un decantador que separar las

partículas ajenas al guarapo por diferencia de densidades (Figura 3. 9). Al obtener jugo fresco se

toma una muestra de 300 ml para realizar su posterior análisis de Asparagina y Azúcares reductores

presentes en el jugo. En esta misma etapa se tomó nota del grado Brix y pH; el primero para medir

la concentración de sólidos solubles y la variación que pudo haber en relación a los días de

almacenamiento y el pH para facilitar la clarificación posteriormente.

Figura 3. 9. Jugo de caña pasando por los filtros del decantador.

Fuente: Propia.

Clarificación: En esta etapa se llevó a cabo la regulación de los jugos, se usó bicarbonato de

sodio y óxido de cal en forma de lechada de cal para alcanzar un pH alrededor de 7 en las distintas

moliendas (Figura 3. 10). La dosis promedio de estos reguladores se dieron de la siguiente manera:

Bicarbonato: 0.72 g/litro de jugo

Lechada de cal: 8.76 ml / litro de jugo (guarapo)

La adición de los reguladores se realizó cuando la temperatura de los jugos tenía en un rango

de 40-70°C, luego de esto se tomó una muestra para medir el nuevo pH del jugo, cuando el jugo no

alcanza un pH óptimo se añade más regulador hasta alcanzarlo y de lo contrario su dosis disminuirá

si el jugo de caña tiene un pH cercano al neutro. Para la regulación de los jugos se tomó como base

0.7 g/litro de jugo de caña para bicarbonato de sodio y 8 ml/litro de jugo de caña para la lechada de

cal.

58

Figura 3. 10. Reguladores de pH (bicarbonato y lechada de cal).

Fuente: Propia.

Los reguladores funcionan como agentes clarificante de los jugos, que ayudan a aglutinar

sólidos insolubles del jugo que no han sido retenidos por el decantador en la etapa de filtración, a

este se le denomina cachaza y fue separada del guarapo de forma manual con ayuda de un colador

y/o descachazador.

Evaporación: Durante este proceso se elimina la mayor parte del agua contenida en el jugo

de caña en las pailas evaporadoras (Figura 3. 11), el agua se volatiliza para poder concentrar los

azúcares contenidos en el jugo, la evaporación se acelera a temperaturas mayores a los 90°C.

Figura 3. 11. Pailas evaporadoras.

Fuente: Propia.

59

Concentración y Punteo: En esta etapa se concentran los azúcares contenidos en el jugo,

después de la evaporación, en forma de miel. Las temperaturas de los jugos en esta etapa están por

encima de los 100°C convirtiéndolos a mieles hasta llegar a su punto óptimo de concentración (Figura

3. 12), fué necesario medir constantemente la temperatura y controlar el fuego en las hornillas para

evitar que las temperaturas se eleven rápidamente y sean difíciles de controlar para conveniencia de

la experimentación.

Figura 3. 12. Jugo de caña concentrado.

Fuente: Propia.

Para el punteo las mieles alcanzaron su concentración optima (Figura 3. 13), el punto se

definía de forma empírica como lo describen Mosquera et al,. (2007), tomando una muestra de miel

con una espátula y se introdujo inmediatamente en un recipiente con agua fría, evaluando su

fragilidad o quebrado, tomando a este como referencia para las ordenes de salida de las mieles; las

temperaturas de salida tuvieron una variación entre 115-125°C; para todas las moliendas realizadas

el promedio óptimo de temperaturas de concentración fue de 120.8°C; la concentración de sólidos

solubles logró alcanzar aproximadamente 94°Brix. En esta parte del experimento se controló y midió

la temperatura de salida de las mieles al bunque usando una termocupla con sensor tipo K de grado

alimentario y también se registró el tiempo que demoró en salir, es decir el tiempo que pasó desde la

primera hasta la última cucharada de la paila concentradora al bunque de batido.

En el Cuadro 3. 3 mostrado a continuación, se especifican las temperaturas y tiempos de

salida promedio de las mieles antes de empezar el batido. Para el cálculo de las temperaturas

promedio de salida se ha realizado previamente el cálculo promedio de las temperaturas más altas y

más bajas registradas (Anexo 10) durante el tiempo de salida de las mieles.

60

Cuadro 3. 3. Temperaturas y tiempos promedio de las moliendas.

Moliendas

experi-

mentales

Días de

almacena-

miento

Bicarbonato de sodio Óxido de cal

Temperatura

Promedio de

salida (°C)

Tiempo

promedio de

salida de las

mieles (min)

Temperatura

Promedio de

salida (°C)

Tiempo

promedio de

salida de las

mieles (min)

Moliendas

1

2 Días 120.55 1.89 123.53 5.60

4 Días 117.62 1.66 124.08 3.18

6 Días 119.00 1.61 121.03 4.39

8 Días 120.02 1.98 122.78 3.38

Moliendas

2

2 Días 120.53 2.76 119.57 2.92

4 Días 120.00 2.97 120.78 3.26

6 Días 121.05 3.31 121.22 3.29

8 Días 120.18 2.25 121.50 3.22


Figura 3. 13. Medida de temperatura de las mieles concentradas.

Fuente: Propia.

61

Batido y Cristalización: El batido se realizó cuando las mieles fueron separadas de las pailas

punteadoras y se depositaron en un bunque de acero inoxidable en el que se batió intensamente con

ayuda de una barreta de acero inoxidable hasta la formación de gránulos (Figura 3. 14 y 3. 15),

perdiendo la capacidad de adherencia, al que se le denomina panela.

Figura 3. 14. Mieles en el bunque de batido.

Fuente: Propia.

Figura 3. 15. Mieles cristalizadas “Panela”

Fuente: Propia.

62

Tamizado: El tamizado se realizó para separar el confitillo de la panela granulada, esto se

hizo en una zaranda de acero inoxidable (Figura 3. 16), que contribuye también al enfriamiento de la

panela después de haber salido del bunque, posteriormente se extrajeron en total 16 muestras de

panela para análisis de acrilamida y otras 16 para análisis de humedad. El residuo que queda luego

del tamizado, llamado confitillo, se pesa al final al igual que la panela obtenida para poder sacar el

rendimiento de la caña.

Figura 3. 16. Confitillo resultante del tamiz.

Fuente: Propia.

Durante el proceso se tomará nota de las condiciones ambientales (temperatura ambiental,

humedad relativa y condición ambiental) en las que se trabaje los procesos de producción.

3.3.3. Materiales y equipos

3.3.3.1. Materia prima:

Como se ha mencionado anteriormente la caña de azúcar con la que se trabajó para la elaboración de

la panela granulada se cosechó de las parcelas de los productores asociados a la cooperativa.

3.3.3.2. Insumos:

Bicarbonato de sodio (NaHCO3)

Óxido de cal (CaCO3)

63

3.3.3.3. Equipos y materiales de uso experimental:

pH-metro manual de medida 0-14 (precisión 0.01 pH)

Termómetro con sensor tipo K de acero inoxidable (0-300°C)

Refractómetro de 0-30°Brix

Higrómetro

Cronómetro

Balanza gramera

Balanza industrial

Balanza determinadora de humedad

Baldes volumétricos (20 litros)

Jarras volumétricas (500 ml)

Sacos de polipropileno (50 kg)

Bolsas herméticas para muestras (1 kg)

Botellas de plásticas estériles (500 ml)

Bolsas gel refrigerantes

Cooler térmico

Cajas de tecnopor

Agua destilada

Marcadores

3.3.3.4. Equipos de módulo

Molino mecánico horizontal (trapiche)

Decantador

Colador de acero inoxidable

Pailas de acero inoxidable (clarificadora, evaporadora y concentradora)

Descachazadora

Bunque de acero inoxidable

Barretas de acero inoxidable

Espátulas de acero inoxidable

Tamizador de acero inoxidable

Mesa de enfriamiento de acero inoxidable

Hornilla

64

3.4. BALANCE DE MATERIA

En los presentes balances de materia (Figura 3. 17 y 3. 18), se especifica la cantidad

de caña que entró al molino para ser procesada, la variación de kilos en cada una de las

operaciones unitarias y la cantidad de panela que se obtuvo al final del proceso. Se han

realizado dos balances de materia uno trabajado con bicarbonato de sodio y otro con óxido

de calcio, teniendo en cuenta también que la densidad del guarapo o jugo de la caña,

calculado por el método del picnómetro en campo, da como resultado 𝜌 = 1.105𝐾𝑔

𝐿.

65

Molienda Pre limpieza Clarificación

Evaporación Cristalización

14876.12 Kg Caña de azúcar

6922.44 Kg Bagazo

7953.68 Kg Jugo de caña


5.008 Kg Bicarbonato de sodio

446.28 Kg Cachaza

7512.48 Kg Jugo clarificado

5928.68 Kg Vapor de agua

1583.8 Kg Panela granulada

A

A

Figura 3. 17. Balance de materia de panela con bicarbonato de sodio.


66

Molienda Pre limpieza Clarificación

Evaporación Cristalización

13596.6 Kg Caña de azúcar

6197.52 Kg Bagazo



70 Kg Lechada de cal

407.89 Kg Cachaza

7061.19 Kg Jugo clarificado

5758.57 Kg Vapor de agua

1302.62 Kg Panela granulada

A

A

Figura 3. 18. Balance de materia de panela con óxido de calcio.


67

3.5. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS

3.5.1. Análisis durante el proceso

Análisis de pH: Para medir la acidez y neutralidad de los jugos se usó un pH-metro

manual. Para el análisis se tomó una muestra del jugo sin clarificar en una jarra volumétrica y se

introdujo el pH-metro, se dejó reposar por unos minutos para su posterior lectura, luego de ello

se calculó y agregó la dosis de regulador (Bicarbonato de sodio u Óxido de calcio) a los jugos y

se midió nuevamente el pH ya regulado. Figura 3. 19 y Cuadro 3. 4.

Figura 3. 19. pH de jugo regulado.

Fuente: Propia.

Cuadro 3. 4. pH de jugos frescos y regulados.

Moliendas

experi-

mentales

Días de

almacena-

miento

Bicarbonato de sodio Óxido de cal

pH jugo

fresco

pH de jugo

regulado

pH jugo

fresco

pH de jugo

regulado

Moliendas

1

2 Días 5.83 7.33 5.83 6.83

4 Días 5.78 7.19 5.68 6.97

6 Días 5.92 7.00 5.84 7.22

8 Días 5.68 6.94 5.70 6.81

Moliendas

2

2 Días 5.36 7.05 5.67 6.92

4 Días 5.64 6.67 5.78 7.23

6 Días 5.62 7.18 5.72 7.01

8 Días 5.58 7.04 5.58 6.91


68

Análisis de sólidos solubles: Para medir la concentración de SS se ha hecho uso de un

refractómetro de 0-30°Brix, se puso una gotita del jugo fresco sobre el prisma y se tomó nota de

este resultado (°Brix). Figura 3. 20 y Cuadro 3. 5.

Figura 3. 20. °Brix del jugo fresco de caña.

Fuente: Propia.

Cuadro 3. 5. Grados Brix del jugo de caña fresco.

Moliendas

experimentales

Días de

almacenamiento

Bicarbonato

de sodio

Óxido

de calcio

°Brix °Brix

Moliendas 1 2 Días 20.00 18.50

4 Días 20.00 18.00

6 Días 21.00 18.50

8 Días 21.00 18.50

Moliendas 2 2 Días 19.25 19.70

4 Días 21.90 19.10

6 Días 21.40 20.10

8 Días 21.00 19.78


69

Análisis de Asparagina: El análisis de este aminoácido se realizó utilizando

cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC), se tomaron muestras de 300 ml del jugo de caña

recién extraído, guardándolas inmediatamente en condiciones refrigerantes (para evitar su

fermentación), luego fueron enviadas vía aérea al laboratorio de la Universidad Cayetano Heredia

en Lima, donde se realizó el ensayo de dicho componente que se medirá en mg/100 ml, (ICIDCA,

2011).

Azúcares reductores: Para determinar el contenido de azúcares reductores en el jugo de

caña recién extraído, se empleó el método volumétrico de Lana-Eynon, utilizando la misma

muestra que se asignó para la Asparagina. Las unidades de medición son de g/100 ml; este método

está descrito en los manuales de laboratorio como AOAC 945.66 de la UPCH (Universidad

Peruana Cayetano Heredia) donde también se realizó este análisis (AOAC Internacional, 2000).

3.5.2. Análisis en panela granulada

Análisis de azúcares reductores: Para determinar el contenido de azúcares reductores

en panela granulada se usará el mismo método volumétrico de Lane-Eynon de una muestra de

500gr, la unidad de medida es de g/100 g; este método está descrito en los manuales de laboratorio

como AOAC 945.66 de la UPCH (Universidad Peruana Cayetano Heredia) que también se

encargó de realizar estos análisis.

Análisis de acrilamida: UERIA (2011) Para la determinación de acrilamida en panela

se utilizó el método de cromatografía liquida con espectrometría de masas (LC/MS-MS)

recomendado por la FDA (Food and Drugs Administration); la unidad de lectura es en µg/ kg,

para dicho análisis se usó 500g por cada muestra; dicho análisis se realizó en el laboratorio

Analytica Alimentaria de su sucursal de Alemania. (Ver Anexo 2).

Análisis de humedad: NTP 207.005 (2010) La determinación de humedad se realizó

usando el método de Determinación de Humedad en Azúcar por Perdida de Secado, medido

porcentualmente (%) usando una muestra de 500g, estos análisis se realizaron en el laboratorio

de Certificaciones del Perú (CERPER) ubicado en la ciudad de Lima (Ver Anexo 4).

Análisis de rendimiento de panela: El rendimiento de panela se evaluó porcentualmente

(%) entre la cantidad de kg de panela producida sobre la cantidad de kg caña molida (CIMPA,

1992). Estos resultados se encuentran en el (Anexo 8).

Análisis microbiológico: NTP 207.200 (2013) bajo los requisitos microbiológicos

establecidos en la NTP, se analizaron las muestras de panela con mayor y menor porcentaje de

humedad tratadas con bicarbonato de sodio y óxido de calcio (Figura 3. 21) verificando si son

aceptables en la parte microbiológica, los análisis se hicieron en el laboratorio NORTLAB en la

ciudad de Sullana-Piura (Anexo 5).

70

Figura 3. 21. Muestras enviadas para análisis microbiológico.

Fuente: Propia.

3.5.3. Análisis de suelo

Se realizó un análisis completo del suelo donde se cultivaron las cañas usadas en la

experimentación (pH, Materia orgánica (%), N total (%N), P disponible (ppm P), K asimilable

(ppm K), Ca, S, entre otros), estos análisis han sido realizados en el laboratorio de la Facultad de

Agronomía de la Universidad Nacional de Piura y la Universidad Nacional Agraria La Molina en

Lima (Anexo 6).

3.5.4. Instrumentos de recolección de datos

De muestreo: Probabilístico aleatorio simple.

De recolección de datos: formatos u hojas de registro de evaluación experimental en

campo y proceso (Anexo 9).

De procesamiento de datos: Software SPSS Statistics 20, RStudio y Excel.

3.5.5. Diseño y análisis de datos

El diseño de la investigación es de tipo experimental, el método es un diseño bifactorial

con réplica con el siguiente modelo estadístico (Lara P., 2000).

Yij= µ + α i + β j + (αβ) ij + εij

71

Cuadro 3. 6. Diseño experimental

Factor Niveles Código

Almacenamiento 2 días

4 días

6 días

8 días

A1

A2

A3

A4

Reguladores de pH Bicarbonato de sodio

Óxido de calcio

R1

R2

R1 R2

A1 A1 R1 A1 R2

A2 A2 R1 A2 R2

A3 A3 R1 A3 R2

A4 A4 R1 A4 R2

3.5.6. Métodos estadísticos

Según la comprobación de los requisitos previos para la utilización de los métodos

paramétricos y no paramétricos, la variable respuesta humedad ha sido desarrollada con la prueba

paramétrica ANOVA y la variable respuesta acrilamida con la prueba de Kruscall Wallis (Anexo

11).

Cuadro 3. 7. Modelo ANOVA para la variable humedad

F.V S.C G.L M.C F

Factor A SCA a – 1 CMA CMA/CMR

Factor B SCB b – 1 CMB CMB/CMR

A X B SC (AB) (a – 1) (b – 1) CM (AB) CM (AB)/CMR

Residual SCR ab (r – 1) CMR

TOTAL SCT ab – 1 CMT

Fuente: Lara P. (2000)

Prueba Kruscall-Wallis para acrilamida (Canavos, 1988).

𝐻 =12

𝑁(𝑁 + 1)∑

𝑅12

𝑛𝑖− 3(𝑁 + 1)

𝐾

𝑖=1

72

Este diseño será usado para el desarrollo del objetivo de evaluar el efecto de los

tratamientos, respecto a contenido de acrilamida y humedad y así poder establecer si el

tratamiento tuvo efecto o no sobre las variables dependientes en estudio.

3.6. ASPECTOS ÉTICOS

Esta investigación se realizó respetando las normativas de trabajo de la cooperativa

(CAES PIURA), teniendo en cuenta el buen manejo ecológico durante el proceso de

experimentación, respetando las políticas de certificación orgánica. Los registros de datos

obtenidos en planta han sido tomados de la lectura que nos han dado los equipos antes

mencionados con lo que se trabajó y los análisis de laboratorio son resultados verídicos que se

constatan con documentación alcanzados por los proveedores, así como también la información

recopilada es constatada por fuentes bibliográficas.

73

CAPÍTULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIÓN

4.1 RESULTADOS Y DISCUSIÓN DEL CONTENIDO DE LOS

PRINCIPALES PRECURSORES DE LA ACRILAMIDA EN EL JUGO DE

CAÑA DE AZÚCAR.

A continuación, se muestran los resultados de los análisis de los principales precursores

de la acrilamida (Anexo 1) en relación a los días de almacenamiento.

Cuadro 4. 1. Análisis de Asparagina y Azúcares reductores en el jugo de caña.

Lugar

de

Proceso

Días de

Almacenamiento

Azúcares reductores

g/100ml

Asparagina

mg/100ml

R1 R2 R1 R2

Hu

ala

mb

i

2 Días 16,60 1,12 0,77 4,06

4 Días 16,90 0,82 0,79 3,37

6 Días 17,10 0,97 0,77 3,01

8 Días 15,10 1,36 0,78 3,30

Jil

ilí

2 Días 0,39 1,31 Trazas(0.35-1.00) 1,87

4 Días 0,58 2,54 ND(<0.35) 2,02

6 Días 0,43 2,27 ND(<0.35) 1,98

8 Días 0,63 2,64 ND(<0.35) 2,59


En el Cuadro 4. 1. muestra los resultados del contenido de azúcares reductores y

asparagina evaluados en el jugo de caña, según los días de almacenamiento y en relación a los

lugares de procesamiento, los azúcares reductores evaluados en el jugo de caña presenta un valor

mínimo de 0.39 g/100ml y 17.1 g/100ml como valor máximo, la diferencia de azúcares reductores

de una réplica a otra puede haber sido afecto por las condiciones climáticas presentadas, el estado

de madurez de la caña o los días de apronte correspondientes.

74

Gráfico 4. 1. Contenido de Azúcares reductores según días de almacenamiento.


En el Gráfico 4. 1. se observa la tendencia de concentración de los azúcares reductores

contenido en el jugo de caña de azúcar sin clarificar en ambos módulos donde se llevó a cabo la

experimentación respecto a sus días de almacenamiento, el gráfico presenta una línea de tendencia

de azúcares reductores entre 15.1 y 17.1 g/100ml del jugo que se obtuvo en la primera réplica de

proceso llevada a cabo en el sector de Hualambi, siendo estos valores los más altos obtenidos en

la experimentación, en comparación con la segunda réplica donde los valores están entre 0.82 y

1.36 g/100ml. Por otra parte, en el sector de Jililí los resultados de la primera réplica estuvieron

por debajo de 1 g/100ml siendo estos los valores más bajos de todas las muestras analizadas, en

cuanto a la segunda réplica ha tenido valores entre 1.31 y 2.64 g/100ml; los tres últimos resultados

mostrados en la parte inferior del gráfico dan un promedio de 1.25 g/100ml que representa al

1.25% de azúcares reductores en el jugo de caña, cercano al porcentaje de azúcares reductores

mostrados por Osorio (2007) donde da un valor del 1.1% de azúcares reductores en la caña. De

otra forma UERIA (2012) señala que el jugo de caña concentra entre 4-8% de azúcares reductores,

por lo que debemos indicar que nuestro promedio general de todas las muestras analizadas da

como resultado porcentual 5.04% en el jugo de caña, ajustándose al rango antes mencionado.

Los resultados muestran que no hay un comportamiento regular en relación a los días de

almacenamiento (2, 4, 6 y 8 días), esto puede haberse dado porque la caña estuvo expuesta a

temperaturas ambientales de 17°C y humedad relativa de 80% durante los días de

almacenamiento, permitiendo que la sacarosa se invierta lentamente. Las muestras analizadas de

la primera réplica experimental contienen altos contenidos de azúcares reductores, a diferencia de

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

2 Días 4 Días 6 Días 8 Días

Azú

care

s R

educt

ore

s (g

/10

0m

l)

Días de Almacenamiento

R1 Hualambi R2 Hualambi R1 Jililí R2 Jililí

75

otras réplicas. En este estudio se ha tenido la caña almacenada por 8 días, sin embargo, estos

resultados pueden deberse a diversos factores fuera del alcance de este estudio como podrían ser

aspectos agronómicos y climáticos. Atendiendo estas consideraciones García B. (2007) señala

que la sacarosa con el paso del tiempo de apronte se desdobla en azúcares reductores o invertidos

y también destaca que el tiempo de almacenamiento máximo recomendado es de cinco días.

Gráfico 4. 2. Contenido de Asparagina en relación a los días de almacenamiento.


El Gráfico 4. 2 muestra el contenido de asparagina en el jugo de caña, donde se puede

observar un valor máximo de 4.06 mg/100ml obtenido en la réplica del sector Hualambi.

Específicamente, en la zona de Jililí donde se realizó la primera réplica del proceso, existen jugos

con asparagina no detectable en los días 4, 6 y 8, en cuanto al segundo día de esta réplica se tiene

pequeñas trazas de este aminoácido que van desde 0.35 – 1 mg/100ml; es importante destacar que

cuando se obtuvo estos resultados, los niveles de azúcares reductores del mismo jugo analizado

están por debajo de 1 g/100 ml.

El promedio de la asparagina obtenida en esta investigación es de 1.60 mg/100ml que

representa el 0.16%. UERIA (2012) menciona que la caña tiene un contenido de aminoácidos en

su composición del 0.2% y asparagina caracterizada como amina del 0.07%, que evidencia que

la asparagina es el aminoácido más predominante en la caña de azúcar. Los altos contenidos de

asparagina en algunos resultados pueden deberse a factores como el contenido de azufre en el

suelo, dado que Rúa (2016) menciona que los niveles de azufre no adecuados en los cultivos,

aumenta la concentración de asparagina.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5


Asp

arag

ina

(mg/1

00

ml)

Días de Almacenamiento

R1 Hualambi R2 Hualambi R1 Jililí R2 Jililí

76

Por estas razones se ha creído conveniente hacer un análisis de suelos debido a que las

bibliografías indican que el contenido de asparagina y azúcares reductores se ve influenciado por

el contenido de azufre y nitrógeno en el suelo. Estos análisis reflejan (Anexo 6) que los suelos

tienen deficiencia de nitrógeno e inadecuado contenido de azufre ya que Guerrero (2012) señala

que los niveles ideales de nitrógeno en un suelo cultivado con caña de azúcar son de 2.00 a 2.60%

y en azufre de 0.13 a 0.18%.

4.2. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DEL CONTENIDO DE ACRILAMIDA Y

HUMEDAD EN LA PANELA GRANULADA.

Los resultados mostrados a continuación nos dan a conocer el contenido de acrilamida y

de humedad en relación a los días de almacenamiento de la caña y los reguladores de pH usados

en este estudio, señalando también la temperatura de salida, es decir, a la temperatura que las

mieles fueron separadas de la paila concentradora al bunque de batido.

Cuadro 4. 2. Análisis de Acrilamida y Humedad en Panela Granulada.

Regulador

de pH

Días de

Almacenamiento

Réplicas Contenido de

Acrilamida

(µg/Kg)

Humedad

(%)

Temperaturas

(°C)

Bic

arb

on

ato

2 Días R1 978 2.24 120.55

R2 930 3.35 120.53

4 Días R1 895 2.95 117.62

R2 870 2.89 120.00

6 Días R1 587 2.23 119.00

R2 610 2.74 121.05

8 Días R1 1067 3.04 120.02

R2 850 3.80 120.18

Óx

ido d

e ca

l

2 Días R1 50 2.19 123.52

R2 4850 2.55 119.57

4 Días R1 360 1.51 124.80

R2 5670 3.58 120.78

6 Días R1 40 1.42 121.03

R2 4890 5.31 121.22

8 Días R1 61 1.34 122.78

R2 7475 3.24 121.50


77

En el Cuadro 4. 2, los resultados de acrilamida obtenido en las réplicas tratadas con

bicarbonato de sodio se mostraron poco variables una con otra, teniendo una media de 848.38

µg/Kg, producidos a una temperatura media de salida de 119.9°C, que contrastado por lo

encontrado por Vargas et al. (2014) donde las temperaturas estuvieron entre los 100 y 120°C y la

concentración de acrilamida fue de 2200 µg/kg. En el caso de la primera réplicas tratadas con

óxido de calcio, podemos observar que los resultados mostrados van desde 40-360 µg/Kg siendo

estos los más bajos de todas las muestras analizadas, a pesar de que sus temperaturas de salida en

promedio han sido de 123.03°C, por el contrario, en la segunda réplica, se concentran los niveles

de acrilamida más altos oscilando entre 4850-7475 µg/Kg, donde la temperatura media de salida

fue de 120.7°C, que sobrepasan los márgenes de acrilamida y temperatura mencionado por Vargas

et al. (2014)

Es importante mencionar que los jugos de la caña extraídos han tenido un pH de 5.7 (dato

obtenido del Cuadro 3. 4 del capítulo anterior), el pH de los jugos regulados con bicarbonato de

sodio es de 7.06 y 6.99 para los jugos regulados con óxido de cal, García et al. (2007) dan a

conocer que es necesario mantener un pH que evite la inversión de la sacarosa en azúcares

reductores (glucosa y fructosa), ya que la sacarosa es estable en medio alcalino, mientras que los

azúcares reductores lo son en medio ácido.

Gráfico 4. 3. Contenido de acrilamida relacionado a los días de almacenamiento teniendo

en cuenta las temperaturas de salida (Primera Réplica).


116

116.5

117

117.5

118

118.5

119

119.5

120

120.5

121

0

200

400

600

800

1000

1200


R1-Bicarbonato de Sodio

Contenido de Acrilamida (µg/Kg) Temperaturas (°C)

78


en cuenta las temperaturas de salida (Segunda Réplica).


En cuanto al Gráfico 4. 3 y Gráfico 4. 4, se puede apreciar que el contenido de acrilamida

concentrada en la panela granulada producida es irregular por cada día de almacenamiento, de la

misma forma, se observa que el contenido de acrilamida no se ve influenciado por los días que la

caña estuvo retenida. Teniendo en cuenta que la temperatura de salida tuvo un comportamiento

variable respecto de un día con otro, tal como se describe en el Gráfico 4. 3, que el cuarto día

presenta un nivel de temperatura de 117.62°C siendo la más baja y un contenido de acrilamida de

895 µg/Kg, a diferencia del sexto día que tiene menos acrilamida (587 µg/Kg) y su temperatura

oscila en los 119°C, a pesar de que la caña procesada haya sido de la misma área de cosecha, la

misma situación se presenta en la segunda réplica donde se tiene que en el cuarto y octavo día sus

temperaturas están en los 120°C siendo las más bajas de esta réplica, en comparación a las del

sexto día que tienen en la temperatura más alta con 121.05°C pero sin embargo el contenido de

acrilamida (610 µg/Kg) es el menor en toda esta réplica.

Se ha encontrado acrilamida a partir incluso de los 117°C con valores considerables de

esta sustancia en estudio. ELIKA (2005) describe que la formación de acrilamida se favorece a

partir de 120°C, alcanzando su formación óptima a los 180°C, esto respalda a lo visto en la

presente investigación.

119.4

119.6

119.8

120

120.2

120.4

120.6

120.8

121

121.2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000


R2-Bicarbonato de Sodio


79







De igual forma en los Gráfico 4. 5 y Gráfico 4. 6, se puede apreciar que en la primera

réplica se han encontrado los niveles de acrilamida más bajos de toda la experimentación (40 –

360 µg/Kg), mientras tanto en la segunda réplica se han encontrado los niveles de acrilamida

máximos de toda la experimentación (4850 – 7475 µg/Kg), al igual que las muestras que fueron

119

120

121

122

123

124

125

126

0

50

100

150

200

250

300

350

400


R1-Óxido de Calcio


118.50

119.00

119.50

120.00

120.50

121.00

121.50

122.00

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000


R2-Óxido de Calcio


80

tratadas con bicarbonato de sodio, se observa que el contenido de acrilamida no se ve influenciado

por los días de almacenamiento de la caña, debido a la irregularidad que presentan todos los

análisis respecto de un día con otro.

El Gráfico 4. 5, los días 2, 6 y 8 de almacenamiento presentan las concentraciones más

bajas de acrilamida, la muestra analizada al sexto día de almacenamiento de la caña, tiene el

contenido más bajo (40 µg/Kg) y la temperatura más baja registrada (121.03°C), sin embargo, el

cuarto día de almacenamiento grafica la concentración y temperatura más altas registradas en esta

réplica con 360 µg/Kg y 124.8°C respectivamente. Presentando una pequeña incidencia entre

estos dos días que relaciona temperatura y acrilamida, tal como manifiesta Vargas et al. (2014)

que la temperatura constituye un parámetro físico muy importante, que incide en la formación de

acrilamida en el proceso de elaboración de la panela, determinándose su formación acelerada a

altas temperaturas.

En el Gráfico 4. 6, se observa un comportamiento ascendente en los contenidos de

acrilamida con respecto a los niveles de temperatura, mostrando que la menor temperatura de

salida registrada al segundo día (119.57°C) contempla el menor contenido de acrilamida (4850

µg/Kg) en esta réplica que es directamente proporcional al octavo día de almacenamiento donde

se obtuvo la panela con mayor concentración de acrilamida (7475 µg/Kg) con una temperatura de

121.5°C; no obstante, del cuarto al sexto día hubo una variación descendente de 780 µg/Kg en

cuanto acrilamida a pesar de que su temperatura si fue proporcional al resto; se debe considera

que los valores de acrilamida del sexto día son ligeramente superiores a los obtenidos en el

segundo día. Lo descrito anteriormente apoya a lo detallado por Ruá (2016) cuando la temperatura

de un alimento supera los 120°C la velocidad de formación de acrilamida aumenta rápidamente

en proporción a la temperatura dentro de un determinado intervalo.

En particular, los contenidos de acrilamida que se muestran muy variables con respecto a

la temperatura, este contenido puede haberse visto influenciados en gran parte por el contenido

de sus precursores como se argumenta Chaves et al. (2015) que la formación de acrilamida en los

alimentos involucra al aminoácido asparagina y azúcares reductores, los cuales mediante la

reacción de Maillard dan como resultado el mencionado compuesto. La mayor cantidad de

acrilamida ha sido detectada en alimentos con alto contenido de carbohidratos que son sometidos

a temperaturas mayores a 120°C.

Lo observado en la primera réplica tratada con óxido de calcio donde se obtuvieron los

niveles más bajos de acrilamida, esto debido a que los jugos procesados presentaron contenidos

de azúcares reductores muy bajos estando sus valores entre 0.39 y 0.63 g/100ml y en la asparagina

solo presentó trazas en una de las muestras y en los tres restantes estuvieron por debajo del límite

detectable que es de 0.35 mg/100ml. Lo anterior se podría explicar por lo redactado en el Codex

Alimentarius (2004) donde se sostiene que siempre que hay un bajo contenido de algún reactante

81

(asparagina o glucosa), se produce una disminución de la formación de acrilamida. Así, la

reducción o eliminación del reactante producirá un cambio en la cantidad de acrilamida formada.

La concentración de acrilamida también pudo haberse afectado por otros factores externos a esta

investigación, como podría ser el tiempo de exposición de las mieles en las pailas, la eficiencia

térmica de los hornos, el grado de madurez de la caña, la edad de cultivo de la caña o el manejo

agronómico de los suelos y lo mismo ocurriría para las muestras tratadas con bicarbonato de

sodio.

Gráfico 4. 7. Contenido de humedad relacionado a los días de almacenamiento y

reguladores de pH.


En el Gráfico 4. 7 mostrado tenemos los resultados de humedad de las muestras de panela

granulada analizadas por cada día de almacenamiento tratadas con bicarbonato de sodio y óxido

de calcio, se puede apreciar que los contenidos de humedad alcanzados en la primea réplica

tratada con óxido de calcio nos han dado los porcentajes más bajos, siendo el mínimo 1.34% al

octavo día de almacenamiento, de forma contraria en la segunda réplica encontramos al porcentaje

más alto llegando a 5.31%. Para el caso de las muestras tratadas con bicarbonato de sodio

alcanzaron una humedad promedio de 2.9% y las de óxido de calcio 2.64% con temperaturas de

salida promedio de 119.8°C y 121.9°C respectivamente. Estos porcentajes de humedad promedio

cumplen con lo establecido por la NTP 207.200 (2013) que es de 4% (línea azul del gráfico);

0

1

2

3

4

5

6


Hum

edad

(%

)

Días de almacenamiento

R1 Bicarb

R2 Bicarb

R1 Ox. Cal

R2 Ox. Cal

% de Referencia

82

independientemente del regulador utilizado, todas las muestras a excepción de la del sexto día

tratada con óxido de calcio han cumplido con dicho valor determinado.

La diferencia que puede existir en el porcentaje de humedad se puede deber a lo que

menciona Narvaéz et al. (2019) la variación en el contenido de humedad se debe probablemente

a las diferentes condiciones del proceso de fabricación que es principalmente de forma artesanal

y mal controlada.

4.3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE CONTENIDO DE ACRILAMIDA Y

HUMEDAD DE EXPIMENTACIÓN CON DIFERENTES NIVELES DE

REFERENCIA.

Cuadro 4. 3. Referencias de contenido de humedad de diferentes normativas.

Normativas Nivel de Referencia (%) Producto

NTP (2013) 4 Panela granulada

Codex Alimentarius (2018) 5 Panela granulada

Norma Tecnica Colombiana (2009) 5 Panela granulada

Norma Técnica Ecuatoriana (2002 ) 3 Panela granulada

Reglamento Técnico. Panamá (2007) <5 Panela granulada

Norma Técnica Nicaraguense (2011) 3.5 Panela granulada

Narvaéz et al. (2019) 3.1 Panela granulada

Ministerio de Salud del Perú (2017 ) 2 Azúcar rubio


El Cuadro 4. 3, ubica los diferentes porcentajes de humedad establecidos por normativas

nacionales e internacionales y un artículo de investigación; se observa que el contenido promedio

porcentual de humedad de la panela producida experimentalmente para este estudio es de 2.7%,

al comparar estas evidencias cumple con todas las normativas establecidas para panela granulada

de los diferentes países de Latinoamérica e incluso el Codex Alimentarius. Así mismo, Narvaéz

et al., (2019) en la investigación donde tomó muestras comerciales de Colombia, Perú, Italia y

España, el promedio total de humedad en estas fue de 3.1%, teniendo un valor mayor a lo obtenido

en este proyecto de investigación. No obstante, si comparamos la humedad de la panela obtenida

en la experimentación con el azúcar rubio, que según la tabla peruana de composición de los

alimentos es de 2%, la humedad de la panela granulada es levemente superior. En el Gráfico 4. 8

se puede visualizar lo explicado anteriormente.

83

Gráfico 4. 8. Valores de humedad porcentual ordenados de mayor a menor.


En el Cuadro 4. 4 se indica los niveles de referencia de la acrilamida de diferentes

alimentos dados por la unión europea el año 2017 y los valores encontrados en panela granulada

por diversas investigaciones; en los Gráficos 4. 9 y 4. 10 se detalla la variación existente.

Cuadro 4. 4. Referencia de contenido de acrilamida de diferentes estudios.

Referencias Bibliográficas Nivel de Referencia

(µg/Kg)

Producto

Narváez (2019) 812.0 Panela granulada

Vargas (2014) 2200.0 Panela granulada

Barón (2016) 520.7 Panela granulada

Unión Europea (2017) 500.0 Papas fritas

Unión Europea (2017) 750.0 Patatas fritas a la inglesa

Unión Europea (2017) 100.0 Pan de molde

Unión Europea (2017) 800.0 Pan de especias

Unión Europea (2017) 400.0 Galletas saladas

Unión Europea (2017) 300.0 Cereales a base de trigo

Unión Europea (2017) 400.0 Café tostado

Unión Europea (2017) 850.0 Café instantáneo

0

1

2

3

4

5

6

Hum

edad

(%

)

84

Unión Europea (2017) 4000 Sucedáneos del café compuestos

exclusivamente por achicoria

Ludeña (2012) 280 Algarrobina


Gráfico 4. 9 Niveles de referencia de acrilamida en diferentes alimentos.


Se puede distinguir que en el Gráfico 4. 9 se encuentran los valores de referencia de la

acrilamida en diversos alimentos dados por la Unión Europea (2017), donde la mayor

concentración de esta sustancia en estudio se obtuvo en los sucedáneos del café llegado a 4000

µg/Kg.

Los niveles de acrilamida en panela granulada encontrados en la investigación variaron

entre 40 y 7475 µg/Kg presentando una media de 1886.44 µg/Kg, que está por encima de todos

los valores de referencia de acrilamida en distintos alimentos establecidos en el reglamento de

Unión Europea (2017) a diferencia de los sucedáneos del café que es el nivel de referencia más

alto llegando a 4000 µg/Kg. Es importante destacar que Ludeña (2012) estudió el contenido de

acrilamida en la algarrobina (presentado en el Gráfico 4. 9), un producto azucarado elaborado

principalmente en nuestra región, la concentración encontrada fue de 280 µg/Kg, un valor mucho

más bajo en relación a los niveles de referencia de otros alimentos dados por la UE y de la misma

manera resulta inferior al contenido de acrilamida en panela.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Acr

ilam

ida

(µg/K

g)

Nivel de Referencia

(µg/Kg)

Máx. AA

Min. AA

Media AA

85

Gráfico 4. 10. Acrilamida en panela granulada de otros estudios.


En el presente estudio se obtuvo una media aritmética de 1886.44 µg/Kg de acrilamida

(trazada con la línea naranja) que indica menos concentración de esta sustancia en la panela

producida para este estudio si comparamos a lo encontrado por Vargas et al. (2014) que fue de

2200 µg/Kg en la panela granulada analizada. Por otro lado, esta concentración es superior a las

encontradas por Narvaéz et al. (2019) que fue de 812 µg/Kg y Barón (2016) con 520.7 µg/Kg.

4.4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DEL EFECTO DE LOS TRATAMIENTOS,

RESPECTO A CONTENIDO DE ACRILAMIDA Y HUMEDAD.

A continuación, se muestran los resultados estadísticos empleados para ver la influencia

de los tratamientos en el contenido de acrilamida y humedad.

4.4.1. Análisis estadístico para acrilamida por la prueba de Kruskal-Wallis

Cuadro 4. 5. Prueba de Kruskal-Wallis para Acrilamida.

Resumen de contrastes de hipótesis

Hipótesis nula Prueba Sig. Decisión

1 La distribución de

Acrilamida es la misma entre

las categorías de tratamiento.

Prueba de Kruskal-

Wallis para muestras

independientes.

0,535

Conserve la

hipótesis

nula.

Se muestran significaciones asintóticas. El nivel de significancia es de 0.05.

0

500

1000

1500

2000

2500

Barón (2016) Mesias

(2019)

Vargas

(2014)

Acr

ilam

ida

(µg/K

g)

AA Encontrada

Media Experimental

(AA)

86

En el cuadro 4. 5 se tiene el resultado de la prueba de Kruskal-Wallis aplicado para la

acrilamida con un nivel de significancia del 0.05, el valor de la significancia encontrado es mayor

a 0.05, por lo tanto, se acepta la hipótesis nula y se rechaza la hipótesis alternativa, que sería el

factor días de almacenamiento, reguladores de pH en el jugo y la interacción entre ellos no causan

efecto alguno sobre la concentración de acrilamida en panela, esto posiblemente se dé por el

tiempo de exposición en las pailas concentradoras, como menciona Ludeña et al. (2018), que la

acrilamida posiblemente este siendo afectada por el tiempo de exposición dentro del depósito,

indicando que cuando menos tiempo de exposición exista se evitará el desdoblamiento de los

azúcares a otros componentes. Sin embargo, describe también que la acrilamida desaparece a

demasiada exposición y elevada temperatura, aunque esto está aún en estudio.

Por otra parte, la cantidad de la acrilamida pudo haberse afectada por la formación

temprana, como se evidencia en Vargas et al (2014), que la formación de este componente se dio

en la etapa de evaporación y concentración entre los 100 y 110°C, que está por debajo del punto

óptimo de formación de acrilamida (120°C) Echeverri et al. (2014).

En el Gráfico 4. 11 se muestran las concentraciones de acrilamida entre la interacción de

los tratamientos. Donde la mitad (50%) de los valores de acrilamida es menor igual a 882.5 µg/Kg.

Resumen Acrilamida

Mínimo 1° Cuartil Mediana Media 3° Cuartil Máximo

40.0 530.2 882.5 1886.4 2012.8 7475.0

Gráfico 4. 11. Interacción de los tratamientos con el contenido de acrilamida.

87

4.4.2. Análisis de varianza para humedad

Cuadro 4. 6. ANOVA para humedad.

Variable dependiente: Humedad

Origen

Suma de

cuadrados

tipo III

gl Media

cuadrática

F Sig.

Días ,271 3 ,090 ,057 ,981

Regulador ,276 1 ,276 ,175 ,687

Días * Regulador 2,097 3 ,699 ,443 ,729

Error 12,615 8 1,577

Total 15,259 15

Según el Análisis de Varianza (ANOVA) presentado en el Cuadro 4. 6; se concluye que

no hay efecto de los días de almacenamiento y reguladores del jugo de caña sobre el contenido de

humedad de la panela granulada. Debido a que el F de tabla es mayor al F calculado, bajo un nivel

de significancia de 0.05. El efecto en la humedad de la panela granulada se puede dar debido a lo

descrito por Delgado (s.f), la humedad de la panela es afectada por la humedad relativa del

ambiente y la temperatura durante su almacenamiento, si la humedad relativa del ambiente es

superior a la humedad higroscópica de equilibrio de la panela, el producto almacenado absorbe

humedad y sufre deterioro, de la misma manera Belisario et al., (1990) exponen que la panela es

higroscópica, o sea que, al exponerse al ambiente puede absorber o perder humedad, dependiendo

de las condiciones climáticas.

88

Resumen Humedad

Mínimo 1° Cuartil Mediana Media 3° Cuartil Máximo

1.340 2.220 2.815 2.774 3.268 5.310

Gráfico 4. 12. Interacción de los tratamientos con el contenido de Humedad.

En el Gráfico 4. 12 se muestran las concentraciones de humedad obtenidas durante el

proceso con la combinación de los tratamientos. Aquí se describe que el 75% de las muestras

analizadas se encuentran por debajo de 3.2% de humedad en la panela granulada.

4.5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE LA VARIACIÓN DE LOS

RESULTADOS DE ACRILAMIDA OBTENIDO EN

EXPERIMENTACIÓN CON LA PRODUCCIÓN NORMAL DE LOS

PRODUCTORES DE CAES PIURA.

En el Cuadro 4. 7 se muestran los resultados del contenido de acrilamida en panela por

cada sector donde se llevó a cabo la experimentación, es importante mencionar que para el sector

de Hualambi se trabajó con regulador bicarbonato de sodio y en Jililí con óxido de calcio, también

se encuentran registrados los resultados de acrilamida de muestras de panela tomadas al azar de

los productores asociados a CAES Piura (Anexo 3) y producidas sin tener control de los factores

en estudio.

89

Cuadro 4. 7. Contenido de acrilamida en panela producida experimentalmente y de

productores.

Acrilamida en panela

de productor (µg/kg)

Acrilamida en Panela de Experimentación (µg/kg)

Hualambi Jililí

4800 978 50

2000 930 4850

2100 895 360

2090 870 5670

2760 587 40

2793 610 4890

2040 1067 61

3230 850 7475


A continuación, se exponen los Gráficos 4. 13 y 4. 14 que contienen las diferencias de

contenido de acrilamida existentes entre la panela producida por los productores de CAES Piura

con la panela que fue producida en el sector de Hualambi y Jililí respectivamente.

Gráfico 4. 13. Acrilamida en producción de productores y experimental del sector

Hualambi.


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1 2 3 4 5 6 7 8

Acr

ilam

ida

µg/

kg

Muestras

Panela de Productores Panela de Experimentación

90

El Gráfico 4. 13 corresponde a la panela producida experimentalmente en la comunidad

de Hualambi donde se obtuvo un contenido de acrilamida promedio de 848.38 µg/kg,

manteniéndose por debajo del contenido de acrilamida en panela producida por los productores

teniendo un promedio de 2726.63 µg/Kg, existiendo una variación de acrilamida de 1878.25

µg/kg. Se debe tener en cuenta que el contenido de acrilamida aún no está referenciado en las

normas internacionales, según Narvaéz et al., (2019) podría haber una regulación en los próximos

años para introducir otros alimentos, entre ellos la panela granulada, así como reconsiderar los

niveles ya establecidos por el reglamento de la Unión Europea.

Gráfico 4. 14. Acrilamida en producción de productores y experimental del sector Jililí.


El Gráfico 4. 14 de la misma forma nos indica la concentración de acrilamida que se

obtuvo en el sector de Jililí en comparación a la que los productores elaboran, como ya se ha

mencionado anteriormente los resultados de esta sustancia tratados con óxido de cal han sido muy

variables entre réplicas debido a factores como los precursores de acrilamida; de este modo para

estos tratamientos se tiene una media de acrilamida de 2924.5 µg/Kg, este promedio refleja que

ha habido una variación de 197.87 µg/Kg en comparación a la producción de panela que no ha

tenido control técnico de las variables en estudio.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

1 2 3 4 5 6 7 8

Acr

ilam

ida

µg/

kg

Muestras

Panela de Productores Panela de Experimentación

91

Gráfico 4. 15. Comparación de contenido de acrilamida encontrada en estudios,

productores y experimental.


En virtud de los resultados obtenidos, el contenido de acrilamida en panela de los

productores tiene una media de 2726.63 µg/Kg siendo mayor a la encontrada en la panela

producida experimentalmente con un promedio de 1886.44 µg/Kg, existiendo una variación

porcentual de 30.8% entre ambos, en el Gráfico 4. 15 se aprecia que la acrilamida detectada en la

panela de los productores es superior a los niveles encontrados por Vargas et al. (2014) de 2200

µg/Kg, Barón (2016) con 520.7 µg/Kg y Narvaéz et al. (2019) con un valor de 812 µg/Kg;

mientras tanto la panela elaborada en esta investigación tuvo un contenido inferior a la de Vargas

et al. (2014) pero superior a las encontradas en las otras dos investigaciones.

4.6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE LOS ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO

EN PANELA GRANULADA CON MAYOR Y MENOR CONTENIDO DE

HUMEDAD.

En la Cuadro 4. 8 se presenta los resultados de los análisis microbiológicos realizados a

las muestras de panela con mayor y menor contenido de humedad durante la experimentación,

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Barón (2016) Narvaés (2019) Vargas (2014)

Acr

ilam

ida

(µg/

Kg)

AA Encontrada

Media Experimental (AA)

Media Productores (AA)

92

producidas tanto con bicarbonato de sodio como con óxido de calcio, de la misma manera se

analizó una muestra de panela comercial al azar para contrastar los resultados.

Las muestras analizadas microbiológicamente tratadas con bicarbonato de sodio tienen

humedad de 2.23% (mínimo) y 3.8% (máximo), M2 y M3, y las tratadas con de óxido de calcio,

humedades de 1.34% (mínimo) y 5.31% (máximo), M4 y M5, respectivamente; los análisis

microbiológicos realizados a estas muestras de panela cumplen con los requisitos microbiológicos

indicados en NTP 207.200 (2013) estando sus componentes debajo del límite microbiológico

aceptable de lo rechazable, que representa un producto aceptable e inocuo para el consumo

humano.

Los porcentajes de humedad de las panelas están dentro del límite permitido según la

NTP 207.200 (2013), excepto la muestra M5 que ha sobrepasado este límite pero que sin embargo

también ha obtenido buenos resultados microbiológicos, esto debido a que la panela ha sido

manipulada de una manera adecuada respetando las normas de higiene durante el proceso.

Cuadro 4. 8. Análisis Microbiológico de panela granulada del mayor y menor contenido

de humedad.

REQUISITO

MICROBIOLÓGICO

Limite según

NTP

M1

(Patrón)

M2 M3 M4 M5

m M

Bacterias Aerobias

Mesófilas Viable

(UFC/g)

4x102 2x103 0.26x102 0.70x102 6 7 4

Recuento de Mohos

(UFC/g)

10 20 3 <3 <3 <3 <3

Recuento de

Levaduras (UFC/g)

10 102 <3 <3 <3 <3 <3

Coliformes totales

(NMP/g)

- - <3 <3 <3 <3 <3

Coliformes

termotolerantes

(NMP/g)

- - <3 <3 <3 <3 <3


93

CONCLUSIONES

El contenido de los precursores de acrilamida presentes en el jugo de caña, en cuanto a

los azúcares reductores se obtuvieron valores de 0.39 g/100ml y 17.1 g/100ml y en el

caso de la asparagina las muestras de los días 4, 6 y 8 de almacenamiento en la primera

réplica tratadas con óxido de calcio estuvieron debajo del límite detectable (<0.35

mg/100ml), en los contenidos analizados no se ha visto una influencia directa de los días

de almacenamiento y por ello los resultados se muestran poco variables; esto

posiblemente a las condiciones climáticas en las que se trabajó y el manejo agronómico

que se le da al cultivo de caña de azúcar.

Los contenidos de acrilamida y humedad, se obtuvo un mínimo de acrilamida de 40

µg/Kg y un máximo de 7475 µg/Kg en panela regulada con óxido de calcio y un promedio

de 848.38 µg/Kg en la panela tratada con bicarbonato de sodio. En el caso de la humedad

se obtuvo un promedio de 2.7% en la panela granulada trabajada con ambos reguladores

de pH, este resultado cumple con lo establecido en la NTP 207.200 (Máx. 4%)

independientemente de los días de almacenamiento.

Los valores medios del contenido de acrilamida detectados en la panela granulada

(1886.44 µg/Kg) en comparación con otros estudios, son superiores a la mayoría de

niveles de referencia de otros alimentos establecidos por la Unión Europea y otros

estudios en panela que está entre (507 a 2200 µg/kg); mientras que en el contenido de

humedad de la panela se tiene un valor medio del 2.7% estando por debajo del máximo

permisible de todas las normativas nacionales (Máx. 4%) e internacionales establecidas

(3.5 a 5%) para la panela granulada.

Los tratamientos producen en promedio la misma cantidad de acrilamida y humedad. En

conclusión, el factor días de retención, el factor regulador y la interacción de ambos

factores, no inciden en el contenido de acrilamida y humedad en la panela granulada.

Existe una variación en el contenido de acrilamida en panela elaborada por los

productores en comparación con la producida experimentalmente, teniendo una variación

porcentual con más del 30%, en la panela de los productores se tiene una media de

94

2726.63 µg/Kg mientras que en la panela producida en este estudio encontramos una

media de 1886.44 µg/Kg.

Los análisis microbiológicos realizados a las muestras con mayor y menor contenido de

humedad en la panela granulada procesada con los dos reguladores de pH usados en este

estudio (bicarbonato de sodio y óxido de calcio) han dado resultados aceptables según los

requisitos microbiológicos dados en la NTP 207.200 puesto que presentan valores

menores al límite aceptable, esto quiere decir que es un producto inocuo para el consumo

de los seres humanos.

95

RECOMENDACIONES

Se recomienda extender la investigación en estudios agronómicos, evaluando el tipo y

condiciones del suelo donde se cultiva la caña de azúcar, para notar la influencia sobre el

contenido de asparagina y azúcares reductores en este cultivo. Se debe agregar también

que es importante hacer un estudio del estrés hídrico en la caña de azúcar ya que hay

estudios que aseguran que puede producir un incremento de los niveles de aminoácidos,

especialmente prolina y asparagina, que aumentan las reacciones de Maillard.

Se debería realizar un control de las temperaturas durante la obtención de la panela, es

esencial el uso de termómetros y brindar asistencia técnica de la función de este equipo,

que ayudará a estandarizar la temperatura de salida de la panela granulada alrededor de

los 120°C siendo este un factor importante en la formación de acrilamida y en el

contenido de humedad en del producto final.

Se sugiere priorizar obtener caña de la misma parcela y mismos módulos de

procesamiento para trabajar bajo las mismas condiciones si se llegara a realizar un

segundo estudio de este tema, a pesar de su alto costo; debido a que trabajar con panela

granulada resulta difícil de manejar.

Se recomienda también hacer un análisis del contenido de acrilamida en panela granulada

almacenada por ciertos periodos de tiempo para evaluar si existe variación de la

concentración entre dichos periodos, considerando que la acrilamida podría desaparecer

en el tiempo o transformarse en nuevas sustancias químicas.

Se debería realizar un mapeo de análisis de los precursores de acrilamida (azúcares

reductores y asparagina) en los jugos de caña de las zonas productoras de panela

granulada en a la cooperativa CAES Piura y así poder identificar sectores donde existe

mayor probabilidad de formación de acrilamida y poder tener un mayor control en el

proceso para evitar altas concentraciones de esta sustancia en estudio.

Se recomienda hacer un estudio de la capacidad calorífica y rentabilidad del uso de

briquetas de bagazo combinado con otros residuos (cáscaras plátano u hojas de caña)

sabiendo que este tiene una prolongada duración en su combustión y pueda mejorar la

eficiencia térmica.

96

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101

ANEXOS

ANEXO 1. Análisis de Precursores en Jugo de Caña de Azúcar.

125

ANEXO 2. Análisis de Acrilamida de Panela Producida en Experimentación.

141

ANEXO 3. Análisis de Acrilamida a Producción de Panela de Productores.

149

ANEXO 4. Análisis de Humedad en la panela granulada producida en

experimentación.

152

ANEXO 5. Análisis microbiológico en Muestras de Panela Granulada.

153

ANEXO 6. Análisis del suelo donde se cosecharon las cañas procesadas.

155

ANEXO 7. Norma Técnica Peruana de Panela Granulada.

170

ANEXO 8. Sistematización de datos recopilados en toda la investigación.

Sector: Hualambi

Ítems Fecha de Cosecha

Fecha de Proceso

Variedad de la Caña

Humedad Relativa

Temperatura Ambiental

(°C)

Peso de la Caña (Kg)

Volumen (L) pH del Jugo

de Caña

pH Regulado (Media)

Brix del Jugo de

Caña

02 11/01/2018 13/01/2019 Guasgua Amarilla 80% 17,00 1383,4 679,3 5,83 7,33 20

03 07/01/2019 11/01/2019 Guasgua Amarilla 79% 17,00 1536,72 754,6 5,78 7,19 20

04 07/01/2019 13/01/2019 Guasgua Amarilla 79% 21,20 1800,55 855 5,92 7,00 21


07 10/08/2019 12/08/2019 Guasgua Amarilla 72% 28,00 1571,71 704 5,36 7,05 19,25




Sector: Jililí

Ítems Fecha de Cosecha

Fecha de Proceso

Variedad de la Caña

Humedad Relativa

Temperatura Ambiental

(°C)

Peso de la Caña (Kg)

Volumen (L) pH del Jugo

de Caña

pH Regulado (Media)

Brix del Jugo de

Caña





05 20/08/2019 22/08/2019 Guasgua Amarilla 76% 30,00 1671 749 5,67 6,92 19,7




171

Regulador Utilizado Cantidad de

Regulador (g) Dosis de

Regulador (g/L) Descripción de la Muestra

Temperatura Media de Salida (°C)

Tiempo Medio de

Salida (min)

Panela Producida

(Kg)

Humedad de Panela (%)

Rendimiento(%)

Bicarbonato de sodio 570 0,84 Caña Almacenada de 2 Días 120,5 1,89 153,18 2,24 11%


Bicarbonato de sodio 531 0,62 Caña Almacenada de 6 Días 119 1,61 185,49 2,23 10%



Bicarbonato de sodio 527 0,69 Caña Almacenada de 4 Días 120 2,97 200,5 2,89 12%



Regulador Utilizado Cantidad de

Regulador (ml)

Dosis de Lechada de Cal (ml/L de jugo )

Descripción de la Muestra

Temperatura Media de Salida (°C)

Tiempo Medio de

Salida (min)

Panela Producida

(Kg)

Humedad de Panela (%)

Rendimiento(%)

Óxido de Calcio 4800 5,33 Caña Almacenada de 2 Días 123,53 5,6 182,32 2,19 11%




Óxido de Calcio 8400 11,21 Caña Almacenada de 2 Días 119,57 2,92 161 2,55 10%




172

Contenido de Acrilamida

(µg/kg)

Azúcares reductores(g/100g)

en Panela

Contenido de Azúcares reductores (g /100 ml) en

Jugo de Caña

Contenido de Asparagina (mg/100 ml) en Jugo de Caña

978 1.4 16.6 0.77

895 1.6 16.9 0.79

587 1.6 17.1 0.77

1067 1.9 15.1 0.78

930 2.84 1.12 4.06

870 2.76 0.82 3.37

610 2,65 0.97 3.01

850 3,83 1.36 3.30

Contenido de Acrilamida

(µg/kg)

Azúcares reductores(g/100g)

en Panela

Contenido de Azúcares reductores (g /100 ml) en

Jugo de Caña

Contenido de Asparagina (mg/100 ml) en Jugo de Caña

50 9.30 0.39 Trazas (0.35 - 1.00)

360 9.55 0.58 ND (<0.35)

40 4,45 0.43 ND (<0.35)

61 6.50 0.63 ND (<0.35)

4850 4.16 1.31 1.87

5670 10.01 2.54 2.02

4890 9.66 2.27 1.98

7475 7.77 2.64 2.59

173

ANEXO 9. Tabla de Registro de Datos Experimentales en Campo.

Nombre del productor:

Día de almacenamiento:

Regulador:

Fecha de la cosecha Fecha de proceso Peso de la caña (kg) Volumen del jugo

Brix del jugo pH del jugo Cantidad de regulador pH regulado

Tiempo de salida Temperatura de salida Temperatura final de

salida Humedad de panela

Panela producida Rendimiento Humedad relativa Altitud

Observaciones

174

ANEXO 10. Temperaturas de salida.

Temperaturas de salida para panela elaborada con bicarbonato de sodio

Días retención de la caña de

azúcar

°T alta promedio que

salió

°T baja promedio que

salió

°T Promedio

2 120,83 120,27

120,55

4 118,23 117,00

117,62

6 121,67 116,33

119,00

8 120,67 119,37

120,02

2 127,56 119,5 123,53

4 127,35 120,8 124,08

6 122,5 119,55 121,03

8 123,75 121,8 122,78

Temperaturas de salida de la panela elaborada con óxido de calcio.

Días retenido de

la caña de azúcar

°T alta

promedio que salió

°T baja

promedio que salió

°T Promedio

2 121,4 119,67 120,53

4 121 119 120

6 122,43 119,67 121,05

8 122,23 118,13 120,18

2 121,13 118,00 119,57

4 122,23 119,33 120,78

6 123,10 119,33 121,22

8 122,40 120,60 121,50

175

ANEXO 11. Prueba de Normalidad.

H0: La muestra proviene de una distribución normal

Ha: La muestra no proviene de una distribución normal

> shapiro.test(Acrilamida)

Shapiro-Wilk normality test

data: Acrilamida

W = 0.72033, p-value = 0.0002852

p-value = 0.0002852 < 0.05 se rechaza H0

> shapiro.test(Humedad)

Shapiro-Wilk normality test

data: Humedad

W = 0.94148, p-value = 0.3676

p-value = 0.3676 >0.05 se acepta H0

Acrilamida

Humedad

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