ECOAgropecuaria
Revista Científica Ecológica Agropecuaria RECOA
Página 10
ISSN: 2953-6596
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Edulcorantes de la Agroindustria panelera: productos naturales y
nutritivos
Sweeteners from the Panela Agroindustry: natural and nutritious products
Edder Suarez-Castro 1 ORCID: https://orcid.org/0009-0002-4854-3808
Sandra Recalde-Luna2* ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6174-0649
Juan Zambrano-Bosquez2 ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8831-3460
María Cuzco-Cruz2 ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2231-7626
Jenny Quiñonez-Bustos2 ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9196-1306
Walter Quezada Torres3 ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7852-5048
Walter Quezada Moreno2 ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1637-8767
1Agencia Nacional de Regulación, Control y Vigilancia Sanitaria (ARCSA). Ecuador.
2 Universidad de Guayaquil, Facultad de Ciencias Agrarias. Guayaquil, Ecuador.
3Universidad Tecnológica Empresarial de Guayaquil (UTEG)
*Autor correspondiente: sandra.recaldel@ug.edu.ec
RESUMEN
La calidad, inocuidad y rendimiento de varios
productos alimenticios, están influenciadas por
el desarrollo de buenas prácticas agrícolas y de
manufacturas, caso que aplica a los
edulcorantes de la agroindustria panelera. El
objetivo del trabajo fue valorar las debilidades
que afectan al sector como el efecto de la
calidad en el proceso, en especial por la
clarificación, rendimiento en la producción de
miel hidrolizada, panela y azúcar natural, y
calidad subjetiva a través del color como
medida de aceptación y rechazo.
Metodológicamente, se identificó las
debilidades del sector destacando aspectos
tecnológicos, mercado, económicos,
ambientales, agrícolas y de gestión. Se utilizó
un diagrama de proceso, como procedimiento
de trabajo para establecer mejoras en las etapas
de producción a través de estudios
experimentales. Se concluye que, aplicando
criterios de intensificación en la purificación del
jugo al utilizar clarificadores naturales,
diversificar y producir miel hidrolizada se
alcanza mayor productividad por su
rendimiento logrado. Además, el color como
medida de aceptación o rechazo del edulcorante
obtenido, donde se induce a fabricaciones con
fines de calidad nutritiva, inocuidad,
competitividad y sostenibilidad del sector.
Palabras Clave: Agroindustria panelera;
calidad; edulcorantes; rendimiento
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ABSTRACT
The quality, safety and performance of various
food products are influenced by the
development of good agricultural and
manufacturing practices, which applies to
sweeteners from the panela agro-industry. The
objective of the work was to evaluate the
weaknesses that reduce the sector as the effect
of quality in the process, especially due to
clarification, performance in the production of
hydrolyzed honey, panela and natural sugar,
and subjective quality through color as a
measure. of acceptance and rejection.
Methodologically, the weaknesses of the sector
were identified, highlighting technological,
market, economic, environmental, agricultural
and management aspects. A process diagram
was produced as a work procedure to establish
improvements in the production stages through
experimental studies. It is concluded that,
applying intensification criteria in the
purification of the juice by using natural
clarifiers, diversifying, and producing
hydrolyzed honey, greater productivity is
achieved due to its yield. In addition, the color
as a measure of acceptance or rejection of the
sweetener obtained, where manufactures are
induced for purposes of nutritional quality,
safety, competitiveness, and sustainability of
the sector.
Key words: Panela agroindustry; quality;
sweeteners; performance
1. INTRODUCCIÓN
La producción de caña de azúcar es un gran
mercado que involucra en América Latina y el
Caribe la existencia de cerca de 50000 trapiches
que en conjunto vinculan a más de un millón de
personas, y dentro de sus productos de
comercialización y consumo el azúcar integral
sin refinar en forma de bloque sólido, a nivel
mundial se acerca a los 13 millones de toneladas
anuales (Lagos-Burbano & Castro-Rincón,
2019).
La panela es conocida en el mundo con varios
nombres o vernáculos según el país o región:
Chancaca (Chile, Ecuador y Perú); Gur o
Jaggery (India); Jaggery (Kenia) y Khandsari
(Asia del Sur); Kokutou y kurozatou (Japón);
Mascabado (Filipinas); Panela (Bolivia,
Colombia, Honduras, Nicaragua, Panamá y
otros); Papelón (Venezuela y algunos países de
Centroamérica); Piloncillo (México); Rapadura
(Brasil y Cuba); tapa de dulce; Dulce Granulado
(Costa Rica) (Codex, 2019). En la agroindustria
panelera prevalecen actividades mas
tradicionales que industriales, lo que afecta su
desarrollo (Quezada et al., 2017), sin embargo,
se hacen esfuerzos en mejoras tecnológicas en
la producción de panela, azúcar natural y miel
de caña, con fines comerciales, a pesar que las
agroindustrias tienen altos efectos en términos
de multiplicación de empleo y adición de valor
nutritivo (Guerrero & Escobar, 2015; Quezada
et al., 2016). Recientemente ha aumentado el
número de estudios de investigación centrados
sobre la modernización de las instalaciones
productivas para la elaboración de azúcar sin
refinar no centrifugado (UNCS) (Vera-
Gutiérrez et al., 2019).
A pesar de que, los derivados de la agroindustria
panelera son nutritivos y especialmente
sobresalen aspectos de alto poder energético,
ricos en aroma y sabor (Quezada et al., 2018),
la falta de calidad, inocuidad, diversificación de
la producción, valoración del rendimiento
productivo y aprovechamiento de subproductos,
son algunos de los problemas que ha generado
su rezago. En un proceso manufacturero para
obtener edulcorantes como azúcar no refinado
en bloque, granulado o líquida para alcanzar
calidad e inocuidad, requiere de procesos
técnicos garantizados que permitan el
posicionamiento del producto en el mercado
(Flórez-Martínez et al., 2023). Para producir
estos edulcorantes es necesario del manejo de
buenas prácticas agrícolas en campo y de
manufactura en fábrica, además de cuidados del
producto hasta llegar al consumidor final.
Después de la cosecha la materia prima pasa por
operaciones unitarias como la extracción del
jugo de la caña, limpieza y clarificación,
hidrólisis en el caso de la miel, evaporación,
concentración final y envasado. Todas las
etapas del proceso son importantes para la
calidad del producto final. Etapas de
clarificación natural, concentración y punteo de
jugos y, factores de pH, temperatura y tiempo
del proceso inciden en la fabricación, donde se
ponen de manifiesto características de calidad
como la viscosidad, turbidez, brillo, color,
sabor, olor y estabilidad (Quezada-Moreno et
al., 2020; Sarkar et al., 2022).
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Calidad e inocuidad, es un aspecto importante
de la producción de alimentos y bebidas y,
normalmente es considerada como grado de
excelencia del producto (FAO, 2022), como
medida para proteger y promover el bienestar
ciudadano, por lo tanto, es aquello que el
consumidor quiere y está dispuesto a pagar por
ello (Petrescu et al., 2020).
Según la FAO, Inocuidad se refiere a la
existencia y control de peligros asociados a los
productos destinados para el consumo humano
a través de la ingestión como alimentos y
medicinas a fin de que no provoquen daños a la
salud del consumidor; aunque el concepto es
más acreditado para los alimentos conociéndose
como inocuidad alimentaria (Engo et al., 2015).
Incluye acciones encaminadas a garantizar la
máxima seguridad posible de los alimentos y, de
acuerdo con lo establecido por el Codex
Alimentarius, la inocuidad es la garantía de que
un alimento no causará daño al consumidor
cuando el mismo sea preparado o ingerido de
acuerdo con el uso que se destine (OMS, 2020).
La miel de caña, hasta su concentración final
alcanza temperaturas superiores a los 105 °C, es
rico en azúcares invertidos y minerales, de fácil
uso y especialmente inocuo (sano y seguro), ya
que se envasa en caliente y por su naturaleza se
utiliza recipientes herméticos. La importancia
en la salud, está en su consumo (Cortina &
Carrión, 2021), estudios indican que el uso
habitual de cualquier azúcar no refinado
aumenta la ingesta de compuestos antioxidantes
(UPV, 2020; Bravo et al., 2021). Estudios
realizados por la Unión Vegetariana de España,
revela que los edulcorantes de la agroindustria
panelera (miel de caña, panela y azúcar natural)
son más nutritivos que otros productos (fructosa
y azúcar de mesa) por cada 100 gramos de
alimento consumido, sobresaliendo vitaminas
como la Tiamina y Niacina y minerales como el
calcio y hierro (Zidan & Azlan, 2022).
Los efectos de productos de la panela sobre la
salud en especial para la anemia, parecen ser
los más prometedores a corto plazo (Arshad et
al., 2022), recientemente se ha estudiado
propiedades antioxidantes y neuroprotectoras
(Cifuentes et al., 2021), es decir que se
considera un agente edulcorante amigable con
valor medicinal para la salud (Jaffé, 2012). Por
otro lado, antes de consumirlo debe cumplir
algunos parámetros de laboratorio, siendo el
color una variable de aceptación o rechazo en la
calidad e inocuidad de un alimento al momento
de adquirir y consumirlo. Considerando estos
aspectos sumados a la producción de panela y
azúcar natural, se justifica la producción de miel
por la calidad, inocuidad y productividad
logrado con fines de competitividad,
sostenibilidad y sustentabilidad.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
Se realizó una revisión bibliográfica sobre el
desarrollo del sector y se recabaron datos de los
problemas habituales mediante un diagnóstico
in situ de 23 provincias del Ecuador, a través de
encuestas a los paneleros. El estudio para la
intensificación inició considerando el diagrama
heurístico como procedimiento para intensificar
la industria panelera y aprovechar las
capacidades instaladas, realizar mejoras y
establecer nuevas líneas de producción bajo
criterios de calidad y de eco-desarrollo. En los
estudios experimentales se realizó clarificación
del jugo de caña utilizando plantas
mucilaginosas, se valoró a través de variables de
concentración, porcentaje de agregado de la
solución y temperatura de incorporación. Se
efectuó la diversificación a través de la
obtención de miel hidrolizada por inversión
ácida, se trabajó con parámetros de pH y
concentración en tres niveles controlados por
variables respuesta: sabor, consistencia y
presencia de cristales. El control de la
temperatura de concentración tanto para la miel
hidrolizada, panela y azúcar natural, se realizó
utilizando un termómetro digital de punta
metálica y un refractómetro digital de escala 0-
98°Brix. Para el batido mecánico de la miel en
la obtención de azúcar natural se utilizó un
diseño de experimentos de tipo factorial 23 y se
valoró a través de variables como:
temperatura(X1), velocidad de agitación (X2) y
tiempo (X3) controlados por la variable
respuesta cantidad de azúcar tamizado y
cantidad de conglomerados retenidos. La
determinación del color como medida de
aceptación o rechazo del producto de la miel,
panela, azúcar natural se utilizó el Pantone
Palette X-rite, basado en el método técnico de la
escala de colores CIE-Lab. El criterio de
productividad se valoró a partir de los balances
de masa y energía del proceso en cada uno de
los edulcorantes obtenidos. Finalmente, se
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tabularon los resultados, para expresarlos
gráficamente, utilizando software estadístico
statgraphics.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Problemas del sector:
Del diagnóstico realizado en las instalaciones
de la industria panelera, se detectaron varios
puntos débiles que afectan considerablemente el
desenvolvimiento, desarrollo y productividad
del sector panelero. De acuerdo con la figura 1,
entre las principales debilidades agrupadas en
ocho puntos sobresalen aspectos de: gestión,
mercado, tecnológicos, económicos, agrícolas,
ambientales, sociales y de alianzas.
Figura 1. Debilidades del sector panelero
La figura muestra las debilidades que inciden en
competitividad, sostenibilidad y sustentabilidad
de la agroindustria panelera en el país, donde
aspectos de tecnología, gestión, mercado,
ambiente y de alianzas quebrantan
notablemente en su desarrollo. La calidad e
inocuidad del producto se evidencia en el precio
y consumo, donde sobresalen debilidades en
uso de tecnología, alianzas, gestión y mercado
(Quezada et al., 2021). La productividad afecta
en aspectos económicos y calidad de vida del
productor panelero.
La falta de buenas prácticas agrícolas y de
manufactura, de personal capacitado, de
investigación, incumplimientos de normas
ambientales, sumado a la calidad e inocuidad y
aceptación generalizada del producto en el
mercado, son debilidades que afectan el
desarrollo del sector agroindustrial panelero en
el Ecuador.
Variables de control establecidas para la
intensificación
La calidad e inocuidad de los productos estará
dada por los parámetros de calidad establecidos
en el proceso de clarificación y control de
variables del proceso y de la concentración final
para miel, panela y azúcar natural. Además, el
color como medida subjetiva e importante de
calidad y en la aceptación o rechazo en el
consumidor del alimento o producto. La figura
2, muestra el flujo de proceso para obtener
edulcorantes en el sector panelero (Quezada et
al, 2022).
Figura 2. Proceso para la obtención de
edulcorantes en el sector panelero
Control del proceso de clarificación del jugo
de caña:
En la tabla 1 se presentan las variables y niveles
tomados como estrategia técnica. Se estudiaron
cuatro especies de plantas vegetales
(Yausabara, Yausa, Cadillo y Falso Joaquín)
como agentes clarificantes, donde el mejor
resultado se alcanzó con la primera especie
vegetal según factores, niveles y variable
respuesta.
Tabla 1. Variables y niveles en el estudio en la
clarificación
Factores
Niveles
Unidades
Variable
respuesta.
Turbidez (T)
Bajo
Alto
Concentración
planta (X1)
75
100
g/L
NTU*
Temperatura
(X2)
50
90
°C
Solución
mucílago jugo
(X3)
2
8
%
Del procesamiento de los datos estadístico de la
especie vegetal seleccionada a través de
software statgraphics, se alcanza valores de
Debilidades
Agroindustria
panelera
GESTIÓN
Empresarialidad,
Asociatividad -
Organización
MERCADO
Cantidad,
calidad, precio,
presentación,
promoción
TECNOLOGÍA
Procesos, ineficien
cia tecnológica,
productividad,
calidad e inocuidad,
diversificación y
variabilidad,
eficiencia
energética,
información
ECONÓMICOS
Capacidad de
inversión,
disponibilidad,
capacidad de
crédito,
rentabilidad
AGRÍCOLA
Manejo,
variedades,
tecnología
MEDIO
AMBIENTE
Normas, manejo
de residuos, P+L
SOCIALES
Calidad de vida,
reconocimiento
ALIANZAS
Productos,
cadenas
comerciales,
gobiernos,
universidades,
ONG.
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turbidez bajos de 40.3 NTU dando jugos claros
y brillantes, tal como se muestra en la tabla 2.
Tabla 2. Comportamiento estadístico de la
turbidez en la especie vegetal Yausabara
Exptos
X₁
X₂
X₃
Turbidez
NTU
g/L
°C
%
Yausabara
(TYb)
1
-1
1
-1
72.33
2
1
1
-1
59.67
3
-1
1
1
47.84
4
1
-1
1
99.00
5
-1
-1
1
138.33
6
-1
-1
-1
157.00
7
1
1
1
40.30
8
1
-1
-1
140.33
Al evaluar gráficamente el efecto de la turbidez
se evidencia que la variable que más incidió
significativamente fue la temperatura, seguido
del porcentaje de incorporación en el jugo y
finalmente la concentración, tal como se
evidencia en la figura 3.
Figura 3. Diagrama de Pareto de la turbidez de
la especie vegetal yausabara
Los modelos matemáticos de ajuste responden
satisfactoriamente a coeficientes de regresión
R2 por encima del 98 %, lo que indica una
significación de todos los factores y variable en
el modelo.
TYb=94,35-9,52X1-39,31X2-
12,98X3+4,47X1X2
2,19X1X3+2,017X2X3+3,47X1X2X3
El modelo de la especie Yausabara, brindó los
menores valores de turbidez asegurando una
clarificación natural adecuada a una
concentración de mucílago de 100 g/L, 8% de
solución mucilaginosa a incorporar y
temperatura de 90oC y una combinación
adecuada de estas tres variables propician jugos
con valores bajos en turbidez característico de
un jugo claro y brillante.
Producción de miel hidrolizada
La producción de miel hidrolizada se convierte
en una alternativa válida de producción en el
sector panelero con fines de alcanzar mayores
rendimientos en el proceso de calidad e
inocuidad. Se analizaron dos variables: pH y
concentración (Brix), y como variables
respuesta: la viscosidad, el sabor y la formación
de cristales.
Los resultados demostraron que al aumentar la
concentración (Brix) y el pH, la cristalización es
evidente en la miel, debido a una incorrecta
inversión de la sacarosa. Por lo tanto, se
determina que una combinación adecuada de las
dos variables permite estabilizar el producto.
Figura 4. Comportamiento del pH y la
concentración para la formación de cristales.
El modelo obtenido para la variable respuesta
presencia de cristales en la miel hidrolizada
combinando el pH, concentración y formación
de cristales se indica en la ecuación, cuando
tiene R2> 99%.
Yc = 9, 0-1,12X1 - 3,03X2 - 0,95X1^2 +
0,075X1X2 - 2,9X2^2
La aceptación del sabor (acidez) depende del
pH en su valor medio (4±0,2) y de la
concentración del producto (76±0,5 bx),
relacionado con la temperatura de
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concentración (106±0,8 °C). La calidad e
inocuidad y productividad se ve reflejado en el
proceso de obtención de la miel hidrolizada, al
envasar el producto a temperatura superior de
100°C, facilita el uso, asepsia en su
manipulación para el consumo y se alcanza
mayor productividad al concentrar hasta
76°brix, uso de menos recursos y tiempo
utilizado en el proceso.
Variables de control en la concentración
final de miel, panela y azúcar natural.
En la estandarización del producto sea color,
dureza, sabor, olor y composición química,
tiene importancia significativa la concentración
final del producto. Se pudo observar, que el
punto de ebullición depende de la altura de
ubicación de la planta (msnm) para la
concentración correspondiente de la solución
(Brix). Resultados indican que para la miel
hidrolizada a alturas de 1800 a 2000 msnm se
logra concentraciones aceptables de 77% de
sólidos solubles en la solución (ºBrix), para
panela de 90 °Brix y para azúcar natural a
valores de 126 °Brix, donde el color del
producto en especial para la panela y azúcar se
obtiene productos con tonos claros.
Batido de miel para azúcar natural
La capacidad de formación de cristales, color y
rendimiento se ve reflejada en el batido de la
miel de caña. Para el caso se planteó un diseño
de experimentos del tipo factorial 23 con la
temperatura(X1), velocidad de agitación (X2) y
tiempo(X3) como variables independientes. El
modelo del azúcar tamizado demuestra que el
efecto de las variables independientes sobre el
parámetro respuesta porcentaje de azúcar
tamizado, es mayor cuando se encuentra en sus
niveles más altos de temperatura y bajo en la
velocidad y tiempo, lo que equivale a 33,7% de
conglomerados retenidos; este valor se
encuentra dentro del rango obtenido y reportado
por la empresa Gardenia en el 2011 entre 30 a
40% de conglomerados.
El color en los edulcorantes de la
agroindustria panelera
La evaluación del color de los derivados de la
agroindustria panelera es una medida de control
de calidad y aceptación o rechazo por el
consumidor en el momento de comprar el
producto en el mercado. Se elaboró un abanico
colorimétrico de acuerdo con el color tomado de
los productos: miel de caña natural, miel de
caña hidrolizada (producto nuevo), panela
(bloque de panela) y azúcar natural (azúcar sin
centrifugar, obtenido por el método de
cristalización natural) que se producen y
expenden en los mercados de las provincias del
Ecuador continental. Los colores obtenidos
mediante el método colorimétrico CIE-Lab
(Palette X-rite), se convierte en una medida
válida subjetiva para medir la calidad en la
aceptación o rechazo del producto.
Al valorar el color de la miel, se estableció
colores que van desde anaranjados rojizos hasta
marrón grisáceo oscuro; para la panela, la gama
de colores se incrementa que van desde los
amarillos hasta marrón pasando por el
anaranjado y para el azúcar natural los colores
que prevalecen son el amarillo y marrón.
Colores amarillos profundos, fuertes y
grisáceos mostraron presencia de azufre
(Quezada-Moreno et al., 2016). El color
depende de la calidad del proceso de
clarificación en el jugo, grado de concentración
alcanzado en el producto y de las Buenas
Prácticas de Manufactura practicadas y uso o no
de clarificadores químicos utilizados y además
como mejoradores del color, entre los
principales (Galicia et al., 2017).
Color miel en envase
Color panela Color azúcar natural
Color miel sin envase
Figura 5. Ubicación del color en los tres
edulcorantes
El aporte nutritivo de los edulcorantes de la
agroindustria panelera es importante y
necesaria para la población del sector rural
y urbana y que procesados aplicando
buenas practicas de manufactura estos
deben ser inocuos (caso de la miel de caña,
que se envasa a temperatura superiores a
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los 90ºC). La manipulación de los
productos (panela y azúcar natural) se ve
afecta en la calidad nutritiva e inocuidad en
la mayoría de las unidades de producción
panelera.
Tabla 3. Composición de los edulcorantes
obtenidos en la agroindustria panelera
Componente
Miel
caña
Panela
Azúcar
Energía (kcal/100g)
328
347
390
Humedad (%)
17,4
8,6
2,1
Azucares totales (%)
81
96
98,5
Sólidos solubles (ºBx)
77
-
-
Cenizas (%)
2,39
2,13
3,36
Hierro (mg).
26
24
19
Calcio (mg).
327
80
85
Fósforo (mg/100g)
113
172
170
Los rendimientos del proceso de producción
están influenciados por variables como tiempo
y materiales utilizados y que se reflejan en el
costo final del producto. De igual manera, la
productividad se mide por la cantidad de
productos elaborados en un tiempo determinado
al menor costo de insumos y materiales. De los
tres productos, se logra mayor rendimiento al
elaborar miel de caña, siendo el de menor
concentración (76±1°brix), la panela (90±1
ºbrix) y azúcar natural (95±0,5 ºbrix), al utilizar
menos recursos y tiempo en el proceso; también
sobresale el envasado del producto a
temperaturas altas, considerándose aspectos de
calidad e inocuidad, debido a la asepsia en su
manipulación, lo que facilita el uso y consumo.
Figura 6. Rendimiento de los edulcorantes
CONCLUSIONES
El diagnóstico de la agroindustria panelera
refleja debilidades donde aspectos de gestión,
tecnológicos, ambientales y de alianzas
sobresalen y que afectan a la calidad e inocuidad
en los edulcorantes que se producen y que son
objeto de censura al no trabajar bajo criterios
técnicos en los procesos, por tal motivo es
necesario acciones correctivas de mejora para
impulsar su desarrollo.
Además, la clarificación a través del uso de
mucilagos de las plantas, son una alternativa de
clarificación natural viable en jugos de caña y
correspondería establecerse como medidas de
competitividad y sostenibilidad en industrias
paneleras mediante acciones ejecutivas.
Asimismo, el color en los derivados de miel,
panela y azúcar permite interpretar la calidad
del producto, basado en el abanico
colorimétrico, lo que admite estandarizarlo en
cuanto al color de uno o varios productos y
definir el grado de aceptación o rechazo en el
mercado. Finalmente, el poder calórico de los
productos es significativo, donde la calidad
nutritiva es importante por la presencia de
azucares y minerales, prevaleciendo el
rendimiento al procesar miel de caña.
Conflicto de intereses: Los autores declaran
que no existe conflicto de intereses.
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