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ESTUDIO DE CASOS 7 APLICACIONES EN PROCESOS Y FORMULACIONES DE PRODUCTOS Profa. Dra. Maria Isabel RodriguesFEA UNICAMP

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ESTUDIO DE CASOS

7

APLICACIONES EN PROCESOS Y FORMULACIONES DE PRODUCTOS Profa. Dra. Maria Isabel RodriguesFEA UNICAMP

Estudio de Caso 1

TRATAMIENTO DE EFLUENTES EN LA INDUSTRIA TEXTIL Cuando los resultados de un diseño factorial muestran que la variable estadísticamente más importante es el tiempo de reacción, pueden estar encubriéndose los efectos de otras variaveis

“Optimisation of ozone treatment for colour and COD removal of acid dye effluent using central composite design experiment” Dyes and Pigments, 63, 127-134, 2004 M. Muthukumar, D. Sargunamani, J. Venkata Rao Profa. Dra. Maria Isabel RodriguesFEA UNICAMP

1

Resumen La industria textil produce grandes volúmenes de efluentes, que son altamente tóxicos, resistentes a tratamientos físicos y químicos y no son fácilmente biodegradables. La no biodegradabilidad del efluente textil se debe al alto contenido de colorantes, surfactantes y otros aditivos, que son generalmente compuestos orgánicos de estructura compleja. El uso de una gran variedad de colorantes y otros productos químicos en el proceso de tintura, causa variación en las características del efluente como el pH, color y demanda química de oxígeno (DQO). El ozono es muy eficiente en la remoción de color del efluente textil, mientras que para la remoción del DQO, este tipo de tratamiento es considerado relativamente ineficiente. Entre tanto, si es unido a otros tratamientos como la coagulación, se tiene una reducción del DQO por encima del 70%. Varios factores pueden influir en la remoción del color (Y1) y del DQO (Y2) para el efluente textil, siendo estudiados en este trabajo la influencia de la concentración de sal, el pH y el tempo.

Estrategia, metodología utilizada y resultados Variables

- 1,68

-1

0

+1

+ 1,68

Concentración de sal (g/L)

x1

5

7

10

13

15

pH

x2

3

4,6

7

9,4

11

tiempo (s)

x3

30

97

195

293

360

2

DCCR para el estudio de la remoción de color y de DQO

Ensayos

x1

x2

x3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

-1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1,68 +1,68 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

-1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 0 0 -1,68 +1,68 0 0 0 0 0 0 0 0

-1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 0 0 0 0 -1,68 +1,68 0 0 0 0 0 0

Remoción de color (%) (Y1) 61,88 53,28 58,29 55,85 97,26 96,21 98,25 97,58 95,92 93,26 97,85 98,20 11,18 99,92 94,38 96,92 93,38 92,92 94,25 93,12

Remoción de DQO (%) (Y2) 42,60 38,50 52,60 46,40 55,70 56,80 52,20 54,60 55,80 52,80 55,60 60,20 18,40 52,40 55,40 54,20 54,20 52,80 52,40 55,40

Coeficientes de regresión para la respuesta Remoción de Color (%).

Coeficientes de Error Estándar regresión

t(10)

p - valor

Media

94,32

1,93

48,99

< 0,0001

x1 (L)

-1,26

1,28

-0,99

0,3465

x1 (Q)

-0,84

1,25

-0,67

0,5161

x2 (L)

0,14

1,28

0,11

0,9142

x2 (Q)

0,38

1,25

0,30

0,7675

x3 (L)

22,65

1,28

17,72

< 0,0001

x3 (Q)

-14,67

1,25

-11,78

< 0,0001

1L x 2L

0,82

1,67

0,49

0,6349

1L x 3L

1,16

1,67

0,70

0,5011

2L x 3L

0,42

1,67

0,25

0,8053

3

Coeficientes de regresión para la respuesta Remoción de Color (%) considerando solamente los términos a p< 0,05.

Factores

Coeficientes de Error Estándar regresión

t(10)

p - valor

Media

93,98

1,15

81,57

< 0,0001

x3 (L)

22,65

1,09

20,78

< 0,0001

x3 (Q)

-14,63

1,05

-13,89

< 0,0001

Modelo 1: Y1 = 94,32 – 1,26 x1 + 0,14 x2 + 22,65 x3 – 0,84 x12 + 0,38 x22 –14,67 x32 + 0,82 x1x2 + 1,16 x1x3 + 0,42 x2x3 Modelo 2: Y1 = 93,98 + 22,65 x3 - 14,63 x32

ANOVA para la Remoción de Color (%) considerando todos los términos del modelo.

Fuente de variación Regresión

Suma de cuadrados 10.184

Grados de libertad 9

Cuadrado Medio 1.131,6

Residuos

223

10

22,3

Total

10.407

19

FCalc

p-valor

50,7

P< 0,00001

4

ANOVA para la Remoción de Color (%) considerando los coeficientes de regresión con p < 0,05.

Fuente de variación

Suma de cuadrados

Grados de libertad

Cuadrado Medio

FCalc

Regresión

10.131

2

5.066

312,7

Residuos

276

17

16,2

Total

10.407

19

p-valor

p< 0,00001

Resultados experimentales para los 20 ensayos del DCCR y las respuestas previstas utilizando los dos modelos y sus desviaciones.

Ensayos

Y1

Y1 previsto (opción 1)

Y1 previsto (opción 2)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

61,88 53,28 58,29 55,85 97,26 96,21 98,25 97,58 95,92 93,26 97,85 98,20 11,18 99,92 94,38 96,92 93,38 92,92 94,25 93,12

60,1 53,6 57,9 54,7 102,2 100,4 101,7 103,2 94,1 89,8 95,1 95,6 15,1 91,1 94,3 94,3 94,3 94,3 94,3 94,3

56,7 56,7 56,7 56,7 102,0 102,0 102,0 102,0 94,0 94,0 94,0 94,0 14,7 90,8 94,0 94,0 94,0 94,0 94,0 94,0

Desviación relativa (opción 1) 2,8 -0,7 0,6 2,0 -5,1 -4,4 -3,5 -5,7 1,9 3,7 2,8 2,7 -34,8 8,8 0,1 2,7 -1,0 -1,5 -0,1 -1,3

Desviación relativa (opción 2) 8,3 -6,5 2,7 -1,6 -4,9 -6,0 -3,8 -4,6 2,0 -0,8 4,0 4,3 -31,7 9,1 0,4 3,0 -0,6 -1,1 0,3 -0,9

5

40 30

Desviosrelativas(%) relativos (%) Desviaciones

20 10 0 -10 -20 -30 Modelo 1 -40 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Modelo 2

Ensaios Ensayos Comparación de las desviaciones relativas utilizando las tres ecuaciones para los 20 ensayos del diseño.

120

Y1 Previstos previstospor pelos Y1 losmodelos modelos

100

80

60

40

20 modelo 1 modelo 2

0 0

20

40

60

80

100

120

Yexp=Ymod.

Y1 experimental (%) Y1 Comparación de los valores previstos por las dos ecuaciones en función de los valores experimentales.

6

Remoción de color(%)

0 20 40 60 80 100 above

Ti em po

(s )

Co

nc

nd ció tra en

es

al

) (% 11

tempo (s) Tiempo (s)

9

7

5

3 5

10

15

Concentración de salde (%) Concentração sal (%)

Remoción de color(%)

0 20 40 60 80 100 above

(s )

Co

nc

ció tra en

n

s de

al

) (% 11

9

tempo (s) Tiempo (s)

Ti em po

7

5

3 5

10

15

Concentración Concentração de sal de(%) sal (%)

7

Observe: solamente el tiempo fue la variable estadísticamente significativa en estos procesos. Cómo podríamos explicar ?

Estudio de Caso 2

DESARROLLO DE UN PAN REEMPLAZANDO INGREDIENTES Cuando los resultados de un diseño factorial muestran que las variables estudiadas no son estadísticamente significativas, justo por eso el resultado es muy interesante, siendo posible la sustitución de ingredientes

“Desarrollo de pan de forma sin adición de azúcares, grasas y emulsificantes, con el uso de enzimas y almidón de yuca modificado” Ana Elisa Romani de Pontes Profa. Dra. Maria Isabel RodriguesParte de la disertación de maestría - FEA/UNICAMP, 2005 FEA UNICAMP

8

Resumen Interés por alimentos saludables, con bajo contenido calórico y libres de ingredientes indeseables, como azúcares y grasas, pero que mantengan las características sensoriales agradables de los productos originales. Objetivo: presentar una alternativa de pan de forma sin adición de azúcar, grasa y emulsificantes, con la utilización de almidón modificado y pregelatinizado de yuca y de las enzimas amiloglucosidasa y fosfolipasa. Fue elaborado un DCCR para 3 variables independientes: adición de almidón modificado (x1), amiloglucosidasa (x2) y fosfolipasa (x3). Respuestas: además de la coloración L*, a* y b* de la miga y el volumen de los panes después de la producción, también la humedad y la textura durante la vida de prateleira, después de 24, 72 y 120 horas de almacenamiento.

Resumen Dentro de los rangos estudiados para las tres variables, fue posible verificar que ninguna de ellas tuvo influencia estadísticamente significativa en las respuestas analizadas y que los resultados en los puntos centrales fueron bien adecuados para este tipo de proceso y medidas, mostrando una buena repetibilidad en la producción del pan. Así, algunas muestras fueron sometidas a una prueba sensorial de consumidores para la evaluación de los parámetros sabor y textura. De manera general, las mejores respuestas fueron obtenidas con las formulaciones con cerca de 1,5% de almidón modificado, para amiloglucosidasa, 150 AGU por kg de harina y, para fosfolipasa, 960 PLU por kg de harina. Con estos niveles de adición fueron obtenidos panes que no presentaron resultados de aceptación diferentes a los de los panes con adición de azúcar, grasa y emulsificantes.

9

Metodologia utilizada y resultados Valores utilizados en cada nivel del DCCR.

Variables Almidón modificado (%) Amiloglucosidasa (unidad g/kg de harina) Fosfolipasa (unidad g/kg de harina)

- 1,68

-1

0

+1

+ 1,68

x1

0

0,61

1,50

2,39

3,00

x2

0

60,7

150

239,3

300

x3

0

389

960

1531

1920

DCCR con los valores codificados y reales.

Variables Codificadas x1

x2

x3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

-1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 0 0 0 0 0 0 -1,68 +1,68 0 0 0 0

-1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1,68 +1,68 0 0

-1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1,68 +1,68

Almidón Modificado (%) 0,61 2,39 0,61 2,39 0,61 2,39 0,61 2,39 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 0,00 3,00 1,50 1,50 1,50 1,50

Patrón (control)

-

-

-

0,00

Ensayos

Variables Reales AMG* FOSFO** (unidad g/ kg (unidad g/ kg harina) harina) 60,7 389 60,7 389 239,3 389 239,3 389 60,7 1531 60,7 1531 239,3 1531 239,3 1531 150,0 960 150,0 960 150,0 960 150,0 960 150,0 960 150,0 960 150,0 960 150,0 960 0,0 960 300,0 960 150,0 0 150,0 1920 0,0

0

* amiloglucosidasa; ** fosfolipasa.

10

Respuesta del Volumen (cm3) y Color L*, a* y b* para los 20 ensayos realizados y para el pan patrón. Almidón AMG FOSFO Ensayos Modificado (unidad g/ (unidad g/ (%) kg harina) kg harina) 1

0,61

2 3

Volumen

Color L*

Color a*

Color b*

Media

DP

Media

DP

Media

DP

Media

DP

60,7

389

3175

20

77,06

0,10

1,70

0,04

16,32

0,09

2,39

60,7

389

2988

13

77,45

0,37

1,90

0,05

16,48

0,03

0,61

239,3

389

2925

74

77,59

0,13

1,90

0,05

16,42

0,08

4

2,39

239,3

389

3350

20

77,35

0,25

2,05

0,05

16,00

0,07

5

0,61

60,7

1531

3000

71

77,45

0,37

1,93

0,04

16,37

0,07

6

2,39

60,7

1531

2967

24

78,33

0,12

1,80

0,06

16,27

0,08

7

0,61

239,3

1531

3020

33

78,48

0,25

1,94

0,06

16,03

0,02

8

2,39

239,3

1531

2710

63

78,48

0,04

1,74

0,03

16,15

0,09

9

1,50

150,0

960

2935

97

77,63

0,12

1,76

0,07

15,95

0,06

10

1,50

150,0

960

3175

75

77,36

0,13

1,93

0,05

16,35

0,07

11

1,50

150,0

960

3200

45

76,87

0,24

2,03

0,07

16,16

0,02

12

1,50

150,0

960

2982

63

77,66

0,12

1,80

0,04

16,19

0,04

13

1,50

150,0

960

3025

35

78,46

0,21

1,75

0,05

16,21

0,07

14

1,50

150,0

960

2723

23

77,40

0,16

1,81

0,06

16,46

0,09

15

0,00

150,0

960

2963

61

76,80

0,21

2,10

0,05

16,32

0,10

16

3,00

150,0

960

3103

25

77,70

0,21

2,04

0,04

16,08

0,11

17

1,50

0,0

960

3175

41

76,86

0,27

1,59

0,06

16,01

0,08

18

1,50

300,0

960

2952

22

79,32

0,11

1,80

0,05

15,76

0,04

19

1,50

150,0

0

2788

38

76,44

0,27

1,88

0,04

15,81

0,10

20

1,50

150,0

1920

3310

75

76,59

0,23

1,87

0,07

15,77

0,10

Patrón

0

0

0

3177

102

78,43

0,16

1,81

0,09

16,34

0,16

Respuestas de Humedad (%) y porcentaje de reducción de la humidad de los panes para los 20 ensayos realizados y para el pan patrón. AMG

harina)

FOSFO (unidad g/ kg harina)

Media

DP

Media

DP

Media

DP

(%)

Reduc ción 120 h (%)

1

0,61

60,7

389

44,39

0,13

42,99

0,32

41,87

0,38

3,16

5,68

2

2,39

60,7

389

43,78

0,25

42,06

0,31

40,69

0,36

3,95

7,07

3

0,61

239,3

389

43,72

0,15

42,12

0,33

40,86

0,39

3,66

6,56

4

2,39

239,3

389

44,33

0,07

41,96

0,83

40,40

0,28

5,35

8,87

5

0,61

60,7

1531

44,96

0,18

42,43

0,35

41,91

0,18

5,64

6,78

6

2,39

60,7

1531

43,98

0,27

42,35

0,31

40,51

0,42

3,70

7,90

7

0,61

239,3

1531

44,37

0,06

41,88

0,38

40,71

0,51

5,61

8,23

8

2,39

239,3

1531

43,71

0,13

42,74

0,19

40,96

0,54

2,20

6,29

9

1,50

150,0

960

44,12

0,04

42,59

1,00

42,20

0,20

3,48

4,36

10

1,50

150,0

960

44,70

0,43

43,21

0,04

41,45

0,22

3,34

7,28

11

1,50

150,0

960

43,58

0,06

40,99

0,23

41,16

0,32

5,94

5,54

12

1,50

150,0

960

44,63

0,15

43,62

0,21

43,17

0,12

2,27

3,27

13

1,50

150,0

960

44,74

0,15

44,11

0,14

42,23

0,24

1,41

5,59

14

1,50

150,0

960

43,02

0,21

43,55

0,14

41,58

0,17

1,89

3,35

15

0,00

150,0

960

43,99

0,11

42,68

0,37

40,80

0,33

2,99

7,25

16

3,00

150,0

960

43,78

0,22

42,39

0,21

41,37

0,67

3,16

5,49

17

1,50

0,0

960

45,14

0,14

42,63

0,22

40,23

0,66

5,56

9,95

18

1,50

300,0

960

43,67

0,05

42,79

0,15

40,86

0,29

2,01

6,44

19

1,50

150,0

0

44,68

0,18

43,42

0,20

41,12

0,29

2,80

7,96

20

1,50

150,0

1920

44,42

0,20

41,36

0,29

40,55

0,61

6,90

8,71

Patrón

0

0

0

41,54

0,42

39,71

0,34

37,97

0,44

4,41

8,59

Almidón (unidad Ensayos Modificado g/ kg (%)

Reduc ción 72 h

Humedad 24h

72h

120h

11

DCCR para los 20 ensayos realizados y el patrón para la respuesta fuerza de compresión (g) de los panes. Almidón Modificado (%)

AMG

FOSFO

Ensayos

(unidad g/ kg harina)

(unidad g/ kg harina)

Media

24 horas DP

Media

72 horas DP

Media

120 horas DP

1

0,61

60,7

389

88,53

2,61

151,12

7,42

160,12

7,48

2

2,39

60,7

389

112,12

3,52

224,31

9,56

359,70

12,21

3

0,61

239,3

389

107,11

4,84

176,94

6,70

333,34

6,97

4

2,39

239,3

389

92,42

3,31

129,68

5,39

166,39

9,95

5

0,61

60,7

1531

105,61

4,4

152,70

5,79

174,11

2,62

6

2,39

60,7

1531

102,82

6,75

144,87

3,18

166,76

3,72

7

0,61

239,3

1531

84,59

2,61

136,94

5,99

170,04

8,00

8

2,39

239,3

1531

109,52

5,43

209,90

5,70

339,66

12,30

9

1,50

150,0

960

164,57

2,79

157,14

5,86

220,47

2,90

10

1,50

150,0

960

94,67

3,14

138,90

5,72

182,98

4,63

11

1,50

150,0

960

89,87

6,22

136,94

5,99

181,51

7,56

12

1,50

150,0

960

132,45

6,46

146,94

8,69

189,04

6,74

13

1,50

150,0

960

123,23

5,51

149,35

4,54

252,95

11,06

14

1,50

150,0

960

157,27

12,43

198,53

7,16

248,51

13,23

15

0,00

150,0

960

102,59

5,12

141,69

8,48

196,08

2,49

16

3,00

150,0

960

90,47

6,65

166,28

7,40

201,31

10,84

17

1,50

0,0

960

83,66

3,90

128,20

7,48

202,3

6,64

18

1,50

300,0

960

134,21

5,96

162,06

6,06

306,32

9,78

19

1,50

150,0

0

94,98

5,19

145,77

7,15

189,11

7,95

20

1,50

150,0

1920

90,27

1,84

149,95

7,23

201,98

5,80

Patrón

0,00

0,0

0

82,38

3,03

129,52

25,23

213,95

36,95

Volumen de los panes

Análisis de los efectos para la respuesta Volumen de los panes.

Efectos

Error estándar

t(10)

p-valor

Media

3007,8

89,0

33,78

< 0,0001

x1 (L)

19,1

118,2

0,16

0,8750

x1 (Q)

4,2

115,2

0,04

0,9720

x2 (L)

-73,2

118,2

-0,62

0,5495

x2 (Q)

25,8

115,2

0,22

0,8276

x3 (L)

19,9

118,2

0,17

0,8695

x3 (Q)

15,5

115,2

0,13

0,8957

x1 x2

83,7

154,4

0,54

0,5994

x1 x3

-145,3

154,4

-0,94

0,3690

x2 x3

-87,3

154,4

-0,57

0,5845

12

Coloración de la miga de los panes

Análisis de los efectos para la respuesta Color L* de los panes.

Color L* Efectos

Error estándar

t(10)

p-valor

Media

77,55

0,25

315,50

< 0,0001

x1 (L)

0,37

0,33

1,14

0,2801

x1 (Q)

-0,01

0,32

-0,02

0,9813

x2 (L)

0,84

0,33

2,58

0,0274

x2 (Q)

0,59

0,32

1,85

0,0944

x3 (L)

0,52

0,33

1,59

0,1427

x3 (Q)

-0,53

0,32

-1,66

0,1276

x1 x2

-0,38

0,43

-0,89

0,3965

x1 x3

0,18

0,43

0,43

0,6776

x2 x3

0,19

0,43

0,44

0,6693

Análisis de los efectos para la respuesta Color a* de los panes.

Color a* Efectos

Error estándar

t(10)

p-valor

Media

1,85

0,25

315,50

< 0,0001

x1 (L)

-0,01

0,33

1,14

0,2801

x1 (Q)

0,15

0,32

-0,02

0,9813

x2 (L)

0,10

0,33

2,58

0,0274

x2 (Q)

-0,11

0,32

1,85

0,0944

x3 (L)

-0,02

0,33

1,59

0,1427

x3 (Q)

0,01

0,32

-1,66

0,1276

x1 x2

-0,03

0,43

-0,89

0,3965

x1 x3

-0,17

0,43

0,43

0,6776

x2 x3

-0,10

0,43

0,44

0,6693

13

Análisis de los efectos para la respuesta Color b* de los panes.

Color b* Efectos

Error estándar

t(10)

p-valor

Media

16,21

0,096

168,28

< 0,0001

x1 (L)

-0,09

0,128

-0,74

0,4779

x1 (Q)

0,12

0,125

0,95

0,3644

x2 (L)

-0,18

0,128

-1,44

0,1793

x2 (Q)

-0,10

0,125

-0,84

0,4202

x3 (L)

-0,07

0,128

-0,54

0,6040

x3 (Q)

-0,17

0,125

-1,38

0,1974

x1 x2

-0,09

0,167

-0,54

0,6018

x1 x3

0,07

0,167

0,42

0,6840

x2 x3

-0,02

0,167

-0,12

0,9071

Humedad de los Panes 46 45 umidade Humedad (%)(%)

44 43 42 41 40 39 38 37 0

50

100

tempo (h) Tiempo (h)

150

ensaio 1 1 ensayo ensaio 2 2 ensayo ensaio 3 3 ensayo ensaio 4 4 ensayo ensaio 5 5 ensayo ensaio 6 6 ensayo ensaio 7 7 ensayo ensaio ensayo 8 8 ensayo ensaio 9 9 ensayo ensaio 10 10 ensayo ensaio 11 11 ensayo ensaio 12 12 ensayo ensaio 13 13 ensayo ensaio 14 14 ensayo ensaio 15 15 ensayo ensaio 16 16 ensayo ensaio 17 17 ensayo ensaio 18 18 ensayo ensaio 19 19 ensayo ensaio 20 20 Patrón Padrão

Variación de la humedad en los tiempos de 24, 72 y 120 horas de almacenamiento de los panes.

14

Análisis de los efectos para la respuesta humedad después de 24, 72 y 120 h.

Efectos

Error estándar

t(10)

p-valor

Después de 24 h Media

44,14

0,23

193,13

< 0,0001

x1 (L)

-0,29

0,30

-0,96

0,3584

x1 (Q)

-0,23

0,30

-0,78

0,4515

x2 (L)

-0,51

0,30

-1,67

0,1266

x2 (Q)

0,14

0,30

0,46

0,6535

x3 (L)

0,05

0,30

0,18

0,8642

x3 (Q)

0,24

0,30

0,81

0,4367

x1 x2

0,38

0,40

0,97

0,3541

x1 x3

-0,41

0,40

-1,03

0,3252

x2 x3

-0,18

0,40

-0,47

0,6506

Efectos

Error estándar

t(10)

p-valor

Después de 72 h Media

43,02

0,36

119,35

< 0,0001

x1 (L)

-0,12

0,48

-0,24

0,8120

x1 (Q)

-0,42

0,47

-0,91

0,3866

x2 (L)

-0,13

0,48

-0,26

0,7973

x2 (Q)

-0,30

0,47

-0,64

0,5369

x3 (L)

-0,47

0,48

-0,98

0,3514

x3 (Q)

-0,52

0,47

-1,13

0,2866

x1 x2

0,43

0,62

0,68

0,5095

x1 x3

0,47

0,62

0,75

0,4716

x2 x3

0,20

0,62

0,32

0,7526

15

Efectos

Error estándar

t(10)

p-valor

Después de 120 h Media

41,96

0,28

151,57

< 0,0001

x1 (L)

-0,27

0,37

-0,73

0,4816

x1 (Q)

-0,52

0,36

-1,46

0,1754

x2 (L)

-0,15

0,37

-0,40

0,7008

x2 (Q)

-0,91

0,36

-2,53

0,0300

x3 (L)

-0,10

0,37

-0,27

0,7895

x3 (Q)

-0,70

0,36

-1,95

0,0793

x1 x2

0,59

0,48

1,23

0,2452

x1 x3

0,12

0,48

0,26

0,8037

x2 x3

0,14

0,48

0,29

0,7804

Textura de los Panes

Efectos

Error estándar

t(10)

p-valor

Después de 24 h Media

126,92

10,41

12,20

0,0000

x1 (L)

1,57

13,82

0,11

0,9120

x1 (Q)

-20,45

13,47

-1,52

0,1598

x2 (L)

10,18

13,82

0,74

0,4780

x2 (Q)

-11,66

13,47

-0,87

0,4069

x3 (L)

-0,81

13,82

-0,06

0,9542

x3 (Q)

-23,22

13,47

-1,72

0,1154

x1 x2

-2,64

18,04

-0,15

0,8866

x1 x3

3,31

18,04

0,18

0,8581

X2 x3

-3,30

18,04

-0,18

0,8585

16

Textura de los Panes

Efectos

Error estándar

t(10)

p-valor

Después de 72 h Media

154,06

12,42

12,41

0,0000

x1 (L)

19,40

16,49

1,18

0,2665

x1 (Q)

6,81

16,07

0,42

0,6806

x2 (L)

5,47

16,49

0,33

0,7467

x2 (Q)

0,54

16,07

0,03

0,9740

x3 (L)

-4,49

16,49

-0,27

0,7910

x3 (Q)

2,47

16,07

0,15

0,8808

x1 x2

-9,91

21,53

-0,46

0,6550

x1 x3

9,80

21,53

0,46

0,6587

X2 x3

29,52

21,53

1,37

0,2004

Error estándar

t(10)

p-valor

Textura de los Panes

Efectos

Después de 120 h Media

212,00

28,12

7,54

0,0000

x1 (L)

29,86

37,34

0,80

0,4425

x1 (Q)

-2,49

36,39

-0,07

0,9469

x2 (L)

47,42

37,34

1,27

0,2328

x2 (Q)

36,92

36,39

1,01

0,3342

x3 (L)

-21,60

37,34

-0,58

0,5757

x3 (Q)

-4,72

36,39

-0,13

0,8994

x1 x2

-47,39

48,76

-0,97

0,3540

x1 x3

32,41

48,76

0,66

0,5213

x2 x3

47,23

48,76

0,97

0,3556

17

Conclusiones Este trabajo permitió el desarrollo de un pan de forma sin adición de azúcar, grasa y emulsificantes, utilizando almidón modificado y pre-gelatinizado de yuca, enzimas amiloglucosidasa y fosfolipasa, el producto obtenido es indicado para consumidores en dietas con restricciones de consumo de grasas y azúcares.

Estudio de Caso 3

“PROCESO DE ALCALINIZACIÓN DE “NIBS” DE CACAO (Theobroma cacao L.) Y EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL POLVO” Este estudio de caso fue extraido de la tesis de doctorado, como una interesante aplicación de diseño factorial, en el cual diversas respuestas fueron analizadas. Eliete da Silva Bispo Parte de la tesis de doctorado - FEA/UNICAMP, 1999. Profa. Dra. Maria Isabel RodriguesFEA UNICAMP

18

Resumen Este trabajo tuvo como objetivos:  Definir los parámetros del proceso de producción del polvo de cacao alcalinizado, a partir de los “nibs”, para el desarrollo de tecnología nacional y obtención de productos con características sensoriales, físicas y químicas deseadas;

 Optimizar el proceso de alcalinización de los “nibs” de cacao con base en los principales parámetros de cualidad: pH, sabor, dispersibilidad y color;

 Caracterizar física, química y sensorialmente los productos obtenidos.

Estrategia, metodología utilizada y resultados Ensayos

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

x1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1,68 +1,68 0 0 0 0 0 0 0 0

x2 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 0 0 -1,68 +1,68 0 0 0 0 0 0

x3 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 0 0 0 0 -1,68 +1,68 0 0 0 0

pH 6,39 6,21 6,45 6,33 8,95 7,84 8,69 8,00 7,87 7,19 7,43 7,33 5,37 9,24 7,35 7,39 7,02 7,30

Color a* Color b* Color L*

15,69 15,73 17,22 12,61 11,41 7,34 11,24 5,28 16,12 6,24 14,85 15,61 15,04 9,49 16,02 16,63 14,83 14,26

14,08 13,91 15,24 10,00 5,29 3,40 5,42 2,63 9,59 3,32 9,76 10,48 15,32 3,94 10,2 11,40 9,26 9,41

32,03 31,63 32,28 26,75 20,94 20,56 21,15 19,14 24,70 19,70 25,55 25,70 33,13 19,84 25,87 27,03 24,98 25,42

Color Sensorial

5,56 5,37 5,22 6,50 7,97 7,31 7,50 6,91 6,94 6,31 6,72 7,23 4,59 7,28 6,72 5,82 7,25 6,88

Sabor 6,91 6,69 6,55 6,72 6,87 7,50 7,22 7,41 7,48 3,31 7,22 7,47 6,78 7,06 7,22 7,06 7,10 7,26

19

Valores utilizados en cada nivel del diseño.

Variables

- 1,68

-1

0

+1

+ 1,68

Temperatura (ºC)

x1

60

72

90

108

120

Tiempo (min)

x2

30

54

90

126

150

K2CO3 (%)

x3

0

1,22

3,0

4,78

6,0

Análisis del pH Coeficientes de regresión para la respuesta pH para los polvos de cacao.

Media

Coeficientes de regresión 7,27

Error estándar

t(8)

p - valor

0,08

94,03

< 0,0001

x1 (L)

-0,24

0,04

-5,67

0,0005

x1 (Q)

0,08

0,04

1,87

0,0980

x2 (L)

-0,01

0,04

-0,15

0,8815

x2 (Q)

0,03

0,04

0,65

0,5316

x3 (L)

1,07

0,04

25,53

< 0,0001

x3 (Q)

< 0,01

0,04

0,04

0,9658

1L x 2L

0,06

0,05

1,10

0,3050

1L x 3L

-0,19

0,05

-3,43

0,0090

2L x 3L

-0,04

0,05

-0,64

0,5405

2L x 3L

0,42

1,67

0,25

0,8053

20

ANOVA para la respuesta pH. Fuente de Suma de Grados de variación cuadrados libertad

Cuadrado Medio

Regresión

16,7

3

5,56

Residuos

0,32

14

0,023

Total

17,0

17

Fcalc

p-valor

242

< 0,0001

% variación explicada (R2) = 98,23; F 3; 14; 0,05 = 3,34.

10,0 9,5

Valores previstos (pH)

9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

9,0

9,5

10,0

Valores experimentales experimentais (pH) Valores (pH) Valores experimentales de pH en función de los valores previstos por el modelo ajustado.

21

pH K2 CO 3

o C)

(%

a( tur era p m Te

)

6

5

K2CO3 (%)

4

3

2

1

0 60

70

80

90

100

110

120

Temperatura (oC)( oC) Temperatura

Análisis sobre el color L* Coeficientes de regresión para la respuesta color L* para los polvos de cacao.

Coeficientes de regresión

Error estándar

t(8)

p - valor

Media

25,78

0,64

40,09

< 0,0001

x1 (L)

-1,23

0,35

-3,51

0,0079

x1 (Q)

-1,10

0,36

-3,03

0,0164

x2 (L)

-1,17

0,2741

-0,41

0,35

x2 (Q)

0,12

0,36

0,32

0,7586

x3 (L)

-4,63

0,35

-13,29

< 0,0001

x3 (Q)

0,42

0,36

1,16

0,2803

1L x 2L

-0,84

0,46

-1,86

0,1007

1L x 3L

0,44

0,46

0,97

0,3598

2L x 3L

0,43

0,46

0,94

0,3754

Color L* = 26,26 - 1,23 x1 - 1,19 x12 – 4,63 x3

22

ANOVA para la respuesta color L*. Fuente de Suma de Grados de Cuadrado variación cuadrados libertad Medio Regresión

332,8

3

110,9

Residuos

26,5

14

1,89

Total

359,3

17

FCalc

p-valor

58,7

< 0,0001

% variación explicada (R2) = 92,62; F3; 14; 0,05 = 3,34

Valores Predistos CorL*L* Valores Previstos Color

35

30

25

20

15 15

20

25

30

35

Valores experimentaisColor Cor L* Valores experimentales L*

Valores experimentales del color L* en función de los valores previstos por el modelo ajustado

23

Color L*

10 15 20 25 30 35 40 above

K2 CO 3

(%

o C)

a( tur era p m Te

)

6

5

K2CO3 (%)

4

3

2

1

0 60

70

80

90

100

110

120

o

Temperatura ( C)

Análisis sobre el color a* Coeficientes de regresión para la respuesta color a* para los polvos de cacao alcalinizados.

Media

Coeficientes de regresión 15,47

0,79

19,56

< 0,0001

x1 (L)

-2,29

0,43

-5,33

0,0007

x1 (Q)

-1,65

0,45

-3,71

0,0060

Error estándar

t(8)

p - valor

x2 (L)

-0,19

0,43

-0,43

0,6753

x2 (Q)

-0,22

0,45

-0,49

0,6387

x3 (L)

-2,59

0,43

-6,03

0,0003

x3 (Q)

-1,27

0,45

-2,84

0,0217

1L x 2L

-0,82

0,56

-1,46

0,1824

1L x 3L

-0,68

0,56

-1,22

0,2576

2L x 3L

-0,08

0,56

-0,14

0,8899

Color a* = 15,23 – 2,29 x1 - 1,61 x12 – 2,59 x3 - 1,22 x32

24

ANOVA para la respuesta color a*. Fuente de variación

Suma de cuadrados

Grados de libertad

Cuadrado Medio

Fcalc

p - valor

Regresión

208,9

4

52,2

22,7

< 0,0001

Residuos

30,2

13

2,3

Total

239,1

17

% variación explicada (R2) = 87,37; F4; 13; 0,05 = 3,18.

20

Valores preditos da a* a* Valores Predichos delcor Color

18 16 14 12 10 8 6 4 4

6

8

10

12

14

16

18

20

Valores experimentais del da cor a* a* Valores experimentales Color

Valores experimentales del color a* en función de los valores previstos por el modelo ajustado.

25

Color a*

0 5 10 15 20 above

K2 CO

3(

g/L )

6

5

K2CO3 (g/L)

4

3

2

1

0 60

70

80

90

100

110

120

o

Temperatura ( C)

Análisis sobre el color b* Coeficientes de regresión para la respuesta color b* para los polvos de cacao alcalinizados.

Media

Coeficientes de regresión 10,06

0,62

16,32

< 0,0001

x1 (L)

-1,51

0,33

-4,52

0,0019

x1 (Q)

-1,26

0,35

-3,62

0,0068

x2 (L)

-0,16

0,33

-0,48

0,6455

x2 (Q)

0,04

0,35

0,11

0,9129

Error estándar

t(8)

p - valor

x3 (L)

-4,08

0,33

-12,19

< 0,0001

x3 (Q)

-0,13

0,35

-0,39

0,7094

1L x 2L

-0,75

0,44

-1,71

0,1258

1L x 3L

0,09

0,44

0,21

0,8397

2L x 3L

0,26

0,44

0,60

0,5625

Color b* = 9,98 – 1,51 x1 - 1,24 x12 – 4,07 x3

26

ANOVA para la respuesta color b*.

Fuente de variación

Suma de cuadrados

Grados de libertad

Cuadrado Medio

FCalc

p - valor

Regresión

278,8

3

92,9

72,6

< 0,0001

Residuos

17,9

14

1,28

Total

296,7

17

% variación explicada (R2) = 93,96; F3; 14; 0,05 = 3,34

Color b*

0 5 10 15 20 above

(g /L )

6

5

4

K2CO 3 9g/L)

K2 CO 3

3

2

1

0 60

70

80

90

100

110

120

o

Temperatura ( C)

27

20

Valores previstos da corb*b* Valores Predichos del Color

18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Valores experimentales delcor Color Valores experimentais da b* b* Valores experimentales del color b* en función de los valores previstos por el modelo ajustado.

Análisis sobre el color sensorial Coeficientes de regresión para la respuesta color sensorial para los polvos de cacao alcalinizados.

Media

Coeficientes de Error estándar regresión 6,67 0,22

t(8)

p - valor

30,27

< 0,0001

x1 (L)

-0,09

0,12

-0,75

0,4759

x1 (Q)

-0,01

0,12

-0,05

0,9613

x2 (L)

0,06

0,12

0,48

0,6462

x2 (Q)

0,12

0,12

0,95

0,3707

x3 (L)

0,85

0,12

7,10

0,0001

x3 (Q)

-0,25

0,12

-2,02

0,0782

1L x 2L

0,19

0,16

1,23

0,2520

1L x 3L

-0,29

0,16

-1,88

0,0975

2L x 3L

-0,21

0,16

-1,33

0,2200

Color sensorial = 6,76 + 0,85 x3 - 0,27 x32 – 0,29 x1x3

28

ANOVA para la respuesta color sensorial. Fuente de variación

Suma de cuadrados

Grados de libertad

Cuadrado Medio

Regresión

11,5

3

3,8

Residuos

2,5

14

0,18

Total

14,0

17

FCalc.

p - valor

21,1

< 0,0001

% variación explicada (R2) = 81,88; F3; 14; 0,05 = 3,34.

Valores Previstos previstos del da cor sensorial Valores Color sensorial

8

7

6

5

4 4

5

6

7

8

Valores experimentais del da cor sensorial Valores experimentales color sensorial

Valores experimentales del color sensorial en función de los valores previstos por el modelo ajustado.

29

Color sensorial

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 above

K2 CO 3

(%

6

) 5

K2CO3 (%)

4

3

2

1

0 60

70

80

90

100

110

120

c

Temperatura ( C)

Análisis del sabor Coeficientes de regresión para la respuesta sabor de las bebidas achocolatadas.

Coeficientes de Error estándar regresión

t(8)

p - valor

Media

7,14

0,46

15,43

< 0,0001

x1 (L)

-0,46

0,25

-1,82

0,1059

x1 (Q)

-0,52

0,26

-2,01

0,0797

x2 (L)

0,03

0,25

0,10

0,9210

x2 (Q)

0,17

0,26

0,64

0,5389

x3 (L)

0,19

0,25

0,76

0,4691

x3 (Q)

0,02

0,26

0,06

0,9501

1L x 2L

-0,01

0,33

-0,02

0,9852

1L x 3L

0,11

0,33

0,33

0,7484

2L x 3L

0,07

0,33

0,23

0,8275

30

ANOVA para la respuesta sabor.

Fuente de variación

Suma de cuadrados

Grados de libertad

Cuadrado Medio

Fcalc

p - valor

Regresión

4,17

1

4,17

6,22

0,024

Residuos

10,73

16

0,67

Total

14,9

17

% variación explicada (R2) = 53,94; F1; 16; 0,05 = 4,49.

8

Valores preditosdel do sabor sabor Valores Previstos

7

6

5

4

3 3

4

5

6

7

8

Valoresexperimentales experimentais do Valores delsabor sabor

Valores experimentales del sabor en función de los valores previstos por el modelo ajustado.

31

Estudio de Caso 4

DESTILACIÓN EN “BATCH” (COCHADA) DEL AROMA NATURAL DE ACAJÚ (MARAÑÓN) Helena Finardi Álvares Scanavini Parte del Segundo Relatorio de la Fapesp Disertación de Maestría - FEA/UNICAMP, 2005.

Profa. Dra. Maria Isabel RodriguesFEA UNICAMP

Resumen En este trabajo fueron estudiadas, a través de la simulación computacional, alguna condiciones operacionales de una columna de destilación de aroma natural de acajú (marañón), que garanticen una mayor recuperación de los compuestos volátiles deseables, para ser reincorporados al jugo concentrado o utilizados en la formulación de otros productos alimenticios. Además de la concentración del aroma natural de acajú (marañón), se visualizó también la purificación de este aroma en relación al ácido 2-metil butanoico, considerado indeseable, de olor desagradable.

32

Estrategia, metodología y resultados % R = 100 *

∑x ∑x

acumulado volátiles − ácido inicial volátiles − ácido

* Dmoles

* Cmoles

 ∑ xvolátiles − ácido      xácido   destilado F .P =  ∑ xvolátiles − ácido      xácido   c arg ainicial

Donde: : • %R es el porcentaje de recuperación de cada compuesto, • xacumulado es la fracción molar acumulada del compuesto en el destilado final del proceso, • Dmol y Cmol son las cantidades de moles presentes en el producto final (destilado) y en la carga inicial, respectivamente; • F.P es el factor de purificación, • Σxvolátiles-ácido es la sumatoria de las fracciones molares acumuladas en el destilado de todos los compuestos menos el ácido 2-metil butanoico y agua; • xácido es la fracción molar acumulada del ácido 2-metil butanoico en el destilado.

Valores utilizados em cada nível do DCCR.

Variables

- 1,68

-1

0

+1

+ 1,68

D(mol/h)

x1

100

302

600

898

1100

RRE

x2

4

11

22

33

40

NT

x3

10

12

15

18

20

33

DCCR para destilación en batch (cochada) del aroma natural de acajú (marañón) y las respuestas obtenidas.

x1

x2

x3

R (%)

Tiempo (h)

FPmáximo

Productividad

1

-1

-1

-1

49,02

2,570

8,425E+04

3,278E+04

2

+1

-1

-1

49,05

1,413

8,453E+04

5,982E+04

3

-1

+1

-1

44,33

2,395

2,193E+05

9,158E+04

4

+1

+1

-1

44,27

1,353

2,214E+05

1,637E+05

5

-1

-1

+1

48,98

2,562

8,351E+04

3,259E+04

6

+1

-1

+1

49,03

1,405

8,379E+04

5,963E+04

7

-1

+1

+1

43,79

2,367

2,144E+05

9,056E+04

8

+1

+1

+1

43,75

1,338

2,164E+05

1,617E+05

Ensayos

9

-1,68

0

0

45,72

5,718

1,510E+05

2,641E+04

10

+1,68

0

0

45,69

1,267

1,526E+05

1,205E+05

11

0

-1,68

0

53,19

1,745

3,090E+04

1,771E+04

12

0

+1,68

0

42,93

1,585

2,561E+05

1,616E+05

13

0

0

-1,68

46,72

1,665

1,571E+05

9,436E+04

14

0

0

+1,68

45,71

1,632

1,511E+05

9,255E+04

15

0

0

0

45,65

1,637

1,518E+05

9,275E+04

Análisis sobre el Factor de Purificación (FP) Coeficientes de regresión para la respuesta FP para el aroma de acajú (marañón).

Media

Coeficientes de regresión 151547,4

Error estándar

t(5)

p - valor

1053,2

143,89