Establecimiento-de-las-condiciones-de-proceso-de-una-botana-fortificada-con-adicion-de-polvo-de-nopal-en-un-extrusor-en-frio

Vista previa del material en texto

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA 
DE MÉXICO 
 
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES 
CUAUTITLÁN 
 
 
 
“ESTABLECIMIENTO DE LAS CONDICIONES DE PROCESO 
DE UNA BOTANA FORTIFICADA CON ADICIÓN DE 
POLVO DE NOPAL EN UN EXTRUSOR EN FRÍO” 
 
 
 
 
 
T E S I S 
 
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: 
 
INGENIERA EN ALIMENTOS 
 
P R E S E N T A 
 
ESPERANZA CASTILLO FLORES 
 
 
 
 
ASESORA: 
 
DRA. ELSA GUTIÉRREZ CORTEZ 
 
 
 
 
Cuautitlán Izcalli, Estado de México 2013 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
Restricciones de uso 
 
DERECHOS RESERVADOS © 
PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL 
 
Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal 
del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). 
El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea 
objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para 
fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo 
mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, 
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el 
respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
DEDICATORIAS 
A mis hijos que son el motor que me mueve todos los días, gracias porque son 
ustedes quienes me han inspirado a lo largo de esta carrera para terminarla. 
A ti Lalin porque desde que supe que estabas dentro de mi hemos pasado tantas 
vivencias buenas y malas pero juntos y eso, es lo más importante para mí, creo que 
tú fuiste, has sido y serás la gran motivación en mi vida para salir adelante gracias 
por ser mi hijo te amo. 
A ti Montse porque eres esa luz que guía mi camino, esa sonrisa y esas ganas de 
vivir que tienes todos los días, me encanta tu forma de ser, se que llegaras muy 
lejos, y no olvides que estamos juntas en todo, gracias por ser mi representante 
eres única te amo hija. 
A ti Abraham porque a pesar de todo, siempre estas ahí esperando a que yo este 
contigo, siempre tienes tiempo y un beso para mi, gracias por esa sonrisa tan 
hermosa que me ofreces siempre, y también gracias por ese tiempo tuyo, para que 
yo pudiera lograr este trabajo, te amo mi amor. 
A ti Eli, porque eres un ejemplo de fortaleza y constancia, gracias por ser parte de 
mi familia, eres una hermosa mujercita a la que amo muchísimo, y no olvides que 
somos tu familia y que una familia siempre estará unida en las buenas y en las 
malas, te deseo todo lo mejor del mundo. 
A ti Eduardo, te doy gracias porque siempre he tenido tu apoyo en este proyecto de 
mi vida, a pesar de que ha pasado mucho tiempo, es hasta ahora que te dedico 
este esfuerzo, que ha sido el fruto de mucho trabajo créeme, el camino no fue fácil, 
tuve muchas piedras en mi camino pero mira finalmente aquí esta el final de este 
sueño, y también porque no, el comienzo de otros más. Muchas gracias por estar 
conmigo. 
A mi Papa gracias porque me diste la vida, a mi Mama Leonor y a mi hermano 
Abraham, que aunque ya no están aquí, estarán siempre en mi corazón. A mis 
hermanas, Patricia, Araceli y Claudia, y a mi sobrinita rebelde Yesenia que la quiero 
mucho, gracias a cada uno de ustedes por ser parte de mi familia. A mis suegros, 
que nos brindan su apoyo en todo momento gracias. 
A mis amigas que han sido una parte fundamental en mi vida, porque para mí la 
amistad es un sentimiento muy especial y gracias a la vida que me da dicha 
conocer a gente muy bonita por dentro y por fuera, gracias vida, universo y destino 
por confabular juntos para que este día llegara a mi vida. 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
AGRADECIMIENTOS 
 
Agradezco primeramente a Dios por la dicha de estar un día más aquí, y poder 
disfrutar de este momento junto a mi familia. 
 
 
Estoy profundamente agradecida, con la Doctora Elsa Gutiérrez Cortez, por haber 
contribuido conmigo en la culminación de este trabajo, por haber abierto la puerta 
para que yo pudiera encontrar el la salida. ¡Profesora! sin su ayuda esto no hubiera 
sido posible, muchas y miles de gracias por su apoyo y por los consejos recibidos. 
Agradezco a la Profesora Frida, por sus contribuciones muy importantes en este 
trabajo. 
 
 
A mi muy querida Universidad Nacional Autónoma de México, porque todos los 
años que he pasado en ella, han sido para crecer, desarrollarme y progresar como 
persona, gracias por la formación profesional que me ha dado y gracias por poner 
en mi camino grandes y buenos profesores y profesoras, porque ello ha contribuido 
a mi crecimiento como ser humano mil gracias UNAM… 
 
 
Si tienes un sueño en tu corazón, y de verdad crees 
en él, corres el riesgo de que se convierta en 
realidad" 
Walt Disney
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
INDICE 
 
 
1 
 
ÍNDICE 
 
 
 
RESUMEN…………………………………………………………………………….. 5 
INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………... 6 
ANTECEDENTES……………………………………………………………………. 9 
1.1 Definición de botana…………………………………………………………. 9 
1.2 Materias primas utilizadas en elaboración de botanas………………….. 12 
1.2.1 Harina de trigo y su composición……………………………………. 12 
1.2.2 Harina de maíz y su composición…………………………………… 14 
1.2.3 Almidón y sus características………………………………………… 15 
1.2.4 Otras materias primas no convencionales…………………………. 16 
1.2.5 Harina de nopal y su composición…………………………………... 17 
1.3 Operación unitaria de extrusión……………………………………………. 23 
1.3.1 Principio de operación………………………………………………… 24 
1.3.2 Partes principales de un extrusor……………………………………. 25 
1.3.3 Extrusor de tornillo simple…………………………………………….. 26 
1.4 El fenómeno de gelatinización y su importancia en la extrusión………. 
 
27 
METODOLOGIA……………………………………………………………………... 29 
2.1 Objetivo General……………………………………………………………… 29 
2.2 Desarrollo experimental……………………………………………………... 29 
2.3 Actividades preliminares…………………………………………………….. 31 
2.4 Elaboración de polvo de nopal……………………………………………… 33 
2.5 Análisis granulométrico de las materias primas………………………….. 33 
2.6 Determinación del contenido de calcio endógeno para cada una de las 
materias primas………………………………………………………………. 
 
35 
2.7 Determinación de humedad de materias primas…………………………. 37 
2.8 Metodología de elaboración de las botanas obtenidas a diferentes 
condiciones de proceso……………………………………………………... 
 
38 
2.8.1 Diseño estadístico…………………………………………………….. 38 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
INDICE 
 
 
2 
 
2.9 Diagrama de elaboración de botanas horneadas………………………… 41 
2.10 Descripción del proceso de la elaboración de botanas………………… 42 
2.11 Metodología de evaluación del porcentaje de gelatinización de las 
botanas………………………………………………………………………. 
 
44 
2.12 Metodología de evaluación de la concentración de calcio de las 
botanas horneadas………………………………………………………… 
 
45 
2.13 Metodología de evaluación de la concentración de fibra cruda de las 
botanas horneadas………………………………………………………… 
 
45 
2.14 Metodología de evaluación de la textura (dureza) de las botanas……. 47 
2.15 Evaluación de la porosidad de las botanas horneadas………………… 
 
49 
ANALISIS Y RESULTADOS………………………………………………………... 51 
3.1 Resultados de actividades preliminares…………………………………… 51 
3.1.1 Selección, recolección, caracterización y limpieza de cladodios de 
nopal………………………………………………………………… 
 
51 
3.2 Determinación del secado del nopal y la elaboración del polvo……….. 51 
3.2.1 Reducción de tamañodel nopal deshidratado…………………….. 51 
3.3 Resultados del análisis granulométrico de la materia prima utilizada 
sólidos granulares de nopal, harina de maíz y harina de trigo…………. 
 
52 
3.4 Resultados del contenido de Calcio endógeno en los materiales……… 53 
3.5. Resultados de humedad para las harinas de trigo y maíz y polvo de 
nopal………………………………………………………………………….. 
 
53 
3.6 Resultados de la elaboración de botanas horneadas…………………… 54 
3.7. Resultados de la gelatinización en las botanas…………………………. 54 
3.8 Análisis y evaluación de los resultados del porcentaje de calcio de las 
botanas……………………………………………………………………….. 
 
57 
3.9. Análisis del porcentaje de fibra en botanas……………………………… 60 
3.10 Análisis de la textura en botanas (dureza)………………………………. 62 
CONCLUSIONES……………………………………………………………………. 66 
REFERENCIAS……………………………………………………………………… 68 
 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
INDICE DE FIGURAS Y TABLAS 
 
 
3 
 
 
FIGURAS 
 
PAGINA 
1.1 Botanas de la primera generación. 9 
1.2 Botanas típicas de la segunda generación. 10 
1.3 Botanas típicas de la tercera generación. 11 
1.4 Diferentes botanas en el mercado. 11 
1.5 Recolección de nopales de 100 días de maduración 17 
 
2.1 Cuadro metodológico del desarrollo experimental 30 
2.2 Recolección de cladodios de nopal Opuntia Ficus Indica 31 
2.3 Cortado en cuadrados con molde de acero inoxidable 32 
2.4 Rotap 34 
2.5 Serie de tamices USA 34 
2.6 Determinación de calcio 36 
2.7 Termobalanza 37 
2.8 Diseño ortogonal L16 (25) 38 
2.9 Diagrama de Bloques de la botana 41 
2.10 Ingredientes utilizados 42 
2.11 Mezclado, boquillas y botanas obtenidas en el extrusor 43 
2.12 Prueba de la dureza a una botana horneada 47 
2.13 Medición de dureza 48 
 
3.1 Análisis granulométrico materias primas 52 
3.2 Resultados del efecto de las variables en la gelatinización 56 
3.3 Resultados del efecto de las variables en el calcio 59 
3.4 Resultados del efecto de las variables en la fibra 61 
3.5 Resultados del efecto de las variables en la dureza 63 
3.6 Resultados del efecto de las variables en la porosidad 65 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
INDICE DE FIGURAS Y TABLAS 
 
 
4 
 
TABLAS PAGINA 
1.1 Composición química promedio de harina de trigo 12 
1.2 Composición química general promedio de harina de maíz 14 
1.3 Composición química del nopal (g/100 g de producto) 18 
1.4 Recomendaciones de ingesta de calcio diarias 19 
1.5 Propiedades de algunos almidones 27 
 
2.1 Formulación de ingredientes de la botana fortificada horneada 39 
2.2 Factores y niveles independientes dentro de la experimentación 40 
 
3.1 Peso y dimensiones de nopales recolectados de 100 días 51 
3.2 Porcentaje de calcio en materias primas 53 
3.3 Resultados de humedad en materias primas 53 
3.4 Porcentaje de gelatinización en botanas 55 
3.5 Concentración de calcio en botanas 58 
3.6 Concentración de fibra en botanas 60 
3.7 Resultados de la dureza en botanas 62 
3.8 Resultados de la porosidad en botanas 64 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
RESUMEN 
 
 
5 
 
RESUMEN 
 
Las botanas son consideradas como paliativos que se utilizan para calmar el apetito 
por un breve tiempo, ya que generalmente su aporte nutricional es pobre. Sin 
embargo, desde la tercera generación de botanas han cambiado las ideas y se 
busca que estas adicionalmente, estén enriquecidas. En este trabajo el objetivo fue 
encontrar las mejores condiciones de proceso para la elaboración de una botana 
enriquecida con polvo de nopal, extrudida y horneada. Esto con el propósito de 
incrementar su valor nutritivo en fibra y calcio. Para lo cual se trabajó con dos 
diferentes formulaciones de polvo de nopal, 5% y 10%, y un contenido constante de 
mezcla de harina de trigo y maíz. También era importante para esta investigación 
evaluar el comportamiento de algunas de las características propias de una botana 
como lo es la porosidad, la dureza, la gelatinización, la fibra y el Calcio con distintos 
factores independientes como; el % de agua adicionada, el tipo de boquilla, el tipo 
de tornillo y el tiempo de mezclado. Para el estudio de estas variables y sus 
interacciones se utilizó un análisis estadístico ortogonal L16 (2)5. Se agregó a la 
formulación polvo de nopal de un alto estadio de maduración, de 100 días el cual ya 
no se comercializa como verdura. Estos estudios fueron respaldados bajo técnicas 
de evaluación como la determinación de calcio en la botana con un 
espectrofotómetro de absorción atómica marca VARIAN modelo AA-110. Humedad 
con la Termobalanza, Fibra total con el método modificado de Kennedy. Se utilizó la 
técnica de Yodometría para encontrar el porcentaje de almidón gelatinizado. La 
dureza con un Texturometro Lloyd-Instruments TA500 y la porosidad con técnica 
volumétrica. La mejor botana extrudida y horneada fue la 16, ya que esta presentó 
el mayor aporte nutricional en calcio y fibra y además de acuerdo a las pruebas fue 
la más porosa y con una dureza de 13.30 Kgf en comparación con una botana 
horneada comercial. Su porcentaje de gelatinización fue mayor que todas las 
muestras, así como de calcio 8.85 mg/100 g y de fibra 0.955 g/100 g siendo de los 
valores más altos. Por esa razón las condiciones seleccionadas fueron de 30% de 
humedad adicionada, boquilla de cilindro compacto, tornillo de 9 alabes, con un 
tiempo de mezclado de 15 minutos y una formulación con 10% de polvo de nopal. 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
INTRODUCCION 
 
 
6 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Las botanas que se elaboran en México generalmente se preparan a partir de maíz, 
al que se le han eliminado las cubiertas externas de la semilla y esto hace que sea 
un producto de bajo contenido de fibra, por lo tanto, de bajo nivel nutritivo y 
habitualmente corresponde a productos expandidos de baja densidad, elaborados 
por diversos métodos uno de ellos es la extrusión. 
 
En la actualidad la importancia de ingerir alimentos funcionales es básica para 
mantener un estado de salud en óptimas condiciones. El ritmo de vida acelerada en 
que se vive, ha creado nuevos hábitos alimenticios, los cuales han llevado a tener 
una mala alimentación, y ha inducido al consumo de botanas, aumentando con 
esto la obesidad y la desnutrición. Tales problemáticas generaron ideas para 
realizar este trabajo. Es decir, si no se puede comer en horarios normales y 
programados, se puede consumir un paliativo que además de disminuir el apetito 
proporcione energía y más nutrientes. En este sentido consumir una botana 
enriquecida sería ideal para ayudar a cubrir los requerimientos diarios de fibra y 
calcio de nuestro cuerpo. Tal es el caso del polvo de nopal que como planta tiene 
buenas cantidades de nutrientes los cuales son necesarios en el funcionamiento de 
nuestro sistema digestivo. No con esto se sustituye una buena comida, pero si 
ayudará a detener el apetito y al mismo tiempo aportará una cantidad significativa 
de fibra y de calcio. 
 
La extrusión es la operación unitaria mediante la cual una mezcla de materiales se 
somete a una fuerza de presión, la que transforma su estructura permitiendo crear 
nuevas formas y texturas. Esta operación combina varias funciones como 
mezclado, amasado y formado, puede además, realizarse en frío o en caliente. En 
el primero, el material es extrudido sin expansión y en el segundo el material se 
expande y aumenta su tamaño (Desrosier, 1999). Una vez extrudidos los 
ingredientes para alimentos, se aumenta la digestibilidad y la capacidad nutricional 
Print to PDF without this message by purchasingnovaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
INTRODUCCION 
 
 
7 
 
de los cereales y semillas oleaginosas, además su atractivo es mayor para el 
consumidor (Guy, 2001). 
 
Inicialmente el uso de la extrusión tenía como propósito mezclar y dar forma a los 
productos de los cereales (Matz, 1993). Actualmente muchos alimentos para 
consumo humano, precocidos y/o preformados, son elaborados por extrusión tales 
como, cereales para desayuno, aperitivos, botanas, pastas, entre otros. El uso de 
los extrusores en la industria de los alimentos está dirigido, principalmente, hacia la 
elaboración de productos a partir de cereales y/o leguminosas, confeccionándose 
una gran variedad de productos de diferentes formas, texturas, colores y sabores a 
partir de materias primas básicas. Estos alimentos tienen una gran aceptación por 
parte de los consumidores. Sin embargo, su aporte nutricio en la mayor parte de los 
casos es muy pobre (Serna-Saldívar, 2008). La extrusión como un proceso 
desarrollado, junto con una mezcla enriquecida con calcio y fibra (polvo de nopal) 
representa una alternativa viable para la elaboración de alimentos nutritivos para 
sustituir a los denominados productos chatarra. Este proceso permitiría incrementar 
el valor agregado de una botana adicionándole polvo de nopal, una planta que es 
sinónimo de buen alimento. 
 
El nopal es una cactácea que se ha utilizado como alimento y planta medicinal 
desde tiempos prehispánicos, su contenido nutrimental es alto en fibra con 
propiedades hipoglucémicas e hipocolesterómicas y un alto contenido de minerales 
(Casanueva et al., 2000). 
 
Recientemente se ha incrementado el interés por la incorporación de la fibra en la 
dieta común de las personas, para el buen funcionamiento de aparato digestivo. 
Esto ha propiciado la creación de diferentes líneas de investigación con el propósito 
de encontrar nuevas formulaciones y presentaciones de diferentes productos que 
se venden en el mercado de los complementos alimenticios (Sepúlveda E. y Sáenz, 
1995). 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
INTRODUCCION 
 
 
8 
 
Otro motivo que se tuvo para realizar este trabajo es que anualmente se pierden 
varias toneladas de nopal, que no se comercializan y se mantienen almacenadas y 
con el tiempo el destino de esta mercancía se desecha por su bajo costo. Con un 
poco de creatividad este desperdicio puede transformarse en una gran oportunidad 
de comercializar productos nuevos. 
 
Las actividades agrícolas requieren de la aplicación de estrategias de desarrollo 
que garanticen el acceso a los alimentos para todos los habitantes. La agroindustria 
es la mejor vía para generar valor agregado a los productos alimenticios, ya que 
mejora su comercialización buscando la transformación y su diversificación 
(Camberos, 1995). En la actualidad es posible encontrar en el mercado una gran 
variedad de presentaciones de nopal como solidos granulares, las cuales se 
comercializan como grageas coadyuvantes en el tratamiento de enfermedades, 
pastillas comprimidas, encurtidos, mermeladas, nopal mínimamente procesado en 
escabeche o en salmuera, mermeladas, dulces y geles (Romano S.R. 1999). 
 
En el presente trabajo se desarrollará una botana fortificada, extrudida en frío con 
un acondicionamiento previo, empleando diferentes formulaciones base con harinas 
de trigo-maíz y adicionando diferentes % de polvo de nopal, con la idea de 
proporcionar un nuevo producto que aporte valores nutricionales de calcio y fibra. 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
9 
 
CAPITULO 1 
 
1.1 Definición de botana 
 
La botana también puede definirse como una colación ligera que debe de cumplir 
con varias condiciones, tal como ser fácil de manipular, estar lista para comerse, 
ser accesible, ser de tamaño pequeño, ya sea sólido o líquido, consistir en ración 
individual y lo más importante, debe de satisfacer la sensación de hambre por un 
momento. Por lo general la botana no se considera como verdadero alimento, ya 
que es cuestionada por su bajo valor nutritivo; Sin embargo, ha evolucionado de 
acuerdo a las exigencias de los consumidores (Navarrete 2006). Las botanas 
comprenden una amplia variedad de artículos incluyendo palomitas de maíz, 
galletas, nueces y productos extrudidos. La producción de botanas se ha 
caracterizado por su evolución en el desarrollo y complejidad de estas, teniéndose 
así tres generaciones. 
 
Primera generación: Comprende a los productos mínimamente procesados 
derivados de granos y frutas u otros productos naturales. 
 
 
 
Figura 1.1 Botanas de la primera generación: a) Palomitas, b) Cacahuates, 
c) papas fritas y frutos deshidratados osmóticamente. 
 
Algunos de los productos de esta generación son: las palomitas, cacahuates, 
almendras, nueces, papas fritas y las de mayor aporte nutrimental, las frutas 
deshidratadas, entre otros. Estos se pueden apreciar en la Figura 1.1 (Barraza, 
1993). 
a b c 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
http://2.bp.blogspot.com/-ExWPpzOdMcQ/TlanQao2quI/AAAAAAAAABI/psVxW0SuPAA/s1600/cotufas.jpg
ANTECEDENTES 
 
 
10 
 
Segunda generación: Esta categoría es la más popular de las botanas, abarca 
botanas producidas a partir de masas simples de formar y mezcladas con 
fracciones secas que pasan forzadamente en el extrusor (productos directamente 
expandidos). Como los inflados, en donde la mezcla debe tener un contenido de 
humedad bajo (menor al 15%). Posteriormente, se secan a un contenido de 
humedad de 4% máximo. De los productos expandidos el mejor ejemplo son los 
Cheetos y de las masas de maíz las tortillas Chips mismos que se muestran en la 
figura 1.2. 
 
 
 
Figura 1.2 Botanas típicas de la segunda generación: a) productos 
 expandidos “Cheetos”, b) Productos de masa “tortilla Chips”. 
 
Tercera generación: Las botanas de este tipo también involucran la producción de 
una extensiva variedad de productos con mayor grado de elaboración en formas y 
texturas. La tercera generación se caracteriza por la amplia gama de ingredientes 
tales como, las mezclas de harinas de cereales crudos, almidones simples o 
modificados, aceite vegetal, saborizantes, fibra, emulsificantes, colorantes. Las 
botanas pueden ser cocidas en un extrusor y formados en un segundo extrusor, 
y/o pueden ser obtenidos de placa. Este tipo de productos pueden requerir de un 
proceso adicional como horneado o freído. En la figura 1.3 se aprecian botanas 
típicas de esta generación. Además, la nueva modalidad es fortificar o enriquecer 
la botana para garantizar que no sea solo un paliativo alimentario, sino ubicarlo en 
una categoría nutritiva (Serna-Saldívar, 2008). 
 
a b 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
11 
 
En México se tiene el hábito de consumir los productos a base de maíz y papa, ya 
que su cultura y sus raíces están muy arraigadas al maíz. 
 
 
 
Figura 1.3 Botanas típicas de la tercera generación: a) productos 
horneados tostadas, b) Productos fritos 
 
Existe una amplia variedad de botanas; las tostadas horneadas son un ejemplo 
típico de botanas con menor contenido calórico y que se pueden adquirir fácilmente 
en el mercado nacional de distintos colores y formas como en la figura 1.4. 
 
 
Figura 1.4 Diferentes botanas en el mercado 
 
a b 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
12 
 
El consumo per cápita debotanas es de 3.8 kilogramos, en E.U.A y en las papitas 
fritas el consumo solo llega a 1.4 kilogramos per cápita (Serna-Saldívar, 2008). En 
el caso de las papas, existen dos tipos de diferente consistencia, una del proceso 
tradicional: delgada y suave; y otra más gruesa y crujiente. En los productos a base 
de maíz se tiene una amplia gama de productos como: tortillas Chips, Corn 
Chips, Nachos, Doritos, etc.; lo que con lleva a una variedad infinita de formas, 
tamaños y sabores. Otro aspecto que marca una diferencia entre las botanas 
elaboradas de maíz y las elaboradas de papa, es el precio (Valdez R. E. 2009). 
 
1.2 Materias primas utilizadas en elaboración de botanas 
 
1.2.1 Harina de trigo y su composición 
 
La harina de trigo contiene proteínas solubles e insolubles. Las proteínas insolubles 
(gluten) representan aproximadamente el 80% de las totales y son la principal 
proteína de reserva del trigo. El gluten es una mezcla heterogénea, 
fundamentalmente gliadinas y gluteninas. En la tabla 1.1 se muestra la composición 
química promedio de la harina de trigo. 
 
Tabla 1.1 Composición química promedio de harina de trigo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente:(Werner, 1997) 
COMPONENTE CONTENIDO (%) 
Carbohidratos 74-76 
Proteínas 12.2 
 Lípidos 1-2 
Agua 12 
Minerales 1-2 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
13 
 
El elevado contenido en glutamina e hidroxiaminoácidos (10%) del gluten son los 
responsables de sus propiedades fijadoras de agua. Además, entre la glutamina y 
los restos hidroxilo de los polipéptidos del gluten, se establecen puentes de 
hidrógeno, que contribuyen a sus propiedades de cohesión-adhesión. Bajo la 
acción de las fuerzas de cizalla y tracción aplicadas, las proteínas del gluten 
absorben agua y se despliegan parcialmente (Fennema, 2000). 
 
El trigo contiene entre un 74-76% de carbohidratos, estos son los componentes, 
que junto con las proteínas que le ayudan a tener atributos para el desarrollo de 
botanas. Este cereal es uno de los principales alimentos en la dieta del mundo, 
junto con el maíz y el arroz en América y el Asía. Sin embargo, el consumo humano 
de este cereal, no puede realizarse directamente, pues requiere un proceso previo 
de transformación que comienza con la molienda, mediante la que se obtiene la 
harina, lo cual ubica a la industria harinera como el eslabón estratégico de la 
cadena producción-consumo y la constituye como principal demandante del grano. 
La harina cruda no es asimilable por el sistema digestivo humano, por eso, para el 
consumo se requiere de cocción, que generalmente se realiza por horneado del 
grano (Werner, 1997). 
 
El componente mayoritario del grano es el endospermo, cercano al 83%, es la 
fuente de la harina blanca. La calidad nutritiva global contiene: 70-75% de la 
proteína total. 43% del ácido pantotéico, 32% de la riboflavina, 12% de la 
niacina, 6% de la piridoxina, 3% de la tiamina. El salvado del trigo tiene 14.5% del 
grano. La calidad nutritiva global, contiene: 85% de la niacina, 73% de la 
piridoxina, 50% del ácido pantotéico, 42% de la riboflavina, 33% de la tiamina, 19% 
de la proteína. Por otro lado el embrión corresponde al 2.5% del grano. Su calidad 
nutritiva global, es: 54% de la tiamina, 26% de la riboflavina, 21% de la 
piridoxina, 8% de la proteína, 7% del ácido pantotéico, y 2% de la niacina. 
 
 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
14 
 
1.2.2 Harina de maíz y su composición 
 
Se entiende por harina de maíz al polvo fino que se obtiene moliendo el cereal 
mediante diferentes métodos. Una de las principales características que distingue a 
la harina de maíz de otras como las de trigo, cebada o avena es el hecho de 
carecer de gluten por lo que no puede utilizarse este tipo de harina como 
ingrediente exclusivo en la fabricación de algunos productos alimenticios como el 
pan y las botanas expandidas (Quaglia, 1991). 
 
Adicionalmente, para obtener harina de maíz, se requiere que el cereal sea tratado 
por un proceso obligado que se conoce como nixtamalización (Rojas-Molina et al., 
2009; Palacios-Fonseca et al., 2009; Gutiérrez- Cortez et al., 2010). Éste es un 
tratamiento térmico-alcalino donde las semillas son precocidas en una solución 
alcalina y luego los granos son reposados en su mismo líquido de cocimiento. 
Posteriormente, se lavan y se drenan para molerse. Por esa razón el producto final 
se conoce como “harina de maíz nixtamalizada”. 
 
La composición química general promedio del grano de maíz se muestra en la tabla 
1.2 (Klaus y Karel, 1991). 
 
Tabla 1.2 Composición química general promedio de harina de maíz 
COMPONENTE CONTENIDO (%) 
Carbohidratos 79.6 
Proteínas 8.4 
Lípidos 2.8 
Agua 12 
Minerales 2.9 
 
Fuente:Klaus y Karel (1991) 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
15 
 
La composición química del maíz como la de otros cereales puede sufrir 
variaciones dependiendo de factores en general ambientales, como el tipo de suelo 
en que se cultiva. Los carbohidratos son la fracción cuantitativamente más 
importante, confieren al maíz la característica de alimento altamente energético, 
están representados por el almidón, azúcares y la celulosa. 
 
Las proteínas del maíz son de tres tipos: Prolamina (zeina) 45% del total de 
proteína, glutelina 35% y globulina 20%. Generalmente el maíz cuando se utiliza en 
las botanas, es con una mezcla de otros cereales, salvo que las botanas no sean 
expandidas. 
 
1.2.3 Almidón y sus características 
 
El almidón constituye el compuesto más abundante de los cereales. Además de su 
utilización directa con los propios granos, el almidón puede utilizarse como aditivo, 
bien en su forma nativa o con una modificación química, física, o genética. Este es 
un polisacárido al cual se le atribuyen los fenómenos de gelatinización y 
retrogradación, por lo tanto proporciona propiedades texturales al producto final 
(Badui, 2006). 
 
La incorporación de almidón en alimentos a procesar, es un factor importante para 
mejorar las características sensoriales de estos ya que presenta una gran variedad 
de propiedades funcionales tales como: ligante, adhesivo, enturbiante, formador de 
películas, estabilizante, gelificante, humectante, texturizante y espesante (Biladeris, 
1991). 
 
El almidón se encuentra en los granos de cereal en forma de gránulos que actúan 
como tejido de reserva durante el crecimiento de la planta. El gránulo de almidón 
fresco en estado nativo no se encuentra presente en los alimentos procesados, solo 
en la masa para panadería y quizá en muy pocos productos alimenticios más. Por 
su parte, la estructura del gránulo nativo de almidón se destruye en todos los 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
16 
 
procesos de fabricación de alimentos que utilicen alguno de los constituyentes del 
cereal (es decir la gelatinización del almidón). El almidón de los distintos cereales 
tiene una amplia gama de tamaños, donde los mayores gránulos de almidón 
corresponden a las partículas de maíz. 
 
El almidón es la mezcla de dos polisacáridos muy similares, la amilosa (lineal) y la 
amilopectina (ramificada) (Badui, 2006); el contenido de amilosaen la mayoría de 
almidónes nativos se encuentra entre el 25% y el 29%, si bien también existe en las 
variedades céreas y de alto contenido en amilosa en el maíz y el trigo. La amilosa 
es una cadena lineal compuesta de unidades de glucosa con uniones entre el 
carbono 1 y el carbono 4 de las unidades de glucosa y por tanto, constituida por 
uniones glucosídicas α-1,4. La amilosa forma una red tridimensional cuando se 
asocian las moléculas al enfriarse. Los almidones ricos en amilosa mantienen su 
forma cuando se moldean y por lo tanto gelifican, mientras que los almidones sin 
amilosa se utilizan como espesantes. 
 
Las moléculas de amilopectina suponen aproximadamente tres cuartos de los 
polímeros en un gránulo de almidón. La cadena de glucosa de la amilopectina 
contiene uniones α-1,4 con ramificaciones α-1,6 cada 15-30 unidades de glucosa 
de la cadena. Los almidones con un porcentaje alto de amilopectina van a espesar 
una mezcla pero no formaran un gel, porque a diferencia de la amilosa, las 
moléculas de amilopectina no se asocian y forman enlaces químicos (Hoseney, 
1991). 
 
1.2.5 Otras materias primas no convencionales 
 
En la elaboración de botanas, sobre todo en la última generación se han utilizado 
gran cantidad de componentes aparte de los cereales para enriquecer las botanas y 
elevar su contenido nutrimental, tales como: jitomate, polvos de carne y de algunos 
vegetales como espinacas. 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
17 
 
1.2.6 Harina de nopal y su composición 
 
En la dieta autóctona del pueblo mexicano, el nopal fue utilizado ampliamente, no 
solo como alimento sino también con fines terapéuticos. En la medicina tradicional 
mexicana, a la planta de nopal se le atribuye la capacidad de ayudar en la 
prevención y el control de algunos síntomas como; la temperatura corporal, el 
mucílago, para curar los labios partidos, la pulpa para la diarrea, las pencas del 
nopal como apósito caliente para aliviar inflamaciones. 
 
Actualmente se han incrementado las investigaciones en el ámbito alimenticio y en 
la medicina, dando como resultado concretos beneficios respecto al consumo de 
nopal. En México la ingesta anual per cápita de nopal es de 6.4 kilos (Granados y 
Castañeda, 2003). El nopal se utiliza como forraje, pero igualmente se 
comercializan las pencas tiernas como verdura, éstas se pueden preparar en 
escabeche, se cocinan caldos, y sopas, en ensaladas o en guisados, en platos 
fuertes, como antojitos, en salsas, bebidas, postres, mermeladas y un sinfín de 
usos alimenticios que se le puede dar a esta planta. Recientemente, ha sido muy 
popular el consumo de nopales licuados con alguna fruta como medida para bajar 
de peso o para personas que padecen ciertas enfermedades. El único problema de 
esto es que a muchas personas les resulta muy desagradable el mucílago o baba, 
ya que al hacer el licuado se queda ahí. El polvo de nopal o nopal deshidratado, ha 
venido a ofrecer una solución para este inconveniente (Rodríguez et al., 2007; 
Cornejo-Villegas et al., 2010). 
 
 
 
 
 
 
 Figura 1.2 Planta de nopal 
 
 
 
Figura 1.5 Recolección de nopales de 100 días de maduración 
Cladodios 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
18 
 
El nopal del género Opuntia Ficus Indica, casi no tiene espinas. En la figura 1.5 se 
muestra la planta de nopal. Es un vegetal arborescente que puede llegar a medir de 
3 a 5 metros de alto, su tronco es leñoso y mide entre 20 y 50 cm de diámetro, 
forma artículos oblongos (Pencas o Cladodios). Su espesor depende de su estado 
de maduración (Granados y Castañeda, 2003). 
 
El nopal es una cactácea perenne xerófila, es resistente a la sequía debido a los 
cambios morfológicos que le permiten reducir la superficie de evaporación. En la 
tabla 1.3 se registra la composición química promedio de polvo de nopal de la 
variedad Opuntia Ficus indica de diferentes estados de maduración en la planta 
 
La composición química de las cenizas de las cactáceas varia en las distintas 
especies y también dentro de una misma especie, de acuerdo con la composición 
química del suelo y con los complicados fenómenos mediante los que esas plantas 
disponen de sus nutrientes; además estos fenómenos se relacionan con la acidez, 
salinidad, conductividad, grado de disociación o ionización, humedad y textura del 
suelo. 
 
Tabla 1.3 Composición química del nopal (g/100 g de producto) 
EDAD DE 
NOPAL 
(DÍAS) 
HUMEDAD 
(g) 
CENIZAS 
(g) 
GRASA 
(g) 
PROTEÍNA 
(g) 
FIBRA 
SOLUBLE 
(g) 
FIBRA 
INSOLUBLE 
(g) 
40 5.03 17.65 2.16 7.07 25.50 40.14 
50 8.81 19.59 2.37 8.99 22.52 51.66 
60 5.43 20.64 2.38 8.39 11.38 58.61 
70 4.85 21.09 1.62 8.92 11.28 56.07 
80 4.36 21.64 1.53 7.25 10.81 61.24 
90 4.81 21.92 1.50 7.78 10.36 60.60 
100 4.08 22.80 1.42 8.29 8.49 61.67 
115 4.58 22.91 1.72 8.48 8.41 61.84 
125 4.35 20.91 1.70 5.85 9.80 66.42 
Fuente: (Hernández-Urbiola et al., 2010) 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
19 
 
Los componentes principales de las cenizas son calcio y potasio, aunque también 
se encuentra algo de magnesio, sílice, sodio y pequeñas cantidades de hierro, 
aluminio y manganeso (Stintzing y Reinhold, 2005; Rodríguez-García et al., 2007). 
 
Dentro de las bondades del nopal más destacadas se encuentra la elevada 
concentración de calcio y fibra en cladodios de estadios de maduración mayores de 
ocho meses. El calcio es un mineral esencial que se encuentra en gran abundancia 
en el cuerpo, el 99% de todo el calcio en el cuerpo se encuentra en huesos y 
dientes. El 1% restante está en la sangre. El calcio juega papeles importantes en el 
buen funcionamiento del sistema nervioso, la contracción de músculos y la 
coagulación de la sangre. 
 
Tabla 1. 4 Recomendaciones de ingesta de calcio diarias 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: (Cervera et al., 2000). *RDA Recomended Dietary Allowances. 
 
Si el nivel de calcio en la sangre se reduce a más de lo normal, entonces el calcio 
es obtenido del hueso para mantener un nivel del calcio adecuado en la sangre. Por 
lo tanto es importante consumir suficiente calcio para mantener los niveles 
adecuados de calcio en la sangre y los huesos. Si no se puede consumir suficiente 
calcio a través de la comida, los suplementos son una alternativa sana para lograr 
un consumo de calcio adecuado. 
 
EDAD FAO-OMS 1975 (mg/día) 
RDA (EE.UU) 1989 
(mg/día) 
RDA EUROPA 1994 
(mg/día) 
0-12 meses 600 600 400 
Niños 600 800 550 
Adolescentes 700 1200 800-1000 
Adultos 500 800 600m y 800h 
Embarazadas 700 1200 700 
Lactantes 1000-1200 1200 1200 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
20 
 
El calcio del organismo va aumentando hasta el final de la época de crecimiento, 
pero posteriormente el intercambio con el exterior sigue siendo intenso, 
produciéndose una constante eliminación de calcio, que debe ser repuesto a partir 
de la ingesta. En la tabla 1.4 se presentan las recomendaciones de ingesta diaria 
para el calcio. 
 
La calcemia es una constante biológica (normal de 8.5 a 10 mg/100). Su regulación, 
así como la absorción intestinal, el depósito en el tejido óseo y la eliminación por 
vía urinaria dependen de la vitamina D3, de la parathormona (y otras hormonas) y 
del fósforo. La consecuencia de una ingesta baja en calcio prolongada durante 
mucho tiempo es la desmineralización ósea, verdadera descalcificación que vuelve 
frágil al hueso (en una etapa inicial denominada osteopenia,en una etapa 
avanzada denominada osteoporosis). En los niños podrá comprometerse el 
crecimiento óseo, aunque el trastorno característico que pueden sufrir es el 
raquitismo, deformidad ósea por el déficit de vitamina D3. El calcio consumido es 
absorbido por el cuerpo en el intestino. No todo el calcio consumido se absorbe. La 
cantidad de calcio absorbido o biodisponible dependerá de la clase de calcio 
consumido. 
 
El calcio de los alimentos se absorbe en la parte alta del intestino delgado 
(duodeno, yeyuno proximal). El porcentaje absorbido es del 10 al 40 por 100 del 
total ingerido, eliminándose el resto por las heces. Facilitan la absorción de calcio la 
lactosa, las proteínas y la vitamina D3. Dificulta la absorción, la presencia de 
oxalatos o de fitatos, que forman con el Ca sales insolubles, y también el exceso. 
Los fitatos se encuentran en el salvado de trigo y en el tegumento de otros 
cereales. Los oxalatos, están presentes en acelgas, espinacas y otras verduras. La 
absorción y el depósito de Ca en los huesos necesitan de la acción de la vitamina 
D3. 
 
El tejido óseo degrada y elimina sales cálcicas continuadamente, por lo que es 
necesario el calcio que proporciona a diario la alimentación. Además del calcio no 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
21 
 
absorbido a diario y que se elimina por las heces, el organismo elimina una parte 
por la orina y algo por el sudor. Asimismo aun en una dieta sin calcio, el intestino 
elimina cierta cantidad diaria. 
 
La leche es la principal fuente de Ca; un vaso de 200 mL con este alimento 
proporciona unos 250 mg. Igualmente lo son el queso, el yogurt y otras leches 
fermentadas. La leche descremada contiene el mismo porcentaje que la entera. Los 
frutos secos grasos (avellanas, nueces etc.) y las legumbres son también una 
fuente importante de Ca, aunque su nivel de absorción sea mucho menor que el de 
los productos lácteos. Las carnes y los pescados, así como las verduras y frutas, 
contienen cantidades discretas (Cervera et al., 2000). 
 
La fibra uno de los componente mayoritarios en las cactáceas, es el nombre con 
que se designa a un grupo muy amplio de polisacáridos, de los considerados 
estructurales, que no son aprovechados metabólicamente por los organismos 
monogástricos, incluyendo al hombre, pero que cumplen una función muy 
importante en el bienestar del individuo. Estos polímeros no se encuentran de 
manera natural en los alimentos de origen animal, ya que son exclusivos de los 
vegetales. La composición de dichas fibras es muy variada en los distintos 
alimentos, y depende de muchos factores entre los que destaca la madurez del 
producto (Badui, 2006) Dentro de la terminología utilizada para referirnos a la fibra, 
es importante diferenciar tres conceptos que todavía aparecen con relativa 
frecuencia en la literatura general: fibra cruda, fibra vegetal y fibra dietética. La fibra 
total, es por definición el residuo obtenido tras el tratamiento de los vegetales con 
ácidos y álcalis. Es decir, es un concepto más químico que biológico. La fibra 
vegetal se refiere fundamentalmente a los elementos fibrosos de la pared de la 
célula vegetal. Por último la fibra total engloba todo tipo de sustancias, sean 
fibrosas o no, y que, por tanto, incluye la celulosa, la lignina, las pectinas, las 
gomas, etc. (Bensadón et al., 2010). 
 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
22 
 
La importancia de la fibra en la dieta fue puesta de manifiesto en la década de los 
setenta, a raíz de esto se han efectuado muchos estudios que relacionan la 
ausencia de fibra con diversos problemas de salud, tales como constipación, 
diverticulosis, colitis, hemorroides, cáncer en el colon y en el recto, diabetes 
mellitus, ateroesclerosis y otros. Su función principal es que tiene la capacidad de 
hincharse al absorber agua, y por lo tanto, de aumentar el volumen de la materia 
fecal; esto provoca un incremento en los movimientos peristálticos del intestino y 
facilita el tránsito, la distensión intestinal y consecuentemente la defecación; es 
decir, su acción primaria se lleva a cabo precisamente en el colon del ser humano 
(Bensadón et al., 2010). 
 
Los cladodios del nopal tienen un excelente potencial como una fuente de fibra 
para la nutrición humana. La fibra contribuye a la prevención y al tratamiento de 
enfermedades gastrointestinales. La fibra tiene varias propiedades físicas 
interesantes que están probablemente relacionadas con sus efectos fisiológicos. 
Por ejemplo, la fibra aumenta la capacidad de absorción de agua e incrementa la 
concentración de iones que ligan en el sistema digestivo humano. Las ligninas 
insolubles y polisacáridos son responsables de las propiedades de absorción de 
agua. Las propiedades de la fibra son atribuibles al contenido de ácido urónico. Los 
ácidos urónicos unen los iones como el calcio, magnesio, hierro y zinc. Las fibras 
dietéticas también forman geles debido a los componentes de la fibra soluble como 
la pectina, gomas y mucílago. 
 
En los últimos años se ha observado una tendencia hacia el desarrollo de 
productos altos en fibra, destinados a consumo humano, lo cual ha aumentado el 
valor agregado de la fibra, que antes se destinaba únicamente a la elaboración de 
alimento balanceado. La principal dificultad es que las personas cambien sus 
hábitos alimenticios y aumenten el consumo de fibras. Una posibilidad es que estas 
fibras se incluyan en el desarrollo de nuevos productos, tal como puede ser el caso 
de bebidas o productos extrudidos. Adicionalmente, muchos compuestos 
antioxidantes, mejor conocidos como quimiopreventores están presentes en la fibra 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
23 
 
dietética. Dichos compuestos están en el candelero de las investigaciones en 
aspectos de la nutrición y presentan un buen potencial como ingredientes en la 
industria de la comida y de los compuestos nutracéuticos (Saura-Calixto, 1998). 
 
1.3 Operación unitaria de extrusión 
 
Por definición la extrusión se define de la siguiente manera: operación unitaria por 
la cual un material alimentario es forzado a fluir, bajo una o más etapas de 
mezclado, calentamiento y cizallamiento, a través de un troquel que se diseña para 
moldear y/o secar e inflar los ingredientes (Rossen y Miller, 1973). 
 
Un extrusor de alimentos es un aparato que facilita el proceso de moldeado y 
reestructuración para los ingredientes alimentarios. También se considera como 
una operación unitaria altamente versátil que se puede aplicar a una amplia 
variedad de procesos alimentarios, ver anexo 1. 
 
Funciones de un extrusor. 
 
Las condiciones generadas por el extrusor permiten la realización de muchas 
funciones que permiten que se utilice para una extensa gama de alimentos, y 
aplicaciones industriales, tales como: 
 
 Aglomeración: Con un extrusor, los ingredientes se pueden compactar en 
trozos distintos. 
 Desgasificado: Mediante un proceso de extrusión los ingredientes que 
contienen bolsas de gas se pueden desgasificar. 
 Deshidratación: Durante un proceso normal de extrusión, puede tener lugar 
una pérdida de humedad. 
 Expansión: La densidad del producto se puede controlar mediante las 
condiciones y la configuración de operación del extrusor. 
 Gelatinización: La cocción por extrusión mejora la gelatinización del almidón. 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
24 
 
 Trituración: Durante el procesado en el cilindro del extrusor los ingredientesse pueden triturar. 
 Homogeneización: Un extrusor puede homogeneizar, reestructurando 
ingredientes granulados en formas más atractivas. 
 Mezclado: En la tolva del extrusor está disponible un cilindro rotatorio con 
extensiones de acero inoxidable que proporciona acción de mezclado. 
 Pasteurización: La utilización de la tecnología de extrusión en caliente puede 
alcanzar temperaturas de pasteurización en los ingredientes. 
 Moldeado: Un extrusor puede realizar cualquier forma deseada del producto 
mediante el cambio de boquilla o troquel utilizado a la salida del extrusor. 
 
1.3.1 Principio de operación 
 
La extrusión es un proceso donde se combinan operaciones unitarias como 
mezclado cocción, amasado y moldeo. El extrusor está constituido por un tornillo en 
el que el alimento es comprimido y cocido por fricción hasta la obtención de una 
masa semisólida, la que es impulsada a través de un pequeño dado u orificio, este 
es el responsable de desarrollar una gran variedad de texturas y formas, a partir de 
diferentes materias primas. El sistema de extrusión de tornillo simple debe de 
cumplir cierto número de fenómenos en un tiempo muy corto bajo condiciones 
controladas y continuas. Estos fenómenos incluyen manipulación de temperatura, la 
alimentación, el mezclado, la cocción, el enfriamiento y el moldeado. La presión, la 
temperatura, la humedad, y la viscosidad resultante del extruido están afectadas 
por la configuración del sistema y las condiciones de procesado (Guy 2001). Las 
partes principales de un extrusor son las siguientes: 
 
Tornillo o rotor del extrusor: Se compone de segmentos de tornillos simples o de 
alabe sencillo, o de doble alabe, y recibe los ingredientes, los mezcla, los 
transforma en masa homogénea plástica, los cuece y los forza a través de seguros 
de presión y de un dado en la parte final. 
 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
25 
 
Cilindro o Barril: Es la parte cilíndrica, que cubre al tornillo o rotor. 
Tolva mezcladora: Espacio donde son vertidas las mezclas a procesar. 
Placa portadados: Se adapta a la parte final del barril y da forma al producto. 
Cortador de producto: Cuchillas que giran a velocidad constante. 
 
1.3.2 Secciones principales de un extrusor 
 
La elección de la adecuada configuración del extrusor es crítica para el éxito de la 
extrusión. La selección de la configuración del sistema adecuado incluye las 
siguientes zonas. 
 
 Zona de alimentación: En esta área se introducen materiales crudos de baja 
densidad global de masa en el cilindro del Extrusor. La velocidad de 
alimentación total es limitada por la capacidad de los tornillos de esta 
sección para transportar la alimentación seca 
 Zona de amasamiento: En esta etapa continua la compresión y los tornillos 
del extrusor empiezan a alcanzar un mayor grado de llenado conforme 
disminuye el paso del tornillo. La materia prima pierde su textura de 
identidad granular y su densidad empieza a aumentar conforme lo hace la 
presión en el interior del cilindro. La zona de amasamiento es básicamente 
una zona de transición entre la materia prima articulada y el material 
viscoelástico homogéneo encontrado en la zona de fusión. 
 Zona de cocción: En esta área comúnmente la temperatura y la presión 
aumentan de manera muy rápida debido a la presencia del dado y al paso 
pequeño del tornillo. La transformación final de la materia prima también 
ocurre aquí, lo que afecta de manera importante, la densidad, el color y las 
propiedades funcionales del producto final. 
 Zona de formado y corte: Es la zona de importancia para productos 
expandidos al promover una repentina evaporación, de humedad en forma 
de vapor por el cambio drástico de presión. El material formado que fluye es 
cortado por medio de un sistema de navajas simples o múltiples que giran a 
ciertas rotaciones por minuto a varios milímetros de la salida del dado. 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
26 
 
1.3.3 Extrusor de tornillo simple 
 
En la industria de hoy día el termino extrusor, típicamente significa una maquina 
con unas características de tornillo de Arquímedes (es decir, un tornillo roscado 
girando que se ajusta suficientemente apretado en un cilindro para transportar el 
fluido) que procesa de modo continuo el producto. 
 
Los elementos del tornillo de rotación y cierre de cizalla del extrusor conducen y 
calientan secuencialmente el material a través de la disipación de energía 
mecánica. El material preacondicionado es conducido a la tolva de alimentación 
donde tendrá un mezclado homogeneizado, para la integración de todos los 
ingredientes, posteriormente el material ya mezclado ingresará al interior del 
cilindro del extrusor. A medida que el material es transportado dentro de la zona de 
amasado el grado de inclinación del tornillo disminuye y el ángulo de la rosca 
también puede disminuir para lograr mayor mezclado en esta área. El deslizamiento 
reducido en la pared del cilindro previene al material alimentario de que cambie de 
dirección con el tornillo, referido como flujo de arrastre. Un canal continuo del 
tornillo sirve como paso para el flujo inducido por la presión, así que la presión 
detrás del troquel es usualmente mucho más alta que en la entrada. También tiene 
lugar el flujo de fuga en el espacio libre entre la punta del tornillo y la pared del 
cilindro. La rosca del tornillo se puede interrumpir en esta área para aumentar más 
el mezclado mediante el flujo de fuga. En la zona final de cocción, la densidad 
aumenta más a medida que la combinación de entradas de energía térmica y 
mecánica plastifica el material por encima de su temperatura de fusión de 
transición. La rosca del tornillo en la zona final de cocción es típicamente poco 
profunda, tiene un grado de inclinación corto, y tiene perfiles de rosca que son 
relativamente planos para aumentar el flujo de fuga y disminuir la capacidad de 
transporte. El elemento final del tornillo a menudo es de forma cónica, que reduce 
el desplazamiento volumétrico (Guy, 2001). 
 
 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
27 
 
1.4 El fenómeno de gelatinización y su importancia en la extrusión 
 
Los gránulos de almidón son insolubles en agua fría debido a que su estructura 
está altamente organizada ya que presenta una gran estabilidad debido a las 
múltiples interacciones que existen con sus dos polisacáridos constituyentes; sin 
embargo, cuando se calientan empieza un proceso lento de absorción de agua en 
las zonas intermicelares amorfas, que son las menos organizadas y las más 
accesibles, ya que los puentes de hidrógeno no son tan numerosos ni rígidos como 
en las áreas cristalinas. 
 
Tabla 1.5 Propiedades de algunos almidones 
ORIGEN DEL 
ALMIDÓN 
MÁRGENES DE 
TEMPERATURA DE 
GELIFICACION 
(ºC) 
FORMA DEL GRÁNULO 
TAMAÑO 
DEL 
GRÁNULO 
(nm) 
Cebada 51-60 Redondo, Lenticular 20-25 
Triticale 
Trigo 
55-62 
58-64 
Redondo 
Lenticular, redondo 
19 
20-35 
Centeno 57-70 Redondo o lenticular 28 
Avena 
Maíz 
53-59 
62-72 
Poliédrico 
Redondo o poliédrico 
3-10 
15 
Maíz céreo 
Sorgo 
Arroz 
63-72 
68-78 
68-78 
Redondo 
Redondo 
Poligonal 
15 
25 
3-8 
 
 Fuente: (Hoseney, 1991) 
 
A medida que se incrementa la temperatura, se retiene más agua y el gránulo 
empieza a hincharse y aumentar de volumen, fenómeno que se puede observar en 
el microscopio; una vez que la parte amorfa se ha hidratado completamente, la 
cristalina inicia un proceso semejante, pero para esto se requiere más energía. Al 
llegar a una cierta temperatura, el gránulo alcanza su punto máximo y pierdetanto 
su patrón de difracción de rayos X como la propiedad de birrefringencia; si se 
aumenta más calor, el gránulo hinchado, incapacitado para retener el líquido, se 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
ANTECEDENTES 
 
 
28 
 
rompe parcialmente y la amilosa y la amilopectina fuertemente hidratadas, se 
dispersan en el seno de una disolución. (Badui 2006). La relación de amilosa-
amilopectina es relativamente constante, con un 23% ± 3%. Sin embargo, en 
algunos cereales mutantes esa relación se altera. La gelatinización tiene lugar en 
un rango de temperaturas típico del almidón pero a su vez está influenciado por el 
contenido en agua y la presencia de componentes tales como sal y azúcar 
(Hoseney, R.C. 1991). Las temperaturas de gelatinización tienen un intervalo para 
cada cereal, estos valores se reportan en la tabla 1.5. Los cambios del almidón 
durante la extrusión tienen algunos efectos nutritivos. Las proteínas presentes en 
las materias primas pueden sufrir un desplegamiento de su estructura cuando son 
sometidas a calentamiento o a fuerzas de rotura, durante la extrusión. Las 
estructuras proteicas intactas representan una barrera a las enzimas digestivas, y la 
combinación de calor y ruptura es una manera muy eficiente de desbaratar dichas 
estructuras. La desnaturalización de las proteínas para formar configuraciones al 
azar mejoran su calidad nutricional, haciéndolas más accesibles a las proteasas y 
por eso mismo más digestibles. La gelatinización se puede determinar mediante un 
número de métodos incluyendo los datos térmicos y la susceptibilidad de la 
amilasa. Aunque la gelatinización completa no tiene lugar bajo las condiciones de 
extrusión utilizadas, esta operación aumenta considerablemente la digestibilidad 
enzimática del almidón de harina entera. Los lípidos, la sacarosa, la sal y la fibra 
dietética modulan la gelatinización de alimentos almidonosos y pueden afectar la 
expansión y otras propiedades físicas. Aunque las enzimas usualmente se inactivan 
durante la extrusión, las enzimas térmicamente estables añadidas al almidón previo 
a la operación, aumentan la velocidad de reacción dentro del cilindro (Jin et al., 
1994). 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 METODOLOGIA 
 
 
29 
 
CAPITULO 2 
 
2.1 Objetivo General: 
 
Establecer las condiciones de proceso de un extrudido, horneado y fortificado con 
polvo de nopal y diferentes formulaciones de harina de maíz y harina de trigo, 
mediante la adaptación de la tecnología de un extrusor en frío, analizando la 
influencia de las variables que intervienen en la operación para proporcionar a los 
consumidores una botana con aporte nutrimental de calcio y fibra. 
 
2. 2 Desarrollo experimental 
 
Los procedimientos experimentales se resumen en el cuadro metodológico que se 
muestra en la figura 2.1, el cual es una guía para la ejecución de la parte 
experimental, en cuanto a su estructura y secuencia metodológica, el cuadro se 
dividió en actividades preliminares y las actividades por objetivo, las cuales fueron 
jerarquizadas con el fin de establecer prioridad a las de mayor importancia y las que 
pueden realizarse de manera simultánea para el cumplimiento del objetivo general. 
También muestra los niveles de variación en que se trabajaron las variables 
independientes, las relaciones existentes entre ellas que sustentan esta 
investigación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 METODOLOGIA 
 
 
30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.1 Cuadro metodológico del desarrollo experimental 
Objetivo general: Establecer las condiciones de proceso de un extruido horneado y fortificado con polvo de nopal y 
diferentes formulaciones de harina de maíz y harina de trigo, mediante la adaptación de la tecnología de un extrusor 
en frío, analizando la influencia de las variables que intervienen en la operación para proporcionar a los 
consumidores un producto con aporte nutrimental de Calcio y fibra. 
Actividades preliminares 
Corrida 
No 
F 1 F 2 F4 F8 F 15 
Formulación Boquilla % 
 
Humedad 
tiempo 
mezclado 
Tornillo 
(# 
alabe) 
1 5 % 1 28% 7 min 9 
2 5 % 1 28% 15 min 11 
3 5 % 1 30% 7 min 11 
4 5 % 1 30% 15 min 9 
5 5 % 2 28% 7 min 11 
6 5 % 2 28% 15 min 9 
7 5 % 2 30% 7 min 9 
8 5 % 2 30% 15 min 11 
9 10 % 1 28% 7 min 11 
10 10 % 1 28% 15 min 9 
11 10 % 1 30% 7 min 9 
12 10 % 1 30% 15 min 11 
13 10 % 2 28% 7 min 9 
14 10 % 2 28% 15 min 11 
15 10 % 2 30% 7 min 11 
16 10 % 2 30% 15 min 9 
1.- Selección y recolección de nopal 
2.-Deshidratado de nopal 
3.-Molienda de nopal 
4.-Tamizado de materiales 
Diseño ortogonal (estadístico) 
Harina de maíz 
Harina de trigo 
 
% Gelatinización 
Técnica: Yodometría 
Almidón gelatinizado en las 
botanas extruidas en frío a 
diferentes condiciones 
experimentales. 
% Calcio: Método 
(Fernández et al., 
2004). 
Humedad: Método 
925.10 de la AOAC 
(2000). 
Fibra total: Método 
Kennedy 
modificado. 
 
Análisis y discusión de resultados 
ELABORACIÓN DE BOTANAS 
FORTIFICADAS CON POLVO 
DE NOPAL EN UN EXTRUSOR 
EN FRIO Y HORNEADAS 
Conclusiones 
Dureza 
Texturometro Lloyd-
Instruments TA500 con cilindro 
de 3 mm de acero y celda de 
carga 10kg 
Polvo de nopal 
Análisis Granulométrico 
Factores y niveles para elaboración de botanas 
horneadas 
TÉCNICAS Y/O MÉTODOS 
DE EVALUACIÓN 
Porosidad Técnica volumétrica 
P= (1-Pd/Sd) 
Pd =ρ de la partícula (g/cm3) 
Sd= ρ verdadera de los sólidos (g/cm3) 
 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 METODOLOGIA 
 
 
31 
 
2.3 Actividades Preliminares 
 
Los nopales (cladodios) fueron recolectados en un terreno que se encuentra 
ubicado en el Municipio de Silao, Estado de Guanajuato. En la figura 2.2 Se 
observa el procedimiento de la recolección de cladodios de 400 g del género 
Opuntia ficus indica. 
 
 
Figura 2.2 Recolección de cladodios de nopal Opuntia ficus indica 
 
Como muestra la figura 2.2 con un cuchillo de acero inoxidable se procedió a cortar 
de raíz el cladodio y se guardaron en un huacal de madera. Los nopales fueron 
transportados al Laboratorio Experimental Multidisciplinario, nave 2000 de la 
Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán. 
 
Ahí los nopales fueron sumergidos por completo en una solución de agua potable y 
gotas de yodo (8 gotas por litro) durante 20 minutos. Posteriormente, se procedió a 
limpiar los nopales eliminando las espinas con ayuda de un dispositivo 
sacabocados de acero inoxidable. 
 
Una vez limpios los nopales, se cortan en cuadros de 2x2 cm el corte se realiza con 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 METODOLOGIA 
 
 
32 
 
un molde de acero inoxidable para una mejor homogeneidad en el tamaño y en la 
operación de secado como se muestra en la figura 2.3. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.3 Cortado en cuadrados con molde de acero inoxidable 
 
Los cladodios ya cortados se colocan acomodándolos en rejillas de acero 
inoxidable con orificios de 3 mm para que el aire al circular, seque ambos ladosdel 
nopal, dejando hacia arriba el mucílago con el objetivo de que éste no se quede 
pegado en la charola. La distribución del nopal ya cortado queda a lo largo y ancho 
de la charola, dejando un espacio entre ellos. Se acomodaron manualmente de 
manera que quede un espacio pequeño entre ellos para que la transferencia de 
calor sea más homogénea. 
 
Se utilizaron la segunda y la tercera cama de la estufa debido a que son las áreas 
del equipo que mantienen la misma temperatura, previamente se caracterizó el 
equipo para conocer la temperatura que mantienen las camas con respecto a lo 
que marca el indicador de la estufa, generalmente hay una diferencia de 15 °C. 
 
Se encendió la estufa a 65 ºC, se esperó que el equipo alcanzara la temperatura 
de 50 °C en las camas que se utilizaron para el deshidratado. Se pesaron las 
charolas con producto. Después se introdujo la charola a la estufa y se dejó secar a 
50 °C. Cada hora se procedió a voltear cada uno de los cubos de nopal y se 
registró su peso. Este procedimiento terminó hasta que los nopales alcanzaron una 
humedad del 4%. Por último, las piezas de nopal ya seco se guardaron en bolsas 
de polietileno para posteriormente continuar con la molienda. 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 METODOLOGIA 
 
 
33 
 
2.4 Elaboración de polvo de nopal 
 
Materiales 
 
 Molino de martillos estriados (Pulvex 200) 
 Bolsas de manta para molino 
 Criba de 1 mm 
 Multímetro digital, marca Esteren Mul-100 
 Balanza granataria digital marca Ohaus, modelo VOB 120 
 
Una vez seco el nopal, se trasladó al molino de martillos estriados Pulvex 200, en el 
cual se colocó un saco de manta en la salida para que los sólidos finos no salieran 
y una bolsa de manta en la tolva para recibir el producto. Se abrió la tolva a 1 mm 
para utilizarla como dosificador en la parte alta del molino a fin de que el nopal no 
saliera a gran velocidad, sino que esta sea regulada, esto se realizó con la finalidad 
de que las cuchillas del molino no sufran daño al recibir la carga en gran proporción 
y no superar la capacidad del equipo. 
 
2.5 Análisis granulométrico de las materias primas 
 
Materiales 
 
 Ro-tap modelo RX-29 serie 12032 
 Serie de tamices USA 
 Espátula 
 Balanza granataria 
 Polvo de nopal 
 Harina de maíz nixtamalizado 
 Harina de trigo 
 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 METODOLOGIA 
 
 
34 
 
El análisis granulométrico de los sólidos granulares de nopal se realizó en el equipo 
Ro-tap el cual se muestra en la figura 2.4, con una serie de tamices no rigurosa 
USA con rango de malla 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 100, 120, para nopal por ser un 
sólido granular fibroso y cristalino. 
 
 
Figura 2.4 Rot-tap 
 
El análisis granulométrico de harina de maíz nixtamalizado se llevó a cabo en el 
equipo Rot-tap con una serie de tamices rigurosa USA con rango de malla 20, 25, 
30, 35, 40, 45, y posterior 50, 60, 70, 80, 100, 120 (ver figura 2.5) de acuerdo a la 
NMX-046-S-1980 para el análisis granulométrico de harina de trigo, se utilizó una 
serie de tamices no rigurosa USA con rango del análisis de harina de trigo de se 
utilizaron las mallas 50, 60, 70, 80, 100, 120, y posterior 140, 170 y 200. 
 
 
 Figura 2.5 Serie de tamices USA 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 METODOLOGIA 
 
 
35 
 
2.6 Determinación del contenido de calcio endógeno para cada una de las 
materias primas. 
 
La determinación de calcio endógeno es importante para conocer la concentración 
de calcio en la materia prima, porque la fijación de calcio después de procesar las 
botanas es diferente. Esta actividad se realizó por espectrofotometría de absorción 
atómica para muestras de harina de trigo, harina de maíz y polvo de nopal. 
 
El aparato está equipado con una lámpara de deuterio con corrector de trasfondo y 
una lámpara de cátodo hueco para determinar calcio. Las determinaciones se 
realizaron por triplicado, se reportó el promedio y la desviación estándar. Los 
análisis se llevaron a cabo en un laboratorio certificado, para análisis de calcio en 
materiales. 
 
Se utilizó un microondas para digerir las muestras, un estándar de 1000 ppm de 
calcio para preparar la curva de calibración y una referencia certificada corn meal-
solid, para establecer el porcentaje de recuperación en un espectrofotómetro marca 
VARIAN modelo AA-110. 
 
La técnica de espectroscópica de absorción atómica destruye la muestra que se va 
analizar, determina cuantitativamente el elemento presente y realiza el análisis 
elemental de la mayoría de los elementos de la tabla periódica, en muestras sólidas 
o extractos líquidos (Gutiérrez et al., 2007). 
 
El procedimiento seguido consistió en lavar el material de vidrio y del digestor con 
detergente Hyclin, se enjuago con agua corriente y se dejó en agua acidulada 
preparada al 10% con ácido clorhídrico grado de pureza (66%) durante 3 horas. 
Posteriormente, se enjuago con agua destilada y se dejó secar a temperatura 
ambiente. 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 METODOLOGIA 
 
 
36 
 
Se tomaron 10 gramos de material; polvo de nopal, harina de maíz y de harina de 
trigo, se hicieron pasar por un tamiz malla 60 USA. Del material se pesaron 0.25 g 
en una balanza analítica Modelo AS200 marca OHAUS. 
 
La muestra pesada se colocó dentro de los vasos del digestor Marca CEM, modelo 
MSD 81 D. Se le agregaron a cada uno de los vasos 10 mL de ácido nítrico con 
alto grado de pureza (70%), se taparon y se sellaron herméticamente. Se colocaron 
los vasos en el carrusel y se introdujeron en el digestor. El digestor se programó a 
tres rampas de calentamiento (ver figura 2.6 a). La primera a temperatura ambiente 
hasta 130 ºC, en 4:30 minutos, la segunda de 130 ºC a 150 ºC en cuatro minutos y 
la última de 150 a 175 ºC en 4.0 minutos, manteniendo la temperatura constante 
durante 15 minutos. Posteriormente, las muestras se dejaron enfriar. Después de 
digerir la muestra se filtró con papel Nº 42, se le adicionó 1 mL de óxido de lantano 
y se aforó a 100 mL con agua destilada (ver figura 2.6 b). Después, se preparó la 
curva con el estándar de calcio para calibrar el equipo. 
 
 
Figura 2.6 Determinación de calcio endógeno; a) carrusel con muestras dentro del 
digestor. b) filtración y afore de muestras 
 
Se colocó la lámpara de cátodo hueco para leer Ca en el equipo. La lectura se 
realizó con las muestras previamente diluidas, y se colocaron en un vaso de 
precipitado para introducir al nebulizador. Las muestras se leyeron en 
espectrofotómetro de absorción atómica de flama utilizando como gases aire- 
acetileno para producir flama. Se eligió una longitud de onda de 422.7 nm 
característica del calcio. 
a b 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 METODOLOGIA 
 
 
37 
 
El porcentaje de absorción registrado por el detector es una medida de la 
concentración del elemento de la muestra. Las condiciones en que se operó el 
equipo fueron: aire 12 psi, flama 422.7 nm, lámpara de uso corriente 10 mA y corte 
de ancho 0.7 nm. 
 
2.7 Determinación de humedad de materias primas 
 
La determinación de humedad en las diferentes harinas serealizó de acuerdo con 
el método de la termobalanza. Esta determinación fue necesaria para conocer su 
humedad ya que las formulaciones se realizaran en base seca. Esta determinación 
se hizo con la finalidad de homogenizar las condiciones iniciales para toda la 
experimentación al 12% de humedad en harinas y 4% en sólidos de nopal. 
 
METODO 
 
Se pesaron 8 g de la muestra y se colocan en la charola de la termobalanza 
marca Sartorius, Modelo MA-35 (ver figura 2.7) a 90 ºC por 1:30, hasta que la 
muestra no cambie de peso 
 
 
Figura 2.7 Termobalanza marca Sartorius, modelo MA-35 
 
 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 METODOLOGIA 
 
 
38 
 
El procedimiento se realizó por triplicado para cada una de las muestras. 
 
%	 =
−
∗ 100 
%	 = 100− %	 
 
Donde A= peso charola + muestra humedad (g) 
 B= peso charola + muestra seca (g) 
 M= peso muestra inicial (g) 
 MS=materia seca 
 
2.8 Metodología de elaboración de las botanas obtenidas a diferentes 
condiciones de proceso 
 
2.8.1 Diseño estadístico 
 
El arreglo gráfico del diseño ortogonal es un pentágono que se muestra en la figura 
2.8, se visualizan las variables ponderadas. 
 
 
Figura 2.8 Diseño ortogonal L16 (25) 
Fuente: Gutiérrez-Pulido y Varar 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 METODOLOGIA 
 
 
39 
 
La aplicación de un diseño ortogonal L16 (25) nos permite visualizar una futura 
experimentación con la interacción aleatoria de las variables involucradas en el 
sistema. Los factores o variables se localizan en los lugares: 1, 2, 4, 8 y 15 y se 
ponderaron en orden de importancia la variable 1 corresponde a la formulación, la 2 
al tipo de boquilla, la 4 al % de humedad adicionado, la 8 es el tiempo de mezclado, 
y la 15 es el tipo de tornillo utilizado. El resto de los números corresponde a las 
interacciones encontradas entre los factores o variables. Las materias primas que 
se utilizaron fueron harina de maíz nixtamalizado, harina de trigo, polvo de nopal y 
agua. El diseño de la formulación se realizó en base seca como se muestra en la 
tabla 2.1 y corresponde a: nopal, harina de maíz, y harina de trigo como materias 
primas. 
 
Tabla 2.1 Formulación de ingredientes de la botana fortificada horneada 
Ingredientes Formulación 1 (%) 
Formulación 2 
(%) 
Harina de Maíz 
Nixtamalizado 60 62.5 
Harina de trigo 30 32.5 
Polvo de nopal 10 5 
Total 100 100 
 
Los niveles de variación de los ingredientes se registraron en la tabla 2.2, diseño 
ortogonal L16 (25) Para la elaboración de botanas horneadas fue necesario trabajar 
todos los factores independientes en dos niveles. El acomodo de variables obedece 
a la realización del diseño experimental. 
 
Una vez realizada la experimentación se procedió al análisis de resultados, de las 
variables de respuesta. 
 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 METODOLOGIA 
 
 
40 
 
Tabla 2.2 Factores y niveles independientes dentro de la experimentación 
Número de corrida 
 
F 1 F 2 F4 F8 F 15 
Formulación 
(%) 
Boquilla 
No. 
Humedad 
(%) 
Tiempo 
mezclado 
(minutos) 
Tornillo 
(Número 
de 
alabes) 
1 5 1 28 7 9 
2 5 1 28 15 11 
3 5 1 30 7 11 
4 5 1 30 15 9 
5 5 2 28 7 11 
6 5 2 28 15 9 
7 5 2 30 7 9 
8 5 2 30 15 11 
9 10 1 28 7 11 
10 10 1 28 15 9 
11 10 1 30 7 9 
12 10 1 30 15 11 
13 10 2 28 7 9 
14 10 2 28 15 11 
15 10 2 30 7 11 
16 10 2 30 15 9 
 
Nótese en la tabla 2.2 que son 16 corridas, las cuales se realizaron por duplicado 
para cada una de ellas. 
 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 METODOLOGIA 
 
 
41 
 
2.9 Diagrama de elaboración de botanas horneadas 
 
 
 5 y10% 30 % y 32.5 % 
 
 t = 2 min 60 y 62.5 % 
 
 Tornillo: 9 y 11 alabes 
 Tiempo: 7 y 15 min. Granulado 
 Humedad: 28 y 30% 
 
 Tiempo: 6 min Formado y corte 5 cm 
 Material: 1 kg 
 T = 128 ºC Botana horneada 
 t = 68 min Humeda de 14 % 
 
 Temp. ambiente Envase plástico 
  Puntos críticos 
 
Figura 2.9 Diagrama de bloques de elaboración de botana fortificada horneada. 
 
Para la elaboración de una botana horneada se siguió el procedimiento del 
diagrama de bloques de elaboración de botana el cual se muestra en la figura 2.9, 
ahí se desglosan todas las operaciones unitarias que intervienen en el proceso y 
las condiciones necesarias para su elaboración. 
 
Se establecieron las condiciones de proceso de un extruido fortificado con polvo de 
nopal, mediante la aplicación del diseño estadístico de los factores tales como: 
formulación, humedad, tipo de boquilla, tiempo de mezclado y tipo de tornillo. 
 MEZCLADO 
HÚMEDO 
EXTRUSIÓN 
SECADO 
ALMACENADO 
POLVO DE NOPAL 
 
HARINA DE TRIGO 
 
HARINA DE MAÍZ 
 
MEZCLADO 
SECO 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 METODOLOGIA 
 
 
42 
 
2.10 Descripción del proceso de la elaboración de botanas 
 
Mezclado en seco: Los materiales en seco se muestran en la figura 2.10. El polvo 
de nopal se mezcló con la harina de maíz nixtamalizado y la harina de trigo en una 
mezcladora orbital a una velocidad de 2 indicada por el equipo durante 2 minutos 
para la homogenización. 
 
Las harinas de trigo San Antonio y de maíz son comerciales. El polvo de nopal se 
obtuvo en la nave 2000 como se explicó en el punto 2.4. 
 
 
Figura 2.10 ingredientes utilizados en la elaboración de la botana 
 
Mezclado en húmedo: la homogeneidad de la mezcla juega un papel importante en 
la calidad del producto final. La primera parte del mezclado en húmedo se realizó 
durante 5 minutos en una mezcladora orbital. En esta operación se añadió el agua 
con un aspersor lentamente para dar tiempo a la hidratación del material e 
ingredientes que formaron la formulación. Esta operación es un punto crítico, ya 
que el material no debe ser una masa, sino más bien debe tener la textura de un 
granulado. El mezclado del granulado continúa según lo estableció el diseño 
experimental dentro de la tolva del extrusor como lo muestra la figura 2.11 a. 
 
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)
http://www.novapdf.com/
http://www.novapdf.com/
 METODOLOGIA 
 
 
43 
 
Posteriormente, se abrió la compuerta para que el material pasara a través del 
tornillo cizallando el material. Después el material, se transformó en un material