Una forma de mejorar el valor nutricional de la harina de trigo refinada con una reología de masa mejorada es sustituyendo la harina de trigo por harina de quinua (QF) a diferentes niveles de adición y tamaños de partícula (PS). Se estimaron las variaciones experimentales de la actividad alfa-amilasa de la harina, las propiedades reológicas de la masa y las características del pan utilizando modelos matemáticos. Se logró una disminución en el índice de número de caída, la absorción de agua, la velocidad de debilitamiento de la proteína, el coeficiente de retención de gas en la masa, la máxima complianza de recuperación de fluencia, y el volumen y firmeza del pan con el aumento de PS. A medida que aumentaba el nivel de adición de QF, los valores de los siguientes parámetros disminuyeron: estabilidad de la masa, retrogradación del almidón, extensibilidad de la masa y energía de deformación, factor de viscosidad, temperatura máxima de gelatinización, complianza de recuperación de fluencia y parámetros de calidad del pan. Las propiedades reológicas de la masa son importantes para mostrar el comportamiento durante el procesamiento, lo cual impacta la calidad del pan. Para cada tamaño de partícula de harina de quinua se identificó el nivel de adición óptimo en la harina de trigo para mejorar la calidad del pan. Las mejores harinas compuestas, en cuanto a reología de la masa y características del pan, contienen 9.13% para partículas grandes, 10.57% para medianas y 10.25% para partículas pequeñas. Estos resultados pueden ayudar a mejorar la calidad del pan de trigo refinado o diversificar el rango de productos para hacer pan.