diseÑo y dimensionamiento de las operaciones unitarias

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DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DE LAS OPERACIONES UNITARIAS PARA LA

PRODUCCIÓN DE GALLETAS CRACKER A ESCALA DE LABORATORIO

JUAN FELIPE BERNAL SERRANO

JIMENA MANRIQUE ARDILA

Asesor

ÓSCAR ALBERTO ÁLVAREZ SOLANO, PhD.

Coasesor

JAIME EDUARDO DÁVILA CASTRO

Jurado

FELIPE SALCEDO GALÁN, PhD.

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA

BOGOTÁ D.C.

2016

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TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN _______________________________________________________________________________________ 5

1.1. INDUSTRIA DE GALLETAS Y SNACK BARS: CONTEXTO MUNDIAL Y NACIONAL _______ 5

1.2. JUSTIFICACIÓN OBJETO DE ESTUDIO ________________________________________________________ 7

1.3. PROCESO DE FABRICACIÓN DE GALLETAS CRACKER A ESCALA INDUSTRIAL _________ 7

1.3.1. INGREDIENTES _____________________________________________________________________________ 7

1.3.1.1. LA IMPORTANCIA DEL GLUTEN EN LAS CARACTERÍSTICAS DE LA MASA _________ 8

1.3.2. MEZCLADO __________________________________________________________________________________ 8

1.3.3. FERMENTADO Y EMPASTE _______________________________________________________________ 9

1.3.4. LAMINADO __________________________________________________________________________________ 9

1.3.5. HORNEADO ________________________________________________________________________________ 10

1.4. LA REOLOGÍA EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA ___________________________________________ 11

2. OBJETIVOS ____________________________________________________________________________________________ 12

2.1. OBJETIVO GENERAL ___________________________________________________________________________ 12

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ______________________________________________________________________ 12

3. MATERIALES Y MÉTODOS __________________________________________________________________________ 12

3.1. MATERIALES ____________________________________________________________________________________ 12

3.1.1. INGREDIENTES ____________________________________________________________________________ 12

3.1.2. INSTRUMENTOS Y EQUIPOS _____________________________________________________________ 13

3.2. MÉTODOS________________________________________________________________________________________ 14

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ________________________________________________________________________ 15

4.1. PRIMERA PARTE DEL PROCESO _____________________________________________________________ 15

4.1.1. MEZCLADO 1 _______________________________________________________________________________ 15

4.1.2. ESPONJE ____________________________________________________________________________________ 18

4.1.3. REPOSO _____________________________________________________________________________________ 20

4.1.4. ANÁLISIS DE RESULTADOS ______________________________________________________________ 23

4.2. PROCESO COMPLETO: RÉPLICA INDUSTRIAL ______________________________________________ 23

4.2.1. MEZCLADO 1 _______________________________________________________________________________ 23

4.2.2. ESPONJE ____________________________________________________________________________________ 25

4.2.3. REPOSO _____________________________________________________________________________________ 26

4.2.4. LAMINADO _________________________________________________________________________________ 27

4.2.5. HORNEADO ________________________________________________________________________________ 30

5. CONCLUSIONES ______________________________________________________________________________________ 32

6. TRABAJO FUTURO ___________________________________________________________________________________ 33

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7. REFERENCIAS ________________________________________________________________________________________ 34

ANEXOS _____________________________________________________________________________________________________ 35

ANEXO A. Instrumentos y equipos utilizados en el proceso de fabricación de galletas cracker

_______________________________________________________________________________________________________________ 35

ANEXO B. Coeficientes de variación para la viscosidad a diferentes tasas de cizalla en la

primera etapa del proceso ______________________________________________________________________________ 36

Mezclado 1 _______________________________________________________________________________________________ 36

Esponje ___________________________________________________________________________________________________ 36

Reposo ____________________________________________________________________________________________________ 36

ANEXO C. Coeficientes de variación para los módulos elástico y viscoso a diferentes

velocidades de agitación en la primera etapa del proceso _________________________________________ 37

Mezclado 1 _______________________________________________________________________________________________ 37

Esponje ___________________________________________________________________________________________________ 37

Reposo ____________________________________________________________________________________________________ 38

ANEXO D. Coeficientes de variación para la viscosidad a diferentes tasas de cizalla para todo

el proceso, comparando con el proceso desarrollado simultáneamente ________________________ 39

Mezclado 1 _______________________________________________________________________________________________ 39

Esponje ___________________________________________________________________________________________________ 39

Reposo ____________________________________________________________________________________________________ 40

ANEXO E. Coeficientes de variación para los módulos elástico y viscoso a diferentes

velocidades de agitación para todo el proceso, comparando con el proceso desarrollado

simultáneamente _________________________________________________________________________________________ 41

Mezclado _________________________________________________________________________________________________ 41

Esponje ___________________________________________________________________________________________________ 42

Reposo ____________________________________________________________________________________________________ 43

Laminado _________________________________________________________________________________________________ 44

ANEXO F. Diseño de experimentos para la primera parte del proceso ___________________________ 45

Mezclado _________________________________________________________________________________________________ 45

Esponje ___________________________________________________________________________________________________ 48

Reposo ____________________________________________________________________________________________________ 52

ANEXO G. Aspecto de las galletas después del horneado ___________________________________________ 56

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RESUMEN

En los últimos años, la industria de galletas y snack bars ha presentado el mayor crecimiento en la

industria de los snacks debido a la variedad de sus productos y a su vez, al incremento de la

preocupación de los clientes por su salud y bienestar. La innovación en la línea de productos es un

campo que ha venido adquiriendo gran importancia y por tanto, es indispensable efectuar pruebas

a nivel de laboratorio antes de escalar su producción a nivel industrial, de manera que se reduzcan

los gastos operacionales de una empresa. Por tal razón, el presente proyecto buscó diseñar e

implementar herramientas que permitieran dimensionar las operaciones unitarias involucradas en

el proceso de fabricación de galletas cracker a escala de laboratorio, tomando como referencia el

procedimiento a escala industrial que maneja cierta empresa [1].

Para cumplir el objetivo antes propuesto, se realizó la búsqueda de los equipos e instrumentos más

adecuados y se llevaron a cabo los procesos de mezclado, esponje, reposo, laminado y horneado. La

primera parte del proceso, que involucra las etapas de mezclado, esponje y reposo, fue realizada

con diferentes modelos de impeller (pruebas 1, 2 y 3), cada uno con 5 velocidades de agitación (110

rpm, 120 rpm, 130 rpm, 140 rpm y 150 rpm). Al analizar el comportamiento de las propiedades

reológicas como la viscosidad, los módulos elástico y viscoso, la velocidad que presentó un mejor

ajuste de los datos fue 130 rpm.

Una vez seleccionada esta velocidad, el procedimiento se desarrolló a tiempos reales de operación

en la industria para las pruebas 1, 2 y 3. Simultáneamente, se realizó el proceso anterior con

diferentes instrumentos de mezclado para determinar la influencia de los mismos en las

propiedades de la masa. Por último, se establecieron las características del producto final. Dentro

de ellas está la variación de las dimensiones, el porcentaje de humedad y la resistencia que oponen

las galletas a quebrarse. Teniendo en cuenta la metodología aplicada, se pudo concluir que los

instrumentos de mezclado y las velocidades de agitación no influyen significativamente en las

propiedades de la masa. Sin embargo, es recomendable trabajar con bajas velocidades de mezclado

para evitar la ruptura de la estructura del gluten, la cual afecta la consistencia de la masa, y además,

utilizar los impellers de la batidora Dynasty HL-11007-A que ofrecen una mayor facilidad de uso.

Palabras clave:

Consistencia, Crackers, Empaste, Esponje, Factor de pérdida, Galletas, Horneado, Impeller,

Laminado, Masa, Mezclado, Módulo elástico, Módulo viscoso, Reposo, Viscosidad.

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1. INTRODUCCIÓN

1.1. INDUSTRIA DE GALLETAS Y SNACK BARS: CONTEXTO MUNDIAL Y NACIONAL

En el 2015, la demanda de galletas y snack bars a nivel mundial alcanzó los US$104 millones en

ventas, los cuales US$67 millones corresponden a galletas dulces, US$ 24 millones a galletas de sal

y US$12 millones a snack bars. Lo anterior indica que su posición en el mercado ha mejorado

significativamente hasta sobrepasar la industria de chocolates. Una posible explicación a este

fenómeno es la accesibilidad a los productos y la variedad de los mismos [1].

A pesar de que Colombia no se encuentra dentro de los 15 países con los mercados más grandes de

galletas y snack bars, en el 2015 presentó un crecimiento debido al aumento de la demanda, la

innovación por parte de los proveedores, la aparición de nuevos productos con mayor valor unitario

y la oferta de galletas saludables y sofisticadas. Las ventas en el año en cuestión alcanzaron casi los

800 millones de pesos para las galletas de dulce, las cuales en el transcurso de los últimos años han

sido la categoría que más incremento ha presentado, seguida de las galletas de sal, con 600 millones

de pesos, aproximadamente [1] [2].

Figura 1. Ventas anuales de galletas y snack bars en Colombia en los últimos 3 años [2]

La Figura 1 muestra las ventas anuales de diferentes tipos de galletas en Colombia y a su vez, indica

la diferencia entre la cantidad vendida de galletas de sal y de dulce. La razón principal de la

desigualdad entre ellas se debe a que esta última se concentró en la innovación, mientras que la

primera compite en el mercado con los cereales, pues su mayor consumo se encuentra en el

desayuno [2].

Cabe resaltar que existen diversas compañías en Colombia que ofrecen gran variedad de productos

como galletas y snack bars, sin embargo, la Figura 2 muestra que, la Compañía de Galletas Noel S.A.

ha presentado el mayor porcentaje de ventas al por menor, aunque su participación en el mercado

ha reducido en los últimos 3 años [2].

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Figura 2. Participación de las principales compañías en el mercado de galletas en Colombia [2]

Por su parte, las empresas Nestlé de Colombia S.A. y Colombina S.A. se encuentran en una segunda

y tercera posición con mayor porcentaje de ventas al por menor en el transcurso de los últimos 3

años. De esta manera, se observa que las tres principales compañías en el mercado han conservado

su posición.

Además, cada una de las empresas tiene una larga trayectoria en lo referente a la fabricación de

cierto tipo de galletas. La Compañía de Galletas Noel S.A. se destaca en la venta de 8 productos

como se puede ver en la Figura 3, siendo las galletas saltín las más vendidas, a pesar de su

disminución considerable entre el 2013 y el 2015. Es importante mencionar que los otros

productos de las compañías Colombina SA y Nestlé de Colombia SA que compiten con estas galletas

no superan el 5% de las ventas al por menor.

Figura 3. Participación de algunas marcas de galletas en el mercado en Colombia [2]

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1.2. JUSTIFICACIÓN OBJETO DE ESTUDIO

La información anterior permite afirmar que la industria de galletas, específicamente las de sal, se

encuentra bien posicionada en el mercado a nivel mundial y nacional. Por tal razón, el presente

proyecto se enfocó en la búsqueda de herramientas para diseñar y dimensionar los procesos

involucrados en la fabricación de galletas cracker a escala de laboratorio, tomando como

referencia el procedimiento a escala industrial que maneja la empresa.

Es pertinente mencionar que la fabricación de galletas cracker en el laboratorio fue contemplada

después de 1933, cuando Dunn J.A. afirmó que la producción de este tipo de galletas a escala de

laboratorio era prácticamente imposible debido a la complejidad de cada uno de los procesos. No

obstante, con el transcurso de tiempo se han podido realizar experimentos, obteniendo resultados

favorables [3].

Al reproducir este producto a escala de laboratorio, es posible analizar los efectos que tiene cada

etapa en el proceso y a su vez, reconocer y evaluar ciertos fenómenos que toman lugar en la

producción. De igual manera, puede servir como una herramienta de control de cambios en las

galletas. Por ejemplo, la formulación es estudiada para la búsqueda de mejoras en las líneas de

productos o para la creación de nuevas.

1.3. PROCESO DE FABRICACIÓN DE GALLETAS CRACKER A ESCALA INDUSTRIAL

A continuación, se describe detalladamente el proceso de fabricación de galletas cracker, teniendo

en cuenta todas sus etapas y a su vez, algunos de los aspectos más importantes como la

consistencia de la masa, el color de la misma, entre otros.

El proceso de fabricación de galletas cracker a nivel industrial comienza con la entrega de los

ingredientes, su almacenamiento y el transporte de los mismos hacia el área de mezclado. En la

etapa de mezclado, ocurre la formación de la masa, donde se realizan pruebas para alcanzar la

consistencia y las características adecuadas. Posteriormente, se fermenta la masa, adquiriendo las

propiedades deseadas para el horneado, y se remueven los gases producidos en la fermentación a

partir del empaste. Luego, se lleva a cabo el laminado, en el cual la masa es dividida en varias

porciones, y el horneado, encargado de darle el aspecto final a las galletas. Por último, éstas son

empacadas y distribuidas a los puntos de venta [4].

1.3.1. INGREDIENTES

Dentro de las materias primas necesarias para la fabricación de galletas cracker se encuentran el

trigo, maíz, caña de azúcar y semillas de soja, las cuales son transformadas en harina, jarabe de

maíz, azúcar y aceite [4].

Adicionalmente, el agua es indispensable para la solución de ingredientes en la mezcla como el

azúcar y si hay algún químico presente, permite que las reacciones se lleven a cabo en la masa. Su

cantidad debe ser controlada, pues influye en la consistencia de la masa. Además, es

imprescindible para la hidratación de ingredientes como la harina y favorece la transformación de

la proteína de trigo hidratada en gluten, un material viscoelástico [5].

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1.3.1.1. LA IMPORTANCIA DEL GLUTEN EN LAS CARACTERÍSTICAS DE LA MASA

La naturaleza del gluten permite la preparación de diferentes productos como las galletas, el pan,

la pizza, entre otros. La harina es la única de todos los granos con las proteínas necesarias para

formar una red viscoelástica de gluten que evita el escape de los gases producidos durante el

fermentado, los cuales proveen estructuras a los productos horneados. Además, a diferencia de los

otros granos, ésta le proporciona a la masa características como elasticidad y larga duración [6].

Ahora bien, las proteínas del gluten son de las moléculas más grandes de la naturaleza. Las

gliadinas comprenden una estructura de alrededor de 50 proteínas de una sola cadena, a

diferencia de las gluteninas que están compuestas por múltiples cadenas polimerizadas mediante

enlaces disulfuro, que pueden llegar tener un peso molecular 100 veces más grande que el de las

gliadinas [6].

En cuanto a la influencia de las proteínas del gluten en las propiedades de la masa, se considera

que las gliadinas tienen muy poco o ningún efecto a la hora de mezclar. No obstante, estudios

recientes muestran que contribuyen en el mezclado, en especial las moléculas que presentan un

mayor peso molecular [6].

En contraste, la glutenina es la responsable de las características viscoelásticas de la masa, pues

comprende el grupo de proteínas con mayor peso molecular debido a los enlaces disulfuro que

entrecruzan las cadenas polipeptídicas en una red molecular. Dichos enlaces son producidos por

la oxidación de los grupos sulfhidrilos (SH) presentes en la harina. En el mezclado, se ven

favorecidos al unir las cadenas unas con otras en todas las direcciones y cuando finaliza el proceso,

vuelven a su estado de menor energía, es decir, se doblan. Sin embargo, se debe controlar el tiempo

de mezclado, porque una larga duración tiende a desdoblar las cadenas y por consiguiente, a

romper los enlaces [6] [7].

A diferencia de la estructura de la glutenina, la gliadina existe como monómero polipeptídico con

todos sus enlaces disulfuro intra-polipeptídicos. En efecto, el balance entre estas dos proteínas y

la ubicación de las moléculas de bajo y alto peso molecular es una parte fundamental de la calidad

del producto, puesto que la gliadina es la responsable de la extensión de la masa, mientras que la

glutenina se encarga de su elasticidad. Lo anterior indica que el equilibrio de monómeros y

polímeros se encuentra directamente relacionado con la fuerza y la extensibilidad de la masa [7].

1.3.2. MEZCLADO

En esta etapa, se agregan los ingredientes y se mezclan hasta formar una masa homogénea, no

obstante, su consistencia no es estable durante todo el proceso. La consistencia de la masa hace

referencia a la suavidad, adherencia, elasticidad y extensión que puede alcanzar la masa al ser

manipulada. Ésta varía con los ingredientes, la cantidad de agua añadida y las condiciones de

operación. Asimismo, cuando se lleva a cabo el mezclado, la masa incrementa su temperatura y

por consiguiente, aumentan las velocidades de reacción que afectan la consistencia de la misma

[5].

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1.3.3. FERMENTADO Y EMPASTE

El fermentado es una de las etapas críticas en la producción de galletas cracker debido a que en

ella ocurre una reducción del pH de la masa, lo cual repercute en la reacciones de Maillard que se

llevan a cabo en el horneado [8].

Comúnmente, el fermentado se realiza mediante un procedimiento llamado esponjado y masa

(sponge-and-dough). Tal como su nombre lo indica, se encuentra dividido en dos etapas

independientes. La primera, utiliza entre el 60% y 70% de la harina total y pequeños residuos de

lotes mezclados anteriormente. Además, fermenta entre 16 y 18 horas a temperaturas de 26 a 29°C

con humedades relativas de 70 a 78%. Por otro lado, el procedimiento de la masa requiere de

condiciones similares a las del esponjado, con el previo adicionamiento del resto de las materias

primas y a diferencia de la etapa anterior, fermenta por unas 4 a 6 horas adicionales [3] [6] [8].

Respecto a las características de la masa, se espera que luego del esponjado ésta oponga una menor

resistencia a la extensión. Lo anterior es impulsado por el aumento de la acidez y la reducción del

pH que se da con el transcurso del proceso. No obstante, la extensibilidad de la mezcla aumenta en

la etapa de la masa, pues el bicarbonato de sodio es añadido. Dichos cambios en las propiedades

de viscoelásticas de la masa son relevantes, garantizando el desarrollo de la misma en el laminado,

en donde el manejo es una parte fundamental [6].

De igual manera, se ha encontrado que, tanto el tiempo de fermentado como la cantidad de

levadura adicionada influyen considerablemente en el proceso, pues al modificar estas variables,

se evidencian cambios importantes en las propiedades reológicas del producto final. Dentro de

ellos, se encuentra la disminución de la dureza de la masa y el pH a medida que se va dando la

fermentación.

Como se había mencionado previamente, el empaste ocurre después del fermentado de la masa,

allí se liberan los gases de los químicos de la levadura. La liberación de gases de la masa depende

del tipo de harina que se haya utilizado, pues las harinas fuertes tienen una mejor retención de

gases, a diferencia de las harinas débiles. A pesar de que en la etapa de empaste no ocurren

variaciones considerables, el tiempo entre el fermentado y el empaste es de gran relevancia para

su posterior laminado y horneado [6].

1.3.4. LAMINADO

El laminado es un proceso que consiste en comprimir cierta masa haciendo uso de varios rodillos

con el fin de obtener capas más delgadas. Por ende, es utilizado en la fabricación de galletas,

bizcochos y otros productos [9].

La primera etapa hace referencia a un método de compresión a partir de 2 o 3 rodillos que forma

un primer comprimido de la masa. Luego, se procede a pasar la masa por una serie de rodillos para

crear el primer laminado, y una vez realizado el proceso, se sobreponen unas capas sobre otras

añadiendo grasa entre ellas. El producto final será más grueso a medida que se añada un mayor

número de capas, pues en el horneado ocurre el crecimiento de la masa [9].

A pesar de la relación entre el grosor de las galletas y el número de capas sobrepuestas, existe una

cantidad límite de capas para cada tipo de masa, es decir, que hasta cierto número de capas el

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grosor aumenta y al sobrepasar este límite, ocurre la ruptura de la misma liberando aire de cada

una de ellas. Actualmente, en la industria se suelen utilizar de 5 a 7 capas y además, se recomienda

el uso harinas débiles, pues se espera que el gluten no se desarrolle completamente [6] [9].

El procedimiento anterior se puede realizar de dos maneras, a partir del método francés o del

método inglés. En el primero, se corta la masa en láminas y se colocan unas sobre otras, mientras

que en el último se dobla cada una de las láminas hasta obtener el número de capas deseado.

Finalmente, se dispone de una serie de rodillos que reducen el tamaño de la masa. Comúnmente,

disminuyen el grosor de las láminas agrupadas previamente en una relación de 2 a 1 entre cada

uno de ellos, aunque hoy en día se pueden encontrar reducciones con una relación de 4 a 1 entre

cada set de rodillos [6] [9].

En la última etapa de la operación de laminado, se espera que la lámina final tenga un grosor de

unos 3 a 4mm, con el fin de obtener el grosor deseado en el producto final. Cabe destacar que esta

etapa es de gran ayuda para la eliminación de residuos de aire dentro de la masa, lo cual genera

como resultado una estructura celular más uniforme [6] [9].

1.3.5. HORNEADO

En la etapa de horneado, ocurre la desnaturalización del gluten, pues se manejan temperaturas

superiores a los 85°C. Lo anterior implica una pérdida de las características viscoelásticas del

material y a su vez, la formación de estructuras estables de los productos horneados. La duración

del proceso es de 2.5-15 minutos aproximadamente [6] [9].

En el primer cuarto o tercio del tiempo de horneado, ocurren ciertos cambios en la masa: la

densidad del producto se reduce al aumentar su grosor con el desarrollo de una estructura porosa

u hojaldrada, la forma del mismo cambia, el nivel de humedad disminuye a un 1-4%, y la coloración

de la superficie cambia [9].

La disminución de la densidad y el cambio de forma de las galletas se encuentra relacionada con el

calentamiento de almidones y proteínas a temperaturas donde se lleva a cabo el desarrollo y la

configuración de las mismas, la liberación de gases de los químicos de la levadura, la pérdida de

humedad de la superficie del producto por la evaporación, y la reducción en la consistencia de la

solución de azúcar y grasas [9].

De igual manera, la tasa de producción de galletas cracker en el horno depende de la longitud del

mismo y del tiempo de horneado de acuerdo a la estructura de la galleta, el color y el contenido de

humedad. Para obtener unos mejores resultados, es recomendable que la puerta del horno se abra

exclusivamente al introducir la masa y además, que la distancia sea pequeña entre la parte

superior y la masa, debido a que el calor es trasferido a la mezcla por medio de radiación [8].

1.3.5.1. CLASIFICACIÓN DE HORNOS

Existen diferentes clases de hornos utilizados dentro de esta etapa. Por un lado, se clasifican según

su longitud, por ejemplo, el horno de túnel tiene varias zonas independientes donde se controla el

calor debido a su amplitud, mientras que los hornos pequeños sólo presentan una de ellas. La

variedad de zonas permite el manejo de diferentes temperaturas, la cantidad de calor y las

condiciones de extracción [8].

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Por otro lado, los hornos pueden ser de fuego directo o indirecto, dependiendo si los gases de

combustión tienen o no contacto con la masa de las galletas, respectivamente. En los hornos de

fuego directo, hay cierto número de calentadores que se encuentran arriba y abajo de la banda de

horneado que emiten radiación y proporcionan calor cuando las galletas pasan por la zona. El calor

se controla a partir de la variación de la cantidad de gas que suministra cada calentador o la

suspensión del uso de algunos de ellos [9].

A diferencia de los de fuego directo, los hornos de fuego indirecto necesitan de un sistema de

intercambiador de calor que les permite calentar la atmósfera. Para ello, comúnmente se utiliza

una sola hornilla por zona y los gases que libera son circulados a través de ductos hacia la cámara

de horneado o por el contrario, el aire de la cámara de horneado circula a través de un

intercambiador de calor hacia la hornilla. Adicionalmente, se instalan amortiguadores que

controlan y desvían el paso de gases hacia varias partes de la cámara de horneado [9].

1.4. LA REOLOGÍA EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

El reómetro es un instrumento que se encarga de medir las propiedades reológicas de los fluidos

a partir de la resistencia que oponen éstos a fluir al aplicar una fuerza conocida. En la industria

alimenticia, se llevan a cabo estudios reológicos que permiten la caracterización de una o varias

sustancias específicamente [10].

Para ello, se ejecutan estudios estacionarios, que incluyen pruebas rotacionales, ensayos de

fluencia o creep, y experimentos de recuperación elástica. Las pruebas rotacionales permiten

evaluar la viscosidad, el yield stress, la tixotropía, las fuerzas normales y otras propiedades en los

diferentes procesos que involucra la fabricación de un producto. En los ensayos de fluencia, el

esfuerzo se mantiene constante mientras que la deformación varía en función del tiempo. Por otro

lado, en los experimentos de recuperación elástica se estudia la deformación y la recuperación

que se produce al aplicar y retirar un esfuerzo, respectivamente, en función del tiempo. De

acuerdo al tipo de material ocurre o no recuperación: en los materiales elásticos, la recuperación

es total; en los viscosos, no hay; y en los viscoelásticos, es parcial [10].

Además, se desarrollan estudios dinámicos que incluyen pruebas oscilatorias para la medición de

la viscosidad, el módulo de elástico (también llamado módulo de almacenamiento) y el módulo

viscoso (también llamado módulo de pérdida), los cuales determinan características como la estabilidad de un producto y la viscoelasticidad del mismo. El módulo elástico (𝐺′) hace referencia

a la energía asociada por el material, mientras que el módulo viscoso (𝐺′′) corresponde a la

energía disipada por el material [10].

Comúnmente, el factor de pérdida (δ) determina el comportamiento de cierto material. La

ecuación (1) establece la relación entre el módulo elástico y el módulo viscoso [9].

tan(𝛿) =𝐺′′

𝐺′, (𝐸𝑐. 1)

Si el módulo viscoso es mucho mayor al módulo elástico, el comportamiento del material se

asemeja al de un líquido, mientras que si sucede lo contrario, el material adquiere características

propias de un sólido [9].

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2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

Realizar el diseño y el dimensionamiento de las operaciones unitarias del proceso de fabricación

de galletas cracker a escala de laboratorio tomando como base el proceso de fabricación de

galletas a nivel industrial.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Realizar una búsqueda de los materiales y equipos que se ajusten adecuadamente al proceso

de fabricación de galletas cracker a escala industrial manejado por la empresa.

Caracterizar el producto obtenido en cada una de las operaciones unitarias que involucra el

proceso de fabricación de galletas cracker a partir de la evaluación de las propiedades

reológicas del mismo.

Determinar la influencia de factores como los instrumentos de mezclado y la velocidad de

agitación en las propiedades de la masa.

Comparar el producto obtenido en cada una de las etapas con el producto realizado bajo

diferentes condiciones de mezclado.

3. MATERIALES Y MÉTODOS

3.1. MATERIALES Dentro de los materiales utilizados para la fabricación de galletas cracker se encuentran los

ingredientes, instrumentos y equipos.

3.1.1. INGREDIENTES

En primera instancia, se implementó la formulación propia de la empresa, de manera que los

resultados que se obtuvieran fueran próximos a la realidad. La Tabla 1 muestra las cantidades

manejadas para cada uno de los ingredientes.

Tabla 1. Formulación de la empresa para la fabricación de galletas cracker

Ingrediente Cantidad (% con respecto a la harina)

Harina de trigo 100 Mejorador-endulzante 1-1.5

Levadura 0.4-0.6 Endulzante 1-3

Sal 0.5-1 Bicarbonato de sodio 0.5-1

Mezcla leche 1-2 Agua 40-50

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3.1.2. INSTRUMENTOS Y EQUIPOS

Debido a la naturaleza del proyecto, cada etapa del proceso de fabricación de galletas cracker se

llevó a cabo con la formulación propia de la empresa. La Tabla 2 resume los instrumentos y

equipos utilizados.

Tabla 2. Instrumentos y equipos utilizados en cada una de las etapas del proceso de fabricación de galletas cracker

Etapa del proceso Instrumentos y equipos utilizados Mezclado Para el mezclado 1, se utilizó el modelo del impeller sigma (Ver

ANEXO A). Para el mezclado 2, se utilizó el modelo del impeller sigma, el modelo

del impeller L y el modelo del impeller N (Ver ANEXO A). Esponje y reposo Se utilizó la cámara de estabilidad RGX-250E Growth Chamber a una

temperatura de 29°C, con una humedad del 80%. Laminado Se utilizó la laminadora STM 513 Bench Sheeter de RONDO Dough-how

& more, la cual tiene diferentes grosores. La masa se laminaba desde un grosor considerable y se iba disminuyendo hasta alcanzar los 0.25mm.

Con un molde de 6cmX6cm, la masa tomaba forma. Horneado Se utilizó el horno Esco Isotherm® a una temperatura de 250°C y un

tiempo de 4 minutos aproximadamente.

Por otro lado, se hizo uso del reómetro Discovery Hybrid Rheometer Modelo 1 de TA Instruments

para la caracterización de la masa obtenida en cada una de las etapas del proceso. Dentro de las

características del equipo se encontró la presencia del plato peltier, que permite evaluar las

propiedades de una amplia gama de materiales en un rango de temperaturas desde -40°C a 200°C;

la definición de una geometría tipo plato de 20mm y además, la muestra alcanzaba un gap de 1000

μm. Asimismo, la superficie corrugada fue indispensable para garantizar una mayor confiabilidad

en los datos obtenidos, pues se comprobó el deslizamiento de la masa en ausencia de la misma.

Para las etapas de mezclado, esponje y reposo, se evaluó la viscosidad, el módulo elástico y el

módulo viscoso, mientras que la masa laminada se sometió a un ensayo de fluencia y se obtuvo el

módulo elástico y viscoso de la misma. Las pruebas anteriores se realizaron a una temperatura de

25°C.

Cabe destacar que los datos reportados en las gráficas para la viscosidad fueron un promedio del

valor obtenido con su respectiva réplica en un intervalo de tasa de cizalla de 0.1 s-1 a 10 s-1.

Igualmente, se graficaron los promedios de los valores obtenidos para los módulos elástico y

viscoso en un intervalo de frecuencia angular de 0.1 rad/s a 10 rad/s, y tomando los puntos donde

la magnitud presentara una tendencia constante, se calculó un promedio. De esta manera, se

determinaba la magnitud del módulo elástico y el módulo viscoso para las diferentes pruebas

realizadas.

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3.2. MÉTODOS

Después de realizar una búsqueda bibliográfica sobre el proceso de fabricación de galletas

cracker, la metodología del presente trabajo se describe a continuación.

1. Definir las etapas del proceso de fabricación de galletas cracker y sus condiciones de

operación, tal como se muestra en la Figura 4.

Figura 4. Proceso de fabricación de galletas cracker en el laboratorio con la formulación de la empresa

2. Llevar a cabo la primera parte del proceso de la Figura 4 múltiples veces, desde el mezclado 1

hasta el reposo, variando el modelo de los impellers y las velocidades de agitación. Las

velocidades de agitación manejadas fueron 110 rpm, 120 rpm, 130 rpm, 140 rpm y 150 rpm.

Éstas se seleccionaron teniendo en cuenta que la batidora Dynasty HL-11007-A, disponible en

el laboratorio, tiene una velocidad de 140 rpm, aproximadamente. De esta manera, se pudo

identificar la posible influencia de las diferentes velocidades de mezclado en las propiedades

de la masa. La Tabla 3 muestra los impellers utilizados en los mezclados 1 y 2 para las 3

pruebas, tomando una réplica.

Tabla 3. Pruebas realizadas para la primera parte del procedimiento de la Figura 4

Número de prueba Mezclado 1 Mezclado 2 1 Modelo del impeller sigma Modelo del impeller sigma 2 Modelo del impeller sigma Modelo del impeller L 3 Modelo del impeller sigma Modelo del impeller N

3. Determinar la velocidad de agitación que fuera replicable teniendo en cuenta los coeficientes

de variación, de manera que se pudiera ejecutar el procedimiento completo.

4. Llevar a cabo el procedimiento completo de la Figura 4 a tiempos manejados en la industria,

incluyendo el laminado y el horneado una vez la masa se haya sometido al empaste.

Simultáneamente, realizar el proceso utilizando los impellers gancho y pala de la batidora

Dynasty HL-11007-A que tiene una velocidad de 140 rpm, sin variar las condiciones de

operación de cada una de las etapas ni la formulación empleada.

5. Efectuar pruebas en el reómetro para la masa laminada y después de hornear las galletas,

medir la variación de las dimensiones (con el uso del Calibre Pie de Rey Mitutoyo), el

porcentaje de humedad (con el uso de la termobalanza Precisa Modelo XM 60) y la oposición

a la fuerza (posicionando la galleta en la parte inferior de un beaker vacío, el cual se llenaba

de agua hasta quebrarla).

de 56

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN La aplicación de la metodología anteriormente descrita permitió dividir los resultados obtenidos

en dos secciones, donde ambas utilizan la formulación propia de la empresa. La primera sección

muestra las propiedades de la masa en la primera parte del proceso, el cual involucra las etapas

de mezclado, esponje y reposo. Teniendo en cuenta el comportamiento de las propiedades de la

masa en los 3 procedimientos a diferentes velocidades, se seleccionó la más adecuada según

parámetros que se analizarán más adelante. De ella, se deriva la segunda sección que describe las

características de la masa en cada una de las operaciones unitarias involucradas en todo el

proceso a la velocidad seleccionada, y hace una comparación con el proceso desarrollado a partir

de diferentes herramientas de mezclado.

4.1. PRIMERA PARTE DEL PROCESO

4.1.1. MEZCLADO 1 La Figura 5 muestra el comportamiento de la masa a diferentes velocidades de agitación después

del primer mezclado.

Figura 5. Módulos elástico y viscoso de la masa después del primer mezclado para las diferentes pruebas

A partir de ella, se puede afirmar que el módulo elástico es mayor al módulo viscoso y las diferencias

entre ellos varían, independientemente de la velocidad de agitación que se maneje y la prueba que se

lleve a cabo. No obstante, la proporción entre ellos calculada con la ecuación (1) mantiene una

tendencia alrededor de un valor de 0.4, lo cual indica que para todos los casos, la masa presenta un

comportamiento más cercano al de un sólido, sin importar la velocidad del mezclado o la prueba.

Por otro lado, el ANEXO C indica que los menores coeficientes de variación para los módulos elástico

y viscoso se encuentran en las pruebas 1 y 2 a una velocidad de 120 rpm, y en la prueba 2 a 130 rpm.

En cambio, las 3 pruebas a una velocidad de 140 rpm presentan valores elevados, donde algunos

superan el 100%. Una posible explicación a este fenómeno es que a mayores velocidades de agitación,

la estructura del gluten se rompe y afecta la consistencia de la masa [11]. Por tal razón, los datos no

son próximos entre ellos.

de 56

PRUEBA 1

La Figura 6 presenta el comportamiento de la viscosidad de la masa a diferentes velocidades de

agitación después del primer mezclado para la prueba 1.

Figura 6. Viscosidad de la masa luego del primer mezclado para la prueba 1

A partir de ella, se puede afirmar que la viscosidad a diferentes velocidades de agitación no varía

significativamente, pues los valores se encuentran dentro de un mismo rango. No obstante, la

velocidad que presenta la mayor magnitud es 120 rpm, mientras que la menor magnitud se

alcanza a los 130 rpm.

Además, el ANEXO B permite contemplar que los coeficientes de variación para la prueba 1 a

diferentes velocidades son relativamente bajos, lo cual confirma la proximidad de los datos

obtenidos. Aunque lo anterior indica que se podría presentar una tendencia, se considera que

simplemente se da por la distribución de los datos, por lo que si se realizaran más replicas se

esperaría que ésta cambie, garantizando la homogeneidad de los mismos.

PRUEBA 2




de 56


significativamente, debido a que los valores se encuentran dentro de un mismo rango. Además, no

es posible determinar la velocidad que presenta la mayor y la menor magnitud, pues para cada

una de las tasas de cizalla existe una velocidad mayor y menor diferente. Este fenómeno puede

explicarse con los bajos coeficientes de variación obtenidos para la prueba 2 (Ver ANEXO B), lo

cual indica que los valores obtenidos son próximos entre sí.

PRUEBA 3





significativamente, pues los valores se encuentran dentro de un mismo rango. No obstante, 150

rpm es la velocidad que tiene una mayor magnitud, mientras que la menor magnitud depende de

la tasa de cizalla que se esté observando. El cruce de las líneas a diferentes velocidades se puede

explicar con los bajos coeficientes de variación obtenidos (Ver ANEXO B). Entre más pequeño sea

el porcentaje del coeficiente de variación, los datos serán más cercanos unos de otros.

de 56

4.1.2. ESPONJE

La Figura 9 muestra el comportamiento de la masa a diferentes velocidades de agitación después

del esponje.

Figura 9. Módulos elástico y viscoso de la masa después del esponje para las diferentes pruebas

Al igual que en el proceso de mezclado (Figura 5), se puede observar que el módulo elástico tiene

un mayor valor que el módulo viscoso y la proporción entre el módulo viscoso y el elástico es la

misma, indicando que la masa tiene un comportamiento más cercano al de un sólido, que al de un

líquido. Además, ocurre el mismo fenómeno, alcanzando altos coeficientes de variación a

velocidades como 140 rpm y 150 rpm (Ver ANEXO C).

PRUEBA 1


agitación después del esponje para la prueba 1.

Figura 10. Viscosidad de la masa luego del esponje para la prueba 1

de 56

Al igual que Figura 6, la viscosidad a diferentes velocidades de agitación no varía

significativamente, pues los valores se encuentran dentro de un mismo rango, a excepción de la

obtenida a 140 rpm cuya magnitud es superior. Este comportamiento resulta impertinente debido

a que la velocidad con los menores coeficientes de variación es 140 rpm, mientras que las demás

presentan valores superiores (Ver ANEXO B).

Ahora bien, a pesar de que tal comportamiento no se encuentra totalmente validado

estadísticamente, a simple vista no ocurren grandes cambios en los valores obtenidos para las

diferentes velocidades (Ver ANEXO F).

PRUEBA 2




A diferencia de la Figura 7, se puede observar que los menores valores de viscosidad a diferentes

tasas de cizalla se alcanzan a una velocidad de 130 rpm, mientras que los valores de las demás

velocidades se encuentran dentro de un mismo rango. Sin embargo, los datos de las diferentes

velocidades de agitación son cercanos entre ellos, pues los coeficientes de variación no presentan

valores tan elevados (Ver ANEXO B).

de 56

PRUEBA 3




Al igual que la Figura 8, la viscosidad a diferentes velocidades de agitación no varía

significativamente, debido a que los valores se encuentran dentro de un mismo rango. Además, no

es posible determinar la velocidad que presenta la mayor y la menor magnitud, pues para cada

una de las tasas de cizalla existe una velocidad mayor y menor diferente. El cruce de las líneas se

debe principalmente a los bajos coeficientes de variación obtenidos (Ver ANEXO B).

4.1.3. REPOSO

La Figura 13 muestra el comportamiento de la masa a diferentes velocidades de agitación después

del reposo.

Figura 13. Módulo elástico y viscoso de la masa después del reposo para las diferentes prueba

de 56

Al igual que en las primeras dos partes del proceso (Figura 5 y Figura 9), el módulo elástico tiene

un mayor valor que el módulo viscoso y la diferencia entre ambos varía, independientemente de

la velocidad y de la prueba, no obstante, la proporción se mantiene en valores próximos a 0.5.

De igual manera, se tiene que los menores coeficientes de variación se alcanzan a una velocidad

de 120 rpm, mientras que los más elevados se encuentran a los 140 rpm y 150 rpm, donde algunos

superan el 100% (Ver ANEXO C).

PRUEBA 1


agitación después del reposo para la prueba 1.

Figura 14. Viscosidad de la masa después del reposo para la prueba 1


significativamente, pues los valores se encuentran dentro de un mismo rango. Además, no es

posible determinar la velocidad que presenta la mayor y la menor magnitud, debido a que las

líneas se cruzan entre sí.

A pesar de observar la proximidad de los datos en la Figura 14, se tiene que los coeficientes de

variación son diferentes para todas las velocidades de agitación (Ver ANEXO B). Lo anterior

resulta bastante impertinente porque los mayores porcentajes se encuentran a bajas velocidades,

mientras que los menores están a 140 rpm y 150 rpm.

de 56

PRUEBA 2






velocidad que presenta la mayor magnitud es 150 rpm, mientras que en la menor magnitud las

líneas se cruzan entre sí. Este comportamiento puede explicarse con los coeficientes de variación,

los cuales no indican un valor tan elevado (Ver ANEXO B), garantizando la cercanía de los valores

obtenidos.

PRUEBA 3






velocidad que presenta la menor magnitud es 130 rpm, mientras que la mayor magnitud depende

de la tasa de cizalla que se esté observando.

de 56

Además, se aprecia en la Figura 16 que para valores pequeños de tasa de cizalla, el

comportamiento de las velocidades es similar, mientras que a valores cercanos a 10 s-1, la

diferencia entre 130 rpm y las demás velocidades es significativa. Una posible explicación a este

suceso son las magnitudes elevadas de los coeficientes de variación a 130 rpm, lo cual hace que

los datos se alejen de las otras velocidades (Ver ANEXO B).

4.1.4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

El criterio de selección de la velocidad de agitación con el mejor comportamiento de la viscosidad

de la masa fue, principalmente, el coeficiente de variación entre la muestra y la réplica realizada,

pues las gráficas anteriores indican que no hay una mayor variación de la viscosidad con respecto

a las velocidades manejadas.

En el ANEXO B se contemplan los coeficientes de variación para la viscosidad a diferentes tasas de

cizalla en la primera etapa del proceso. Teniendo en cuenta las cifras calculadas, los menores

porcentajes de los coeficientes de variación se obtuvieron a una velocidad de 130 rpm, para las

pruebas 2 y 3, las cuales se diferencian de la prueba 1 por el tipo de agitador utilizado en el

segundo mezclado. Además, al seleccionar esta velocidad se estaría evitando la posibilidad de

romper la estructura del gluten, que implicaría un impacto negativo en las propiedades de la masa.

Por tal razón, ésta fue la velocidad escogida para llevar a cabo todo el procedimiento descrito en

la Figura 4.

4.2. PROCESO COMPLETO: RÉPLICA INDUSTRIAL

Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en la primera parte del proceso, se llevó a cabo el

procedimiento de la Figura 4 a una velocidad de agitación de 130 rpm para las 3 pruebas de la

Tabla 3. Simultáneamente, el proceso se desarrolló utilizando los impellers de pala y gancho de la

batidora Dynasty HL-11007-A. Las gráficas de la viscosidad, los módulos elástico y viscoso se

muestran a continuación para cada etapa.

4.2.1. MEZCLADO 1

La Figura 17 muestra el comportamiento de la masa después del primer mezclado para las

diferentes pruebas realizadas.

Figura 17. Módulos elástico y viscoso de la masa después del primer mezclado para las diferentes pruebas

de 56

De forma similar a lo sucedido en la primera parte, el módulo elástico para todos los casos es

mayor que el viscoso y sin importar la diferencia entre ellos, la proporción del módulo viscoso

respecto al elástico mantiene una tendencia con valores cercanos a 0.4.

Asimismo, es posible observar que la magnitud de la diferencia entre los módulos de las pruebas

1 y 3 es próxima, mientras que la de la prueba 2 se encuentra más alejada, siendo mayor que las

demás. Debido a que se podrían considerar las pruebas 1, 2 y 3 como réplicas, pues en el primer

mezclado todas manejan el modelo del impeller sigma, esto no debería suceder.

Una posible explicación al anterior suceso son los coeficientes de variación obtenidos, los cuales

se pueden apreciar en el ANEXO E. En ellos, se obtienen valores muy altos que señalan la gran

desigualdad entre los datos obtenidos en la muestra y en la réplica, sin embargo, el único que

alcanza magnitudes superiores al 100% es la prueba 2. Entonces, al ser los módulos

significativamente distantes entre la muestra y la réplica, la diferencia entre ellos será

considerable.

La Figura 18 presenta el comportamiento de la viscosidad de la masa después del primer mezclado

para las diferentes pruebas realizadas.

Figura 18. Viscosidad de la masa después del primer mezclado utilizando diferentes instrumentos de mezclado

A partir de ella, se puede observar que las viscosidades de las pruebas realizadas no difieren

significativamente entre ellas, pues todas se encuentran bajo un mismo rango. El cruce entre las

líneas de las diferentes pruebas se debe, principalmente, a los bajos coeficientes de variación

obtenidos (Ver ANEXO D).

de 56

4.2.2. ESPONJE

La Figura 19 muestra el comportamiento de la masa después del esponje para las diferentes

pruebas realizadas.

Figura 19. Módulos elástico y viscoso de la masa después del esponje para las diferentes pruebas

Al igual que las gráficas de los módulos para las etapas anteriores, la Figura 19 presenta la misma

tendencia, con la diferencia de que la proporción entre el módulo viscoso y el elástico es un poco

más elevada, alcanzando valores próximos a 0.6. No obstante, a diferencia de la Figura 17, el

comportamiento de los módulos de las pruebas 1, 2 y 3 es semejante, pues los coeficientes de

variación obtenidos presentan pequeñas magnitudes (Ver ANEXO E).

Tal aumento en la proporción del módulo viscoso respecto al elástico puede ser explicado debido

al aumento en la acidez de la masa, pues este fenómeno afecta la resistencia a la elasticidad de la

masa. Dicho efecto genera que la masa sea menos elástica y por lo tanto, se esperaría ver un

aumento en el factor de pérdidas [6].

La Figura 20 presenta el comportamiento de la viscosidad de la masa después del esponje para las


Figura 20. Viscosidad de la masa después del esponje utilizando diferentes instrumentos de mezclado

de 56

Al igual que en los casos anteriores, en la Figura 20 se puede ver que no hay una diferencia

significativa en las pruebas, pues todas ellas se encuentran en un mismo rango, lo cual se explica

por los bajos coeficientes de variación obtenidos, indicando la cercanía de los datos (Ver ANEXO

D).

4.2.3. REPOSO

La Figura 21 muestra el comportamiento de la masa después del reposo para las diferentes

pruebas realizadas.

Figura 21. Módulos elástico y viscoso de la masa después del reposo para las diferentes pruebas

En la Figura 21 se puede notar que, a diferencia de los módulos observados para las operaciones

de mezclado y esponje (Figura 17 y Figura 19), existe una similitud entre las pruebas 1, 2 y 3, tanto

en el módulo elástico, como en el viscoso. De igual manera, se observa una alta aproximación con

los valores obtenidos para las pruebas realizadas con pala y gancho. Lo anterior puede explicarse

con los coeficientes de variación obtenidos para todas las pruebas, los cuales presentan

magnitudes inferiores al 40% (Ver ANEXO E). Además, la proporción del módulo viscoso respecto

al elástico para todos los casos se encuentra alrededor de 0.5.

de 56

La Figura 22 presenta el comportamiento de la viscosidad de la masa después del reposo para las


Figura 22. Viscosidad de la masa después del reposo utilizando diferentes instrumentos de mezclado

A partir de ella, se puede decir que las pruebas no son significativamente diferentes para la

viscosidad, pues se encuentran bajo un mismo rango. Además, es posible observar que a valores

pequeños de tasa de cizalla, las pruebas realizadas presentan un comportamiento similar,

mientras que a magnitudes cercanas a 10 s-1, los datos tienden a dispersarse un poco.

Una posible explicación a este suceso son los valores obtenidos para los coeficientes de variación,

los cuales son elevados para mayores magnitudes de tasa de cizalla (Ver ANEXO D). El aumento

del porcentaje de los coeficientes de variación conforme al incremento de la tasa de cizalla pudo

ocurrir por el deslizamiento de la masa al someterse a las pruebas en el reómetro.

4.2.4. LAMINADO

La Figura 23 muestra el comportamiento de la masa después del laminado para las diferentes

pruebas realizadas.

Figura 23. Módulos elástico y viscoso de la masa después del laminado para las diferentes pruebas

de 56

Al igual que la Figura 21, la diferencia entre los módulos elástico y viscoso para las pruebas 1, 2 y 3

no es significativa, mientras que en pala y gancho se observa una variación considerable. Lo anterior

puede explicarse con los altos coeficientes de variación obtenidos para las pruebas de pala y gancho,

mientras que los de las pruebas 2 y 3 tienen valores inferiores al 10%, garantizando la cercanía de los

datos (Ver ANEXO E).

No obstante, a diferencia de las etapas de mezclado (Figura 17), esponje (Figura 19) y reposo (Figura

21), la proporción entre el módulo viscoso y el elástico disminuye a un valor 0.3, lo cual indica que la

masa tiende a comportarse como un sólido. Dicha disminución puede ser explicada por el empaste

que se realiza antes del laminado, que se utiliza para remover sobrantes de dióxido de carbono y de

forma homóloga repercute en el desarrollo del gluten, por lo que se rompen las estructuras largas del

gluten, generando que la viscosidad disminuya y la elasticidad aumente [6].

La Figura 24, la Figura 25 la Figura 26, la Figura 27 y la Figura 28 muestran la resistencia de la masa

en los recorridos 1 y 2 después del laminado para las diferentes pruebas realizadas. A partir de ellas,

es posible confirmar el comportamiento de la masa como un material viscoelástico, pues se observa

que la deformación que provoca el reómetro en la misma es contrarrestada parcialmente debido a

que no alcanza a llegar a cero nuevamente [9].

Por otro lado, se evidencia que el ensayo de fluencia para la prueba con pala de la Figura 27 no se

tomó correctamente. Al principio, la masa tiende a retomar su estado original, fenómeno que se

repite en las demás pruebas, sin embargo, vuelve a moverse hacia la posición donde el reómetro la

había desplazado inicialmente. Este hecho sólo puede ser explicado a partir de un error en la

programación del reómetro o la aplicación de alguna fuerza externa.

Figura 24. Ensayo de fluencia para la prueba 1

de 56



Figura 27. Ensayo de fluencia para la prueba con pala

de 56

Figura 28. Ensayo de fluencia para la prueba con gancho

4.2.5. HORNEADO

La Figura 29 y la Figura 30 muestran las variaciones obtenidas en las dimensiones de la galleta al

ser horneada.

Figura 29. Variación de las dimensiones de las galletas después del horneado

Figura 30. Variación del espesor de las galletas después del horneado

A partir de ellas, se puede afirmar que todas las pruebas, a excepción de la prueba 3, presentan una

mayor variación en el ancho que en el largo de la galleta. Además, el espesor aumentó, tal y como se

de 56

esperaba, siendo la prueba de pala la que indica una mayor magnitud. Esta desigualdad en alteración

de las dimensiones de las galletas se puede explicarse con el perfil de temperaturas que debe tener el

horno Esco Isotherm®. En el ANEXO G se visualiza tal hecho, pues es evidente el cambio en la

coloración de la galleta, a pesar de ser introducida el mismo tiempo, en el mismo recipiente, pero con

ligeros cambios en su ubicación.

La Figura 31 muestra la humedad de las galletas después de horneadas, las cuales se encuentran en

el rango que indica la literatura, desde un 1% hasta un 4%. Además, se puede observar que la prueba

de pala es la que alcanza un mayor valor, mientras que las pruebas 1, 2 y 3 presentan magnitudes

próximas entre sí.

Figura 31. Humedad de las galletas después del horneado

La Figura 32 muestra la resistencia que oponen las galletas a quebrantarse. A partir de ella, se tiene

que la galleta con mayor oposición a fragmentarse es la de la prueba de pala, mientras que la de la

prueba 3 es la más frágil y las de las pruebas 1 y 2 tienen una magnitud similar.

Figura 32. Resistencia a la fuerza de las galletas después del horneado

de 56

5. CONCLUSIONES Al revisar los comportamientos de las gráficas de viscosidad, se evidencia que esta variable no

presenta una diferencia significativa para las distintas velocidades de agitación utilizadas.

Igualmente, en las pruebas realizadas con diferentes instrumentos de mezclado como los

impellers de la batidora Dynasty HL-11007-A y los impellers impresos en la impresora 3D (Ver

Anexo A) no existe una variación considerable en la viscosidad para ninguna de las etapas del

proceso. Por tal razón, al revisar los comportamientos anteriores, es posible afirmar que el tipo

de mezclador y la velocidad de mezclado no influyen en la viscosidad de la masa de las diversas

operaciones del proceso.

Ahora bien, respecto al comportamiento de los módulos viscosos y elásticos, en la gran mayoría

de los casos no existe una tendencia para las pruebas y velocidades manejadas. Sin embargo, el

cálculo de la razón del módulo viscoso sobre el elástico, conocida como la tangente del factor de

pérdidas, demuestra que la masa en todos los casos presenta un comportamiento más cercano al

de un sólido que al de un líquido. Lo anterior ocurre debido a que la proporción calculada con la

Ecuación 1 tiene valores inferiores a 1. No obstante, al realizar el procedimiento completo de la

Figura 4, se obtuvo un leve aumento en el valor de la proporción en el esponje. Dicho incremento

pudo ser impulsado por el tiempo de fermentado que tiene la masa, pues las masas fermentadas conllevan a un aumento en la viscosidad de la mismas, lo cual puede repercutir en el posterior

manejo de la misma. Además, como se explicó anteriormente, este comportamiento se puede ver

relacionado con el aumento de la acidez al fermentarse.

En consecuencia, la información anterior confirma que el procedimiento puede llevarse a cabo

con cualquiera de las velocidades de agitación y a su vez, empleando alguno de los instrumentos

de mezclado. Sin embargo, por simplicidad del proceso, se recomienda utilizar el impeller de pala

o gancho de la batidora Dynasty HL-11007-A, los cuales alcanzaron los menores porcentajes para

los coeficientes de variación.

Por otro lado, durante la práctica se percibieron diferencias en cuanto a facilidad de formación de

la masa, dependiendo de la velocidad usada. Básicamente, tal desigualdad se reflejó en el tiempo

de generación de la masa. Por ejemplo, para las velocidades de 140 rpm y 150 rpm fueron

necesarios 5 minutos para formar una masa homogénea, mientras que las demás velocidades sólo

requirieron de 2 a 3 minutos. Este fenómeno sucede por la generación de gluteninas en el

mezclado, al ser grandes proteínas con puentes de disulfuro y de hidrógeno, el mezclado a altas

velocidades fracciona las cadenas o no permite la generación de las mismas. Por lo tanto, es

pertinente aclarar que las velocidades óptimas de mezclado son 110 rpm, 120 rpm y 130 rpm.

de 56

6. TRABAJO FUTURO Ahora bien, la implementación del proceso de fabricación de galletas cracker en el laboratorio

utilizando la formulación de la empresa trajo consigo varias sugerencias que pueden mejorar la

calidad del trabajo a futuro. Al ser la primera vez que se realiza el proceso a tal escala, como

primera medida, se observó la importancia de mantener cubierta la parte inferior del impeller

impreso en la impresora 3D, de manera que se evitara el rodamiento del mismo a través del eje.

Sin embargo, es recomendable que el impeller se encuentre adherido al eje, ya sea construyendo

un modelo del mismo en AutoDesk Inventor®, o aprovechando el accesorio de la parte lateral de

la batidora Kitchenaid KSM15ER.

De igual forma, un factor que puede afectar significativamente la reproducibilidad del proceso es

el recipiente de mezclado. En este caso, se empleó un beaker plástico de 2000 mL, no obstante, al

llevar a cabo el mezclado de la masa, el recipiente se movía considerablemente y por tanto, era

indispensable el uso manual para sostenerlo. En búsqueda de alcanzar mejores resultados, es

aconsejable utilizar las batidoras disponibles en el laboratorio, pues el bowl tiene un soporte que

evita su movimiento. Por consiguiente, el instrumento de mezclado tendría que ajustarse al eje de

la batidora.

En cuanto al uso de equipos para la toma de datos, es conveniente precisar el uso de la superficie

corrugada que evita el deslizamiento de la masa y a su vez, una superficie que impida el contacto

de la masa con el ambiente exterior, el cual puede secarla y alterar su comportamiento. Además,

es pertinente la realización de múltiples experimentos, con el fin de refrendar los datos y por ende,

garantizar con certeza que el proceso es replicable. Aunque algunos coeficientes de variación de

las pruebas desarrolladas son bajos (Ver ANEXOs B, C, D y E), lo anterior puede ser coincidencia,

pues únicamente se tomó una réplica de cada muestra.

Ahora, es apropiado aclarar que en la última etapa del laminado el grosor de la masa debe estar

entre unos 3 y 4 mm, tal y como se mencionó previamente en el inciso 1.3.4, a diferencia del

proceso realizado en el laboratorio, que alcanzaba los 0.25mm. Lo anterior pudo haber generado

alteraciones en cuanto a los resultados obtenidos para las pruebas realizadas después del

horneado. Finalmente, al hacer uso de los grosores adecuados, se debe analizar si existe una

diferencia significativa si las galletas son horneadas en un horno continuo, el cual es comúnmente

manejado en la industria.

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REFERENCIAS

[1] P. Hosafci, «Biscuits and Snack Bars: Trends, Prospects and Competitive Landscape,»

Euromonitor International, 2015.

[2] «Biscuits and Snack Bars in Colombia,» Euromonitor International, 2015.

[3] L. C. Doescher y R. C. Hoseney, «Saltine Crackers: Changes in Cracker Sponge Rheology and

Modification of a Cracker-Baking Procedure,» Cereal Chemistry, 1984.

[4] M. N. Mihalos, «Cracker Processing-Biscuit Technology,» Mondelez Global LLC, New Jersey,

2014.

[5] D. Manley, Biscuit, cookie and cracker manufacturing manuals, Woodhead Publishing, 1998.

[6] E. J. Pyler y L. A. Gorton, Baking Science and Technology, vol. 1, Kansas City: Sosland

Publishing Co., 2008.

[7] K. Preston, W. Woodbury y V. Bendelow, «The effects of gliadin fractions of varying molecular

weight on the mixing properties of a synthetic-dough system,» American association of cereal

chemists, 1975.

[8] C. W. Macosko, RHEOLOGY: Principles, Measurements and Applications, New York: Wiley-

VCH, 1994.

[9] G. Tabilo-Munizaga y G. V. Barbosa-Cánovas, «Rheology for the food industry,» Journal of the

food engineering, p. 150, 2005.

[10] G. Tabilo-Munizaga y G. V. Barbosa-Cánovas, «Rheology for the food industry,» Journal of Food

Engineering, 2005.

[11] Z. Hamauzu, K. Khan y W. Bushuk, «Studies of glutenin. XIV. Gel filtration and sodium dodecyl

sulfate electrophoresis of glutenin solubilized in sodium stearate.,» The american association

of cereal chemists, pp. 513-516, 1979.

[12] S. P. Cauvain y L. S. Young, Baked Products, United Kingdom: Blackwell Publishing, 2006.

[13] Ó. A. Álvarez Solano, «Introducción a la reología. Notas de clase,» Universidad de los Andes,

Bogotá, Colombia, 2015.

[14] D. Manley, Biscuit, cracker and cookie recipes for the food industry. Third Edition, Boca Raton:

Woodhead Publishing, 2001.

[15] D. E. Rogers y R. C. Hoseney, «Effects of Fermentation in Saltine Cracker Production,» Cereal

Chemistry, 1988.

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ANEXOS

ANEXO A. Instrumentos y equipos utilizados en el proceso de fabricación de galletas

cracker Tabla A. 1. Modelos de impeller diseñados en AutoDesk Inventor® para el proceso de mezclado

Modelos de impeller diseñados en AutoDesk Inventor® para el proceso de mezclado, utilizando la formulación de la empresa

Figura A. 1 Diseño impeller modelo sigma

Figura A. 2 Diseño impeller modelo L

Figura A. 3 Diseño impeller modelo N

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ANEXO B. Coeficientes de variación para la viscosidad a diferentes tasas de cizalla en la primera etapa del proceso

Mezclado 1 Tabla B. 1. Coeficientes de variación para la viscosidad en el mezclado 1 durante la primera etapa del proceso

Esponje Tabla B. 2. Coeficientes de variación para la viscosidad en el esponje durante la primera etapa del proceso

Reposo Tabla B. 3. Coeficientes de variación para la viscosidad en el reposo durante la primera etapa del proceso

Prueba 1 Prueba 2 Prueba 3 Prueba 1 Prueba 2 Prueba 3 Prueba 1 Prueba 2 Prueba 3 Prueba 1 Prueba 2 Prueba 3 Prueba 1 Prueba 2 Prueba 3

0.10 11% 92% 20% 2% 4% 59% 84% 6% 22% 23% 39% 3% 5% 72% 28%

0.16 15% 84% 32% 5% 3% 57% 73% 1% 28% 18% 34% 5% 12% 74% 25%

0.25 16% 77% 28% 15% 6% 61% 67% 5% 29% 11% 30% 7% 27% 63% 27%

0.40 17% 69% 19% 16% 3% 60% 69% 4% 11% 19% 36% 1% 34% 57% 35%

0.63 8% 53% 29% 20% 0% 48% 69% 3% 18% 12% 18% 8% 43% 57% 23%

1.00 11% 34% 11% 17% 3% 27% 60% 9% 14% 34% 15% 11% 39% 46% 2%

1.59 13% 6% 9% 30% 37% 34% 55% 2% 3% 38% 36% 43% 45% 35% 2%

2.51 16% 24% 8% 50% 65% 35% 48% 14% 5% 43% 31% 70% 51% 35% 7%

3.98 12% 38% 20% 34% 62% 13% 43% 21% 21% 53% 4% 77% 77% 22% 0%

6.31 33% 51% 17% 18% 80% 73% 76% 5% 68% 63% 8% 88% 81% 11% 14%

10.00 17% 66% 1% 27% 82% 115% 108% 9% 68% 76% 14% 91% 66% 11% 46%

Coeficiente de variación - Viscosidad

Tasa de Cizalla (1/s) 110rpm 120rpm 130rpm 140rpm 150rpm

Mezclado


0.10 11% 65% 58% 2% 4% 59% 58% 16% 8% 6% 44% 70% 30% 101% 48%

0.16 15% 72% 28% 5% 3% 57% 54% 12% 10% 3% 45% 57% 41% 103% 31%

0.25 10% 60% 15% 15% 6% 61% 52% 11% 8% 9% 46% 49% 43% 90% 36%

0.40 17% 71% 24% 16% 3% 60% 45% 23% 12% 8% 51% 25% 32% 77% 41%

0.63 17% 72% 45% 20% 0% 48% 45% 11% 3% 3% 57% 20% 54% 40% 34%

1.00 29% 87% 40% 17% 3% 27% 20% 9% 34% 1% 57% 19% 46% 41% 24%

1.59 30% 84% 38% 30% 37% 34% 51% 20% 56% 8% 53% 0% 58% 36% 29%

2.51 36% 108% 28% 50% 65% 35% 51% 20% 34% 36% 46% 8% 69% 46% 27%

3.98 54% 112% 45% 34% 62% 13% 29% 30% 20% 78% 15% 21% 90% 35% 30%

6.31 65% 97% 39% 18% 80% 73% 95% 32% 38% 90% 23% 29% 84% 0% 30%

10.00 72% 74% 47% 27% 82% 115% 99% 38% 44% 84% 28% 29% 24% 14% 21%


Tasa de Cizalla (1/s)

Esponje

110rpm 120rpm 130rpm 140rpm 150rpm


0.10 57% 57% 41% 77% 58% 20% 43% 2% 16% 17% 16% 19% 14% 53% 38%

0.16 53% 36% 41% 83% 62% 25% 40% 8% 24% 12% 13% 14% 9% 51% 45%

0.25 49% 41% 40% 76% 66% 20% 37% 10% 10% 11% 12% 15% 3% 53% 40%

0.40 38% 28% 48% 75% 57% 7% 49% 20% 20% 4% 14% 14% 1% 53% 35%

0.63 29% 24% 24% 83% 60% 26% 49% 19% 23% 25% 16% 20% 7% 37% 26%

1.00 32% 24% 1% 85% 69% 27% 45% 27% 25% 15% 10% 10% 2% 21% 3%

1.59 32% 25% 15% 76% 87% 27% 54% 35% 42% 15% 34% 5% 2% 11% 28%

2.51 24% 23% 11% 72% 79% 43% 49% 24% 74% 10% 68% 22% 3% 12% 45%

3.98 26% 36% 17% 42% 55% 88% 32% 15% 76% 8% 86% 24% 27% 28% 64%

6.31 40% 50% 51% 5% 12% 110% 22% 31% 2% 61% 116% 41% 76% 36% 106%

10.00 35% 100% 101% 95% 69% 136% 1% 67% 119% 15% 130% 90% 102% 10% 133%



Reposo


de 56

ANEXO C. Coeficientes de variación para los módulos elástico y viscoso a diferentes velocidades de agitación en la primera etapa del proceso

Mezclado 1 Tabla C. 1. Coeficientes de variación para el módulo elástico en el mezclado 1 durante la primera etapa del proceso

Tabla C. 2. Coeficientes de variación para el módulo viscoso en el mezclado 1 durante la primera etapa del proceso

Esponje Tabla C. 3. Coeficientes de variación para el módulo elástico en el esponje durante la primera etapa del proceso


0.10 46% 116% 105% 3% 3% 42% 137% 55% 52% 45% 13% 115% 4% 19% 6%

0.16 69% 121% 110% 15% 6% 72% 138% 19% 46% 59% 21% 125% 17% 3% 23%

0.25 78% 123% 112% 13% 10% 86% 139% 32% 36% 62% 22% 126% 23% 22% 29%

0.40 82% 124% 114% 14% 12% 93% 139% 11% 42% 65% 25% 129% 27% 31% 34%

0.63 82% 124% 114% 13% 14% 95% 139% 8% 44% 66% 26% 129% 31% 35% 36%

1.00 82% 124% 114% 13% 15% 97% 139% 2% 48% 67% 28% 130% 31% 36% 38%

1.59 81% 124% 112% 17% 16% 98% 139% 1% 57% 67% 28% 131% 33% 37% 40%

2.51 81% 124% 112% 16% 16% 98% 139% 4% 59% 68% 29% 131% 36% 37% 41%

3.98 80% 124% 112% 17% 16% 97% 139% 11% 61% 68% 30% 132% 36% 37% 42%

6.31 80% 123% 113% 17% 18% 97% 139% 9% 62% 68% 30% 131% 38% 36% 42%

10.00 78% 122% 110% 15% 17% 97% 139% 6% 63% 68% 31% 128% 34% 34% 42%

Coeficiente de variación - Módulo elástico

Frecuencia angular

(rad/s)

Mezclado



0.10 42% 119% 95% 14% 10% 55% 137% 4% 31% 53% 20% 115% 7% 18% 21%

0.16 65% 123% 105% 18% 15% 86% 139% 14% 33% 70% 29% 126% 36% 8% 41%

0.25 76% 125% 107% 25% 18% 98% 139% 28% 35% 71% 31% 128% 40% 32% 44%

0.40 77% 125% 111% 31% 23% 103% 139% 6% 37% 73% 33% 131% 41% 41% 49%

0.63 76% 126% 111% 26% 25% 105% 139% 52% 42% 74% 35% 131% 46% 46% 50%

1.00 77% 126% 112% 35% 25% 105% 139% 11% 44% 75% 39% 132% 41% 47% 51%

1.59 73% 125% 111% 33% 27% 106% 139% 22% 57% 72% 37% 133% 43% 47% 52%

2.51 73% 125% 110% 31% 27% 105% 139% 28% 57% 73% 37% 133% 45% 46% 52%

3.98 70% 124% 110% 27% 26% 104% 139% 16% 58% 73% 39% 133% 44% 46% 51%

6.31 70% 123% 109% 19% 27% 103% 139% 14% 58% 73% 39% 132% 45% 44% 51%

10.00 67% 122% 107% 15% 26% 102% 138% 8% 59% 72% 39% 131% 40% 41% 50%

Coeficiente de variación - Módulo viscoso

Frecuencia angular

(rad/s)

Mezclado



0.10 45% 11% 133% 60% 10% 75% 50% 37% 27% 61% 37% 127% 31% 122% 118%

0.16 101% 126% 126% 50% 6% 54% 93% 75% 29% 90% 28% 129% 91% 5% 130%

0.25 99% 105% 118% 47% 6% 40% 91% 96% 30% 98% 11% 126% 99% 33% 133%

0.40 93% 95% 111% 36% 8% 52% 97% 101% 29% 99% 9% 127% 96% 6% 126%

0.63 90% 46% 101% 31% 8% 23% 100% 112% 27% 100% 6% 124% 94% 2% 128%

1.00 91% 109% 103% 24% 1% 3% 98% 8% 23% 99% 2% 122% 94% 2% 136%

1.59 91% 96% 90% 13% 8% 19% 98% 123% 22% 99% 2% 120% 93% 1% 120%

2.51 95% 3% 82% 4% 13% 20% 96% 115% 21% 98% 2% 118% 93% 5% 124%

3.98 95% 3% 77% 4% 15% 24% 97% 76% 21% 96% 1% 118% 94% 5% 122%

6.31 94% 23% 74% 11% 0% 37% 96% 99% 18% 93% 2% 116% 94% 9% 120%

10.00 92% 34% 67% 9% 1% 10% 96% 95% 15% 91% 1% 114% 95% 7% 118%


Frecuencia angular

(rad/s)

Esponje


de 56

Tabla C. 4. Coeficientes de variación para el módulo viscoso en el esponje durante la primera etapa del proceso

Reposo Tabla C. 5. Coeficientes de variación para el módulo elástico en reposo durante la primera etapa del proceso

Tabla C. 6. Coeficientes de variación para el módulo viscoso en reposo durante la primera etapa del proceso


0.10 48% 61% 121% 37% 13% 135% 44% 137% 31% 52% 56% 117% 14% 104% 134%

0.16 96% 74% 111% 115% 12% 49% 88% 159% 25% 81% 37% 117% 77% 17% 73%

0.25 97% 12% 101% 125% 16% 130% 89% 141% 33% 89% 19% 113% 82% 6% 67%

0.40 93% 62% 98% 125% 18% 113% 93% 73% 33% 89% 18% 111% 80% 20% 130%

0.63 90% 54% 83% 126% 21% 112% 97% 121% 31% 88% 5% 107% 80% 2% 106%

1.00 88% 73% 86% 127% 17% 119% 96% 392% 24% 88% 10% 106% 81% 26% 126%

1.59 87% 24% 78% 126% 18% 104% 96% 65% 22% 85% 9% 104% 81% 23% 123%

2.51 90% 72% 73% 127% 18% 111% 94% 123% 20% 83% 8% 101% 82% 0% 107%

3.98 88% 6% 70% 126% 16% 108% 94% 90% 20% 81% 11% 101% 83% 6% 104%

6.31 86% 23% 68% 126% 13% 107% 92% 77% 18% 78% 11% 99% 83% 4% 104%

10.00 83% 17% 66% 124% 12% 105% 91% 79% 16% 75% 9% 96% 84% 7% 102%


Frecuencia angular

(rad/s)

Esponje



0.10 64% 46% 43% 50% 54% 66% 86% 23% 19% 79% 37% 101% 11% 63% 115%

0.16 102% 44% 76% 20% 63% 112% 79% 15% 13% 102% 23% 101% 21% 24% 35%

0.25 108% 49% 84% 95% 66% 98% 68% 72% 16% 104% 22% 90% 37% 37% 66%

0.40 110% 47% 79% 22% 66% 132% 63% 77% 16% 106% 25% 85% 34% 41% 70%

0.63 109% 48% 78% 43% 68% 136% 59% 56% 14% 105% 26% 80% 41% 44% 71%

1.00 109% 46% 76% 134% 68% 97% 54% 0% 15% 104% 26% 79% 44% 43% 74%

1.59 109% 43% 74% 30% 68% 32% 125% 24% 15% 103% 29% 78% 45% 43% 73%

2.51 109% 40% 73% 11% 68% 100% 123% 35% 17% 101% 30% 76% 47% 41% 74%

3.98 107% 39% 71% 31% 68% 79% 121% 44% 18% 99% 29% 75% 46% 39% 76%

6.31 107% 36% 67% 58% 68% 83% 117% 45% 16% 96% 28% 69% 47% 37% 74%

10.00 106% 35% 64% 63% 69% 82% 111% 51% 15% 93% 31% 69% 46% 34% 73%


Frecuencia angular

(rad/s)

Reposo



0.10 69% 28% 37% 1% 52% 128% 85% 86% 8% 71% 12% 84% 2% 53% 14%

0.16 95% 29% 57% 6% 63% 81% 77% 91% 8% 93% 38% 74% 27% 2% 17%

0.25 100% 32% 63% 96% 65% 135% 69% 46% 6% 96% 27% 68% 34% 14% 43%

0.40 98% 37% 59% 106% 67% 135% 64% 22% 12% 97% 23% 65% 33% 15% 29%

0.63 98% 35% 56% 18% 67% 39% 60% 91% 6% 95% 26% 60% 42% 17% 48%

1.00 99% 31% 52% 1% 66% 126% 55% 98% 7% 92% 27% 55% 44% 16% 38%

1.59 97% 32% 51% 5% 67% 133% 119% 26% 11% 90% 24% 58% 44% 13% 52%

2.51 96% 30% 49% 100% 67% 53% 117% 57% 13% 87% 24% 56% 45% 11% 38%

3.98 97% 26% 46% 40% 66% 39% 116% 40% 12% 85% 24% 54% 45% 9% 26%

6.31 97% 23% 43% 50% 66% 51% 111% 45% 10% 81% 23% 51% 44% 6% 39%

10.00 95% 23% 39% 30% 65% 61% 105% 32% 10% 79% 24% 53% 42% 4% 32%


Frecuencia angular

(rad/s)

Reposo


de 56

ANEXO D. Coeficientes de variación para la viscosidad a diferentes tasas de cizalla para todo el proceso, comparando con el proceso desarrollado simultáneamente

Mezclado 1 Tabla D. 1. Coeficientes de variación para la viscosidad para todo el proceso en el mezclado 1

Esponje Tabla D. 2. Coeficientes de variación para la viscosidad para todo el proceso en el esponje

Prueba 1 Prueba 2 Prueba 3

0.10 53% 30% 26% 4% 47%

0.16 32% 27% 22% 5% 41%

0.25 33% 17% 19% 5% 29%

0.40 49% 7% 20% 6% 27%

0.63 60% 0% 20% 8% 29%

1.00 47% 11% 4% 14% 67%

1.59 62% 4% 8% 25% 75%

2.51 56% 5% 20% 13% 84%

3.98 51% 5% 15% 20% 89%

6.31 59% 12% 5% 31% 77%

10.00 62% 36% 2% 43% 74%



Mezclado

130rpmGanchoPala


0.10 10% 28% 6% 13% 71%

0.16 17% 22% 7% 20% 74%

0.25 15% 21% 5% 20% 72%

0.40 21% 21% 5% 19% 67%

0.63 22% 27% 0% 22% 50%

1.00 18% 27% 14% 22% 40%

1.59 18% 24% 35% 25% 31%

2.51 12% 28% 67% 37% 25%

3.98 11% 26% 79% 24% 44%

6.31 22% 25% 81% 4% 36%

10.00 22% 51% 64% 18% 54%



Esponje

130rpmPala Gancho

de 56

Reposo Tabla D. 3. Coeficientes de variación para la viscosidad para todo el proceso en reposo


0.10 12% 9% 20% 5% 8%

0.16 10% 11% 31% 8% 9%

0.25 12% 6% 28% 5% 12%

0.40 17% 2% 24% 2% 14%

0.63 15% 5% 23% 1% 4%

1.00 11% 3% 28% 6% 5%

1.59 19% 4% 7% 3% 3%

2.51 9% 13% 9% 3% 11%

3.98 15% 20% 56% 0% 34%

6.31 34% 19% 88% 16% 55%

10.00 108% 38% 114% 85% 134%



Reposo

130rpmPala Gancho

de 56

ANEXO E. Coeficientes de variación para los módulos elástico y viscoso a diferentes velocidades de agitación para todo el proceso, comparando con el proceso desarrollado

simultáneamente

Mezclado Tabla E. 1. Coeficientes de variación para el módulo elástico para todo el proceso en el mezclado 1

Tabla E. 2. Coeficientes de variación para el módulo viscoso para todo el proceso en el mezclado 1


0.10 21% 5% 7% 8% 44%

0.13 34% 58% 13% 28% 53%

0.16 45% 89% 24% 10% 53%

0.20 59% 103% 32% 12% 54%

0.25 72% 109% 38% 14% 54%

0.32 78% 114% 41% 13% 54%

0.40 86% 116% 46% 12% 53%

0.50 90% 118% 50% 12% 53%

0.63 92% 118% 52% 8% 51%

0.79 94% 119% 54% 6% 51%

1.00 94% 119% 56% 6% 52%


Frecuencia angular (rad/s)

Mezclado

130rpmPala Gancho


0.10 6% 10% 0% 13% 36%

0.13 25% 65% 25% 24% 54%

0.16 42% 92% 35% 11% 56%

0.20 60% 100% 42% 13% 52%

0.25 75% 104% 46% 18% 49%

0.32 80% 110% 49% 13% 49%

0.40 87% 113% 54% 10% 52%

0.50 90% 112% 57% 11% 50%

0.63 92% 111% 61% 8% 48%

0.79 93% 112% 63% 6% 49%

1.00 93% 113% 66% 6% 50%



Mezclado

130rpmPala Gancho

de 56

Esponje Tabla E. 3. Coeficientes de variación para el módulo elástico para todo el proceso en el esponje

Tabla E. 4. Coeficientes de variación para el módulo viscoso para todo el proceso en el esponje


0.10 15% 20% 39% 16% 88%

0.13 13% 26% 43% 18% 89%

0.16 15% 31% 42% 17% 92%

0.20 15% 37% 40% 15% 103%

0.25 11% 40% 42% 20% 104%

0.32 4% 41% 42% 15% 108%

0.40 4% 45% 35% 14% 110%

0.50 1% 55% 29% 12% 113%

0.63 1% 59% 19% 11% 115%

0.79 4% 63% 20% 12% 118%

1.00 7% 71% 22% 5% 119%



Esponje

130rpmPala Gancho


0.10 17% 22% 34% 17% 78%

0.13 13% 31% 40% 17% 95%

0.16 13% 39% 37% 16% 93%

0.20 13% 43% 36% 17% 102%

0.25 10% 43% 37% 20% 102%

0.32 2% 45% 34% 14% 106%

0.40 2% 47% 27% 13% 108%

0.50 1% 58% 23% 11% 110%

0.63 3% 56% 11% 8% 114%

0.79 7% 59% 13% 9% 115%

1.00 11% 65% 13% 5% 116%



Esponje

130rpmPala Gancho

de 56

Reposo Tabla E. 5. Coeficientes de variación para el módulo elástico para todo el proceso en reposo

Tabla E. 6. Coeficientes de variación para el módulo viscoso para todo el proceso en reposo


0.10 20% 4% 0% 74% 6%

0.13 32% 15% 17% 8% 20%

0.16 37% 22% 22% 13% 19%

0.20 39% 27% 25% 9% 21%

0.25 40% 30% 25% 13% 20%

0.32 39% 30% 29% 16% 23%

0.40 39% 31% 30% 11% 22%

0.50 40% 33% 32% 12% 25%

0.63 40% 33% 34% 14% 25%

0.79 40% 35% 36% 13% 27%

1.00 39% 36% 40% 14% 28%



Reposo

130rpmPala Gancho


0.10 16% 2% 5% 19% 39%

0.13 30% 15% 8% 53% 44%

0.16 32% 19% 12% 7% 22%

0.20 34% 22% 15% 1% 32%

0.25 32% 24% 15% 21% 27%

0.32 29% 23% 19% 6% 26%

0.40 27% 23% 21% 9% 24%

0.50 25% 22% 19% 10% 26%

0.63 25% 21% 20% 12% 25%

0.79 22% 22% 23% 11% 27%

1.00 20% 22% 24% 12% 29%



Reposo

130rpmPala Gancho

de 56

Laminado Tabla E. 7. Coeficientes de variación para el módulo elástico para todo el proceso en el laminado

Tabla E. 8. Coeficientes de variación para el módulo viscoso para todo el proceso en el laminado


0.10 60% 6% 1% 73% 23%

0.13 63% 9% 3% 67% 23%

0.16 63% 8% 1% 66% 22%

0.20 62% 8% 1% 63% 22%

0.25 63% 8% 0% 62% 22%

0.32 61% 6% 1% 58% 20%

0.40 61% 6% 2% 57% 20%

0.50 60% 5% 2% 55% 20%

0.63 60% 5% 2% 53% 19%

0.79 60% 4% 3% 52% 18%

1.00 59% 4% 3% 51% 18%



Reposo

130rpmPala Gancho


0.10 50% 1% 22% 69% 28%

0.13 54% 7% 8% 66% 17%

0.16 53% 7% 7% 61% 19%

0.20 54% 5% 6% 59% 18%

0.25 49% 7% 6% 57% 17%

0.32 51% 6% 4% 54% 17%

0.40 50% 6% 3% 54% 16%

0.50 51% 6% 1% 53% 17%

0.63 49% 5% 2% 51% 17%

0.79 49% 5% 0% 51% 17%

1.00 49% 3% 1% 51% 17%



Reposo

130rpmPala Gancho

de 56

ANEXO F. Diseño de experimentos para la primera parte del proceso A continuación se pueden ver los resultados de normalidad, homocedasticidad y las pruebas de Tukey

para los datos de la primera parte, transformados mediante la ecuación de Box-Cox, con ayuda del

programa Minitab®:

Mezclado

Figura F. 1. Transformada de Box-Cox para el mezclado

Figura F. 2. Prueba de normalidad para el mezclado

de 56

En este caso, se utilizó una significancia del 1%. Debido a esto, se puede decir que los residuos tienen

un comportamiento normal, pues su valor P es de 0.021.

Figura F. 3. Test de homocedasticidad para el factor Pruebas en el mezclado

Figura F. 4. Test de homocedasticidad para el factor Velocidad (rpm) en el mezclado

de 56

Figura F. 5. Test de homocedasticitdad para el factor Tasa de Cizalla (rad/s) en el mezclado

Como se puede ver en los test de homocedasticidad, todos los intervalos se sobreponen, por lo que

cumplen con este test.

Figura F. 6. Test de Tukey para el mezclado y el factor Pruebas

de 56

Figura F. 7. Test de Tukey para el mezclado y el factor Velocidad (rpm)

Esponje

Figura F. 8. Transformada de Box-Cox para el esponje1

1 El λ óptimo obtenido tiene un valor de -0.0005.

de 56

Figura F. 9. Prueba de normalidad para el esponje

En este caso, se utilizó una significancia del 5%. Por lo tanto, se puede decir que los residuos tienen

un comportamiento normal, pues su valor P es de 0.07.

Figura F. 10. Test de homocedasticidad para el factor Pruebas en el esponje

de 56

Figura F. 11. Test de homocedasticidad para el factor Velocidad (rpm) en el esponje

Figura F. 12. Test de homocedasticidad para el factor Tasa de Cizalla (1/s) en el esponje

Como se puede ver en los test de homocedasticidad, todos los intervalos se sobreponen. Por lo tanto,

se cumple con esta prueba.

de 56

Figura F. 13. Test de Tukey para el esponje y el factor Pruebas

Figura F. 14. Test de Tukey para el esponje y el factor Velocidad (rpm)

de 56

Reposo

Figura F. 15. Transformada de Box-Cox para el reposo

Figura F. 16. Prueba de normalidad para el reposo

En este caso, al igual que en el esponje, se utilizó una significancia de 5%. Por lo tanto, se puede decir

que los residuos se comportan normalmente, pues tienen un valor P de 0.147.

de 56

Figura F. 17. Test de homocedasticidad para el factor Pruebas en el reposo

Figura F. 18. Test de homocedasticidad para el factor Velocidad (rpm) en el reposo

de 56

Figura F. 19. Test de homocedasticidad para el factor Tasa de Cizalla (1/s) en el reposo

Como se puede ver en los test de homocedasticidad, todos los intervalos se sobreponen. Por lo tanto,

se cumple esta prueba.

Figura F. 20. Test de Tukey para el reposo y el factor Pruebas

de 56

Figura F. 21 Test de tukey para el reposo y el factor Velocidad (rpm)

de 56

ANEXO G. Aspecto de las galletas después del horneado

Figura G. 1. Coloración de las galletas de algunas pruebas después del horneado

Figura G. 2. Coloración de las galletas de algunas pruebas después del horneado

diseÑo y dimensionamiento de las operaciones unitarias

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