211615_Modulo Cereales y Oleaginosas (1)

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 211615 – PROCESOS – PROCESOS DE CEREALES Y OLEAGINOSAS

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA PROGRAMA INGENIERIA DE ALIMENTOS

211615 – PROCESOS DE CEREALES Y OLEAGINOSAS OLE AGINOSAS Elizabeth Hernández Alarcón (Director Nacional) Alba Doris Torres (Acreditadora)

Sogamoso, 2013



Modulo Procesos de Cereales y Oleaginosas Primera Edición

ISBN

Copyrigth Universidad Nacional Abierta y a Distancia

Autor: Elizabeth Hernández Alarcón Acreditador: Alba Doris Torres

2013 Vicerrectoria de Medios y Mediaciones pedagógicas



Modulo Procesos de Cereales y Oleaginosas Primera Edición

ISBN

Copyrigth Universidad Nacional Abierta y a Distancia

Autor: Elizabeth Hernández Alarcón Acreditador: Alba Doris Torres

2013 Vicerrectoria de Medios y Mediaciones pedagógicas



ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

El contenido del módulo del curso de Procesos de Cereales y Oleaginosas, inicio su diseño en el año 2012 y culmino en el primer periodo del año 2013, construido por la Ing. Elizabeth Hernández Alarcón, de acuerdo a las orientaciones dadas por la vicerrectoría vicerrectoría académica, en el documento denominado “ El material didáctico. En el contexto de la formación a distancia y el sistema de créditos académicos ” de diciembre de 2004. Y de acuerdo a los lineamientos de la vicerrectoria de medios y mediaciones y a la guía de actualización de contenidos didácticos de los cursos académicos de la ECBTI – UNAD. Esta primera versión del módulo para el curso procesos de cereales y oleaginosas, se basa en el contenido del módulo del curso académico tecnología de cereales y oleaginosas, diseñado por la Ing. Elizabeth Hernández Alarcón. La Ing. Elizabeth es tutora de la Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería y está ubicada en el CEAD de Sogamoso, es Ingeniera de Alimentos, especialista en Educación Superior a Distancia y Master en Online Education. Se ha desempeñado como tutora de la UNAD desde el año 2000 hasta el año 2004 y a partir del 2005 hasta el 2009, como docente ocasional de planta. A partir del año 2010 se desempeña como tutora en el programa de Ingeniería de Alimentos de la Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería.



INTRODUCCIÓN

El curso de PROCESOS DE CEREALES Y OLEAGINOSAS, es un curso disciplinar del área de ciencias aplicadas del programa de Ingeniería de Alimentos, al que se le le han asignado tres (3) créditos académicos, es de tipo metodológico, es decir teórico-práctico, incluye un componente práctico, en donde las prácticas se desarrollan de dos formas: remoto y presencial. El curso tiene como propósito propender por la construcción de conocimientos básicos teóricos y prácticos, por lo que se requiere de principios científicos, ingenieriles y tecnológicos, que le permitan al estudiante adaptar, adecuar y generar tecnología en la industria de cereales y oleaginosas. El objetivo fundamental es el de conceptualizar y aplicar las bases científicas y tecnológicas sobre los procesos productivos en la industrialización de los cereales y oleaginosas como materias primas y de los productos derivados, lo que le permitirá generar alternativas de solución en la industrialización, ofreciendo de esta forma tecnologías limpias y de bajo impacto ambiental. La importancia del curso se fundamenta en el lugar que ocupa la industria de cereales y oleaginosas en el sector agroindustrial y nutricional; en la actualidad esta industria hace parte de un gran volumen de producción de Alimentos especialmente en los países desarrollados, teniendo en cuenta que los productos elaborados a partir de estas materias primas, son fuente de valiosos nutrientes como son los carbohidratos, las proteínas y las grasas, básicos en la dieta diaria de los seres humanos. Este curso académico está compuesto por tres unidades didácticas a saber: Unidad 1. Aspectos importantes y primera transformación transformación de los cereales. Donde se describen algunas generalidades de los granos de cereales, bioquímica de los cereales, control de calidad de los granos de cereales, parámetros de almacenamiento y sus derivados, y por último se estudia todo lo referente a la primera transformación de los cereales denominada industria molinera. Unidad 2. Procesos productivos de cereales. En esta unidad se plantean algunos procesos productivos de productos derivados del trigo-cebada-maíz-arroz-avena y de los subproductos y residuos de la industria. Unidad 3. Procesos productivos de grasas y aceites. Se presenta el estudio sobre química y características de las grasas y aceites, la extracción de aceite de semillas y frutos oleaginosos, el proceso de elaboración de aceites de semillas, y


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frutos oleaginosos como la palma africana, de igual forma se presentan los tratamientos de aceites y grasas (refinado de aceites), grasas modificadas, productos elaborados, y las grasas como medio de transferencia de calor. El curso de procesos de cereales y oleaginosas esta relacionado directamente con el área de la ciencia, ingeniería y tecnología de alimentos, área disciplinar en la formación no sólo para estudiantes del programa de Ingeniería de Alimentos sino complementario en la formación de profesionales del sector agroindustrial, que le permite una amplia integración para el trabajo multidisciplinario. A partir de la práctica en la fase de transferencia, el estudiante adquiere autonomía y desarrolla un pensamiento crítico, desarrolla actitudes colaborativas, desarrolla una comunicación sincrónica o asincrónica, desarrolla la capacidad de identificar y resolver problemas, desarrolla la capacidad de análisis, síntesis y evaluación, a la vez que realiza su aprendizaje autónomo proporcionándole las pautas para la autoevaluación de su aprendizaje y le permite estar en contacto con su entorno. De la misma forma al finalizar cada unidad va a realizar la autoevaluación como un aprendizaje y con ello señor estudiante usted debe revisar su autorregulación que le permitirá corregir y profundizar sobre los conocimientos adquiridos.



INDICE DE CONTENIDO Introducción Objetivos Unidad Didáctica 1. Aspectos importantes y primera transformación de los cereales Introducción Justificación Intencionalidades Formativas Capítulo 1. Características generales de los cereales Lección 1. Estructura del grano de cereal Lección 2. Componentes principales de los cereales Lección 3. Valor nutricional de los granos de cereales Lección 4. Operaciones de acondicionamiento de granos Lección 5. Sistemas de almacenamiento de granos

Capítulo 2. Control de calidad de los granos de cereales y sus derivados Lección 6. Control de plagas Lección 7. Sustancias contaminantes Lección 8. Microbiología de los cereales Lección 9. Análisis de calidad de los granos de cereales Lección 10. Análisis de calidad de derivados de cereales

Capítulo 3. Industria Molinera Lección 11. Operaciones previas a la molienda Lección 12. Calidad molinera Lección 13. Operaciones de molienda Lección 14. Molturación Lección 15. Equipos y maquinaria utilizada

Autoevaluación Unidad 1 Fuentes Consultadas



Unidad Didáctica 2. Procesos productivos de Cereales Introducción Justificación Intencionalidades Formativas Capítulo 4. Procesos Productivos del trigo Lección 16. Industria harinera Lección 17. Nuevos procesos biotecnológicos y fermentativos Lección 18. Procesos industriales de panificación Lección 19. Procesos de la industria semolera Lección 20. Procesamiento de diferentes tipos de galletas

Capítulo 5. Procesos Productivos de la Cebada Lección 21. Procesos de la industria maltera Lección 22. Características de la cerveza y materia prima utilizadas Lección 23. Proceso cervecero Lección 24. Equipos utilizados en el proceso cervecero Lección 25. Evaluación de la calidad de malta y cerveza

Capítulo 6. Otros Procesos Productivos de Cereales Lección 26. Molienda húmeda y seca Lección 27. Productos extruidos Lección 28. Producción de almidones Lección 29. Procesamiento de arroz Lección 30. Procesamiento de avena




Unidad Didáctica 3. Procesos Productivos de Grasas y Aceites Introducción Justificación Intencionalidades Formativas Capítulo 7. Química y características de las grasas y aceites Lección 31. Composición química de las grasas y aceites Lección 32. Ácidos Grasos Lección 33. Propiedades fisicoquímicas de las grasas y aceites Lección 34. Factores que afectan las características físicas de las grasas y aceites Lección 35. Antioxidantes

Capítulo 8. Extracción de Aceite de Semillas y frutos oleaginosos Lección 36. Adecuación de las semillas antes de la extracción Lección 37. Equipos de extracción Lección 38. Extracción mecánica del aceite de semillas oleaginosas Lección 39. Extracción de aceites de semillas por solventes Lección 40. Extracción de aceite de palma

Capítulo 9. Tratamientos de aceites y grasas Lección 41. Refinado de aceites y grasas Lección 42. Refinación física de grasas y aceites Lección 43. Grasas modificadas Lección 44. Productos elaborados con grasas y aceites. Lección 45. Las grasas y aceites como medio de transferencia de calor




LISTADO DE TABLAS Tabla 1. Componentes en granos de cereales Tabla 2. Distribución de algunos componentes en las diferentes fracciones del grano de trigo. Tabla 3. Porcentajes de los constituyentes totales del trigo y maíz, presentes en las principales partes morfológicas. Tabla 4. Composición general de los cereales Tabla 5. Contenido de nutrientes en algunos cereales Tabla 6. Temperaturas Máximas de Secado Según Diferentes Fines Tabla 7. Tiempo seguro de almacenamiento en función de las diferentes temperaturas y el contenido de humedad de los granos. Tabla 8. Contenido de humedad recomendado para el almacenamiento seguro de algunos productos. Tabla 9. Peso específico (relación masa-volumen) para distintos cereales y en diferentes sistemas de medidas. Tabla 10. Humedad de acondicionamiento según el índice de dureza. Tabla 11. Características de harinas de dos clases de trigo. Tabla 12. Características de calidad de las harinas. Tabla 13. Características de calidad de las harinas. Tabla 14. Manipulaciones genéticas en levaduras para panificación. Tabla 15. Composición química de dos tipos de pasta. Tabla 16. Características de varios tipos de pastas. Tabla 17. Composición química del lúpulo. Tabla 18. Composición de nutrientes del arroz y el salvado. Tabla 19. Composición química de algunas semillas y frutos oleaginosos (%). Tabla 20. Ácidos grasos saturados. Tabla 21. Algunos ácidos grasos insaturados. Tabla 22. Características de solventes para extracción de aceites y grasas. Tabla 23. Aporte por cada 100g de porción comestible. Tabla 24. Parámetros para absorbentes como blanqueadores de aceites. Tabla 25. Formulaciones de margarinas caseras (mesa o untables y de cocina/repostería). Tabla 26. Formulación para la elaboración de mayonesa



LISTADO DE GRÁFICOS Gráfica 1. Composición de ácidos grasos de aceites y grasas en %

LISTADO DE FIGURAS Figura 1. Estructura general de un grano de cereal Figura 2. Semilla de cebada Figura 3. Semilla de trigo Figura 4. Equipo para secado de funcionamiento discontinuo Figura 5. Equipo para secado de funcionamiento continuo. Figura 6. Esquema de un silo metálico de fondo plano. Figura 7. Silo convencional de fondo plano. Figura 8. Silo tolva (Hopper silos). Figura 9. Daños y defectos en granos de trigo Figura 10. Daños y defectos en granos de maíz Figura 11. Silos metálicos Figura 12. Molino de rodillos de doble paso Figura 13. Plansichter o cernidor de plano de un cajón Figura 14. Molino de rodillos horizontales Figura 15. Rodillos lisos para un molino de cilindros horizontales Figura 16. Empacado de harina Figura 17. Proceso de molienda de trigo Figura 18. Sistema de rociador del cereal automático con medidor de capacidad. Figura 19. Molino de rodillos. Figura 20. Planchister y sección de tamices. Figura 21. Conjunto de molinos de rodillos (izq.) y sección de Planchister en un molino (der.) Figura 22. Purificador de sémolas. Figura 23. Bodega de almacenamiento de harina en bolsas. Figura 24. Alveógramas. Figura 25. Representación de un farinógrama. Figura 26. Parámetros de Calidad de la Pasta Figura 27. Principales componentes de una prensa de tornillo único para pasta Figura 28. Laminadora Figura 29. Remojo de la cebada por aspersión Figura 30. Proceso de acondicionamiento de la cebada y obtención de malta. Figura 31. Tanque de remojo Figura 32. Germinación de la cebada Figura 33. Malta cervecera



Figura 34. Flor de lúpulo Figura 35. Levadura cervecera vista macro y macroscópicamente Figura 36. Proceso de fermentación Figura 37. Proceso cervecero de cervecería Bavaria Figura 38. Molino de malta. Figura 39. Olla de crudos. Figura 40. Olla de mezclas. Figura 41. Olla de filtración Figura 42. Filtro lauter. Figura 43. Olla de cocción Figura 44. Tanque fermentador-Unitanque Figura 45. Proceso de harina precocida en columna Figura 43. Productos extruidos Figura 46. Corte transversal de un extrusor de alimentos básico de un solo gusano Figura 47. Línea de producción de SNAKS Figura 48. Operaciones para la obtención de harina y copos de avena Figura 49. Productos/subproductos de la avena Figura 50. Alimentos que contienen ácidos grasos saturados. Figura 51. Alimentos que contienen ácidos grasos saturados. Figura 52. Prensa de husillo. Figura 53. Prensa Tipo EXPELLER. Figura 54. Extractor por solvente tipo bollman. Figura 55. Extractor por contacto simple. Figura 56. Instalación de extracción con disolventes de funcionamiento discontinuo. Figura 57. Sistema automático de esterilización convencional. Figura 58. Desgranadora Figura 59. Proceso de extracción de aceite crudo del fruto de la palma africana. Figura 60. Instalación de desgomado de aceites. Figura 61. Neutralizador-blanqueador. Figura 62. Neutralización/lavado/blanqueo. Figura 63. Desodorizador. Figura 64. Esquema de un desodorizador. Figura 65. Instalación de desgomado físico de aceite. Figura 66. Mezcladora de ácido fosfórico-aceite. Mx60 Alfa Laval para aceites y grasas. Figura 67. Separadora PX80 de Alfa Laval para aceites y grasas. Figura 68. Desodorizador. Figura 69. Planta piloto dual para hidrogenación e interesterificación. Figura 70. Sección de un cristalizador. Figura 71. Dispersión de la grasa.



LISTADO DE DIAGRAMAS Diagrama 1. Diagrama de bloques simplificado. Proceso de molienda del trigo. Diagrama 2. Diagrama simbólico del proceso de panificación Diagrama 3. Proceso de elaboración de pastas alimenticias Diagrama 4. Proceso para la elaboración de galletas Diagrama 5. Proceso para la obtención de malta Diagrama 6. Proceso para la obtención de cerveza Diagrama 7. Proceso de molienda húmeda Diagrama 8. Proceso general para la obtención de harina precocida Diagrama 9. Proceso de extrusión Diagrama 10. Proceso industrialización del arroz Diagrama 11. Usos de los diferentes tipos de arroz Diagrama 12. Productos y subproductos de la molienda de arroz Diagrama 13. Productos del salvado de arroz Diagrama 14. Proceso de extracción de los aceites de semillas oleaginosas Diagrama 15. Procesamiento de soya con extracción por solventes Diagrama 16. Descripción general de refinación de aceites vegetales Diagrama 17. Proceso de winterización, enfriamiento o hibernación del aceite blanqueado Diagrama 18. Modificación de las grasas y aceites Diagrama 19. Descripción general para la elaboración de mantecas vegetales y bases para margarinas Diagrama 20. Elaboración de margarina



UNIDAD 1 Nombre de la Unidad

Aspectos importantes y primera transformación de los cereales

Introducción

En esta primera unidad se abordaran temas importantes en el proceso de aprendizaje sobre la industria de los cereales, desde aspectos como componentes de los cereales, valor nutricional, control de calidad y el primer eslabón de la industrialización del grano de cereal. En el capítulo uno se estudiara algunos temas como características generales de los cereales más importantes en el mundo y en el país como es el trigo, arroz, maíz, cebada y avena. Cuando un grano de cereal se somete a una serie de operaciones básicas para luego utilizarse en la gran industria de los cereales para obtener excelentes productos se requiere de unas materias primas de calidad, por lo que se debe tener claro algunos conceptos sobre las características y análisis de calidad que deben tener en este caso los cereales, por tal razón en el capítulo dos se estudia algunos contaminantes que pueden afectar no solo a los granos sino a las harinas de cereales, se tratara de manera general el tema sobre la microbiología de los cereales y el análisis de calidad de los granos y derivados de los cereales.

Justificación

En el tercer capítulo se estudiara todo lo referente a las operaciones previas a la molienda, factores que afectan la calidad de los cereales, las operaciones de acondicionamiento, las condiciones para un buen almacenamiento y por último el tema sobre el proceso de molienda. Los cereales son importantes en el renglón de la agroindustria y la nutrición de los seres vivos, porque son fuente importante en la dieta diaria aportando nutrientes como carbohidratos, proteínas, minerales. Además en la actualidad hacen parte del mayor volumen de productos alimenticios especialmente en los países desarrollados. A través del estudio de cada uno de los temas de la unidad el estudiante conceptualiza, analiza y aplica los



Intencionalidades Formativas

procesos para la transformación, conservación, almacenamiento y primera trasformación de los cereales conservando el medio ambiente y manteniendo la salud del consumidor, a la vez que adapta e innova tecnología para optimizar un proceso industrial específico. Propósitos de formación   

Contribuir para que el estudiante entienda la importancia de los cereales en la industria alimentaria. Orientar al estudiante sobre la incidencia de la calidad de los cereales en el proceso de transformación. Inducir al estudiante a que indague, conceptualice sobre el estudio de cada uno de los procesos y operaciones involucradas en la industria harinera.

Objetivos de aprendizaje Que el estudiante estudie las generalidades de los cereales, así como las diferentes operaciones de acondicionamiento y almacenamiento.  Que el estudiante analice los diferentes parámetros de calidad de los granos de cereales y sus efectos en los productos derivados  Que el estudiante analice todos los aspectos involucrados en el proceso molienda utilizado en la industria harinera. 

Competencias de la unidad 





El estudiante observa, planea y analiza alternativas de solución en el proceso de producción primaria, composición química y nutricional, acondicionamiento y almacenamiento de cereales, ofreciendo tecnologías limpias y de desarrollo sostenible . El estudiante reconoce y comprende la importancia del control de calidad de los cereales. El estudiante genera hábitos de autoaprendizaje dentro del proceso de metacognición, valiéndose de su ingenio diagrama su trabajo investigativo y de campo referente a la primera transformación de los cereales.

Metas de la unidad Al culminar el estudio de la unidad el estudiante:


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

Denominación de capítulos

Desarrollará sus propias e integrales habilidades a fin de tener un criterio formado en la aplicación de los conocimientos técnicos y científicos construidos, sobre los componentes, valor nutricional, acondicionamiento y almacenamiento, parámetros de calidad y primera transformación de los cereales. Presentará cada una de las actividades propuestas en la guía de actividades que permita evaluar las competencias adquiridas durante el desarrollo de la unidad.

Capítulo 1. Características generales de los cereales Capítulo 2. Control de calidad de los granos de cereales y sus derivados Capítulo 3. Industria Molinera



CAPITULO 1: CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS CEREALES Introducción Se conoce como Cereales al conjunto de semillas o granos comestibles de las plantas de la familia de las gramíneas. Se caracterizan porque la semilla y el fruto son poco diferenciables entre los cambios que se producen. La palabra Cereal procede del latín cereali adjetivo referente a Ceres diosa Romana de la agricultura a la que le agradecían la producción de los granos principalmente de trigo y cebada, estas ofrendas se llamaban “cerealia manera” o “dones de Ceres” de donde se deriva su nombre común. Nombre de una extensa familia de plantas con flor. A esta familia también se le conoce como Poáceas. Son plantas anuales, es decir, que deben plantarse cada año, ya que una vez han producido las semillas maduras se mueren, por sus características morfológicas y fisiológicas tienen las propiedades de almacenarse por periodos prolongados sin que se altere su composición y sus características. Estas plantas se han cultivado por sus semillas comestibles, convirtiéndose en una parte importante de la dieta de los seres humanos. Dentro del grupo de las gramíneas se incluyen el trigo, el arroz, el maíz, la cebada, la avena, el mijo y el triticale, que resulta del cruce del trigo y el centeno.

Lección 1: Estructura del grano de cereal Todos los granos de cereales a excepción del arroz con cáscara (contiene un hollejo que envuelve el pericarpio), presentan iguales características anatómicas y celulares. Son frutos monospermos, que tienen una envoltura externa llamada pericarpio, la cual encierra al endospermo en donde se almacena el almidón de donde se obtiene la harina y la otra capa es el germen o embrión; cada una de las tres capas mencionadas se subdividen en varias capas o regiones. Tabla 1. Componentes en granos de cereales

Componentes Salvado Germen Endospermo

Trigo %

Maíz %

15.0 2.5 82.5

5.5 11.5 83.0

Arroz sin cáscara % 6.0 2.0 92.0

Sorgo % 6.0 10.0 84.0

Fuente: Enciclopedia Agropecuaria Terranova. (1995) Volumen V. Colombia: Terranova Editores Ltda.

Resumiendo lo anterior, Tabla 1. La estructura del grano de cereales (figura 1) está compuesta principalmente por:



   



La cáscara de celulosa, la cual no tiene valor nutritivo para el hombre El pericarpio y la testa: son capas fibrosas que contienen pocos nutrientes La aleurona: rica en proteínas, grasas, vitaminas y minerales El embrión o germen: compuesto por la plúmula, el escutelo y la radícula. es rico en nutrientes como las proteínas y lípidos y en vitamina B 1, genera la mayor cantidad de enzimas necesarias para el proceso de germinación. El endospermo: comprende más de la mitad del grano y está compuesto principalmente por almidón

Figura 1. Estructura general de un grano de cereal

Fuente: El Rincón del trigo. Recuperado el 14 de Julio de 2009 de http://www.trigopan.com.ar/TecdelTrigo/Pages/RinconTrigo.html

La estructura de los granos de los diversos cereales es muy similar, tal como se observa en la tabla 2, donde se indica la estructura simplificada del grano de trigo



y se muestra las proporciones en algunos componentes de las diferentes fracciones del grano de trigo. Los tegumentos son ricos en fibras celulósicas y hemicelulósicas, en sales minerales y en ácido fítico. El germen es rico en proteínas, lípidos y vitamina E. La capa de aleurona es rica en proteínas, lisina, sales minerales y vitaminas. El endospermo contiene el 70% de las proteínas del grano; estas proteínas, están localizadas sobre todo en las partes periféricas del endospermo que además contiene la totalidad del almidón, bajo la forma de gránulos intracelulares de almidón. (Bioquímica de los cereales). Tabla 2. Distribución de algunos componentes en las diferentes fracciones del grano de trigo.

Componente % de peso del grano % de almidón total del grano % de proteínas % de lípidos % de fibras % de cenizas % de la vitamina B1 total del grano % de la vitamina B2

Endospermo (albumen)

Tegumentos + capa de aleurona

Germen (*)

83

14,5 (tegumentos: 8, capa de aleurona: 6,5)

2,5

100 70 a 75 50 8 23 3

19 8 30 20 89 3 67 10 33 64 (aleurona) (escutelo) 3 42 26 (aleurona) % de la vitamina B6 6 73 21 % del ácido nicotínico 12 86 2 (aleurona) % del ácido pantoténico 43 50 7 (*) En el maíz, el germen representa el 13% del peso del grano y contiene el 23% de las proteínas, 84% de los lípidos y 81% de las sales minerales. Fuente: ……..

En los granos de cereales se pueden distinguir principalmente cuatro tipos de proteínas. En la actualidad la caracterización de las proteínas se realiza a través de diferentes pruebas basados en electroforesis, cromatografía o ultracentrífuga, En el caso de las glutelinas y especialmente las prolaminas, se sintetizan durante las fases finales de la maduración de los granos de cereales. A través de la observación microscópica se pueden observar en las células del endospermo. Durante la germinación de los granos, los gránulos y el contenido en proteína, disminuyen de una forma notable. Por tal razón, se presenta la hipótesis de que las glutelinas y las prolaminas de los cereales representan las proteínas de reserva, utilizadas como elemento nutritivo para el crecimiento del embrión. La distribución de la proteína en el grano está repartida por todos los tejidos del grano, encontrándose en el embrión, escutelo y capa de aleurona una mayor concentración que en el endospermo feculento (en conjunto), el pericarpio y la testa. Dentro del endospermo, la concentración de proteína aumenta desde el



centro a la periferia. Así, en un trigo duro de invierno de 44,4% de proteína, la capa más externa del endospermo, la capa sub-aleurona, contenía 45% de proteína, mientras que el resto del endospermo feculento contenía en promedio 11% de proteína (Kent, 1966) En las Figuras 2 y 3 se observa la estructura morfológica del grano de cebada y del trigo y en la tabla 3, los constituyentes del grano presentes en las principales partes morfológicas. Figura 2. Semilla de cebada

Figura 3. Semilla de trigo

Fuente: Recuperado el 14 de Julio de 2009 de http://www.fao.org/DOCREP/006/W0073S/w0073s0u.htm Tabla 3. Porcentajes de los constituyentes totales del trigo y maíz, presentes en las principales partes morfológicas. Parte

Peso (g por 100 g. de grano)

Almidón

Proteína

Fibra indigesta

Fibra cruda

Lípidos

Material mineral

Trigo * Pericarpio, testa, aleurona

15

0

20

70

93

30

67

Endospermo

82

100

72

27

4

50

23

Embrión, escutelo

3

0

8

3

3

20

10

Maíz + Salvado

5

0

2

1

2

Endospermo

82

98

75

15

17

Germen, casquete

13

2

23

84

81

*Datos sobre fibra cruda de Elton y Fisher (1970); datos sobre fibra indigesta sacados de Southgate et al. (1976); otros datos de Hinton(1952, 1959). + Datos procedentes de Shollenberger y Jaeger (1943)



Lección 2: Componentes principales de los cereales El contenido de los nutrientes de los cereales, varía no solamente de una especie a otra sino que esta composición depende también de factores externos como el clima y el suelo. Tabla 4. Los granos de cereales contienen muy poca agua, de ahí su fácil conservación. Tabla 4. Composición general de los cereales

COMPONENTE Humedad Proteína Carbohidratos Fibra Grasa Cenizas Vitaminas Minerales

PORCENTAJE 10-14 7-12 63-73 4-8 1-6 1.5-2.5 E y B1 Fe, K, Ca, y Na

Fuente: Ramírez G. Q.F. (1998). Notas para el Curso de Bromatología. Uni versidad de Antioquia Facultad de Química Farmacéutica. Departamento de Farmacia. Medellín. Colombia

Los cereales por su contenido de carbohidratos son una gran fuente de energía proporcionan aproximadamente de 1600 – 1700 calorías por libra. De otra parte los granos completos aportan minerales como el hierro y vitaminas tiamina, niacina y riboflavina, además de ser una fuente importante de proteínas, en este sentido la proteína del grano integral es de mejor calidad que la del endospermo solo del que se extrae la harina; De otra parte los cereales integrales contienen celulosa que aporta volumen al tracto gastrointestinal, los cereales refinados generan energía a partir del almidón. En la tabla 5, se presentas el contenido de nutrientes en algunos cereales. Tabla 5. Contenido de nutrientes en algunos cereales

CONTENIDO DE NUTRIENTES EN ALGUNOS CEREALES Cereal Agua Calorías Proteínas Grasa Carbohidratos Calcio Hierro Tiamina Solubles μg Gramos Miligramos Trigo 12 340 16 2.9 74.1 48 4.6 4.3 Arroz 13 357 9.1 2.2 71.2 15 2.8 3.3 Maíz 12 356 11.1 4.9 80.2 20 3.1 4.0 Cebada 12 332 11.8 1.8 78.1 52 4.6 4.4 Avena 9 380 11,6 5.2 69.8 94 6.2 5.8 Centeno 12 340 13.4 1.8 80.1 49 4.4 4.4 Sorgo 12 355 12.4 3.6 79.7 30 7.0 3.5 Fuente: KENT. N.L. (1998) Tecnología de los cereales. Introducción para estudiantes de ciencia d e los alimentos y agricultura. Zaragoza España. Editorial Acribia, S.A.



Anualmente las pérdidas de cereales en el mundo pueden llegar a ascender a 100 millones de toneladas, pérdidas ocasionadas por las malas prácticas de manipulación en poscosecha y durante el procesamiento.

Proteínas: Los cereales son fuente útil de proteínas, están concentradas en las células de aleurona, salvado y germen y en bajas proporciones en el endospermo.

El contenido de proteína en los cereales es de vital importancia desde el punto de vista nutricional y en las harinas de panificación desde el punto de vista funcional, es considerado el contenido de proteínas para evaluar su calidad. Las moléculas de proteínas están formadas por cadenas de aminoácidos unidos entre si por enlaces peptídicos entre el grupo carboxílico de un aminoácido y el grupo amino. En las proteínas de los cereales se encuentran unos 18 aminoácidos diferentes. Las albúminas y globulinas de la harina, se nombran comúnmente como proteínas solubles. Las proteínas insolubles están integradas por las prolaminas y glutelinas. Las proteínas solubles, albúminas y globulinas de las células del endospermo de los granos de cereal, son consideradas como derivadas del protoplasma original de la célula en desarrollo, de las membranas celulares y del retículo endoplásmico; tienen funciones metabólicas y estructurales. Las proteínas insolubles, prolaminas y glutelinas, se desarrollan en los proteoplastos, durante la maduración del grano y forman cuerpos proteicos que son irreconocibles, comprimidos unos con otros, en el grano maduro de la mayoría de los cereales, Las proteínas insolubles se consideran como proteínas de reserva. Los cuatro tipos principales de proteína varían considerablemente en su composición de aminoácidos. Las proporciones en que se encuentran y su orden en las cadenas, determinan las propiedades de cada proteína.

Proteínas del trigo: se encuentran en el endospermo dos clases de proteínas: hidrosolubles que constituyen del 10-25%, como la globulina y la albúmina; la insolubles que constituyen el resto de la proteína del grano como la gliadina y la glutenina. La parte proteica de trigo, soluble en alcohol diluido (prolamina), se llama gliadina; contiene por lo menos ocho componentes (Woychirk et. al, 1961). Jones et. al (1961) dan como p.m. de la gliadina; contiene por lo menos ocho componentes (Woychrk et al., 1961). Jones et al. (1961) da como p.m. de la gliadina 42.000 – 47.000. La parte insoluble en alcohol, pero soluble en ácidos diluidos y en álcalis (glutelina) se llama glutenina. Nielsen et al. (1962) consideraron que está formada por unidades de 20.000 de p.m., ligadas entre sí por enlaces disulfuro para formar macro unidades de p.m. que se eleva a los millones. La gliadina y glutenina del trigo, forman con agua y sales el gluten al amasar la harina. Se puede aislar el gluten de una masa de harina, lavándola al chorro de agua o con una disolución diluida de sal común (ClNa). Así se elimina la mayor parte del almidón y sustancias hidrosolubles. La composición del gluten seco ha sido establecido



(Vaker, 1961) como: gliadina 43%, glutenina 39%, otras proteínas 4,4%, lípidos 2,8%, azúcares 2,1% y almidón 6,4% con algo de celulosa y sustancias minerales. Proteínas del arroz: el contenido proteínico del arroz es mucho menor al de los otros cereales. La proteína total del grano la constituye la glutelina, en un 80%, el contenido de glutenina está alrededor del 3-5%. Proteínas del maíz: el contenido de proteína en el endospermo es de alredor del 5%, en globulinas y albúminas, del 44% de zeina y de un 28% de glutelinas. Proteínas de la cebada: en el grano de cebada se encuentran proteínas como la glutelina en un 41%, una prolamina en un 38%, una globulina en un 18% y una albúmina en un 3%. Proteínas de la avena: la proteína de este cereal es la de mayor valor nutricional, se encuentran, globulinas en un 55%, glutelinas en un 20-25% y proláminas en un 10-15%.

Carbohidratos: El principal carbohidrato presente en los cereales es el almidón,

su contenido en el grano varía entre el 60 y el 75% del peso del grano, constituye aproximadamente el 64% de la materia seca del grano completo de trigo y un 70% de endospermo. El almidón está compuesto por polímeros de D-glucosa, como lo es la amilosa que comprende aproximadamente del 25 - 27%, del almidón del trigo, está constituida por un compuesto de cadena recta fácilmente atacada por enzimas y la amilopectina, que comprende entre el 73 – 75% del almidón del trigo, està constituida por un compuesto de cadena ramificada. Como se mencionó básicamente el almidón está compuesto por alfa – D – Glucosa, a nivel químico se pueden diferenciar dos tipos de polímeros, estos son la amilasa y la amilopectina, que no son más que dos enzimas. La primera es un polímero lineal y la segunda básicamente se encuentra ramificada en el endospermo. El almidón es insoluble en agua fría. Cuando se calienta con agua, la absorbe, se hincha y revienta; este fenómeno se llama gelificación. Durante la molturación se puede lesionar mecánicamente a los granos de almidón, el almidón alterado juega un papel importante en el proceso de cocción. La fibra es un carbohidrato del tipo polisacárido que no se digiere por falta de enzimas digestivas. En cada una las estructuras del grano de trigo se encuentran una serie de carbohidratos distribuidos así: en el pericarpio se encuentra un 20% de celulosa y un 70% de pentosas; en la semilla se encuentra alredor del 70% de glúcidos; en el germen hay alrededor del 20% de azúcares en forma de sacarosa y rafinosa, en el endospermo se ubican los gránulos de almidón.



El contenido de carbohidratos en el arroz depende del tipo, es así que el contenido de almidón en el arroz pulido es del 79%, en ele arroz moreno es del 75% y en el arroz integral del 65.5%. Respecto al contenido de fibra el arroz integral tiene un contenido del 8.7% mientras el arroz moreno y pulido tienen un contenido del 1 y 03% respectivamente. El contenido de glúcidos del grano de maíz oscila entre un 68 - 72%; el contenido de fibra es de un 1.7 - 2.3%. Gran parte de los carbohidratos del maíz dulce están formado por dextrinas, polímeros de glucosa bajo peso molecular, que sustituyen al almidón. Al maíz dentado se le confiere un 4% de pentosanas (Matz, 1959). En la cebada el contenido de almidón esta alredor del 66% de la composición total del grano, con un contenido de fibra en los granos descascarillados del 4.5%. En la avena el contenido de carbohidratos oscila en un 68%, compuesto principalmente por almidón, tiene un porcentaje de fibra alrededor del 1-2%. La avena contiene pentosanas y una poliglucosana que es soluble en agua caliente dando una solución viscosa. La poliglucosana de la avena es parecida a la de la cebada; esta fracción es responsable de alguna de las propiedades gelificantes de los productos cocinados con harina de avena. El contenido en azúcar libre en los granos de cereal es de 1-3%. En la tabla se observa el contenido individual de azúcares en los granos y en las harinas de cereales. Los oliogosacáridos de la harina de trigo y de centeno son: maltotriosa, tetrosa y pentosa, que forman glucosa por hidrólisis. También están presentes en la harina las dextrinas, compuestos intermedios entre el almidón y el azúcar. El contenido en azúcares del embrión de trigo y de centeno, oscila entre 16 y 23% y el maíz es de 115. Los azúcares son importantes en el malteado de la cebada.

Lípidos: Los lípidos de los cereales son glicéridos de ácidos grasos, el ácido graso predominante en los cereales es el linoléico, seguido del oleico y del palmitico. La porción lipídica se encuentra en mayor cantidad en el germen del trigo. Los lípidos libres en el grano de maíz son mucho más altos que los lípidos asociados, lo que permite la extracción de aceite de este cereal, con un contenido elevado de los ácidos grasos linoleico y linolénico; el contenido lípidico en el grano de arroz se encuentra en la parte más periférica, lo cual permite un mayor contenido en el arroz integral con 3%, que en arroz moreno (1.8%) y en el arroz pulido (0.3-0.5%); los lípidos en el grano de cebada se localizan principalmente en el germen, principalmente se encuentran los ácidos granos linolénico y palmítico; la cantidad de lípidos en el grano de avena es mayor que en los otros cereales, la cual se encuentra entre un 5-8%, principalmente en el endospermo y en menor proporción en el germen. Los cereales también contienen fosfolípido, es el caso de la lecitina, compuesta por una molécula de glicerol combinada con dos de ácido grasos y una de ácido



fosfórico, el cual a su vez, está unido a la colina. La grasa de los cereales contiene hasta el 4% de fosfolípidos. Los lípidos en los productos molturados de los cereales, están expuestos a sufrir dos tipos de alteración: hidrólisis por acción de la lipasa, enzima que está presente en el grano; y oxidación, que se puede producir enzimáticamente por acción de la lipoxidasa, o no enzimáticamente por la presencia de oxígeno. Normalmente, las enzimas y los lípidos no están en contacto con el grano intacto; en la avena, la lipasa se localiza en el pericarpio, en el arroz, principalmente en la testa. En cambio, los lípidos están en la capa de aleurona, en el germen y en el endospermo. No obstante, si se lesiona el germen y la fragmentación que se produce al moler pueden poner en contacto la enzima y el lípido, provocando la alteración. Los productos de la hidrólisis de los lípidos son: glicerol y ácidos grasos; los granos sanos y enteros normalmente tienen cantidades pequeñas de ácidos libres (por ejemplo, 4-10% de los lípidos en la semilla de avena), pero cantidades mayores debidas a lesiones y al deterioro, dan lugar a sabores desagradables. Los productos de la oxidación lipídica producen el olor y sabor a rancio. En la avena se ha encontrado antioxidantes naturales En el proceso de elaboración de la harina blanca se debe separar el germen del endospermo para mejorar la capacidad de conservación. La separación del germen de maíz, que tiene mayor riqueza de lípidos que el germen de trigo, es igualmente importante en la preparación de sémolas y harinas de maíz.

Vitaminas: Las principales vitaminas del grupo B, tiamina (B1), niacina, riboflavina (B2), ácido pantoténico (B3) y piridoxina (B6), están distribuidas por todo el grano sin uniformidad. La tiamina (B1) se concentra en el escutelo y la niacina en la capa de aleurona. La riboflavina y el ácido pantoténico están distribuidos con más uniformidad. La piridoxina se concentra en la aleurona y en el germen y muy poco en el endospermo.

Un 80% de la niacina del salvado de maíz es inasequible biológicamente, ya que se encuentra al estado de niacina, un complejo mitad polisacárido mitad polipéptido, que en el intestino se convierte en trigonelina (Kodicek y Wilson, 1960; Mason et al, 1971). La niacina en el grano de sorgo, parece asimilable por el hombre, aunque es muy inasequible para el cerdo (Wall y Ross, 1970). No se conoce la distribución en la cebada, centeno y avena aunque se ha determinado la concentración de tiamina y su proporción respecto al total en el germen y escutelo. La proporción de tiamina total en el escutelo es muy alta en el centeno y en el maíz; algo menos en la cebada, arroz y trigo y relativamente baja en la semilla de avena. El embrión de arroz, que tiene relativamente alta concentración de tiamina,



contiene más de 1/10 del total de grano, proporción superior a la encontrada en otros cereales. La irregular distribución de las vitaminas B por el grano, es la responsable de las considerables diferencias de contenido vitamínico entre los granos completos y los productos de la molturación o de los procesos industriales. El trigo contiene los tocoferoles α, β, γ- y δ. La riqueza total de tocoferoles es de 2,0 – 3,4 mg/100 g. También están presentes α, β, y γ- tocotrienoles. La actividad biológica de vitamina E de los tocoferoles β, γ – y δ son 30, 7, 5 y 40% respectivamente de la del α-tocoferol. Los contenidos totales de tocoferol en el germen, salvado y harina de trigo de 80% de extracción son de 30, 6 y 1,6 mg/100g respectivamente (Moran, 1959); el α-tocoferol predomina en el germen, el γ-tocoferol en el salvado y endospermo, dando α-equivalentes de 65%, 20% y 35%respectivamente para los tocoferoles totales del germen, salvado y harina de 80% de extracción. Para otros granos de cereales el contenido total de tocoferol (en mg/100 g.); cebada 0,75-0,9, avena 0,6-1,3 centeno1, 8, arroz 0,2-0,6, maíz 4,4-5,1 (la mayor parte como γ-tocoferol). (Science Editor, 1970; Slover, 1971). La Vitamina E, la pierden los granos principalmente en el salvado.

en el molido y la B1 se encuentra

En el grano de trigo y maíz, se encuentran además de la vitamina E, la tiamina, la riboflavina, la niacina, la piridoxina y el ácido pantoténico, en algunas variedades de maíz amarillo se encuentran la vitamina A. En el arroz se encuentran principalmente, la tiamina, la riboflavina, la niacina. En la cebada y en la avena, están presentes la niacina y el ácido pantoténico.

Minerales: En algunos cereales como la cebada, avena y arroz el contenido de

minerales en la cáscara es más alto que en las semillas, los principales minerales en el grano de trigo y arroz son el hierro, potasio, calcio, sodio. El fósforo, hierro y magnesio en el maíz, diferenciándose en el grano de cebada por que no contiene hierro sino potasio, al igual que la avena.

Lección 3: Valor Nutricional de los cereales en la dieta Los cereales son excelente fuente de energía en forma de carbohidratos, proporcionan de 1.600 a 1.700 calorías, además, los granos enteros aportan minerales como el hierro y vitaminas del complejo B, la cantidad depende de los proceso de molienda y elaboración. El contenido proteínico de los cereales es importante porque la proteína es un nutriente valiosísimo en nuestra dieta, por lo que el tipo y la cantidad son importantes desde el punto de vista nutricional, es el



caso de la proteína del grano integral que es de mejor calidad la del endospermo solo. Los cereales integrales contienen celulosa lo que ayuda a dar volumen al tracto gastrointestinal. Seguramente el mecanismo por el que estos cereales mejoran la salud se debe a su contenido de minerales, antioxidantes y fitoestrógenos. Las calorías de los cereales integrales no engordan debido a que son metabolizadas por el hígado y transformadas en glucosa que se distribuye en el organismo en forma de energía. En el trigo hay más proteína en ningún otro cereal. El germen de trigo es rico en vitamina E. En el caso del arroz este aporta carbohidratos, algunas proteínas y grasa. El valor nutritivo del arroz se ve disminuido con el proceso de industrialización, el arroz integral tiene un alto contenido de vitaminas B1, B2 y niacina así como de hierro. En cambio el arroz blanco tiene menos de 1/3 del contenido original de vitaminas y minerales. El arroz se recomienda por su fácil digestión y por su bajo contenido de sodio en pacientes con insuficiencia renal, con afecciones en el estómago y en el hígado. De otra parte en el uso culinario se recomienda no cocinarlo con abundante agua porque se pierden proteínas, vitaminas y minerales. Es uno de los alimentos que no produce reacciones alérgicas. El maíz proporciona básicamente energía a través de su contenido de carbohidratos. Es deficiente en aminoácidos esenciales lisina y triptófano, aunque se ha mejorado a través de variedades mejoradas. La avena proporciona el más alto valor energético de todos los cereales por su alto contenido de grasa. Contiene más hierro y tiamina que los otros cereales y tiene un alto contenido de fibra, especialmente fibra soluble que previene enfermedades cardiovasculares. En el caso de la cebada su valor nutritivo se asemeja al de la avena y es superior al del arroz, tiene un alto contenido de hierro. Las mejores fuentes de hierro y calcio son la avena, el centeno y la cebada, igualmente los cereales que más contienen magnesio son, arroz y trigo. El mayor contenido de vitaminas del complejo B, lo tienen la avena seguida del trigo, la cebada y el arroz. En el caso de la cebada posee un alto contenido de fibra soluble, en proteínas, fósforo y potasio y un bajo contenido de grasas y sodio. Un tema que ha preocupado es la incidencia de la molienda en el valor nutritivo de la harina. El contenido de la harina se puede hacer en términos absolutos o en relación con la composición del grano del que procede. Esto es mucho más real ya que la composición del grano puede variar según el modo de cultivo y lo que



pretendemos es determinar la incidencia de la molienda. Las diferencias en la composición entre la harina y el grano se pueden deber, a la acción bioquímica, acción física de la molienda donde la magnitud de la variación está en función de la tecnología que se aplique. Al aumentar el refinamiento de la harina aumenta la variación en la composición química. Normalmente una harina blanca estándar suele tener un 70% de grado de extracción, las grasas, cenizas pueden reducirse hasta un 40% porque se elimina las partes del grano más ricas en estos compuestos. En relación con las proteínas no solo puede disminuir su contenido sino también su calidad, las vitaminas también sufren variaciones en función del grado de extracción. Con sucesivas extracciones hay una disminución brusca. Se ha comprobado que así como algunos aminoácidos (metionina, histidina, valina) se mantienen constantes, otros como lisina y triptófano varían en función del grado de extracción. Esto se debe a que las proteínas del endospermo son diferentes a las del germen o salvado.

Lección 4: Operaciones de acondicionamiento de granos Es importante, si se quiere conservar en buen estado y con buena calidad las cosechas de los granos de cereales, utilizar el acondicionamiento previo al almacenamiento, que no es más que las operaciones o procesos que garantizan dejar en las mejores condiciones el producto. Se recomienda realizar la mayoría de las operaciones de acondicionamiento de los granos cuando están a granel (desgranado), en el caso del maíz, es posible realizar parte de estas operaciones cuando se encuentra en la tusa. La conservación de la calidad de los granos depende de las siguientes operaciones: muestreo, limpieza de los granos, clasificación, contenido de humedad de los granos, secado de los granos, control de plagas.

Mues treo: Consiste en tomar al azar pequeñas cantidades de granos, que van a

formar una muestra representativa del lote. Este muestreo se realiza a granos a granel y empacados y tiene por finalidad determinar el contenido de humedad, las impurezas y los daños del producto. El muestreo se realiza, cuando se recibe el producto en la planta, durante el almacenamiento, durante el transporte y comercialización del producto. Se requiere de una serie de equipos para el muestreo como: Muestreador simple Muestreador compuesto o sonda de alvéolos Sonda manual Sonda neumática  Cucharón    



Limpieza de los g ranos: La limpieza de los granos consiste en eliminar parcial o

totalmente las impurezas, para facilitar el secado y garantizar la conservación de los granos en el almacenamiento, además para cumplir con las normas en el momento de la comercialización; es importante retirar las impurezas que pudieron adherirse en el momento de la cosecha, ya que en primer lugar estas son higroscópicas, las cuales tienden a humedecer el grano, además que son un medio óptimo para el desarrollo de microorganismos e insectos y en segundo lugar las impurezas afectan el rendimiento de las secadoras. Las impurezas que comúnmente se encuentran en lo granos son partes de la misma planta como hojas, granos partidos, ramas, paja, espigas y otros materiales como piedras, arena, terrones, partes de otras plantas. La limpieza se realiza por la acción del viento o empleando máquinas limpiadoras por medio de cribas o zarandas en forma manual o mecánica.

Limpieza manual: consiste en retirar las impurezas a través de cribas, cernidores o zarandas aventándose en el grano a determinada altura, dejándolo caer sobre la zaranda para que el viento elimine las impurezas más livianas. Para retirar las impurezas más pesadas se emplean dos zarandas ubicadas una sobre la otra, para que la primera con los orificios de una tamaño tal que retenga las impurezas más grandes y deje pasar el grano y la zaranda inferior, permite el paso de las impurezas pequeñas, reteniendo el grano. Limpieza mecánica: consiste en hacer pasar los granos por una maquina pequeña, la cual separa las impurezas más livianas empleando aire artificial o ventiladores y unas zarandas para retirar las más pesadas. Métodos de limpieza: existen diferentes métodos de limpieza ya sea a pequeña o gran escala, tal como se mencionan a continuación.       

Limpieza con viento Limpieza por soplado Limpieza con zarandas manuales Limpieza con ventiladores Limpieza con zarandas cilíndricas rotativas Limpieza con ventilador y zarandas Limpieza por separación magnética

S elección y clas ificación: E s necesario realizar la clasificación de los granos, ya

que es considerado un requisito básico como estándar de calidad, para la comercialización de los productos, la clasificación puede realizarse por tamaño (grandes, mediano, pequeño). Las plantas procesadoras de cereales emplean diferentes tipos de máquinas para realizar esta operación. La Clasificación,



consiste en la separación de un producto en grupo, clase, tipo y defectos, más o menos idénticos de acuerdo con su tamaño, variedad y calidad.

Contenido de humedad: Los granos de los cereales están constituidos por una

materia seca (proteínas, carbohidratos, grasa, vitaminas, minerales) y por agua en distintas formas. Agua libre que se retira fácilmente por la acción del calor y el agua ligada que la retiene la materia sólida, difícilmente se extrae con el empleo de altas temperaturas, exponiéndose el producto a una volatilización y descomposición de las sustancias orgánicas. El contenido de humedad es el principal factor que se debe controlar para conservar la calidad de los granos almacenados, es necesario que el grano tenga un bajo contenido de humedad (12- 13%), es decir que este seco, porque los granos húmedos son un medio óptimo para el desarrollo de microorganismos e insectos, provocándose una destrucción del producto.

S ecado de los g ranos : El secado es uno de los métodos de conservación más antiguos empleado por el hombre. Consiste en retirar el agua de los tejidos de los granos, hasta llegar a condiciones seguras para el almacenamiento y comercialización. Se puede emplear el calor natural o el calor artificial. El contenido de humedad es el principal factor que se debe controlar para mantener la calidad del grano.

Efecto del secado sobre las propiedades físico-químicas y funcionales de los granos El principal objetivo del secado de los granos es reducir la humedad de los mismos a niveles tales que no se produzca descomposición durante el manipuleo y almacenaje posteriores, para ello se hace circular aire con capacidad para extraer agua de la masa de granos, la capacidad de extraer agua del aire se halla en relación a su humedad relativa. La manera más común de disminuir la humedad relativa del aire aumentando su capacidad para extraer agua es por calentamiento. Durante el secado con aire caliente hay un aumento del cuarteado de los granos, que es la ruptura del endospermo almidonoso sin llegar a la ruptura de la cubierta seminales. Este cuarteo aumenta la susceptibilidad del grano al quebrado durante el manipuleo posterior. Tompson and Foster (1963) determinan la siguiente ecuación que permite predecir el aumento de granos cuarteados, en maíces amarillos, con base a la velocidad de secado: AC = 6,6 VS - 5,3 Donde: A.C = aumento del cuarteo (expresado en %) VS = Velocidad de secado (expresada en % de pérdida de humedad por hora)



Los autores señalan que los resultados finales son similares partiendo de humedades iníciales entre 27 y 31 % o entre 21 y 23 %. Se desprendería de esta experiencia que cuando la pérdida de humedad del grano es menor a 0,8 % h-1 no se produciría aumento del cuarteado. Cuando el grano es enfriado como último paso del proceso de secado, una rápida disminución de la alta temperatura produce en el grano de maíz un aumento en el cuarteado. Además influyen sobre el desarrollo de cuarteado la humedad inicial del grano al ser sometido a secado y la humedad relativa del aire de secado. Con respecto a la humedad inicial del grano, cuanto menor es esta, menor es el daño producido por el secado. Cuando la humedad relativa supera el 30% tiende a disminuir el cuarteado en el grano, mientras que con humedad relativa entre 10 y 30 % el efecto sobre la fragilidad del grano es mínima. Entre otros factores que pueden influir sobre la susceptibilidad del grano al quebrado, pueden señalarse el genotipo, prácticas culturales, condiciones ambientales durante el cultivo, grado de madurez y equipos de manipuleo. La densidad aparente del grano, que se puede expresar como peso hectolítrico (kg hl -1) es un buen indicador de la calidad del grano, que permite predecir el rendimiento en harinas y sémolas en molienda seca, en especial en granos como trigo y maíz. Por lo general, el Peso Hectolítrico del grano aumenta durante el proceso de secado. Ese aumento dependerá de la humedad inicial del grano, de la humedad final alcanzada, del deterioro del grano y del genotipo. Mientras que mayor es la diferencia entre humedad inicial y final del grano, mayor será el aumento del Peso Hectolítrico al ser secado el grano, aunque ese incremento será menor cuando mayor proporción de granos dañados tenga el lote. Cuando el grano es utilizado en molienda húmeda, en particular maíz, el exceso de humedad dificulta los procesos de limpieza y transporte y disminuye la separación de sólidos solubles durante el remojado La temperatura de secado influye directamente sobre de almidón y su calidad; además se ha demostrado que el rendimiento de aceite del germen de maíz disminuye en 1,1 % por cada C de aumento de la temperatura de secado del grano, en el rango de 49 a 149 C. Las altas temperaturas de secado producen una drástica disminución de la viabilidad por muerte del germen. Cuando el contenido de humedad es mayor el grano resulta más sensible a los efectos de las altas temperaturas. Kent (1975) señala que el grano de trigo con una humedad inicial de 24 % pierde totalmente su capacidad germinativa al ser sometido durante 24 minutos a temperatura de 64ºC. Cuando la humedad es de 15 %, con temperaturas de 72ºC durante 60 minutos, el trigo pierde totalmente su poder germinativo.



Por último, algunos autores señalan que el tratamiento por calor de los granos aumenta la densidad de los mismos e incrementa su valor como alimento para rumiantes, además indican que por lo general los granos dañados por calor tienen mayor valor económico que el que los sistemas de tipificación les asignan.

S ecado Natural: se da este nombre cuando se realiza el secado del grano en el

campo bien sea a la exposición de los rayos del sol haciendo montones o manojos con las espigas, dejando expuesto el cereal al medio ambiente, por aire libre en patio y el secado en bandejas. Se requiere de un clima con elevadas temperaturas y baja humedad. Este método corresponde entonces a la acción de los vientos y a la energía necesaria para evaporar la humedad presente en el grano. El secado natural presenta algunas ventajas como: se emplea para volúmenes bajos de producto, hay ahorro de energía, los costos son bajos, y lo más importante que no se altera la calidad de los granos. Pero también presenta algunas desventajas como: no es apropiado para grandes volúmenes de cereales, es un método lento, se requiere de espacios grandes, se necesitas mayor mano de obra, el producto se contamina (por microorganismos roedores, insectos y pájaros) y el producto es sometido a los cambios imprevistos de clima. Este proceso se recomienda a pequeños productores alejados de los sitios de almacenamiento y ensilaje de cereales.

S ecado Artifi ci al: este método emplea la circulación de aire de secado o aire caliente forzado. Se emplean temperaturas entre 45 a 120 °C, también se utiliza bajas temperaturas apenas por encima de 1 a 5 °C de la temperatura ambiente. En la tabla 6, se indica las temperaturas máximas que el grano podría alcanzar, sin perder calidad, de acuerdo a su uso final. Tabla 6. Temperaturas Máximas de Secado Según Diferentes Fines

MAIZ TRIGO ARROZ OTROS CEREALES

Molienda seca y semilla Molienda húmeda Semilla (> 24%) Semilla (< 24%) Molienda de harina Molienda (>20%) Molienda (<20%) Semilla Molienda y Maltería

38-43°C 55-60°C 44°C 49°C 49-66°C 40°C 44°C 43°C 49°C

Fuente: Rodríguez Juan C Ing. Agr., M.Sc., Ph.D. (2005) Calidad en el secado de los granos. INTA Recuperado en Abril de 2005 de http://www.bccba.com.ar/bcc/images/Trigo2005/Conf%2012.pdf



El secado artificial se realiza en silos secadores metálicos y cilíndricos, los cuales están constituidos por un ventilador (que mueve el aire y lo fuerza a pasar por la masa de granos), por una cámara en donde se deposita el cereal, un quemador que permite aumentar la temperatura del aire de secado y algunos poseen un eje vertical que remueve los granos para homogenizar el calor. El secado artificial a altas temperaturas se realiza en secadoras de alta capacidad.

Tipos de secadores mecánicos Equipos de funcionamiento discontinuo: Según García, M (s.f) Se coloca una capa de sólidos sobre una placa perforada, a través de la cual se hace circular aire caliente. Los granos pueden situarse formando un lecho fijo (el volumen del mismo viene limitado por unas placas soporte) o un lecho fluidizado (en caso contrario). El aire se calienta usando un combustible de tipo fósil (diesel, carbón) o incluso la propia paja y cáscaras de los granos. Este tipo de secadores, que trabajan por lotes, pueden usarse para cantidades de grano de 0.5 toneladas en adelante. Su construcción es barata (se puede usar acero, hormigón e incluso ladrillo), pero no son muy eficientes desde el punto de vista energético e incluso pueden causar pérdidas de grano (sobrecalentamiento de las capas inferiores). Además precisan de bastante mano de obra en las operaciones de carga y descarga. En la figura 4, se observa un esquema simplificado de este tipo de secador. Figura 4. Equipo para secado de funcionamiento discontinuo

Fuente: Dendy, (2003). Cereales y Productos Derivados. Editorial Acribia. Equipos para secado discontinuo

Equipos de funcionamiento continuo: Según García, M (s.f). El grano es alimentado y secado de forma continua. Consiste en grandes columnas en las que el grano es alimentado por la parte superior y extraído por la inferior, una vez reducido su contenido de humedad. La parte central de la columna dispone de un quemador y un ventilador o soplante, que es la que impulsa el aire caliente hacia el anillo exterior, que es por donde circulan los granos. Pueden funcionar de dos formas diferentes: sin mezcla o con mezcla. En el primer caso, representado en la



Figura 5, (izquierda), los granos van descendiendo lentamente, pero sin mezclarse apenas, mientras el aire caliente circula a través de ellos. Como la misma capa de grano es la que entra en contacto en primer lugar con el aire caliente, sigue existiendo peligro de pérdida de grano por sobrecalentamiento. El funcionamiento con mezcla, en cambio, introduce una serie de tabiques o bandejas que van mezclando el grano, cambiando su posición e impidiendo el fenómeno anterior (ver Figura 5, derecha). Figura 5. Equipo para secado de funcionamiento continuo

Fuente: Dendy, (2003). Cereales y Productos Derivados. Editorial Acribia. Equipos para secado en continuo. Izquierda: equipo sin mezcla; Derecha: equipo co n mezcla

En el secado del arroz un importante problema es la rotura de los granos debido a tensiones generadas por el secado, ya que este produce, especialmente si es muy rápido, una súbita compresión o encogimiento del grano, lo que origina tensiones que pueden causar su ruptura. Por esto el secado del arroz se realiza en varias etapas, con tiempos de espera intermedios de 4 a 24 horas. En cualquier caso, un calentamiento demasiado intenso durante el secado puede ocasionar pardeamiento (Maillard) y, en el caso del trigo, daños al gluten.



Lección 5: Sistemas de almacenamiento El almacenamiento de los granos, se realiza con el fin de conservar la calidad de los productos después de la cosecha, limpieza y secado. El deterioro y pérdida de los granos depende de factores como el contenido de humedad, la temperatura del grano, la presencia de insectos y microorganismos, el ataque de roedores y los daños mecánicos ocasionados en la recolección y durante el acondicionamiento. De la temperatura y el contenido de humedad depende el tiempo y la conservación de la calidad de los granos, ya que entre más secos y fríos se mantenga los granos, mayor será el tiempo que permanecerá en las mejores condiciones. Tabla 7 y 8. Tabla 7. Tiempo seguro de almacenamiento en función de las diferentes temperaturas y el contenido de humedad de los granos

Temperatura Del grano (°C) 10.0 15.5 21.1 26.6 32.2 37.8

Contenido de Humedad (%base húmeda) 14

15.5

17

18.5

20

21.5

23

256 128 64 32 16 8

128 64 32 16 8 4

64 32 16 8 4 2

32 16 8 4 2 1

16 8 4 2 1 0

8 4 2 1 0 0

4 2 1 0 0 0

Fuente: Christensen, C.M. and Haufmann. (1974). Storage of cereal grains and their producís. St. Paul, Minnesota, U.S.A., Ameritan Association of Cereal Chemists. Recuperado en Abril de 2005 de http://www.fao.org/docrep/X5027S/x5027S0d.htm Tabla 8. Contenido de humedad recomendado para el almacenamiento seguro de algunos productos

Productos Arroz en cáscara Avena Cebada Maíz Sorgo Trigo

Contenido de Humedad (%base húmeda) 12% 12% 13% 13% 12% 13%

Fuente: Puzzi, Domingo, (1986). Abastecimiento e armazenagem de granos. Instituto Cam pineiro de Ensino Agrícola. Campiñas, Sao Pablo Brasil.



Factores que afectan el almacenamiento de los granos de cereales

Factores Fís icos: los factores físicos que más afectan la calidad de los cereales en almacenamiento son la humedad relativa y la temperatura

Humedad de equilibrio y humedad relativa del aire: como es sabido los granos de cereales absorben o liberan humedad (o sea que son higroscópicos), la humedad de equilibrio se obtiene al someter los granos en un medio ambiente específico por un periodo de tiempo determinado, esta humedad depende el tipo de grano, de la temperatura y de la humedad relativa del aire que circula (HR). Es así que si el contenido de humedad del grano es alto, mucho mayor al contenido de humedad de equilibrio para un medio dado, la semilla libera humedad, en caso contrario si el contenido de humedad del grano es menor, entonces absorbe humedad del aire. Por ejemplo cuando la humedad relativa del aire es mayor al 75%, la humedad en los granos aumenta rápidamente, mientras en sitios de clima seco en donde la humedad relativa está por debajo, el contenido de humedad de los granos, se ve poco afectado. Temperatura: cuando la temperatura del medio se calienta, favorece la disminución de la humedad de equilibrio en los granos. Es así entonces que el contenido de humedad de los granos se ve afectado por el aumento de la temperatura, esto siempre y cuando la HR se mantenga estable. Es necesario tener en cuenta que la temperatura y la HR, son variables independientes, es decir cuando aumenta una, disminuye la otra.

Factores Químicos: el oxígeno y el gas carbónico afectan reciamente a los

granos almacenados, como se explicó los granos de cereales son organismos vivos que continúan con los procesos respiratorios, generando energía, que es utilizada en los procesos metabólicos. Además provocan un cambio en el volumen y la apariencia de los granos como son las porosidades.

Factores Bióticos: dentro de este grupo de factores están los ocasionados por

insectos y microorganismos a la masa de granos de cereales en almacenamiento. La generación de hongos, bacterias e insectos se ve relacionada con la temperatura de almacenamiento y la HR

Otros factores que afectan el almacenamiento de los granos: Características genéticas de la especie: la longevidad de los granos de cereales durante el almacenamiento varía de una especia a otra, dentro de la misma especie, de un lote a otro y dentro del mismo lote. Es así como los cereales de más alta longevidad son, la cebada y la avena, los de longevidad media, el maíz y el trigo y de longevidad baja el centeno.; al igual, el maíz blanco o amarillo es más resistente en periodos largos de



almacenamiento mientras que el maíz dulce no, presentando problemas durante el almacenamiento.

Historia precosecha del cultivo. El almacenamiento por excelente que sea, no mejora las características de calidad de los granos, esto debido a que los granos antes de la cosecha se ven sometidos a una serie de factores que van en detrimento de la calidad. Para obtener buenos resultados durante el almacenamiento, es necesario almacenar granos maduros, con bajo porcentaje de granos afectados por daños mecánicos o por patógenos, al igual no deben almacenarse granos sometidos a temperaturas y humedad excesiva durante la maduración y cosecha. Grado de madurez: los granos fisiológicamente maduros, se almacenan mejor ya que sus atributos de tamaño, peso, vigor y germinación han sido alcanzados, si los granos no presentan los anteriores parámetros de calidad antes del almacenamiento, se darán pérdidas significativas del producto. Vigor: este factor es determinante en la conservación de los granos en el almacenamiento. A mayor vigor, mayor será el periodo de almacenamiento. Daños mecánicos y por patógenos: la mala manipulación de los granos, ocasiona un detrimento de la calidad, ocasionando hendiduras, magulladuras y otros, que no sólo bajan el vigor y dan origen a otras plántulas, sino que además favorecen la aparición de hongos y permiten el ataque de insectos. Tipos de Almacenamiento El almacenamiento de los granos se puede realizar a granel o en sacos, el tipo de almacenamiento a utilizar depende de los siguientes factores: 1 Tiempo de almacenamiento Valor del producto  Clima  Sistema de transporte  Costo y disponibilidad de manos de obra  Tipos de empaques plagas y microorganismos  Peligro de ataque de plagas  

1

Cepeda Ricardo. (1991) Modulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Santa Fé de Bogotá D.C: UNAD



Almacenamiento de granos a granel: En la actualidad los silos son construidos en acero u hormigón y pueden albergar hasta 15.000 toneladas. Los silos de acero, de uso muy frecuente, se construyen mediante la unión de placas de acero corrugado y galvanizado, y normalmente disponen de una doble pared. Los silos cuentan con una serie de dispositivos adicionales, como:  Bocas para el llenado y vaciado. par a inspección y limpieza.  Boca para  En algunas ocasiones cuentan

también con un sistema de aireación consistente en un ventilador y opcionalmente un calefactor, situados en su base, que suministran una corriente de aire, caliente o no, para secar los granos, o mantenerlos en unas condiciones adecuadas de humedad y temperatura.

S ilo metál metálii c o de fondo plano plano de baja c apaci apaci dad: construido con láminas galvanizadas calibre 26, ensambladas en forma circular, su tapa y fondo son planos. Figura 6. Por ser un recipiente cerrado y hermético, protegen los granos del ataque de plagas y de la humedad evitando la proliferación de hongos. Figura 6. Esquema de un silo metálico de fondo plano

Fuente: Hernández José Eugenio (1998). Tecnologías apropiadas para el almacenamiento y conservación de granos en pequeñas fincas.



Ventajas Fácil consecución de los materiales Se puede construir en cualquier lugar Proporciona buena protección contra el ataque de insectos, roedores, pájaros y hongos El silo ocupa menos espacio que otras formas de almacenamiento usadas tradicionalmente Cuando esta vació es fácil moverlo Los granos pueden permanecer por tiempos prolongados sin que se alteren sus características

S ilos de alta alta capa c apaci cidad: dad: se construyen con capacidades hasta hasta para 15000 o más toneladas, en donde se somete el grano a secado, enfriamiento y almacenamiento, a través de diferentes transportadores. Existen dos clases de silos de acero, que se diferencian en la forma del fondo de los mismos, así como en la forma de descarga:

Silos convencionales de fondo plano, como se observa en la figura 7, en el que la descarga se produce mediante un tornillo sin fin situado en el fondo del mismo. Figura 7. Silo convencional de fondo plano

Fuente: GSI Grain Systems, (2009)

Silos tolva (“hopper silos”), de fondo troncocónico, lo que permite su

descarga como si de una tolva se tratara, abriendo la compuerta situada en su base. Permiten un menor diámetro y altura que los silos de fondo plano, lo que se traduce en una menor capacidad. Figura 8.



Figura 8. Silo tolva (Hopper silos)

Fuente: GSI Grain Systems, (2009)

Cuando se va a elegir el tamaño de un silo adecuado a la capacidad de almacenamiento prevista, a partir de los catálogos que suministran los fabricantes, de los diferentes equipos de la industria de procesamiento de cereales, es necesario manejar las unidades de medida que se utilizan tradicionalmente en este sector industrial. Una unidad de medida frecuentemente utilizada en este ámbito, en la literatura norteamericana, es el "bushel", que en su origen es una medida de capacidad volumétrica, pero que hoy se utiliza para indicar peso de grano. Sin embargo, por la razón anterior, dependiendo de la densidad y del empaquetamiento del grano, no representa lo mismo un bushel de trigo, que uno de maíz o de cebada. En la Tabla 9, se presentan las equivalencias entre las unidades de medida de peso específico (masa-volumen) para distintos cereales. Tabla 9. Peso específico (relación masa-volumen) para distintos cereales y en diferentes Sistemas de medidas

EE UU Cereal Maìz Trigo Arroz (blanco) (blanco) medio Cebada

EUROPA

lb/bushel 56 60 45

kg/bushel 25.4 27.2 20.4

kg/hL 72 77 58

kg/m3 720 770 580

47

21.3

61

610

Fuente: Garcia, M (s.f). Tecnología de Cereales. 2º Curso de Ciencia y Tecnología de los Alimentos. Dpto. de Ingeniería Química. Facultad de Ciencias. U niversidad de Granada

A partir de las equivalencias presentadas en la Tabla 9, es viable seleccionar sobre catálogo los silos necesarios para almacenar el grano para una determinada



capacidad de producción, tal y como se lleva a cabo en el siguiente ejemplo de dimensionamiento y selección de silos sobre catálogo Ejemplo: Una harinera tiene una capacidad de molturación de 100 tn por día de trigo. Si se pretende almacenar grano para asegurar el suministro para 15 días de producción, elegir el tamaño de silo necesario, teniendo también en cuenta que para flexibilizar la producción se van a instalar 2 silos. Realizar el diseño con un margen de seguridad del 25% frente a un posible aumento de la producción. Capacidad total = 100 tn/día * 15 días * 1.25 = 1875 tn Capacidad por silo = 1875 tn / 2 = 937.5 tn Capacidad por silo en bushels = 937.5*1000 kg / (27.2 kg/bushel) = 34467 bushels Con este dato se puede buscar en catálogo el silo adecuado, si bien podrían existir diversas combinaciones diámetro altura que satisfagan estas necesidades. En el siguiente catalogo se selecciona teniendo en cuenta la capacidad por silo.

Fuente: Garcia, M (s.f). Tecnología de Cereales. 2º Curso de Ciencia y Tecnología de los Alimentos. Dpto. de Ingeniería Química. Facultad de Ciencias. U niversidad de Granada



Manejo de los s ilos . Se deben seguir, los siguientes pasos:     

Limpiar el silo por dentro y por fuera Efectuar una inspección para detectar orificios o agujeros para garantizar una hermeticidad Llenar el silo solo con granos previamente secos, limpios y seleccionados Hacer fumigación y pulverización del grano almacenado Realizar muestreo y determinar la humedad cada 15 días, para tomar medidas preventivas o correctivas

Almacenamiento de Granos Empacados El almacenamiento de los granos de cereales empacado en sacos, bultos de fique o de material plástico, debe realizarse en unos espacios con una estructura adecuada. Este tipo de almacenamiento, es muy empleado en países en desarrollo, por su economía y porque se adapta muy bien a las condiciones de transporte y comercialización de los granos. Actualmente se emplean diversas formas para el almacenamiento de granos empacados como: Almacenamiento al aire libre y en bodegas o depósitos

A lmacenamiento al aire libre : no se realiza en el interior de edificaciones. Existen dos tipos de almacenamiento al aire libre: acopio en pirámides y acopio en almacenes o silos ligeros.

Acopio en pirámides. Este tipo de sistema de acopio, se emplea en lugares secos y es un acopio de corta duración. Consiste en formar pirámides de sacos o bultos, ubicados sobre tarimas construidas en hormigón, asfalto o por varias capas de piedras las cuales son recubiertas con plásticos o lonas, que evitan, que la humedad de las superficies suba hasta los sacos que contienen los granos, es necesario proteger los arrumes o pirámides con lonas o plásticos que impidan que los granos se humedezcan, con las aguas de las lluvias. Acopio en silos ligeros. Se diferencia del almacenamiento en pirámides básicamente en la construcción de la estructura para el almacenamiento, ya que además de las tarimas que son similares a las empleadas para el acopio en pirámide, se ubican alrededor de estas una pared construida en alambre galvanizado, recubierta en el interior por una lámina de plástico la cual alcanza una altura aproximada de 2.5 metros. Los arrumes son cubiertos con una lona en forma de cono. Es necesario que este tipo de acopio se realice con granos secos.

A lmacenes y depós itos : Las bodegas o depósitos de almacenamiento deben cumplir con algunos parámetros, para conservar la calidad de los granos.



       



Tener una ventilación natural o artificial, Permitir el control del contenido de humedad tanto del grano como del medio, al igual que la temperatura, Evitar el calentamiento de los sacos, Ubicar los arrumes sobre estibas de madera a una altura del suelo mínima de 15cm. y a unos 50 cm. de las paredes. Los bultos o arrumes no deben entrar en contacto con el techo o cubierta de la bodega. Impedir el acceso de insectos, roedores y pájaros Facilitar el uso de máquinas para el desplazamiento y transporte de los bultos La altura de los arrumes depende del tipo de material de los bultos. Para sacos de fique, se pueden alcanzar altura hasta de 6 metros y para los sacos de material plástico, los arrumes no deben pasar de los 3 metros. Los pasillos entre los arrumes o lotes deben tener entre 2-4 metros de ancho

Por otra parte, en bodegas o centros de acopio de alta capacidad, el manejo de los productos debe ser eficiente, razón por la cual la unidad debe contar con equipos adecuados para que los flujos de las operaciones básicas tengan el mayor nivel de mecanización posible. El material o equipo básico recomendado es:      

Equipos de recepción y control, para medir peso, humedad, temperatura, entre otros controles Equipo para el desplazamiento de los bultos, facilitando su manipulación Equipo para el reacondicionamiento de los productos Equipo para el tratamiento con insecticidas, tanto de los granos como de los bultos y de las bodegas Bultos de reposición ya sean en material de fique o plásticos Tarimas o estibas de madera o de otro material que impida el paso de la humedad de las superficies

Cambios producidos en los granos durante el almacenaje Las pérdidas de granos en la etapa de postcosecha son significativas, llegando en algunos países a ser del 50%, la mayor parte de las cuales se deben al accionar de insectos, microorganismos, roedores y pájaros. La respiración es un factor importante de pérdida en cuanto a la viabilidad, valor nutricional, propiedades industriales, etc. de los granos. Bajo condiciones aeróbicas la combustión completa de los carbohidratos y grasas pueden ser representados en las siguientes ecuaciones:



Glucosa C6H12O6 + 6O2 Þ 6CO2 + 6H2O + 677,2 cal

Tripalmítico (C13H31COO) 3C3H5 + 72.5 O2 Þ 51CO2 + 49H2O + 7616.7 cal Los factores principales que controlan la respiración del grano son la humedad, la temperatura, la aireación y la condición. La humedad es por lejos el factor más importante. El almacenaje de una partida de granos con humedad dentro del rango establecido como seguro, y uniformemente distribuida en toda su masa, no es garantía de que no se vaya a producir deterioro. Esto es así dado que el aire que está en equilibrio con los granos puede sufrir movimientos y cambios de temperatura que modifican su humedad relativa. De esta manera se modifica el equilibrio airearon, estando dentro de las posibilidades que este se humedezca. Los efectos producidos por cambios atmosféricos en la temperatura de las paredes de los sitios de almacenaje, y el calor producido por el desarrollo por focos de insectos, son causas frecuentes de gradientes térmicos que resultan en la translocación de humedad y luego en el deterioro de los granos. Para un adecuado almacenamiento es necesario restringir el desarrollo de hongos. Una humedad relativa del aire intergranario de 75% es la mínima que se requiere para la germinación de las esporas de hongos en un amplio rango de las temperaturas más frecuentes. Por lo tanto, el nivel de humedad crítico para cualquier grano es el porcentaje de humedad a la cual el grano está en equilibrio con la humedad atmosférica de alrededor de 75%. El contenido total de agua en el grano, ensimismo, no es el factor controlador más importante. El crecimiento bacteriano es raramente encontrado en los granos almacenados ya que la humedad relativa que estos requieren es superior al 90%. El máximo contenido de humedad de los granos para un almacenaje comercial a corto plazo seguro, a las temperaturas más frecuentes, puede ser aproximado a la humedad de equilibrio con el aire a 75% de humedad relativa. Si el grano está partido, o si el almacenaje es a largo plazo, o a temperatura más altas de lo normal, el contenido de humedad máximo permitido es menor. Para almacenamientos a largo plazo (arriba de los dos o tres años), se debe aceptar una humedad del grano que se equilibre con una humedad relativa del aire del 65% como la máxima segura.



La humedad relativa de la atmósfera intergranaria en equilibrio con los granos a un dado contenido de humedad no es altamente influenciada por la temperatura. Aunque leve, el efecto de una disminución de la temperatura para un dado valor de humedad relativa es un aumento en el contenido de humedad de los granos. En general, el contenido de humedad (%) aumenta un 0,6 - 0,7% por cada 10ºC de caída en la temperatura. La respiración es acelerada por un incremento en la temperatura hasta que es limitada por factores tales como la inactivación térmica de las enzimas involucradas, la desaparición del sustrato, limitación de oxígeno, o la acumulación de concentraciones inhibitorias de dióxido de carbono. Además, el efecto de la temperatura sobre la tasa respiratoria depende del contenido de humedad de los granos. También es necesario considerar la contribución relativa de semillas, hongos e insectos a la respiración total, debido a los efectos variables de la temperatura sobre aquellos. Dado que la respiración aeróbica del grano y de los microorganismos asociados involucra el consumo de oxígeno y la liberación de CO2, el proceso tiende a ser limitado por la provisión de oxígeno. Las propiedades de almacenamiento de los granos están influenciadas por las condiciones ambientales durante su crecimiento y maduración, por el grado de madurez a cosecha, por el método de cosecha y por el manejo que reciben los granos hasta su almacenamiento. También hay diferencias varietales que influyen sobre las tasas respiratorias. Tal es el caso de los trigos blandos que respiran más que los trigos duros a igual nivel de humedad y temperatura. La actividad respiratoria y la tendencia de los granos a deteriorarse en el almacenamiento son influenciadas considerablemente por la condición o sanidad del producto. Esta es una de las razones por la cual es imposible establecer un límite máximo seguro de humedad para el almacenamiento de cualquier grano. Las alfa y beta amilasas atacan los gránulos de almidón de los granos y sus subproductos convirtiéndolos en dextrinas y maltosa. Como resultado de esta acción hidrolítica se podría esperar un incremento significativo en el contenido de azúcares reductores en el grano, pero dado que las condiciones que favorecen la descomposición de almidón también favorecen la actividad respiratoria, los azúcares son consumidos y convertidos en CO2 y H2O. Bajo estas condiciones, que usualmente se dan con niveles de humedad del 15% o más, el grano pierde almidón, azúcares y su peso seco disminuye. A cualquier nivel de humedad del grano, en atmósfera de nitrógeno, no se detecta presencia de hongos, en tanto que esta es mayor a medida que aumenta el contenido de humedad de los granos cuando se almacenan al aire. Se observan cambios en los contenidos de los azúcares reductores y no reductores en el trigo almacenado con atmósfera de nitrógeno a pesar de que no hubo crecimiento de



hongos. El decrecimiento de los azúcares no reductores fue casi exactamente compensado por el aumento de los reductores. El almacenaje en aire produce crecimiento de hongos, y el aumento en el contenido de azucares reductores fue de solamente un cuarto de la disminución de los no reductores, debido a la utilización de los primeros por los hongos en crecimiento. En general, durante el almacenaje prolongado no se observan cambios importantes en el contenido total de proteínas, pero sí cambios a nivel cualitativo. En estudios de almacenaje de trigo a largo plazo en condiciones de temperatura entre 1 y 20ºC y 42 al 80% de humedad, se observó que la composición fraccional de los granos de alta calidad se mantuvo estable en los primeros trae a cuatro años de almacenamiento. Almacenamientos más prolongados mostraron un decrecimiento en las características hidrofílicas y de agregación de las moléculas de proteína. La calidad del gluten se deteriora con el almacenamiento, la tasa de deterioro es mayor para los granos de menor calidad y para aquellos que han sido severamente secados después de la cosecha o fumigados en almacenamiento. En los granos sanos, la actividad enzimática está gobernada por la actividad biológica; estas son relativamente bajas a humedades relativas por debajo del 75% y granos con un contenido de humedad menor al 15%. En los productos obtenidos a través de la molienda de los granos, el orden biológico es destruido y los cambios que ocurren durante el almacenamiento dependen de las condiciones externas. Consecuentemente, una completa retención de las propiedades deseables es más dificultosa en los productos de molienda que en el grano intacto. Las enzimas proteolíticas en los granos y los microorganismos asociados, hidrolizan las proteínas a polipéptidos y finalmente a aminoácidos. Estas reacciones generalmente proceden muy lentamente y no son fácilmente medibles hasta que el grano no alcanzó un estado avanzado de deterioro. Dado que la cantidad total de aminoácidos libres muestra un significativo cambio solo en estados avanzados de deterioro. El deterioro de la materia grasa contenida en los granos o del aceite extraído de estos, pueden ser oxidativos, que resultan en olor y sabor rancio, o hidrolíticos, que resultan en la producción de ácidos grasos libres. Los granos que contienen cantidades suficientes de compuestos antioxidantes en general están bastante protegidos del ataque del oxígeno del aire. Por esto, los cambios oxidativos son más frecuentes se dan en los productos de la molienda: aceite y harinas. Las grasas en los granos son fácilmente descompuestas por las lipasas en ácidos grasos libres y glicerol durante el almacenaje, particularmente cuando la temperatura y la humedad son altas. El deterioro es altamente acelerado por la presencia de hongos debido a la alta actividad lipolítica de estos organismos.



La hidrólisis de los lípidos en los granos almacenados tiene lugar mucho más rápidamente que la hidrólisis de las proteínas o de los carbohidratos. Por esta razón, el contenido de ácidos grasos libres ha sido propuesto como un índice sensible del incipiente deterioro de los granos.

CAPITULO 2: CONTROL DE CALIDAD DE LOS GRANOS DE CEREALES Y SUS DERIVADOS Introducción Los granos de cereales por ser material biológico continúan desarrollando sus procesos metabólicos, deteriorándose y creando condiciones óptimas para el desarrollo y ataque de otros agentes biológicos nocivos como los insectos, los microorganismos y los roedores.

Lección 6: Control de plagas

Control de Insectos: Las características de los insectos que atacan los granos almacenados son: generalmente pequeños, les gusta los lugares oscuros, permanecen en orificios y grietas reducidas, y tiene la capacidad de reproducirse en muy poco tiempo.

Los insectos que atacan los granos almacenados se clasifican en insectos primarios e insectos secundarios. Los primeros son especies de insectos que son capaces de hacer daño a los granos por si solas, en este grupo están: Rhizopertha dominica (se conoce como taladrador o barrenador pequeño de los granos), S itotrog a cerealella (se le conoce como palomita de los cereales o polilla de los granos. Las larvas se alimentan dentro de los granos), S itophilus oryzae (gorgojo de los granos o gorgojo del trigo, ataca a toda clase de grano) y S itophilus g ranari us (se conoce como gorgojo negro, gorgojo volador o gorgojo del arroz, ataca a todos los granos y es la plaga que ataca al maíz, el arroz, el sorgo y el trigo almacenado); Los insectos secundarios más importantes son: Tenebroides niauritanicus L. (conocido como cadella o carcomas grande de los granos), Tribolium confusum J de V (conocido como sabandija de la harina o gorgojo confuso de las harinas, produce calentamientos cuando se encuentra en gran cantidad), Tribolium castaneun Herbst . (Es el gorgojo rojo de la harina). Oryzaephilus surinamensis (es el gorgojo dentado de los graos o escarabajo sierra de los granos).2 2

Cepeda Ricardo (1991) Modulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Santa Fé de Bogotá D.C: UNAD



Tratamientos: Se efectúan dos clases de control a los insectos de los granos: 



Tratamiento preventivos: es necesario realizar una inspección con el fin de encontrar las posibles causas de infestación, tales como el contenido de humedad, temperatura de la masa de granos, presencia de materias extrañas, de impurezas, etc. No solamente se debe revisar los sitios y las estructuras utilizadas para el almacenamiento sino que además es necesario revisar los alrededores. Tratamientos curativos: se utilizan cuando han fallado los tratamientos preventivos es decir cuando los granos presentan una gran infestación ocasionando pérdidas considerables, se utilizan fumigantes e insecticidas

Los Insecticidas: por lo general se utilizan en forma líquida (Los insecticidas se emplean diluidos en agua y se aplican en las paredes, pisos y techos de los sitios de almacenamiento y para desinfectar los medios de transporte) o en polvo esparcible (adecuado para los granos almacenados a granel por largos periodos de tiempo), matando a los insectos que se ponen en contacto con ellos; una vez se han aplicado, siguen matando a los insectos por varios días o semanas. No se utilizan en grandes volúmenes de granos de cereales. Los fungicidas: son aquellos que poco después de ser aplicados se convierten en gases que se difunden por la masa de granos siendo mortal para todas las etapas de los granos, pero al igual es para el hombre lo que requiere del uso de estructuras cerradas herméticamente como el silo metálico de fondo plano. Existen fumigantes en forma de pastilla, fabricados a base fosfuro de aluminio y el fosfuro de hidrogeno (se recomienda utilizar usar una pastilla de 3g por cada 200kg de capacidad del recipiente de almacenamiento, este lleno o no el silo, se recomienda colocarlas envueltas en un pedazo de tela, con el fin de que el polvo resultante no entre en contacto directo con el grano y se pueda retirar fácil)

Control de roedores: Las ratas y ratones son los principales responsables de la

transmisión y difusión de por lo menos diez enfermedades graves, estos destruyen el rano y lo contaminan transportan así la enfermedad. El control de los roedores depende de tres actividades principales: saneamiento básico ambiental, protección antivectorial y eliminación de roedores.

Métodos de control: Los métodos más utilizados se clasifican en: Físicos: empleo de trampas y ultrasonido Biológicos: empleo de depredadores Químicos: uso de rodenticidas como fumicidas (tóxicos para toda clase de animales), polvos de rastreo (se adhieren a la piel de los animales ingiriéndolos cuando se asean), tóxicos de dosis múltiples (producen la muerte en forma lenta)



y tóxicos de dosis única (son productos de acción rápida y amplio espectro, causando el recelo en los animales).

Lección 7: Sustancias contaminantes Comúnmente los alimentos pueden contener en su composición química sustancias responsables de alguna actividad tóxica, clasificadas como tóxicos naturales, y también están los tóxicos procedentes del medio ambiente y de los procesos de transformación. Durante el almacenamiento los granos de cereales, se pueden contaminar por microorganismos y por plagas, heces y secreciones de parásitos. Las pérdidas producidas por estos vectores, son aproximadamente el 10% de la cosecha mundial de cereales. Si el contenido de agua es alto, el cereal puede sufrir ataque de microorganismos especialmente hongos y bacterias que provocan alteraciones como: formación de gases, acidificación, acumulación de metabolitos tóxicos como las micotoxinas. Por su contenido de agua (baja actividad de agua) los cereales son uno de los alimentos menos contaminados, como se mencionó la contaminación más frecuente es ocasionada por mohos y de la correspondiente micotoxina. Estás suelen ser temorresistentes por el bajo pero molecular, por lo que el uso de altas temperaturas para la eliminación de moho son ineficaces, no evitan la micotoxina. Se ha demostrado que un elevado número de mohos produce sustancias tóxicas denominadas micotoxinas. Unas son mutágenas y cancerígenas; otras son tóxicas para determinados órganos, y otras se comportan como tóxicas por medio de otros mecanismos. Si bien por lo que se refiere a algunas micotoxinas no ha sido comprobada una clara toxicidad para las personas el efecto en animales experimentales es realmente tóxico. Las micotoxinas son producidas como metabolitos secundarios. Los metabolitos primarios de los hongos, y también los de otros microorganismos, son aquellos compuestos que son indispensables para su crecimiento. Los metabolitos secundarios son producidos al final de la fase de crecimiento exponencial y carecen de importancia aparente para el microorganismo los producen con respecto a su crecimiento o a su metabolismo. En general parece ser que el microorganismo los produce cuando se acumulan grandes reservas de precursores de metabolitos primarios tales como aminoácidos, acetato, piruvato, etc., y la síntesis de sus necesidades de micotoxinas representa un mecanismo que posee el hongo para reducir la reserva de precursores metabolitos que sus necesidades metabólicas ya no demandan. La actividad de agua y la temperatura son los factores ambientales más importantes que influyen tanto en la alteración de los cereales por mohos como en la posible producción de micotoxinas. (Universidad Nacional Federico Villareal. Tomado de: http://es.scribd.com/doc/28920899/CEREALES



En este sentido las sustancias toxicas que pueden llegar a afectar la salud de los consumidores es por la presencia de metales pesados adquiridos de los humos de los transportes que se adhieren a la superficie de productos como el salvado y cereales integrales; aunque en el momento de la limpieza estas sustancias son retiradas. Lo mejor es mantener secos los granos y proveerlos de una buena ventilación en el almacén, la cual previene la condensación, reduce y equilibra la temperatura y evita el calentamiento. La fumigación también contribuye a mantener limpios los granos (Hernández y Pérez, 1999).

Lección 8: Microbiología de los cereales La contaminación de los granos de cereales y sus harinas es de gran importancia desde el punto de vista de salud pública, al igual que es la causa de muchas alteraciones alimentarías. Si los granos de cereales y harinas, fueron sometidas a buenas prácticas de manipulación y manufactura durante el almacenamiento y procesamiento, no tienen porque sufrir alteraciones microbianas. El contenido de agua de estos productos no debe ser la necesaria para permitir el desarrollo principalmente de mohos. Si durante la poscosecha de los granos de cereales aumenta un poco la humedad del grano, esto permitirá el desarrollo principalmente de mohos, pero si esta es abundante no sólo se desarrollaran mohos sino además bacterias y levaduras. Por lo general los microorganismos que contaminan a los cereales, se encuentran en la parte externa de los granos que han sido cosechados; estos microorganismos pertenecen a la flora natural en la que se encontraba el grano o también estos son contaminados por factores extrínsecos como son los contaminantes del suelo, aire, agua, animales, entre otros. La contaminación de los granos depende de algunos factores como son la limpieza, lavado y en los productos en proceso de las operaciones a que es sometido el grano como la molienda, el blanqueo, etc. Las principales bacterias contaminantes de los granos son: los géneros Bacillus, Flavobacterium, Achromobacter, Micrococcus, Sarcina, Serratia y Alcalígenas. Las esporas de mohos que pueden llegar a contaminar a los granos son del genero: Aspergillius, Penicillium, Alternaría, Mucor, Cladosporium, Rhizopus y Fusarium. De otra parte si los cereales o sus derivados se almacenan en bodegas con excesiva humedad o en condiciones extremas de calor, se pueden contaminar con mohos que producen micotoxinas, como la aflotoxina y la acrotoxina. En el caso



del arroz frecuentemente se torna amarillo, indicando la presencia del Penicillium islamdicum, islandioxina y cicloclorotina.

Control de hongos: Cuando los granos son atacados por hongos producen efectos nocivos como:3      

Disminución del poder germinativo Decoloración parcial o total del grano Calentamiento de la masa de granos Cambios bioquímicos Producción de toxinas Pérdida de peso

Los hongos se pueden clasificar en dos clases: Hongos de campo: En este grupo se encuentran el Fusarium, Alternaría y Cladosporium. Son causantes de la pérdida del poder germinativo de las semillas, afectan su color y apariencia en general. Hongos de Almacén: Los principales son Aspergillus y el penicillium, generalmente están en los granos antes de la cosecha.

Factores que influyen en el desarrollo de los hongos de Almacén    

Alto contenido de humedad del grano Temperatura en el grano alta en la cosecha y en el almacenamiento Presencia de materiales extraños al grano Granos partidos o sucios

Medidas de control Para la prevención del ataque de hongos en granos de cereales se emplean métodos físicos y químicos.

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Cepeda Ricardo. (1991) Modulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Santa Fé de Bogotá D.C: UNAD



Los microorganismos en los productos derivados de los cereales La población bacteriana en los granos es alta, pero el número de patógenos es bajo y suele incluir B. cereus, C. perfringens, C. botulinum y en algunos casos Salmonella spp. La baja actividad de agua de los granos de cereales evita el desarrollo de las bacterias, pero estos organismos pueden sobrevivir durante la molienda y contaminar las harinas (Downes, 2001). El número de microorganismos de las harinas de cereales es relativamente bajo debido a los agentes blanqueadores. Cuando las condiciones de humedad favorecen el crecimiento aparecen por lo común las bacterias del género Bacillus y diversos tipos de mohos. Varias especies aeróbicas formadoras de endosporos, son capaces de producir amilasa, la que les permite usar la harina y productos relacionados. Con una humedad algo menor puede haber crecimiento micelial y formación de esporas fúngicas (Jay MJ et al . 2005). Los panes caseros pueden presentar una alteración limosa debida a especies amilolíticas de B. subtilis y ocasionalmente B. licheniformis, B. cereus, B. firmus y B. firmus provenientes de la harina (Pepe O et al . 2003). Los panes producidos comercialmente carecen de humedad suficiente para permitir el crecimiento de microorganismos, excepto los mohos. Éstos aparecen cuando el pan es almacenado en un ambiente húmedo o envuelto mientras aún está caliente, los más comunes son Rhizopus stolonifer que crece a una aw >0,93 y Neurospora sitophila, pero también suelen desarrollar especies de Penicillium o Aspergillus cuyas esporas germinan a una aw entre 0,90 y 0,84 (Jay MJ et al. 2005). Las levaduras amilolíticas de los géneros Saccharomycodes e Hyphopichia producen el pan yesoso (Mossel DAA et al. 2003). El deterioro de los productos de pastelería refrigerados, por ejemplo la masa de pizza, es causado principalmente por bacterias lácticas (Lactobacillus, Leuconostoc y en menor proporción Streptococcus), alcanzando valores de 108 ufc/g en los productos alterados, pero los mohos se hallan en bajo número. Las tortas, en cambio, rara vez sufren un deterioro bacteriano debido a la alta concentración de azúcares pero son alteradas por los mohos; éstos provienen de cualquiera de los ingredientes (Jay MJ et al. 2005). Una harina almacenada en buenas condiciones no plantea contenido en microorganismos porque su contenido en humedad es bajo. En cualquier caso se puede hablar de flora autóctona de cada especie, resistente a las condiciones climáticas y flora secundaria, aquella que procede de la lluvia, suelo, entre otros. En el almacén pueden darse reacciones exotérmicas que aumentan la temperatura del interior de la masa lo que puede resultar funesto.



Lección 9: Análisis de calidad de los granos de cereales La calidad de los granos está dada por las características físicas de los mismos, su composición química y las propiedades funcionales de sus componentes. Si conceptualmente se entiende por calidad a la aptitud de un producto o servicio para determinado fin, se desprende de esta definición que no siempre se buscarán los mismos atributos de un lote de granos, dado que no siempre se destinará a un mismo uso y por otro lado el responsable de su manipulación tendrá determinados propósitos. El análisis de calidad de un lote de granos de cereales permite especificar algunas características de cada grano en la muestra analizada, así como las condiciones generales de todo el lote. Se analiza el tipo, color, tamaño y forma de cada grano, debe estar sano, aunque se puede encontrar algunas diferencias causadas por factores genéticos, agentes biológicos, físicos o efectos mecánicos. De acuerdo a la condiciones de diferencias encontradas respecto a los granos sanos se clasifican como grano contrastante, dañado o defectuoso. En el lote en general se analizan otras aspectos como la presencia de materiales extraños, infestaciones, presencia de sustancias u olores indeseables, el contenido de agua, peso hectolítrico, acidez, calidad molinera y otras. Cabe aclarar que los anteriores aspectos a analizar se evalúan a partir de una pequeña muestra representativa tomada del lote. A nivel de laboratorio para medir la calidad de los granos de cereales se utilizan diferentes procedimientos como es el caso de los análisis físicos bajo los cuales se agrupan una serie de pruebas que ayudan a determinar la calidad de los cereales y a tomar decisiones sobre la industrialización de los mismos. Estos análisis como se mencionó se realizan una vez se reciben las muestras indicándose la variedad, lugar de procedencia, clase de ensayo, entre otros aspectos. La determinación de impurezas de la muestra es la primera prueba que se lleva a cabo, se utiliza el método de ciclón y el método de tamizado. La determinación de humedad que corresponde a la cantidad de agua que se evapora bajo condiciones de secado, existen varios métodos para la determinación de humedad tanto para el grano como para la harina, unos son muy rápidos como los electrónicos, en dónde la máquina se calibra al 15% de humedad, se deja la muestra aproximadamente 20 min y por último se toma la lectura; Sin embargo el método más empleado es el de la estufa a 105°C durante dos horas, para poder eliminarla completamente. El contenido de humedad en si no es una medida de calidad, pero da bases para generalizar otras determinaciones como el contenido de proteínas en el grano como en la harina, en el porcentaje de extracción de harina, en la determinación



de cenizas y con el fin de realizar el acondicionamiento del grano en el almacenamiento y en su industrialización, porque contenidos altos de humedad no solo hacen peligroso el almacenamiento sino que dificultan la molienda. Otros de los métodos que se analizan es el peso de 1.000 granos, el cual se encuentra en función del tamaño, densidad y uniformidad del grano y varía de acuerdo a factores externos de cultivo, está característica permite determinar el rendimiento harinero, aunque no es tan preciso como el peso hectolítrico; se requiere un tamaño de muestra de 10 gramos. La determinación de peso hectolítrico o volumétrico, expresa el peso del grano por unidad de volumen, para realizar esta prueba se requieren de 500 gramos de muestra. El peso hectolítrico depende de la forma y grado de uniformidad del grano y se ve afectado por factores como la humedad, las heladas, enfermedades, la manipulación, entre otros. Por lo anterior el peso hectolítrico es inversamente proporcional a la humedad, es decir que a medida que aumenta el grado de humedad el peso hectolítrico disminuye y viceversa. Esta determinación se realiza utilizando la balanza de Schopper. Otras determinaciones que se realizan para analizar la calidad de los granos son la determinación de la textura del endospermo cortador Grobecker, el índice de dureza a través del método Strong –Scott. A continuación se presentan imágenes (Figuras 9 y 10) de daños y defectos comerciales de algunos granos de cereales.



Figura 9. Daños y defectos en granos de trigo

Fuente: Recuperado el 10 de septiembre de 2012 de: http://www.lacocapacitacion.com.ar/subsitios/defectos_granos.php



Figura 10. Daños y defectos en granos de maíz

Fuente: Recuperado el 10 de septiembre de 2012 de: http://www.lacocapacitacion.com.ar/subsitios/defectos_granos.php



Lección 10: Análisis de calidad de derivados de cereales Por el bajo contenido de agua de los cereales y harinas de trigo, maíz, cebada, arroz, avena, estos casi no sufren alteraciones a pesar de su alto contenido de proteínas y carbohidratos. Las alteraciones llegan a presentarse cuando la actividad de agua a w, es así como se hace evidente el desarrollo de mohos, causando el deterioro de los granos y productos derivados como la harina. Al igual en la superficie se puede llegar a encontrar bacterias lácticas y coniformes que pueden llegar a producir una fermentación ácida, si esta acidez llega a valores muy altos se pude alcanzar una fermentación alcohólica producida por las levaduras. En el caso de las harinas, cuando tienen una a w alta, puede llegar a favorecer el desarrollo de bacterias del género Bacillus y el desarrollo de mohos como el Rhizopus, que son los dos principales microorganismos causantes de las alteraciones de la harina. En los molinos es difícilmente predecible el tipo de alteración que puede llegar a presentarse en el producto debido a que el contenido microbiano varía en cada uno de los lotes. Se han llegado a encontrar alteraciones causadas por la presencia de bacterias productoras de ácidos, produciéndose un fermentación ácida; esta fermentación como se menciono va seguida de una fermentación alcohólica causada por las levaduras claro esta si están presentes, llegando a una fermentación acética, por la acción del Acetobacter, que producen ácidos acéticos. Por su proceso de elaboración e ingredientes utilizados, el pan no puede llegar a tener la cantidad de agua suficiente para soportar el desarrollo indiscriminado de microorganismos, se presenta el de los mohos, en panes que han sido conservados y que su consumo no es inmediato, normalmente presenta dos tipos de alteraciones microbianas: el enmohecimiento o florecido y la viscosidad excesiva o pan filamentoso. Estos panes son los tajados o tipo sándwiches y tipo perro, especialmente. El enmohecimiento se presenta por el crecimiento de Penicillium expansum, Rhizopus nigricans, Neurosporas sitophila y Aspegillius Níger, al igual que por el desarrollo de especies de los géneros Mucor o Geotichum. Estos llegan a la superficie o penetran al interior después de la cocción, ya que el tratamiento térmico a que es sometido, destruye las esporas, que pueden estar en el interior como en la superficie del pan. La alteración causada por mohos, se ve favorecida por una contaminación abundante del pan, corte del pan tajado, por la envoltura y por el almacenamiento del producto terminado en una atmósfera caliente y demasiado húmeda. Para evitar la alteración causada por esporas de mohos, se debe tener en cuenta una serie de precauciones como:



Filtrar el aire, eliminando la entrada de corrientes de aire o eliminado los focos de contaminación, para evitar la contaminación por esporas de mohos.  Enfriar rápidamente los panes antes de empacarlos o envolverlos.  Mantener el pan frío  Irradiar las superficies de los panes y de los utensilios utilizados para tajarlos, recurriendo a luz ultravioleta. 

La viscosidad, es ocasionada por el crecimiento de microorganismos como el Bacillus subtilis. Esta alteración es causada por el encapsulamiento del bacilo y a la hidrólisis de proteínas y almidón. La presencia de esta alteración es por la aparición de una coloración amarilla a parda y de textura blanda y pegajosa en la zona afectada. Este tipo de alteración se ve favorecida por la utilización de ingredientes contaminados por esporas de bacilos, contaminación por la maquinaria utilizada, enfriamiento lento del pan, falta de acidez y almacenamiento del producto terminado en un ambiente húmedo y cálido. Esta alteración se puede prevenir teniendo en cuenta las siguientes recomendaciones:   

Utilizar ingredientes con un bajo recuento de esporas Adecuada limpieza de equipos y materiales utilizados en el proceso de panificación Enfriar rápidamente el pan

CAPITULO 3: INDUSTRIA MOLINERA Introducción La molienda del trigo tiene como fin separar el endospermo del salvado y del germen, reduciéndolo a harina, en el diagrama 2, se describen las operaciones para la obtención de harina de trigo. El proceso de molienda se divide en varias etapas. Recepción y almacenamiento del grano Limpieza y acondicionamiento del grano Molienda del trigo: producción de harina y subproductos Empaque, almacenamiento



Diagrama 2. Proceso de obtención de harina de trigo

Se adiciona agua y se controla la humedad del grano. Se debe evitar la desnaturalización del gluten por exceso de humedad

Se retiran Impurezas como: pasto, tierra, abonos, piedras, etc.

Separación del salvado y el germen del endospermo. Con la reducción posterior de

El producto se debe cuidar de la humedad y del ataque de microorganismo, insectos y roedores durante el almacenamiento

Fuente: Hernández, Elizabeth (Actualizado 2009). Módulo Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Sogamoso, Colombia. UNAD

Lección 11: Operaciones previas a la molienda

R ecepción y Almacenamiento El grano de trigo llega a las empresas procesadoras o a los molinos a granel o en bultos de material de fique en camiones. Se realiza un muestreo representativo de la cantidad de grano que se va a almacenar, la muestra se lleva al laboratorio para determinar % de humedad, % de impurezas, % de granos dañados y el puntaje. Tras el control de calidad, se pesa en básculas puente para obtener el peso por diferencia de pesada. El grano se almacena en silos construidos en láminas galvanizadas o en cemento (figura 11) y los granos empacados se almacenan en



bodegas adecuadas con buena ventilación, iluminación y circulación de aire los bultos se colocan sobre estivas de madera ubicadas a 20 cm. del piso. Figura 11. Silos metalicos

Gama de productos fabricados por SIMEZA. Recuperado el 20 de Julio de 2009 de http://www.simeza.com/product2.html

El polvo generado durante la recepción y a lo largo de todo el proceso de molienda debe recogerse tanto por el valor económico como subproducto (alimentación animal), como por el alto riesgo de explosión que genera, ya que es potencialmente explosivo.

Limpieza y A condicionamiento Limpieza: Al llegar a la fábrica, el trigo puede contener impurezas ad quiridas en el campo, el almacenado, el transporte o de forma accidental. En esta fase una cantidad significativa de estas impurezas, junto con granos lesionados y rotos, se separan con la finalidad de aumentar la capacidad de almacenamiento en los depósitos. Las impurezas se separan del cereal según su diámetro, mediante tamices en la separadora-aspiradora.



Antes de realizar la molienda es necesario retirar todas las impurezas del grano, consiste en someter al grano primero ya sea a la acción de aire por presión o a través de tamices metálicos superpuestos colocados en bases que se mueven o agitan con movimientos de vaivén o rotatorios, en el primer tamiz quedan las impurezas como el grano de otros cereales de mayor tamaño que el trigo y de espigas, en el segundo tamiz se queda el grano dejando pasar las impurezas más pequeñas que el trigo, posterior a esta separación se somete el grano a unos separadores de aire en donde se elimina el polvo que ha podido quedar adherido al trigo. Después de la clasificación se procede al cepillado del trigo para eliminar el polvo adherido. Finalmente se completa la limpieza con el lavado, que consiste en una ligera adición de agua. El objetivo de ésta es eliminar el polvo y barro que se encuentra en el surco del grano. Se realiza en lavadoras.

A condicionamiento: Este proceso consiste en ajustar la humedad del grano para

facilitar la separación de la cáscara y el salvado del endospermo y así mejorar la eficiencia y calidad de la molienda, el salvado se endurece y se acondiciona el almidón del endospermo. El grano se somete a la adición de agua con un posterior reposo alcanzando una humedad del 15 - 15.5 % para trigos blandos y de 16.5% para trigos duros a una temperatura inferior de 45ºC, para acelerar el proceso. El reposo depende del tipo de trigo, es así que si es un trigo duro destinado a la elaboración de harinas para panificación el tiempo de reposo es de 2 - 36 horas, si el trigo es blando destinado a la elaboración de ponqués, tortas y galletas se requiere de 8 horas para el reposo y para que la humedad penetre y se distribuya a través del endospermo por todo el grano. La cantidad de agua adicionada, tiempo de remojo y tiempo de reposo, varían en función de: La variedad del trigo La humedad del grano de trigo La humedad ambiental La dureza del grano Con el acondicionamiento del grano: Se facilita la separación del salvado del endospermo Se aumenta la tenacidad del salvado evitándose su pulverización Se facilita la posterior desintegración del endospermo Se consigue un cernido más fácil y eficiente Ahorro de energía por el grano más blando



Para determinar la cantidad de agua que debe adicionarse en el acondicionamiento se utiliza la siguiente ecuación teniendo en cuenta la tabla 10.

CAN PT HA HD

= cantidad de agua necesaria = peso de trigo en granos = porcentaje de humedad actual del grano = porcentaje de humedad deseada (según el índice de dureza). Tabla 10. Humedad de acondicionamiento según el índice de dureza

INDICE DE DUREZA % 16 a 20 21 a 25 26 a 30 31 a 35 36 a 40 41 a 45 46 a 50

HUMEDAD % 16.0 15.5 15.0 14.5 14.0 13.5 13.0

Fuente: CEPEDA RICARDO. (1991) Modulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Santafé de Bogotá D.C. Editorial UNAD

Lección 12: Calidad Molinera El hombre para facilitar el proceso de trituración que utilizaban nuestros antepasados, invento el molino facilitando la molienda, poco a poco se ha ido industrializando pasando de molinos manuales de piedra a molinos con rodillos cilíndricos, es decir se pasó a la automatización del proceso lo que exige una estandarización de las materias primas. Esto hace que se clasifiquen los cereales por aptitud de uso industrial, para que se puedan elaborar una gran gama de derivados con beneficios desde el punto de vista técnico como económico. La calidad molinera hace referencia a la suma de cualidades que presenta el grano de trigo durante la molienda, depende de parámetros como lo es la genética del grano, el medio ambiente (suelo, clima, prácticas culturales, etc.) en el cual se desarrolló el cultivo y del manejo poscosecha, existen otras características que afectan la calidad de la harina obtenida como el peso por unidad de volumen, el tamaño del grano, su grosor y la ausencia de impurezas.



Para medir el valor comercial de los granos de trigo y de la harina se tienen en cuenta algunos parámetros de calidad, para el grano se mide, el peso hectolitrito, el peso de mil granos, la actividad enzimática, el contenido de humedad y el contenido de proteínas; para las harinas los análisis son más específicos como el contenido de humedad, contenido de proteínas, la acidez, la capacidad de absorción de agua, el grado de granulación, desarrollo de la masa, el contenido de grasa, el color y la capacidad expansiva del gluten. Haciendo una síntesis sobre la determinación de la calidad molinera del grano de trigo se debe tener en cuenta, el Peso Hectolítrico (PH), que como se ha mencionado en otras lecciones, es el peso de un volumen de cien litros de trigo expresado en Kg/hl. El Peso Hectolítrico (PH), está relacionado con el rendimiento de la harina, es así que un menor peso del grano o PH es un indicador de trigos dañados o brotados, El valor requerido para obtener buena calidad de harina es debe ser 79 Kg/hl o superior. Entonces la calidad molinera del trigo se mide por el rendimiento y pureza de la harina. Para obtener una harina de calidad es necesario someter al grano a varias operaciones como es la limpieza, acondicionamiento y molienda del grano de trigo. Sobre una muestra de harina se determina la humedad, que no debe ser superior al 15% y contenido de cenizas menor al 0.582% sobre el peso seco.

Lección 13: Operaciones de molienda Es la operación tecnológica de transformar el grano en harina. Los granos libres de sustancias extrañas son triturados y reducidos a partículas de diferentes tamaños que se pueden separar entre sí por procedimientos mecánicos. No solo reduce el tamaño sino que selecciona los diferentes componentes consiguiendo obtener productos muy diferentes, tal como se observa en el diagrama 1. El proceso de molienda consiste en una serie de operaciones secuenciales, en las que se obtienen y se van separando fracciones de diferente granulometría y composición, como son el salvado, sémolas, semolinas y harinas para el caso del trigo. Es por esto que el proceso de molienda va intercalando equipos para la molturación (molinos de rodillos), tamices (cernedores o planchisters) y equipos para la clasificación y purificación de las distintas fracciones (sasores y cepilladoras de salvado), como se observa en el diagrama…. Al analizar el diagrama 1, da la impresión de que en una harinera existe un único molino de rodillos y un solo cernidor o planchister, pero la realidad en una harinera de unas 100 tn/día de capacidad de molturación se emplean por lo menos 13 molinos de rodillos y otros tantos planchisters, para ir separando y clasificando las diferentes fracciones resultantes de la molienda del grano de cereal.



Se pueden distinguir distintos procedimientos:

Molienda baja: a diferencia de la molienda alta, esta operación se realiza una sola vez, los granos se pasan entre dos rodillos que se encuentran muy juntos, los granos son quebrados, el producto obtenido es una mezcla de harina, que es cernida con el fin de separar las diferentes partes. El porcentaje de extracción es del 72 a 73%, debido a que una parte del trigo queda adherido al salvado. De un buen trigo se puede obtener el siguiente grado de extracción: Harina blanca: hasta 62,5%. Harina gris: hasta 12,5%. Salvado: 25% es utilizado principalmente para la elaboración de concentrado para animales.

Molienda alta o gradual: es la más utilizada, la operación se realiza en dos fases; el grano se transforma en harina y a continuación se lleva a cabo la separación del endospermo del salvado. Cosiste entonces en hacer pasar el grano de cereal entre dos rodillos que giran en sentidos opuestos y a diferentes velocidades. Los granos se pasan 5 o 6 veces entre los dos cilindros, al iniciarse la molienda los rodillos se encuentran bastante separados el uno del otro, quebrándose longitudinalmente los granos; el germen y el escutelo son eyectados, pasándose nuevamente entre los rodillos. De esa molienda se obtienen diferentes clases de harinas. 1. Lavado del grano, limpieza, tamizado, centrifugado 2. Acondicionado del grano: en condiciones óptimas para que la molienda tenga máximo rendimiento. Consiste en ajustar la humedad: se calientan los granos a 80º durante 2 o 3 días y se deja en acondicionador para que estabilice su contenido en humedad. 3. Trituración o rotura de los granos con el fin de conseguir una disociación de las distintas partes anatómicas. 4. Tamizado 5. Purificación. Elimina todas las partículas que procedan de otras partes del grano de las células del endospermo. Los subproductos de la molienda son las sémolas y semolinas.



Diagrama 1. Diagrama de bloques simplificado. Proceso de molienda del trigo

Fuente: Garcia, M (s.f). Tecnología de Cereales. 2º Curso de Ciencia y Tecnología de los Alimentos. Dpto. de Ingeniería Química. Facultad de Ciencias. Universidad de Granada

Lección 14. Molturación La molienda del trigo consiste en reducir el tamaño del grano a través de molinos de rodillos. Primero se separa el salvado y el germen del endospermo y luego se reduce este último hasta obtener la harina. El objetivo de la molienda es maximizar el rendimiento de la harina con el mínimo contenido de salvado.

Harina

Sémola

Salvado

Germen

El proceso de molienda consiste en dos etapas la de ruptura y la de reducción, la molienda se realiza gradualmente, obteniéndose en cada etapa una parte de harina y otra de partículas de mayor tamaño.



La molienda se realiza en molinos de rodillos, utilizando entre cuatro y seis juegos de rodillos de ruptura, estos rodillos tiene forma de espiral con acanaladuras para romper el grano (figura 12) y los trozos grandes de endospermo. Para la reducción se emplean otros cuatro o seis juegos de rodillo suaves y lisos que pulverizan los pedazos de endospermo grandes hasta convertirlo en harina. Entre fase y fase de molienda el producto molido es cribado, paso seguido la harina es purificada.

Trituración: el grano de trigo después de haber sido limpiado y acondicionado, se pasa por el primer juego de rodillos para ser triturado. La velocidad del cilindro superior es 2.5 mayor que la del cilindro inferior. En cada ciclo se obtienen: trozos grandes de grano que van al siguiente triturador de rodillos estriados sémola impura que va a los sasores una pequeña parte de harina que va a las bolsas o a los silos Figura 12. Molino de rodillo de doble paso

Fuente: Vega Turizo Alberto. (2004) Guía para la elaboración de aceites comestibles. Caracterización y procesamiento de nueces. Bogotá Colombia. Convenio Andrés Bello



Cribado Figura 13. Plansichter o cernidor de plano de un cajón

Prillwitz. (2004). Plansichter monocanal BPM. Recuperado en Abril de 2005 http://www.prillwitz.com.ar/catalogo/bpm/_plansichter_o_cernedor_plano_de_un_cajon.htm

de

Los cernidores están constituidos por una serie de tamices, (figura 12), los cuales tienen la función de separar el producto que entra a la máquina proveniente de los molinos principalmente de trituración. La función del cernido es la de separar el producto en las tres fracciones principales. Estas máquinas por lo general son cernidores centrífugos o plansichters.

Purificación Posterior a la trituración se realiza la eliminación del salvado y clasificación de las sémolas por grosor a través de tamices y purificadores. Los sasores están constituidos por tamices oscilantes a través de los cuales circula una corriente de aire de abajo hacia arriba, que arrastra las partículas de salvado, atravesando los trozos de endospermo el tamiz ya que son más densos al estar limpio. El objetivo de los sasores es limpiar la sémola impura y clasificarla según el tamaño y pureza para la molienda en los cilindros de reducción. Antes de entrar el producto a los sasores es necesario desempolvarlo, eliminando la harina que está adherida.

Reducción El objetivo de la reducción es moler las sémolas y las semolinas purificadas y convertirlas en harina. Los cilindros de comprensión reducen las partículas de sémola hasta una finura de harina además elimina algunas partículas de salvado y germen que pueden quedar, esta operación se realiza con un cernido. Este



proceso se realiza varias veces hasta que queda eliminada la mayor parte de semolina extraíble. Figuras 14 y 15. Figura 14. Molino de rodillos horizontales

Figura 15. Rodillos lisos para un molino de cilindros horizontales

Prillwitz. (2004). Molienda. Recuperado en Abril de 2005 de http://www.prillwitz.com.ar/_molienda_de_granos_y_pellets_o_cubitos.htm

Molienda del trigo blando: harina Los trigos blandos se trituran y comprimen para obtener harina. La trituración consiste en hacer pasar el trigo limpio entre dos cilindros estriados, que giran en sentido contrario uno del otro a diferente velocidad. La rotura del grano se produce por la acción conjunta de compresión y cizalla. Con ella se consigue separar el endospermo del salvado y el germen. El grano triturado se clasifica en función de su tamaño por un proceso de cernido. Con la trituración y clasificación se consigue: Partículas groseras

Partículas de tamaño Partículas finas o harinas intermedio Volverán a triturarse (en Pasaran al sasor o purificador, En pequeñas cantidades cilindros adecuados a cada donde son clasificadas por pasada) hasta que solo quede tamaño y peso. Según la salvado clasificación volverán a triturarse o pasarán a compresión

En trituraciones reiteradas la distancia entre rodillos se disminuye progresivamente. En la compresión las partículas de endospermo puro, sémolas y



semolinas, se reducen de tamaño al hacerlas pasar entre cilindros lisos, y se obtiene harina. Esta harina se pasará por tamices.

Molienda de trigos duros: sémola En los molinos de sémola no aplastan el grano sino que lo cortan por capas para ir reduciendo su tamaño progresivamente hasta conseguir que todas las partículas sean del mismo tamaño. Por tamizado se eliminan partículas que por su color más oscuro o por su peso no son idóneas para fabricar la sémola. Éstas representan aproximadamente el 30 % del trigo limpio y se destinan a piensos.

Molinos

Tamizado

Sasor o purificador

Blanqueo de la harina La harina tiene un pigmento amarillo compuesto por un 95% Xantofila o de sus ésteres, sin interés nutritivo. El blanqueo del pigmento natural del endospermo de trigo por oxidación, se produce rápidamente cuando se expone la harina al aire, más lentamente su se expone la harina a granel, y se puede acelerar por tratamiento químico. Los principales agentes utilizados o anteriormente utilizados en el blanqueo de la harina son:   

Peróxido de Nitrógeno (NO2) Cloro gaseoso: 1. 000 – 2. 000 ppm Tricloro de Nitrógeno: Cl 2: Ha sido suspendido debido a que reacciona con aminoácidos azufrados como la metionina de la proteína del trigo Para formar un compuesto tóxico: METIONINA SULFOXIMINA : O

COOH – CH – CH2CH – CH3 COOH – CH – CH2 – CH – C – CH3 NH2

SH

METIONINA

NH2

S NH

METIONINA SULFOXIMINA



Dióxido de cloro (ClO2): poco recomendado ya que destruye Tocoferoles si no se adiciona en ppm recomendado. Peróxido de benzoilo: C6H5CO dosificación 45 – 50 ppm, la harina tratada contiene trozos de ácido Benzoico y no representa peligro. Peróxido acetona: se usa en 446 ppm sólo o en combinación peróxido de benzoilo comercial es un polvo con diluyente como almidón. En el proceso de molienda se utilizan diferentes operaciones y maquinaria adecuada para obtener un producto de calidad, tal y como se muestra en la figura 16.

Descripción del proceso de molienda de trigo (figura 17.) 1. Muestreo de los granos y toma de análisis 2. Almacenamiento del trigo en silos 3. Prelimpieza del grano en tamices vibratorios en donde se retiran las impurezas más gruesas 4. Primera Limpieza, se realiza a través de separadores de discos retirando las impurezas medianas. 5. Segunda limpieza, consiste en retirar las impurezas que están adheridas al grano de trigo. 6. Lavado, se realiza esta operación haciendo circular agua en tanques con agitadores, terminando de retirar las impurezas más gruesas. 7. El acondicionamiento consiste en rociar agua al grano con el fin de adecuar la humedad y facilitar la separación de la cáscara. 8. Los granos acondicionados permanecen en reposo en silos durante un tiempo determinado de acuerdo al tipo de trigo. 9. Rompimiento o quebrado del grano, además se separan los granos imperfectos. 10. Trituración o primera molienda, se realiza en molinos de rodillos con acanaladuras. 11. Cribado, los granos de trigo triturados se tamizan en cribadores los cuales separan el producto en tres partes. 12. Purificación, se aplica corriente de aire para retirar el salvado y para preparar la sémola para la reducción. 13. Reducción, consiste en pasar la sémola cribada a través de molinos de rodillos lisos. 14. Tamizado, se repite la operación del numeral 11. 15. Purificación, reducción y tamizado. En esta operación se obtiene el germen 16. El producto de la operación 11, se somete a un proceso de purificación, reducción y tamizado de donde resulta tres productos como son salvado, mogolla y harina de segunda. 17. La harina obtenida de la operación 14 se somete a una purificación, reducción y tamizado.



18. La harina obtenida de las operaciones 16 y 17 se someten a una neutralización del color. 19. La harina blanqueada se almacena en silos metálicos con el fin de levarse a cabo su maduración. 20. A la harina madurada se le adiciona algunas sustancias nutritivas permitidas como vitaminas y minerales. 21. Empaque, el producto madurado y enriquecido se empaca en bolsas de polietileno para presentaciones de kilo y libra y bolsas de fibra para presentaciones de bultos de 50 Kg. y arrobas a granel de 25Lb, el empacado se realiza a través de máquinas como se muestra en la figura 16. 22. Transporte, el transporte de los bultos o bolsas de harina se realiza en camiones cubiertos o en furgones de hasta 10 toneladas. Las harinas y sémolas destinadas a condimentación o consumo directo se distribuirán envasadas. Las harinas y sémolas destinadas a la industria de transformación para elaborar productos derivados (pan, pastelería, pasta alimenticia, galletas) son transportadas a granel o envasadas en sacos de yute, algodón, papel u otro material autorizado. Figura 16. Figura 16. Empacado de harina

Recuperado en Abril de 2005 de www.omnilink.it



Figura 17. Proceso de molienda de trigo

Fuente: Hernández Elizabeth (Abril de 2005). Adaptado de Enciclopedia Agropecuaria Terranova. (1995) Volumen V. Colombia: Terranova Editores Ltda. Módulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Sogamoso, Colombia UNAD.


ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: 211615 – PROCESOS DE CEREALES Y OLEAGINOSAS

Lección 15. Equipos y maquinaria utilizada Limpieza Este equipo está formado por tres tamices ligeramente inclinados. El primer tamiz con perforaciones grandes deja pasar fácilmente el trigo y retiene las impurezas más grandes, como la paja y piedras. El segundo tamiz tiene perforaciones más pequeñas que el grano de trigo, por lo que éste queda retenido y deja pasar las impurezas más pequeñas (semillas de malas hierbas, granos de trigo roto, tierra, entre otras). Una corriente de aire aspira el



Lección 15. Equipos y maquinaria utilizada Limpieza Este equipo está formado por tres tamices ligeramente inclinados. El primer tamiz con perforaciones grandes deja pasar fácilmente el trigo y retiene las impurezas más grandes, como la paja y piedras. El segundo tamiz tiene perforaciones más pequeñas que el grano de trigo, por lo que éste queda retenido y deja pasar las impurezas más pequeñas (semillas de malas hierbas, granos de trigo roto, tierra, entre otras). Una corriente de aire aspira el polvo. Finalmente, el trigo pasa sobre un dispositivo magnético que retiene las partículas metálicas de igual diámetro que el trigo. La limpieza intensiva tiene por objeto eliminar del trigo todas sus impurezas. Se eliminan las impurezas de igual diámetro que el grano de trigo pero diferente longitud (como granos de avena y cebada) mediante clasificadoras. El principio de las clasificadoras se basa en el alojamiento de los granos en los alvéolos según la forma. Después de la clasificación se procede al cepillado del trigo para eliminar el polvo adherido. En la lavadora deschinadora, el trigo se remueve en el agua con un tornillo sinfín. Las piedras y arena, que son más pesadas, caen al fondo, mientras que las impurezas ligeras (las semillas extrañas y los granos de trigo vacío) flotan y son evacuadas con el agua. El trigo pasa al secadero donde se elimina gran parte del agua por centrifugación, y el trigo queda aún húmedo para el acondicionado.



Acondicionamiento Para la adición del agua se cuenta con tecnología más moderna en acondicionamiento compuesta de una máquina dosificadora electrónica acoplada a un revolucionario mojador intensivo de tres ejes, además tiene una unidad electrónica de gran velocidad de respuesta que mide la humedad con la que lleva el trigo, cantidad de kilos/hora que están pasando, temperatura con la cual llega el producto y la humedad que requiere llevar el trigo a la molienda. Con esta información el dosificador electrónico automáticamente hace la adición de agua requerida garantizando uniformidad constante en la humedad de la harina final. 4 Figura 18. Figura 18. Sistema de rociador del cereal automático con medidor de capacidad

Officine Loporcaro Sas. (2003) Recuperado en Abril de 2005 de http://www.loporcaro.it/sistema_de_rociador.htm

Molino de rodillos El molino de rodillos es el equipo utilizado para la molturación del grano, por los molinos modernos, por varias razones, entre las que están: su alta eficacia energética, las posibilidades de ajuste de los parámetros de la molienda, incluso durante su funcionamiento y porque es capaz de aplastar la envuelta fibrosa del grano, reduciendo a harina el endospermo. El principio de funcionamiento consiste en someter a los granos a fuerzas de compresión y cizalla, al pasar entre dos rodillos de superficie estriada. Cuando los rodillos son lisos, la fuerza predominante es la de compresión. En la figura 19, se presenta una vista frontal, un par de rodillos y una sección de un molino de rodillos comercial. Tanto el número de estrías de los rodillos como la separación entre ellos influyen en la granulometría del producto final. (Garcia, M. s,f). 4

Coca Cadena Álvaro, M.Sc. (2005) CEREALES Y GRANOS. III CONGRESO LATINOAMERICANO DE ESTUDIANTES DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS.



Cada molino comercial consta habitualmente de dos pares de rodillos, normalmente de 25 cm de diámetro y de un metro de longitud (E en la Figura 18. c), que giran a velocidad constante. La alimentación desciende por gravedad y entra en el molino por la parte superior (A). Para asegurar una velocidad constante de entrada del grano a los rodillos molturadores, se coloca otro par de rodillos que giran a velocidad variable (C). El producto de la molturación cae a una tolva, desde donde, mediante transporte neumático (B) es impulsado hacia los planchisters (cernidores). Las estrías en los rodillos no se encuentran completamente paralelas, sino formando una cierta espiral, para aumentar el efecto cortante. La mayoría de los rodillos utilizados en el proceso de reducción no tienen estrías, por lo que sólo ejercen fuerzas de compresión. Para que el efecto de compresión-cizalla sea efectivo es necesario que la velocidad de los rodillos no sea la misma, por lo que se trabaja siempre con un rodillo lento y otro rápido, de forma que el primero sostiene el material mientras que el segundo lo moltura por la combinación de efectos de cizalla y compresión. Figura19. Molino de rodillos

Fuente: Dendy, (2003). Cereales y Productos Derivados. Editorial Acribia (a) Molino de rodillos comercial (Satake, 2009), (b) pareja de rodillos y (c) sección de un molino de rodillos donde se identifican sus principales componentes



Planchister o cernidores Consisten en un conjunto de cribas colocadas en serie, de tal forma que permiten clasificar por tamaños los productos de la molienda. Se construyen con 4, 6, 8 ó 10 secciones de hasta 30 tamices cada una. Las cribas son sometidas a un movimiento vibratorio que permite la separación de las diferentes fracciones por tamaño. Normalmente se colocan tanto en la sección de ruptura como en la de reducción (50:50). En la Figura 20, se presenta un planchister de 10 secciones cerrado y un detalle de una de las secciones abierta. Figura 20. Planchister y sección de tamices

Fuente: Satake (2009). Fabricantes británicos de maquinaria para molturación de cereal. Disponible en

La ubicación de los molinos de rodillos y de los cernidores en un molino se aprecia en la figura 21. Figura 21. Conjunto de molinos de rodillos (izq.) y sección de Planchister en un molino (der.)




Purificadores o sasores Su función es la de separar de las sémolas los fragmentos de cáscara fibrosa que aún permanecen en ellas después de la sección inicial de ruptura. Estos fragmentos no se pueden separar por simple tamizado (en los planchisters) porque algunos son del mismo tamaño que las sémolas, por lo que se hace en función de su peso específico, mediante una corriente de aire. Tienen el mimo principio de los separadores por peso específico que se utilizan para la limpieza del grano. Están compuestos por uno o dos tamices vibratorios, mientras que el aire es aspirado por la parte superior, por lo que atraviesa la capa de material de abajo a arriba. En la figura 22, se presenta un purificador. Figura 22. Purificador de sémolas


Los purificadores permiten clasificar las sémolas en función de su tamaño. Por tal razón son especialmente importantes en las industrias que molturan trigo duro para la fabricación de pastas alimenticias, porque en este tipo de instalaciones el producto final son las sémolas, sin que se produzca posteriormente una reducción de su tamaño a harinas.



ACTIVIDADES D DE A AUTOEVALUACIÓN D DE L LA U UNIDAD U UNO

¿Cuáles son los componentes químicos de los granos de cereales? ¿Cuáles son las partes de un grano de cereal? ¿Qué entiende por manejo poscosecha de los granos y de las semillas oleaginosas? ¿Qué microorganismos son los más frecuentes en los cereales? ¿Cómo se realiza el almacenamiento de granos? Explique ¿Cuáles son las tipos de almacenamiento de cereales? ¿Cuáles son las operaciones que se requieren en la molienda de trigo?



FUENTES D DOCUMENTALES D DE L LA U UNIDAD 1 1 ALVARO COCA. CADENA. (1988) Curso métodos analíticos de Tecnología en cereales menores. Bogotá. ICA. BADUI, S. D. (1999) Química de los alimentos. 3ª Edición. México. Editorial. Pearson Education. Págs. 233-241 BERNAL INES. (1994) Análisis de Alimentos. Colombia. Editorial. Guadalupe LTDA. CEPEDA RICARDO. (1991) Modulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Santafé de Bogotá D.C. Editorial UNAD DESROSIER, N.W. (1996) Elementos de tecnología de alimentos. 11ª Reimpresión. México. Editorial Continental. Págs. 210-211 FENEMMA OWEN. (1985) Introducción a la ciencia de los Alimentos. España: Editorial Reverté, S.A. GARCIA GARIBAY MARIANO. (1993) Biotecnología Alimentaría. México. Editorial Limusa Noriega. HERNÁNDEZ JOSÉ EUGENIO. (1998) Tecnologías apropiadas para el almacenamiento y conservación de granos en pequeñas fincas. PRONATA. Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural. Colombia. LOPEZ LARRAMENDI J.L. (1986) Manual práctico de alimentación sana. Madrid Editorial. EDAF. Pág. 80. KENT. N.L. (1998) Tecnología de los cereales. Introducción para estudiantes de ciencia de los alimentos y agricultura. Zaragoza España. Editorial Acribia, S.A. MANUAL AGROPECUARIO. (2002) Tecnologías orgánicas de la granja integral Autosuficiente. Colombia. Biblioteca del campo. Manual del Ingeniero de Alimentos (2009). Colombia. Editorial, Grupo Latino Ltda. MINISTERIO DE AGRICULTURA Y DESARROLLO RURAL. Dirección de Política - Grupo Sistemas de Información. Colombia. PRIMO, Y.E. (1998) Química de los alimentos. España. Editorial Síntesis. Págs. 186-195



PÉREZ A. JOSÉ JOAQUÍN (2000) Cultivos I, Cereales, Leguminosas y Oleaginosas. Bogotá D.C. Editorial UNAD. POMERANS Y, MUNK LARS. (1981) Cereals: arenewable Resource, Theory and practice. RAMÍREZ G. Q.F. (1998). Notas para el Curso de Bromatología. Universidad de Antioquia Facultad de Química Farmacéutica. Departamento de Farmacia. Medellín. RICO MEJÍA ESTEBAN. (s.f) El cultivo de cebadas cerveceras en Colombia. Colombia. Bavaria S.A. R. CARL HOSENEY. (1999) Principios de Ciencia y Tecnología de los Cereales y las Oleaginosas. España. Acribia S.A. ZALLES JAIME. (s.f.) Cereales y Nutrientes2. Bolivia. Torija.

Direcciones WEB relacionadas Artículo titulado Aireación de granos almacenados, en el se presenta el diagrama de aireación del trigo y el de descomposición de algunos cereales teniendo en cuenta la temperatura y la humedad. Recuperado en Agosto de 2006, de: http://www.intabalcarce.org/info/documentos/agric/posco/granos/aireacion.htm Bertec. Tecnología Cervecera. Recuperado el 20 de Julio de 2009 de http://beertec.galeon.com/productos1436661.html Federación Nacional de Arroceros. Recuperado el 20 de Julio de 2009 de http://www.fedearroz.com.co/index.php Manual de manejo poscosecha de granos a nivel rural. Libro de la organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación. Recuperado en Mayo de 2005 de: http://www.fao.org/docrep/x5027s/x5027S00.HTM Revista internacional de semillas, trata todo lo referente a semillas y sus procesos de acondicionamiento hasta llegar al comprador final.http://www.semillas.org.co/sitio.shtml?apc=I1----&s=e&m=i Secado de granos y secadoras. Libro de la organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación. Recuperado en Marzo de 2005 de: http://www.fao.org/docrep/x5028s/X5028S00.HTM



UNIDAD 2 Nombre de la Unidad Introducción

Procesos productivos de cereales En esta unidad se tratan algunos temas que son de importancia para el Ingeniero de Alimentos y cada una de las personas interesadas en la transformación de los cereales, es indudable que deben tener unos conocimientos amplios sobre las materias primas, procesos de producción, maquinaria, equipo, variables de control, para aplicarlos en la industria de los cereales. Se contemplan los procesos productivos además del aspecto del consumo masivo de diferentes derivados como por ejemplo el caso del trigo, en la obtención de pan, pastas y galletas principalmente; esta temática será abordada en el capítulo 1, como procesos productivos del trigo. A pesar de la infraestructura gigantesca que existe en el país sobre el proceso cervecero, Colombia ocupa el décimo lugar en la producción de cerveza a nivel mundial. En capítulo 2, se describe el proceso, de una manera sencilla y la transformación de la cebada en malta y de está en cerveza. En el capítulo 3, se hace referencia a tres cereales, en primer lugar un cereal importante en la cultura de varias regiones, por su aplicación en la elaboración de productos autóctonos como la chicha, la arepa y los envueltos o bollos entre otros, esta industria que día a día ha venido industrializándose, hasta observar hoy en los supermercados una gran variedad de productos derivados del maíz, de igual forma se abordan temas tan relevantes como son los derivados industriales del maíz: almidones, extruidos, entre otros. Uno de los alimentos básicos en la dieta diaria es el arroz, ya sea por costumbre o por hábitos alimenticios, por su contenido nutricional, por su abundancia en Colombia o por su precio, por tal razón este cereal se aborda en el capítulo. De otra parte día a día se ha encontrado que algunos cereales se utilizaban únicamente para la alimentación de ganado sin ser aprovechados para el consumo humado, como el caso de la avena un cereal rico en fibra y proteína, este grano es el último producto que se estudia en el capítulo.



Justificación

Esta unidad se fundamenta en la idea que el estudiante debe estar atento a los avances de la ciencia y la tecnología, tanto objetiva como humana y que no debe quedarse en el campo teórico sino tratar de llegar con la práctica a la realidad de la industria alimentaria. A través del estudio de cada uno de los temas el estudiante conocerá y aplicará los procesos de industrialización de los principales cereales, producidos a nivel nacional. A partir del desarrollo de actividades el estudiante se ubicara en el plano regional, nacional e internacional en la Industria de cereales.


Es importante que el estudiante tenga un criterio formado en la aplicación de los conocimientos técnicos y científicos construidos hasta este momento en la adquisición de competencias sobre los procesos productivos de los cereales. A medida que el estudiante avanza y activa sus conocimientos previos y luego mediante la lectura de la unidad y de la revisión sistemática de información, apropia otros conocimientos, los analiza y los aplica, encuentra soluciones a casos reales que ayudaran a transformar su entorno. Propósitos de formación 

Inducir al estudiante a que indague, conceptualice sobre el estudio de cada uno de los procesos y operaciones involucradas en la industria dedicada a la producción, transformación, conservación y comercialización de cereales.  Capacitar al estudiante para que diseñe, innove y mejore los procesos a pequeña escala en la industria de los cereales.  Fomentar en el estudiante el espíritu investigativo para que dé solución a problemas ingenieriles en la industria de cereales.

Objetivos de aprendizaje 

Que el estudiante Identifique cada una de las operaciones que permiten dar un mayor valor agregado a los derivados de los cereales y obtener así mayores utilidades.  Que el estudiante describa el proceso productivo del trigo, proceso de malteria.  Que el estudiante reconozca el proceso de molienda



de arroz, así como cada una de las variables que influyen en el proceso.  Que el estudiante comprenda el proceso de molienda seca y húmeda del maíz y la industrialización de los diferentes derivados de este cereal.  Que el estudiante describa los diferentes usos de la avena y su proceso de industrialización.

Competencias de la unidad 

El estudiante reconoce y comprende la importancia de los procesos productivos de cereales, apoyado en la utilización precisa de la terminología básica que va a requerir en su futuro ejercicio profesional.



El estudiante genera hábitos de autoaprendizaje dentro del proceso de metacognición, valiéndose de su ingenio diagrama su trabajo investigativo y de campo.



El estudiante observa, planea y analiza alternativas de solución en el proceso de industrialización de cereales y sus subproductos, ofreciendo tecnologías limpias y de desarrollo sostenible.

Metas de la unidad Al culminar el estudio de la unidad el estudiante: 






Desarrollará sus propias e integrales habilidades a fin de tener un criterio formado en la aplicación de los conocimientos técnicos y científicos construidos, sobre cada uno de los procesos productivos de los cereales. Desarrollará las prácticas propuestas en la guía de actividades con la orientación del tutor del curso académico. Presentará cada una de las actividades propuestas en la guía de actividades que permita evaluar las competencias adquiridas durante el desarrollo de la unidad.

Capítulo 1. Proceso productivo del trigo Capítulo 2. Proceso productivo de la cebada Capítulo 3. Otros procesos productivos



CAPÍTULO 4. PROCESOS PRODUCTIVOS DEL TRIGO Introducción En este capítulo se van a bordar diferentes temáticas sobre la industrialización del trigo, iniciando con todo lo referente a la harina materia prima para la industrialización de cada uno de los procesos productivos del trigo como es la harina, siguiendo con el proceso de panificación, proceso para la obtención de pastas alimenticias y proceso para la obtención de galletas. Se plantea lo referente al procesamiento, transformación, conservación de los productos y de los subproductos que se obtienen de cada proceso; al igual que las variables de control y la maquinaria y equipo mínimo requerido para obtener buenos rendimientos.

Lección 16. Industria harinera Grado de extracción El trigo generalmente es transformado en harina de la cual se elaboran diferentes productos como pan, porqués, galletas, tortas, pastas alimenticias y otros productos. El grado o tasa de extracción es la cantidad de harina en peso extraída por unidad de trigo utilizado, es la cantidad de harina que se obtiene a través de la molturación de 100 Kg de grano limpio, se expresa en porcentaje y puede variar entre 65% y 98%, se considera un porcentaje normal de extracción del 75%, debido a que parte de la harina queda adherida al salvado entonces el grado de extracción puede bajar. Se considera que entre más blanca sea la harina menor será el grado de extracción. La harina debe tener un cierto contenido en humedad que no debe exceder del 15%, el gluten nunca inferior al 5,5%. También está señalado en la legislación el contenido en cenizas. Nunca superior al 3% de cenizas insolubles en HCl al 10%. A mayor contenido de cenizas mayor fraude. El contenido de cenizas está directamente relacionado con el grado de extracción, ya que la gran mayoría de sustancias minerales presentes en la harina, se encuentran en la corteza del grano de trigo y sus alrededores, este contenido oscila entre 0.45%-1.40% para los porcentajes de cada uno de los grados de extracción mencionados.



Tipos de harinas Los principales tipos de harinas son: Harina enriquecida: lleva productos adicionados para mejorar su valor nutritivo Harinas acondicionadas: se ha sometido a un proceso físico o adicionado alguna sustancia para mejorar sus características organolépticas. Harinas mezcladas: producto resultante de la mezcla de cereales. Harina integral: producto que se obtiene de la molturación del grano pero sin separar ninguna de sus partes. Pueden ser duras o suaves Harinas malteadas: se obtienen a partir de cereales que han sufrido un malteado previo Harina dextrinada: contiene dextrinas porque se ha provocado una hidrólisis parcial del almidón. De acuerdo al contenido de proteína las harinas se clasifican en:   

Harina dura o fuerte para panificación: son harinas con alto contenido de proteínas (10-17%) Harina suave o floja para galletería y bizcochería: estas harinas tienen un bajo contenido de proteínas (8-10%) Semolina o harina para pastas: es una harina granulosa

Las harinas se clasifican teniendo en cuenta la variedad de trigo con las que fueron elaboradas, es decir se clasifican de acuerdo al tipo de trigo del que se obtienen. El trigo común o blando (triticum aestivum), se utiliza para obtener harinas para panificación y el trigo duro (triticum durum), que se utiliza para obtener harinas para elaborar pastas alimenticias. En la tabla 11, se observa la diferencia entre las harinas obtenidas de los trigos duros y blandos. Tabla 11. Características de harinas de dos clases de trigo

Trigo Duro

Trigo Blando

El endospermo presenta mayor Durante la molienda el endospermo resistencia al aplastamiento durante la fácilmente se aplasta molienda Mayor cantidad de proteínas y almidón El contenido de proteínas y almidón es bajo La matriz de proteínas tiene mayor La matriz de proteínas carece de continuidad dentro de las células y los continuidad y la estructura esta mas enlaces de los gránulos de almidón con abierta. Muchos de los granos de almidón esta matriz son más firmes. están al descubierto y algunos rotos. Las harinas de estos granos son Estas harinas son blandas y arenosas pulverulentas Fuente: Adaptada de Manual del Ingeniero de Alimentos (2009). Colombia. Editorial, Grupo Latino Ltda.



Se encuentran en el mercado harinas enriquecidas, mezclas de harinas y harinas acondicionadas.

E nriquecimiento de la harina: Las harinas de trigo se fortifican, con el fin de suplir la insuficiencia de nutrientes en la dieta:     

Tiamina: beri – beri Riboflavina: retraso crecimiento Niacina: pelagra Hierro: Anemia Ácido fólico: Anemia

Hierro forma reducida Fe+++= 44mg/Kg Ácido fólico: 1.54mg/Kg El Decreto 1944 de 1995, (anexo 1), reglamenta la fortificación de la harina de trigo con:   

Vitamina B1 (tiamina) 6mg/Kg Vitamina B2 (riboflavina) 4mg/Kg Niacina (55mg/Kg)

Harinas leudantes : Contiene una proporción de levaduras químicas: son mezclas de distintos compuestos que tienen la propiedad de generar CO 2 cuando se ponen en H2O. Las harinas que contienen levaduras

Panificación

Composición química de sodio Un ácido a una sal ácida Bicarbonato de sodio NaHCO3 + ACIDOS

CO 2 + H2O Ácido tartarico Tartrato ácido K Pirofosfato ácido de sodio Ortofosfato monocalcico



Características y Propiedades de la Harina de Trigo HARINA DE TRIGO Definición Según la definición de la norma ICONTEC 267, la harina de trigo, es el producto alimenticio resultante de la molienda y tamizado del endospermo limpio del trigo

Composición de la harina Humedad: 12-15% Almidón: 61-73% Proteína: 8-14% Carbohidratos: 1-2% Materia grasa: 1-2% Minerales: 0.5-1% Vitaminas: B1 , B2

Almidón

Proteína –Gluten

Es el principal componente de la harina. Es un polisacárido, insoluble en agua fría, es capaz de retener agua. A temperaturas entre los 55 y 70 C, se gelatinizan. La cantidad de almidón varía en cada uno de los tipos de harina. En la elaboración de pan el almidón proporciona gran parte de los azucares simples.

El gluten se forma por la unión de las proteínas gliadina y glutenina este complejo de proteínas es insoluble en agua. Estas dos proteínas son las que regulan la propiedad de retener el gas. La cantidad de proteína varía según el tipo de trigo y la tasa de extracción y del gluten depende que una harina sea fuerte o floja

Azucares simples

Materia grasa

El porcentaje de azúcares simples en las harinas es muy bajo, pero es muy importante su presencia en la fermentación de la masa. Tienen las propiedades del azúcar de caña.

El contenido de grasa depende del grado de extracción de la harina, ya que proviene de la cáscara y de partículas de germen. Se encuentra en las grasas el caroteno que le da color a la harina.



Minerales

Vitaminas

El contenido de sales minerales va en crecimiento del centro del grano hacia la superficie, es por eso que las harinas con salvado contienen mayores cantidades de minerales. Algunos de los minerales presentes en la harina son el fosfato de potasio, magnesio, calcio y algunas trazas de hierro y aluminio.

La mayor concentración de vitaminas se encuentra en las capas externas del grano y en el germen, es por esto que su contenido depende del grado de extracción. Se encuentran las siguientes vitaminas: niacina, riboflavina, tiamina, ácido pantoténico, ácido fólico, biotina y la vitamina E o tocoferol.

Propiedades Físicas Color: blanco ligeramente amarillo. Cuando toma una coloración azulada indica el inicio de una alteración Olor: uno característico del producto, ligero y agradable, sin olores extraños Sabor: farináceo, sin sabor extraño o desagradable Granulometría: la textura o finura de la harina varía de acuerdo al molino y a los tamices empleados, es una propiedad que se adquiere con la práctica. Es necesario realizar varios tamizados para separar las partículas más gruesas en el momento de la elaboración de los productos. Esta es una medida de la dureza relativa del grano.

Características químicas Humedad

Gluten húmedo y seco

La humedad de las harinas debe ser inferior al 15%. Este porcentaje para las harinas de exportación debe estar entre un 12-13.5%. Este parámetro es importante desde el punto de vista económico, ya que va a incidir directamente en la tasa de hidratación y en la conservación.

La determinación del contenido de gluten se realiza para hacer un seguimiento a la calidad de la harina, permite definir la calidad panadera, ya que el gluten da la habilidad para formar una masa de mayor o menor fuerza y elasticidad. Harina Blandas Duras

G. Húmedo % 9 11

G. Seco % 28 33



Proteínas

Acidez

La determinación del contenido de Este parámetro depende de las proteínas es una prueba rutinaria, se condiciones de suelo, variedad, clima y realiza con el fin de saber el contenido agrícolas del grano de trigo. El exceso de gluten de una harina. Se realiza por de acidez cambia la calidad del gluten, el procedimiento de Kjeldahl que valora disminuyendo su elasticidad, su la cantidad total de nitrógeno presente cohesión y su coeficiente de en la harina hidratación. La acidez aumenta a medida que la harina envejece. Esta Cenizas Esta prueba consiste en la combustión característica determina el buen estado completa de las sustancias orgánicas de la harina. Las harinas con mayor presentes en la harina hasta lograr en grado de extracción tienen una acidez el residuo las sustancias inorgánicas también mayor. Las harinas frescas y que no combustionan, el color de la sin almacenamiento, tienen una acidez muestra incinerada es de color blanco de 0.015%, elevándose este valor a ligeramente gris. El porcentaje de medida que la harina envejece extracción está directamente relacionado con el porcentaje de cenizas. % extracción % cenizas 75 0.44 80 0.58 100 1.5 Características Bioquímicas

E n el g rano de trig o se encuentran diferentes enzimas.

Glucosidasa amilasa : hidroliza el almidón hasta maltosa, una vez la harina entra

en contacto con el agua  -amilasas : provienen del embrión del germen y de las partes externas del grano. Actúan sobre el almidón produciendo dextrinas. Cuando hay demasiada actividad de esta enzima es por que procede de granos germinados.  -amilasas: provienen del endospermo y solo actúan sobre el almidón si ha sido dañado durante la molienda. La  y  amilasas actúan unidas en el proceso de fermentación de la masa, la primera ubica lugares para que la segunda ataque produciendo maltosa, que es el principal producto para la degradación enzimática del almidón. Lipasas: hidrolizan los triglicéridos, produciendo ácidos grasos libres, presentándose disminución del pH Lipoxidasa: cataliza la peroxidasa de las grasas poliinsaturadas en presencia de oxígeno. Sirve como agente blanqueador de las harinas, aumenta la estabilidad del amasado. Fitasa: hidroliza el ácido fítico hasta inositol y ácido fosfórico, ayudando a mejorar la absorción de minerales y proteínas.



Características Reológicas Permiten predecir las características en el proceso y la calidad de las harinas, además indican las propiedades plásticas de la masa. Algunas de las características que se tienen en cuenta son:  Tenacidad: resistencia opuesta a romperse  Cohesión: adherencia interna por las fuerzas de atracción entre moléculas de la masa  Elasticidad: propiedad de la masa a recuperar la forma y la extensión  Plasticidad: facilidad para tomar una nueva forma  Consistencia: resistencia a deformarse

Conservación

Maduración

Se debe tener especial cuidado con las harinas almacenadas para mantener su calidad, evitando el ataque de insectos, la infección por hongos y bacterias, la oxidación y la humedad de la harina

Las harinas maduras mejoran su color y las características de panificación, permitiendo mayor tolerancia en el amasado, produciendo piezas de mayor volumen, con una miga de mejor calidad y una textura más fina. Actualmente en los molinos tratan las harinas con aditivos para entregar al cliente una harina madurada. Almacenamiento

La harina puede ser almacenada a granel en silos o en bodegas iluminadas, frescas y ventiladas en donde se apilan los bultos de fique de 50kg o bolsas de arroba de 25 Kg. Sobre estibas de madera. Figura 23. La harina al igual que el grano de trigo corre algunos peligros en el almacenamiento por tal razón se debe tener en cuente algunas Condiciones óptimas de almacenamiento - Humedad relativa 70%, la humedad hace que el gluten y el almidón se alteren - Humedad de la harina 14-15%, por encima de estos porcentajes la harina se endurece y se fermenta - Temperatura 15°C, las temperaturas altas favorecen el enranciamiento de las grasas, formándose ácidos grasos libres de cadena corta responsables de los malos olores y sabores desagradables - Apilamiento en estibas de madera, para cuidar la harina de las plagas, larvas, gusanos, cucarachas, etc. - Circulación de aire entre los sacos, evitando que se caliente la harina



Figura 23. Bodega de almacenamiento de harina en bolsas

Calidad de las Harinas En las tablas 12 y 13, se expresan algunas características de calidad que deben cumplir las harinas destinadas a la producción de pan, galletas y pastas alimenticias. Tabla 12. Características de calidad de las harinas

HARINA Para panificación Para galletas Sémola

Humedad %máx. 14 14 14

Proteína % 11.5-14.5 7.5-9.5 12-15

Cenizas % 0.7 máx. 0.3-0.55 0.5-0.7

Gluten seco % 8.5 min. <8.5

Porcentajes expresados sobre base seca de 14% expuesto de gluten Tabla 13. Características de calidad de las harinas

HARINA Para panificación Para galletas Sémola

Humedad %máx.

Proteína %

Cenizas %

14 14 14

9.5 9.0 9.0

0.55 máx. 0.4-1.0 0.6 máx.

Gluten Húmedo mín. % 31.3 29.7 29.7

Porcentajes expresados sobre base húmeda de 14% expuesto gluten La calidad de una harina se mide desde el punto de vista industrial, reológico y enzimático, por lo tanto a continuación se detallara en cada una de estas calidades.



Calidad industrial de las harinas: Para determinar la calidad industrial de las harinas es necesario realizar una serie de pruebas como son la determinación de humedad, el contenido de cenizas, la presencia de sustancias extrañas, la granulometría, las características sensoriales y la acidez. Humedad: al igual a la calidad de los granos de cereales, las harinas no deben tener un contenido máximo de 15% Contenido de cenizas: El porcentaje de materia mineral en la harina está, por tanto, en relación directa con el grado de extracción de la misma, siempre y cuando no se hayan añadido materias extrañas (Granja y Calaveras, 1994) Sustancias extrañas: se realiza a través del método de Filth-test. Granulometría: esta se determina al tacto o a través de tamices, se utiliza para detectar y diferenciar harinas granuladas que se deslizan entre los dedos, de harinas finas que quedan retenidas. Características sensoriales: el color oscuro de la harina da indicios de presencia de salvado; el olor y sabor de una harina debe indicar su frescura, si esta es vieja presenta un sabor ligeramente picante, debido a un grado de acidez elevado. Acidez: La acidez de las harinas se debe a la presencia de ácidos grasos. Una acidez alta puede llegar a modificar la calidad del gluten disminuyendo su elasticidad y su grado de hidratación. La acidez de la harina aumenta a medida que pasa el tiempo de almacenamiento.

Calidad reológica: Esta calidad se mide a través de análisis como la determinación de proteínas, extracción de gluten, índice de sedimentación, plasticidad de la masa a través del alveógrafo y la consistencia de la masa a través del farinógrafo. Proteínas: de la cantidad y calidad de estas depende la calidad panadera. Tal como se menciona en la lección 19, se determina por el procedimiento de Kjeldahl que valora la cantidad total de nitrógeno presente en la harina. Gluten: la cantidad de gluten determina las propiedades de una harina. Un trigo bueno debe dar un gluten correoso, de elasticidad considerable, su color varía entre amarillo claro a amarillo oscuro. Índice de sedimentación o Zeleny: Esta determinación indica la calidad y la cantidad de las proteínas. Se mide el volumen de sedimento obtenido en una probeta estándar, de una cantidad de harina puesta en suspensión en ácido láctico y alcohol isopropílico. El resultado se expresa en mililitros. Si la sedimentación es muy rápida indica que el gluten formado es de poca calidad, mientras que una sedimentación lenta y con mayor esponjamiento indica un gluten de mejor calidad. Alveógrafo: El principio del alveógrafo consiste en reproducir a escala y en condiciones experimentales definidas, el alveolo panario. Consiste en hacer una masa a hidratación constante y posteriormente se somete a una deformación por hinchamiento, con ayuda de aire soplado bajo ella, durante el proceso un manómetro sincronizado registra las variaciones de presión dentro del alveolo



hasta la ruptura de la bola formada. Estas variaciones de presión son registradas en una gráfica denominada alveograma. En la figura 24, se aprecian los resultados de tres tipos de harinas. Figura 24. Alveógramas

Fuente: Francisco Tejero. Asesoría técnica en panificación. Recuperado en Diciembre de 2011 de http://www.franciscotejero.com/tecnica/harinas/defectos_en_las_harinas_trigo.htm

Farinógrafo: mide la plasticidad y movilidad de la masa cuando se le somete a un amasado continuo a temperatura constante. Se utiliza para medir la evolución de la consistencia de la pasta durante un amasado intensivo. Permite medir la duración óptima del amasado y la tolerancia del mismo. La información que suministra la curva registrada por el farinógrafo es la siguiente (Figura 25)  Tiempo de desarrollo de la masa. Corresponde al tiempo necesario para alcanzar la consistencia deseada en relación con la rapidez de formación de la masa. Este valor nos permitirá diferenciar harinas de amasado lento o rápido (E en la figura)  Estabilidad. Corresponde al tiempo trascurrido entre el punto en que la parte superior de la curva alcanza la línea de 500 unidades farinográficas y



el punto en que la misma parte superior de la curva cruza nuevamente la línea de 500 unidades (B en figura).  La estabilidad nos proporciona una indicación sobre la estabilidad de la consistencia.  Grado de decaimiento. Es la magnitud de descenso de consistencia al proseguir el amasado. Las harinas obtenidas de trigos de alto valor panadero presentan un decaimiento muy poco importante, sin embrago, las harinas débiles presentan importantes valores de D. Es la diferencia en unidades farinográficas entre el centro de la curva en el punto de máxima consistencia y el centro de la curva 12 minutos después de este máximo. (D en la figura.) Figura 25. Representación de un farinógrama

Fuente: Análisis reológico de las diferentes fracciones de harina obtenidas en la molienda del grano de trigo. Recuperado en Diciembre de 2011 de: http://gredos.usal.es/jspui/bitstream/10366/56078/1/PFC_Analisisreologico.pdf

Calidad enzimática: Se pretende medir la actividad enzimática de la α-amilasa a través del amilógrafo y del falling number. Amilógrafo: permite determinar la actividad amilolítica de una harina (medida de la masa en función de la temperatura) y también permite precisar los parámetros de gelatinización y retrogradación. El amilógrafo es un viscosímetro de torsión que registra de un modo automático a medida que se eleva la temperatura a velocidad constante de 1,5ºC / min a partir de 25ºC hasta 95ºC, la resistencia de la suspensión de la harina en agua. Harinas con alta actividad α-amilásica darán viscosidades bajas y harinas con poca actividad α -amilásica darán viscosidades elevadas. Rivera Alba Elizabeth. (s.f)



Índice de caída o falling number: mide indirectamente la actividad de la αamilasa existente en la harina. Indica hasta qué punto se reduce la viscosidad de una masa de harina / agua por la hidrolisis amilolítica del almidón. Si la actividad enzimática es alta hay producción de dextrina ocasionando defectos en el pan. El valor óptimo para una correcta panificación se sitúa entre 270-340 segundos. La determinación se basa en la gelatinización rápida de una suspensión acuosa de harina en un baño maría hirviendo y la medición subsiguiente del tiempo de licuefacción del almidón por la acción de la α -amilasa.

Lección 17. Nuevos procesos biotecnológicos y fermentativos El cambio en los hábitos alimenticios, la falta de tiempo y las exigencias del consumidor actual, es por esto que la industria de panificación está creciendo en el campo de la producción de productos listos para el con sumo, tal es el caso de la producción de masas congeladas para la elaboración de productos de panadería. Este sector productivo a pesar de las ventajas económicas y sociales, presentan limitaciones de tipo tecnológico generadas por falta de disponibilidad de cepas de levadura panadera que toleren las bajas temperaturas de congelación. La levadura utilizada en panificación es la del genero Saccharomyces cerevisiae, por su capacidad de transformar los azucares en gas carbónico (CO 2), y números metabolitos que dan lugar al sabor y aroma característicos de los productos y su capacidad para soportar el estrés causado por la temperatura, la presión osmótica, la presión hidrostática, la alta densidad celular, el etanol y la competición con bacterias y otras levaduras salvajes, (Vicent, 2009). Es importante recordar que el término levadura de "levare" significa subir o levantar, es así que en el momento en el que se adiciona levadura a la harina, se observa el efecto visual de levantamiento de la masa del pan. En la tabla 14, se observan las principales manipulaciones genéticas que se han realizado en levaduras en panadería (Vicent, 2009) En 1989, la primera levadura genéticamente modificada en ser aprobada para su uso comercial, fue una levadura de panadería, mejorando el aumento de volumen de la masa. El genoma Saccharomyces cerevisiae es el primer genoma de un organismo eucariotico en ser completamente secuenciado (Goffeaut et al ., 1996).



Tabla 14. Manipulaciones genéticas en levaduras para panificación Objetivo Mejora de la capacidad para levantar la masa panadera Aumento de la resistencia a la congelación – descongelación de la levadura para uso en masas congeladas

Modificación Sobreexpresión de maltosa permeasa y maltasa Sobreexpresión aquaporinas AQY1 y AQY2

Resultado Aumenta hinchamiento de la masa panadera Al aumentar la salida de agua de la célula durante la congelación se previene el daño celular provocado por cristales de hielo Aumento de la resistencia a congelación y de la producción de CO2

Referencia Osinga et al ., 1988 Tanghe 2002

et

al .,

S. Expresión en Pandero et al ., cerevisae del péptido 2005 GS-5 (péptido anticongelante) de Myoxocephalus aereus, pez que ahbita en zonas polares Aumento de la resistencia Sobreexpresión del Aumento a la Pandero et al ., a la congelación – gen CRZ1 ( Codifica tolerancia a 2007 descongelación de la factor de trascripción congelación y levadura para uso en dependiente salinidad. Aumento masas congeladas calcineurina que activa de la capacidad de la transcripción de levantamiento en genes relacionados masas dulces. con el estrés), en la cepa industrial HS13 Aumento de la resistencia Expresión en S. Aumento de la Rodríguez a la congelación – cerevisae de FAD2 –1 fluidez de la Vargas et al ., descongelación de la y FAD2-3 (codifican a membrana y con 2007 levadura para uso en Oleato mejora la ∆12- ello masas congeladas desaturada ) de tolerancia a la Helianthus annuus congelación Fuente: Vicent, I (2009) Aislamiento e Identificación de genes de Saccharomyces cerevisiae implicados en la tolerancia a frío. Universidad Politécnica de Valencia. Valencia.

Aumento de la resistencia a la congelación – descongelación de la levadura para uso en masas congeladas

Fermentación controlada (Tejero, s.f , tomado de http://www.franciscotejero.com/tecnica/fermentaci%F3n/puntos%20criticos.htm) La fermentación controlada consiste en someter la masa a la acción del frío, una vez formadas las barras. Se mantiene a temperatura baja el tiempo deseado y, tras este estado de letargo, pasa del frío al calor, a voluntad del panadero, con el auxilio de un programador de tiempos y temperaturas. Esta técnica, que ya está muy extendida entre los pequeños y medianos panaderos, y que a priori parece sencilla, frecuentemente acarrea algunos problemas de calidad: aparición de defectos respecto al pan elaborado mediante el proceso normal y menor regularidad.



Cuando un panadero adquiere una cámara de fermentación controlada debe realizar algunos cambios en la receta, así como en el proceso, si desea obtener la misma calidad del pan que no ha sido sometido a la acción del frío. Si estos cambios no se llevan a cabo, los defectos que se presentarán más frecuentemente serán: mucha coloración en la corteza, poco volumen y pequeñas ampollas en la corteza. Conocer los puntos críticos de la fermentación controlada nos permitirá adoptar los cambios adecuados, en función del sistema de panificación, de la dosificación de levadura, y de los condicionantes de tiempo y temperatura.

La fuerza de la masa El factor fuerza de la masa es un pilar básico en la fermentación controlada. Debe tenerse en cuenta que, al someter la masa a la acción del frío, ésta va perdiendo fuerza a medida que va pasando el tiempo. Para corregir este problema se debe dotar a la masa de una fuerza adicional mediante el ajuste de los siguientes factores: Harina de más fuerza. Aumentando la cantidad de levadura. Hacer las masas un poco más consistentes Aumentar la dosis de mejorante. Aumentar el tiempo de reposo de la bola antes del formado. La harina ha de ser del orden del 35% más fuerte que la utilizada en el proceso normal. La dosis de levadura prensada, interrelacionada con el tiempo de reposo, va a jugar un papel fundamental y decisorio en la fuerza de la masa. Una consistencia mayor evitará que la masa se relaje durante el proceso. Los mejorantes más adecuados son los de actividad enzimática reducida, ya que colorean en menor grado la corteza, y que contengan una mayor dosificación de ácido ascórbico, lo que previene el debilitamiento de la masa. La masa madre también será indispensable, y se añadirá en una proporción del 20% en peso con respecto a la harina.

Preparación de la mas a En este supuesto, planificamos la fabricación de pan de flama en proceso rápido de panificación, pero que va a ser sometido a fermentación controlada. Ingredientes Cantidad

Harina (W = 170 P/L=0,6) Agua

100.000 g 58 l



Sal Masa Madre Mejorante Levadura

2.000 g 20.000 g c.s 2.500 g

E l proces o de fabricación El amasado variará en función del tipo de amasadora, pero lo ideal es conseguir una masa fina y elástica, incorporando la levadura al final del amasado y procurando que la temperatura sea del orden de los 23º C, teniendo en cuenta que la masa debe ser un poco más consistente que en el proceso normal. La división se deberá realizar lo más rápido posible, por lo que el tamaño de los amasijos, así como la velocidad de la divisora, van a determinar el tiempo de permanencia de la masa en la tolva de la divisora. El tiempo habitual de reposo de las bolas es de 10 a 15 minutos, que resulta escaso para la maduración de la masa, razón por la cual debe reforzarse conforme se ha indicado. El formado debe ser bien apretado, evitando que la masa se desgarre.

E l bloqueo Se denomina bloqueo a la fase o período de tiempo en que la cámara está aportando frío intenso para conseguir que se detenga la actividad fermentativa de la masa. Son muchos los autores que han opinado sobre qué temperatura y cuánto tiempo son los óptimos de bloqueo. La respuesta correcta a esta cuestión hay que encontrarla teniendo en cuenta la cantidad de levadura prensada, el tamaño de las piezas, la frecuencia de entrada de carros a la cámara, los kilos de masa introducidos, así como el grado de ocupación de la cámara. Expuesto esto, estamos en condiciones de decir que puede ser válido un bloqueo a la temperatura comprendida entre – 5 y – 14º C. Será el panadero quien lo determine, teniendo en cuenta lo anteriormente expuesto, así como el tiempo, que debe oscilar entre una y tres horas.

R efrig eración de la mas a Una vez transcurrido el período de bloqueo, la cámara se estabiliza entre 0 y 1º C. En este estado, la masa estará en buenas condiciones durante las próximas 20 horas. Sin embargo, cuando se prolonga el tiempo (pan que se elabora el sábado para cocerlo el lunes, por ejemplo), hay que hacer algunas modificaciones, dotando a la masa de mayor fuerza y aumentando el período de bloqueo.



El calentamiento La etapa más crítica de la fermentación controlada se produce en el paso del frío al calor. Cuando el calentamiento se lleva a cabo muy rápidamente, se produce una condensación de humedad sobre la masa, provocando una elevación de la actividad enzimática, lo que se traduce en un color rojizo en la corteza, que adquiere un aspecto duro y cristalino. La subida térmica de la cámara ha de ser progresiva, de tal forma, que si se programan seis horas de fermentación, la rampa de subida ha de ser la mitad del tiempo; es decir, la cámara debe tardar tres horas en alcanzar la temperatura programada para la fase de fermentación. Con esta medida, la masa se va atemperando gradualmente, evitándose la condensación sobre la superficie de las barras.

La fermentación y la cocción Una vez que la cámara se ha estabilizado a la temperatura de fermentación, y habiendo cuidado que la subida térmica haya sido progresiva, nos encontramos en la fase final de la fermentación. También se ha discutido mucho sobre cuál debe ser la temperatura ideal de fermentación. Después de varios ensayos estamos en disposición de decir que, en el sistema rápido de panificación, la temperatura ideal de fermentación controlada es de 26º C. Hemos llegado a tomar este valor teniendo en cuenta que la masa es muy mala conductora del calor, y que tarda bastante tiempo en estabilizarse la temperatura interior de la barra con respecto a la temperatura de la superficie. Si la temperatura de la cámara está por encima de 26º C se produce una diferencia de volumen en la parte interior con respecto a la corteza. También hay que tener en cuenta que si se eleva la temperatura de la cámara a niveles superiores, la condensación que ello provoca, acarrea los problemas antes mencionados. El volumen final de fermentación se controlará ajustando la dosificación de levadura y el tiempo de fermentación, sin que sea necesario modificar la temperatura de fermentación que debe ser de 26º C. La humedad de la cámara también hay que tenerla en cuenta para que en ningún caso sobrepase el 70%. Con estos parámetros de temperatura y humedad no hay riesgo de deshidratación en la masa. Una vez fermentada la masa, ya está lista para el horneado, pero hay que tener en cuenta que las actividades enzimáticas de la masa durante el bloqueo, refrigeración y fermentación han seguido su curso, lo que produce una dextrinización superior en la corteza del pan. Esto hace que aumente la coloración de la corteza, así como su cristalización. Para paliar, en parte, este problema hay



que bajar la temperatura del horno 10 o 15º C con respecto a lo habitual y aumentar un poco el tiempo de cocción. Antes de equiparse con una cámara de fermentación controlada hay que tener en cuenta las capacidades de cocción, de tal forma que si sólo se dispone de un horno, lo ideal es una cámara con capacidad para dos carros. Hay algunos panaderos que se aventuran a instalar cámaras de más capacidad y, para controlar el volumen de los últimos carros tienen que ir reduciendo levadura en las masas, con la consiguiente pérdida de fuerza y sus consecuencias; o bien vuelven a refrigerar la masa en espera del turno de cocción, lo que provoca una nueva deshidratación de la corteza y la aparición de pequeñas ampollas en la corteza así como un aspecto cristalino. Por todo ello, cuando se dispone de un solo horno, es más aconsejable instalar dos cámaras con capacidad para dos carros cada una, que una sola con capacidad para cuatro carros. DEFECTOS DERIVADOS DE LA FERMENTACIÓN CONTROLADA • La masa se acorteza cuando está en régimen de frío – Aperturas frecuentes de la cámara. – Los ventiladores o el reparto del aire no está bien orientado. – Baja ocupación de la cámara. • La masa aumenta de volumen estando en régimen de frío – La cámara no estaba bien fría antes de introducir los carros. – El tiempo de bloqueo no es suficiente. – Demasiada levadura. • Al final de la fermentación las barras no han alcanzado el

volumen adecuado

– Poca levadura. – Poco tiempo de fermentación. • Ampollas pequeñas en la corteza – Masa fría cuando entra al horno. – Masa húmeda. • Las barras se pegan a las bandejas – Mucha humedad causada por una rampa de subida térmica rápida. – Programación de mucha humedad. • Corteza oscura y cristalina – Mucha humedad en la fase de calentamiento causada por una

subida térmica rápida. – Programación de mucha temperatura y humedad. – Temperatura del horno elevada.



Proceso de masa congelada fermentada (Rosada, 2009. Tomado de: http://www.elclubdelpan.com/es/libro_maestro/proceso-de-masa-congeladafermentada El proceso de masa fermentada congelada permite al consumidor final tener productos horneados frescos, disponibles para vender o servir en 20 minutos sin la necesidad de panaderos calificados o una gran cantidad de equipos disponibles. Dado que todos los trabajos necesarios para preparar productos con masa congelada fermentada se completan en la panadería, el usuario final sólo necesita sacar el producto de masa congelada fermentada fuera de la caja, colocarlo en el horno, y en veinte minutos tendrá un producto listo para vender.

Proceso El mayor desafío para el panadero es asegurar que la estructura del gluten sea lo suficientemente fuerte para retener el gas producido durante el período de prefermentación, congelación y adicionalmente desarrollarse durante el horneo final de la masa. El tipo de harina, los acondicionadores de masa y el proceso de panificación son fundamentales para el éxito del proceso de masa congelada fermentada. Cuando se utiliza el método de masa congelada, el objetivo para el panadero es ajustar el proceso de amasado para obtener un desarrollo óptimo del gluten. En este proceso un amasado intensivo conduce automáticamente a una masa más fuerte que tiene buena retención de gas y no se hunde durante la descongelación. La consistencia de la masa debe ser lo suficientemente firme como para limitar el movimiento de agua y el gluten estar lo suficientemente fortalecido como para resistir el daño que puede ocurrir durante el proceso de congelación. Se prefiere un mayor tiempo de amasado que favorece la oxidación de la masa, pero tiene un efecto negativo debido a la pérdida de los pigmentos carotenoides, que a su vez crean un color de la miga más blanco y un menor sabor. La sal también se puede retrasar para enfatizar la oxidación y crear un gluten más fuerte. Para compensar la fricción generada por un mayor tiempo de amasado y para limitar la producción de gas antes de la congelación, la temperatura del agua debe estar fría, y a veces será necesario adicionar hielo o escarcha de hielo. Esto es necesario para mantener la temperatura de la masa bajo control. El objetivo es obtener una temperatura de masa final después del amasado entre 64° F y 68° F (18° C - 20° C). También es posible, aunque no muy conveniente para grandes producciones, el mantener la temperatura de la harina lo más frío posible almacenándola en el congelador. La harina debe tener una muy buena calidad de gluten. Lo que significa una buena calidad de proteínas y no necesariamente un alto porcentaje de estas. A



veces la adición de gluten vital de trigo es necesaria para obtener una estructura de gluten lo suficientemente fuerte. El acondicionador de masa es en general de una mezcla especial de enzimas, oxidantes y emulsificantes. Las gomas especiales también se utilizan para mejorar la viscosidad de la masa y la retención de gas. La masa debe ser amasada hasta obtener un óptimo desarrollo del gluten, que asegure una estructura fuerte de gluten. Un sub-amasado o un sobre-amasado sería perjudicial para la calidad de los productos terminados, ya que el gluten podría colapsar durante el horneado final del producto. La temperatura de la masa al final del amasado es crucial. Una masa muy fría podría tener una maquinabilidad difícil (falta de extensibilidad), mientras que una masa muy caliente podría ser demasiada activa en términos de actividad de fermentación y crear una masa con excesiva cantidad de gas antes del proceso de congelación. Después del formado, son posibles dos procesos. Dependiendo de la técnica utilizada, diferentes fórmulas (% de la levadura y acondicionadores de masa) y procesos se pueden aplicar.  Los productos se colocan en el congelador sin ningún o muy poco tiempo de fermentación. Estos productos están diseñados para ir directamente al horno y el crecimiento de la masa va a suceder al comienzo del tiempo de horneado.  Los productos de masas hojaldradas y semi-hojaldradas son “pintados” con huevos, fermentados en condiciones específicas y congelados. Después, los productos son empacados, almacenados y entregados a los clientes finales. Los usuarios finales sólo tienen que tomar los productos del congelador, colocarlos sobre bandejas y hornearlos.

Lección 18. Procesos industriales de panificación La industria de la panificación es una de las más antiguas del mundo, encontrándose pruebas que ha existido desde la época de los faraones, es la industria que a la que se le ha dado mayor importancia en la alimentación humana. El desarrollo ha sido gradual enfocado a mejorar la calidad, el uso y aprovechamiento de las materias primas. Según la norma ICONTEC 1363 se define como pan común al producto poroso obtenido de la cocción de una masa preparada con una mezcla esencialmente compuesta de harina de trigo, levadura, agua potable y sal, la cual puede contener grasa de origen vegetal o animal, aceite hidrogenado, mantequilla, lecitina, margarina, diastasa y clorhidrato de lisina y huevo.

Componentes básicos del pan Para la elaboración del pan se emplean unos componentes que son básicos: harina, sal, agua y levadura, y unos componentes enriquecedores: grasas, leche, azúcar, huevos.



Harina: es el producto obtenido de la molienda del endospermo del grano de trigo,

es la harina que posee las características para la elaboración de pan, ya que contiene dos proteínas insolubles (gliadina y glutenina), que al unirse en presencia de agua forman el gluten.

Características de la harina Color: blanco o marfil claro Extracción: se obtienen en el proceso de molienda. El grado de extracción indica que por cada 100 Kg de trigo se obtiene del 72 al 75% de harina Absorción: consiste en la capacidad para absorber y retener agua durante el amasado, las harinas con mayor cantidad de proteínas son las que mayor absorción tienen. Fuerza: es el poder de la harina para hacer panes de buena calidad. Se refiere a la cantidad y calidad de proteínas que posee la harina Tolerancia: capacidad para soportar fermentaciones prolongadas sin que se deteriore la masa Maduración: se deben dejar reposar para mejorar las características panaderas. Enriquecimiento: las harinas se enriquecen con vitaminas y minerales

A g ua: facilita la unión de todos los componentes de la masa. Es importante determinar la cantidad de agua para que las proteínas se unan y formen el gluten.

Funciones del agua en el proceso de panificación Permite la formación de la masa. Sirve de vehículo de transporte para que todos los componentes se mezclen, hidrata el almidón. Es responsable de la formación del gluten Permite el desarrollo de la levadura. Determina la consistencia de la masa Permite controlar la temperatura de la masa Evita el resecamiento de la masa en el horno Posibilita la propiedad de extensibilidad y plasticidad de la masa, permitiendo que crezca por la acción del CO2 producido en la fermentación Hace posible la porosidad y el buen sabor del pan

Levadura: es el principal microorganismo responsable de la fermentación de la

masa. La levadura que se emplea en panificación es la Saccharomyces cerevisiae.

Requisitos de calidad de la levadura Fuerza: capacidad para la producción de CO2, permitiendo una fermentación vigorosa



Uniformidad: producir los mismos resultados si reutiliza la misma cantidad. Esto facilita la estandarización de las formulaciones. Pureza Apariencia: debe ser algo húmeda y no debe desmoronarse demasiado al tacto.

Factores que necesita la levadura para actuar Azúcar: la levadura requiere de azucares para alimentarse, la obtiene de los azucares de la harina y de los que se adicionan en la formulación Humedad: la levadura requiere de agua para activarse y asimilar los nutrientes necesarios para su desarrollo. Sin agua no podría asimilar ningún alimento Materiales nitrogenados: la levadura los toma nitrógeno de la proteína de la harina Minerales: la levadura requiere de sales minerales para una actividad vigorosa. Temperatura: es necesario mantenerla en unas condiciones favorables para su desarrollo. Temperaturas muy bajas retardan su actividad y temperaturas demasiado altas aceleran el proceso de fermentación, lo que provoca sustancias que dan olor y sabor desagradable al pan, para su adecuada actividad se recomienda utilizar temperaturas de 26 – 28 °C. Cuando no se utilice se recomienda almacenarla en refrigeración.

Funciones de la levadura en panificación Posibilita la fermentación, transforma los azúcares a gas carbónico, alcohol y algunas sustancias aromáticas. Aumenta el valor nutritivo, suministra proteína de buena calidad al pan. Convierte una masa cruda en un producto ligero que al hornearse es 100% digerible Proporciona el sabor característico al pan.

S al: el empleo de la sal en la elaboración de pan principalmente es para dar sabor

al producto. Debe ser sal refinada para evitar el oscurecimiento de la miga o la presencia de sabores extraños.

Funciones de la sal en el proceso de panificación Mejora las propiedades plásticas de la masa, aumentando su tenacidad. Resalta los sabores de otros componentes Permite una hidratación superior de la masa Fortalece el gluten Controla la fermentación de la masa Restringe la actividad de las bacterias acidas en la masa Favorece la coloración de la corteza, mejorando el aspecto del pan, produciendo una corteza más fina y agradable Mejora el sabor del pan



Componentes enriquecedores

Grasa: se emplean diferentes tipos de grasas de acuerdo a la formulación. Estas son: grasa de origen vegetal o animal, aceite hidrogenado, mantequilla y margarina.

Características de las grasas Aumenta el valor nutritivo del producto Ayuda a fijar los líquidos Facilita el trabajo de las mezcladoras Se obtienen productos más suaves Evitan el resecamiento de las masas Lubrican el gluten manteniéndolo elástico Mejora la conservación ya que la grasa disminuye la perdida de humedad, manteniendo el pan fresco.

A zúcar: se emplean diferentes clases de azucares como la sacarosa, lactosa, glucosa, maltosa, melaza, miel.

Funciones del azúcar en la panificación Sirve de alimento para la levadura Responsable de la coloración de la corteza del pan, debido a la caramelización del azúcar Actúa como conservador porque aumenta la presión osmótica, inhibiendo la proliferación de microorganismos Absorbe la humedad ya que es giroscópica y trata de guardarse con el agua Le da suavidad al producto

Leche: se utiliza leche líquida entera o descremada, en polvo, condensada, suero. Funciones de la leche en la producción de pan Mejora la apariencia del pan, le proporciona color a la corteza ya que la lactosa se carameliza, además proporciona una coloración característica a la miga. Mejora la textura, el pan elaborado con leche es más suave Eleva el valor nutritivo del pan, proporciona al pan proteínas. Mejora el sabor Aumenta la absorción del agua Mejora la conservación ya que retiene la humedad



Mejoradores: La calidad panadera de la harina tiende a mejorar con el tiempo 1-2 meses. La mejora se puede acelerar si se expone a la acción del aire. Esto conduce exponer al producto a riesgos de actividad enzimática como por ejemplo a la acción de las lipasas y lipoxigenasas para iniciar la oxidación de lípidos. Este proceso se puede acelerar usando mejoradores de masa, los cuales son aditivos químicos que modifican las propiedades físicas del gluten durante la fermentación. Esto mejora la calidad de la harina proporcionando mayor volumen y una miga de textura fina.

Acción de los mejoradores: Actúan sobre las estructuras de la gliadina y glutenina, específicamente sobre los grupos tioles (-SH) del aminoácido azufrado cisteína presente en cada una de ellas. Los mejoradores oxidan el grupo tiol o (-SH) de la cisteína presentes en el gluten de trigo. Por tanto, estos grupos tiol ya no pueden participar en las reacciones con enlaces disulfuro ( –S-S-) en la misma cadena proteica tanto de la gliadina como la glutenina, reacción que se cree que es la responsable de desencadenar las tensiones en la masa, por lo tanto la masa queda más apretada, es decir, reduce la extensibilidad. Su acción la ejerce en la fermentación, pero no sólo aumentan la producción de CO2 en la masa fermentada, sino que mejora la retención de gas, porque la masa se vuelve más elástica y trae consigo un aumento de volumen. Entre los mejoradores están: Bromato de potasio: usado entre 10-45 ppm/peso de harina Ácido ascórbico: fortalece al gluten. Mejora la retención gaseosa y aumenta el volumen del pan. Sales de ácido láctico y esteárico: mejoradores de masa y antiendurecedor. Aumenta la retención de gas, disminuye el tiempo de fermentación, aumenta el volumen de la masa. En Colombia los blanqueadores que se usan está el peróxido de benzoilo y la legislación colombiana prohíbe el uso del bromato de potasio de acuerdo a los estipulado en la resolución 1528 / 02 del Ministerio de salud. Anexo 2

Proceso de panificación Las operaciones que se utilizan para el proceso de panificación son secuenciales, y sencillas, pero se debe tener cuidado con algunas características específicas. Diagrama 2.



Para hacer pan con harina de trigo son necesarios tres parámetros: Formación de la estructura del gluten Esponjamiento de la mezcla por la incorporación de un gas Coagulación del material calentándolo en el horno

Pesado y Amasado: se tiene en cuenta la formulación establecida y el tipo de pan.

A mas ado: El amasado consiste en la distribución uniforme de los componentes y

la formación y desarrollo del gluten, experimenta un desarrollamiento de las moléculas y su unión por enlaces cruzados, para formar una vasta red de proteínas que en total se llaman gluten. Tiene como finalidad formar una masa elástica, consistente y homogénea. Las cadenas de la proteína se mantienen unidas entre sí para varios tipos de enlaces: como enlaces – S-S al romperse estos enlaces permiten que las moléculas se desarrollen y se puedan unir en varias posiciones uniendo entre si moléculas separadas de proteínas lo que contribuye una parte importante del amasado.

Durante el amasado las gluteninas y las gliadinas, se desnaturalizan y establecen –S –S, entre los grupos de cisteínas, en varias posiciones de partes separadas de la proteína. El tiempo de amasado depende del tipo de amasadora, el tipo de harina, de la temperatura de la masa y del sistema de panificación empleado. Es indispensable la verificación de los cálculos de hidratación de la harina.

Fermentación: la fermentación se produce espontáneamente, se activa por medio

de la levadura Saccharomyces cerevisiae. Las diastasas de la harina por acción de la levadura se transforman el almidón en dextrina y luego en maltasa Se presentan otros tipos de fermentaciones como la acética, láctica y butírica que le proporcionan sabor y aroma al pan. El gas al dilatarse por la acción del calor produce los llamados ojos del pan, la coagulación del gluten y la hinchazón del almidón La fermentación comprende las operaciones posteriores al amasado, hasta el momento en que el pan ingresa al horno. Es por eso que se ha divido en tres etapas.5 Fermentación de la masa: es la primera fermentación que ocurre entre el final del amasado y el comienzo del corte. Fermentación intermedia: esta ocurre entre el corte, boleado y el moldeo. Es llamada fermentación de prueba intermedia. 5

CEPEDA RICARDO. (1991) Modulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Santafé de Bogotá D.C. Editorial UNAD



Fermentación final: se le conoce también como leudación La retención del gas es una propiedad de la proteína de la harina; el gluten, a la vez debe ser lo suficientemente extensible para permitir que suba la masa. La proteína debe ser fuerte para evitar que el gas se escape con facilidad”.

Elasticidad

glutenina

Corte: al terminar la fermentación la masa se corta en trozos o en tantas porciones de panes que se vayan a elaborar. Se utiliza una máquina cortadora para que las porciones sean homogéneas en tamaño y peso.

Boleado : también se le conoce a esta operación como redondeado. Las porciones

cortadas se hacen una bola compacta. Generalmente esta operación es manual presionando la palma de la mano en forma circular, se realiza con el fin de que los trozos de masa reposen antes de ser formados o moldeados.

Moldeo: Las bolas compactadas se extienden con la ayuda de un rodillo o de la

laminadora, para extraerle completamente el gas a la masa, se enrolla la masa sobre si misma asegurando un buen sellado, se continúa dándole la forma que corresponda al tipo de pan que se esté elaborando. Esta operación se adquiere con la práctica y requiere de una gran habilidad manual.

Leudación o Fermentación final: esta fermentación ocurre posterior al moldeo, se realiza a una temperatura de 30-35 °C, con una humedad de relativa entre 8085%, para evitarse el resecamiento de la corteza. Este es un periodo de fermentación acelerada para airear y dar a la masa un buen volumen haciendo que la miga del pan se forme bien y sea pareja.

Horneo: el objetivo del horneo es la cocción de las masa transformándola en un producto alimenticio apetitoso y digerible. Ocurren algunos cambios durante la cocción:

Aumenta la actividad de la levadura y produce grandes cantidades de CO2 A una temperatura entre 45 °C, se inactiva la levadura, terminándose todo aumento de volumen y a los 50 °C, muere la levadura. La diastasa transforma el almidón en maltosa, termina la acción de la diastasa a los 77°C Entre los 60-80 °C, se presenta modificación de las proteínas del gluten las que se coagula además se gelatiniza el almidón, perdiéndose plasticidad adquiriéndose la estructura definitiva del pan. La caramelización de la capa externa del pan, se inicia desde los 110120 °C. La máxima temperatura interna que alcanza el pan es de 100 °C, y la externa es de 190-270 °C, a esta temperatura el pan esta cocido.



Diagrama 2. Diagrama simbólico del proceso de panificación

Fuente: Rivera Alba Elizabeth. (s.f) Criterios de calidad industrial en trigo. Guía de laboratorio de farinología. Colombia. CORPOICA

Enfriamiento: terminada la cocción en el horno, el pan se saca y se enfría antes

de ser almacenado. Este enfriamiento se realiza sobre las latas en las mesas de



trabajo o en bandas transportadoras de cinta o en mesas giratorias ventiladas con aire frío.

Empaque: se debe tener algunos cuidados con los panes que se van a empacar:  

No empacar panes que aun estén calientes con temperaturas de 27-30 °C Emplear bolsas de polietileno que no tengan polímeros tóxicos

A lmacenamiento: el almacenamiento del pan se debe realizar en bodegas o

locales con buena ventilación, amplios, cuidando siempre la temperatura, ya que a mayor temperatura, mayores serán las mermas del pan.

Porcentaje de la formula y porcentaje panadero Para obtener el porcentaje de la formula se debe dividir el peso de cada ingrediente en el peso total de materias primas. El resultado será el porcentaje de cada ingrediente basado en el peros total de la formula. Al sumar el total de materias primas debe ser siempre el 100%. Por ejemplo:

Materia prima Harina Agua Levadura Sal Azúcar Grasa Leche en polvo descremada Total

Peso 60.0 Lb 37.2 Lb 1.8 Lb 1.2 Lb 2.4 Lb 1.8 Lb 1.2 Lb

Porcentaje 56.82 35.23 1.7 1.14 2.27 1.7 1.14

105.6 Lb

100

Para conocer el porcentaje de la harina, se multiplica el peso de la harina, dividido en el peso total de la fórmula y se multiplica por 100. (60.0 / 105.6) X 100 = 56,82 El anterior cálculo se conoce como método de porcentaje verdadero. En la práctica los panaderos usan un cálculo más práctico conocido como el “porcentaje panadero” , En este caso se dividen el peso de cada materia prima en el peso de la harina, por lo que siempre la harina es el 100% y el porcentaje total de todos los ingredientes es siempre mayor al 100%.



Ejemplo:

Materia prima Harina Agua Levadura Sal Azúcar Grasa Leche en polvo descremada Total

Peso 60.0 Lb 37.2 Lb 1.8 Lb 1.2 Lb 2.4 Lb 1.8 Lb 1.2 Lb

Porcentaje 100 62 3 2 4 3 2

105.6 Lb

176

Este método tiene como ventaja que se puede cambiar la cantidad de cualquier materia prima. Es muy utilizado para la formulación de nuevos productos o cuando se adaptan formulaciones a las nuevas normas nutricionales. Para hacer los cálculos se toma el peso de la materia prima y se divide en el peso de la harina: Harina: (60/60) X 100 = 100% Agua: 37.2/60) X 100 = 62% Levadura: (1.8/60) X 100 = 3% El otro caso que se puede presentar es cuando se encuentran formulaciones dadas en porcentaje panadero, se debe tener en cuenta los siguientes pasos: 1. Sumar el porcentaje total de la formula 2. Dividir el peso que se desea en el porcentaje total de la formula, así se obtiene el peso de la harina. 3. Multiplicar el porcentaje panadero de cada materia prima por el peso de la harina. De esta operación se obtiene el peso requerido para obtener el peso deseado por lote y divide en 100. A continuación se presenta un ejercicio para convertir una formulación dada en peso a porcentaje panadero y posteriormente utilice este porcentaje panadero para elaborar una producción de 70 Lb de peso. Lo primero que debe hacer es cambiar la formulación a porcentaje panadero, dividiendo el peso de cada materia prima en el peso de la harina y multiplicarlo por 100. A continuación, se calcula el peso de cada materia prima teniendo en cuenta que se debe obtener una producción de 70 Lb



Materia prima

Peso

Harina Agua Levadura Sal Azúcar Grasa

Porcentaje Panadero

Libras

50.0 Lb 31 Lb 1 Lb 1 Lb 2 Lb 1 Lb Total

Materia prima Harina Agua Levadura Sal Azúcar Grasa Total

70

Porcentaje Panadero 100 62 2 2 4 2 172

Libras 40.7 25.2 0.81 0.81 1.63 0.81 70

Defectos en el Pan Mal moldeado  Mala colocación del pan en el horno  Falta de vapor en el horno  Falta de cuidado en el manejo de los productos cocidos Maduración excesiva  Horno frió o masa superior a 28 C  Panes muy juntos en el horno Falta de volumen  Bajo porcentaje de gluten en la harina  Masas frías y duras  Demasiada sal  Poco desarrollo en la fermentación  Horno demasiado caliente o con poco vapor  Manipulación excesiva

Exceso de volumen  Demasiado desarrollo en la fermentación  Insuficiente sal  Horno frío  Masa blanda con mucha levadura Falta de gluten en la harina. Corteza demasiado oscura  Harinas procedentes de trigos germinados  Poca fermentación  Exceso de azúcar Ampollas en la corteza  Masa muy fría  Poca fermentación  Excesivo amasado  Demasiada humedad en la cámara de fermentación


ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: 211615 – PROCESOS DE CEREALES Y OLEAGINOSAS  

Masas demasiado duras Calor demasiado alto en el horno

Falta de fermentación  Masa muy fría o enfriada en la fermentación  Poca levadura  Demasiada sal  Harina muy fuerte Falta de color  Harina de mala calidad  Harina deficientes en azucares naturales  Poca maduración de la masa Falta de brillo en la miga  Harina de mala calidad  Largo tiempo de fermentación Defectos de granulidad y estabilidad de la miga  Harinas flojas y mal equilibradas  Poco desarrollo mecánico  Fermentación excesiva Grietas en la corteza  Fermentación excesiva  Horno muy caliente  Demasiado aditivo

Cuando la corteza se descascarilla  Masa demasiado fría  Masa demasiado dura  Exceso de fermentación  Demasiado mejorador  Índice de maltosa muy bajo

Fermentación excesiva  Masa muy caliente  Demasiada cantidad de levadura  Poca sal  Fermentación final excesiva  Mal empleo de los mejoradores Envejecimiento rápido del pan  Falta de gluten  Prolongada cocción a baja temperatura  Exceso de volumen Grumos en la miga  Restos de masa seca en la amasadora  Cocción insuficiente  Harinas tratadas  Harinas elaboradas con harinas germinadas  Apilamiento de los panes calientes

Sistemas de panificación Estos sistemas se clasifican desde el punto de vista de la fermentación de la levadura y pueden ser sistemas convencionales y recientes.

Métodos Convencionales son aquellos que requieren de de un periodo de varias horas para la fermentación de la masa y así obtener un adecuado desarrollo de la masa.6

6

Tomado del Módulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Ricardo Cepeda. UNAD


ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: 232016 – TECNOLOGIA DE CEREALES

Método directo: es el método más utilizada en panaderías a pequeña escala. El proceso consiste en mezclar en una sola etapa todos los componentes en el amasado, luego la masa se deja en reposo para que fermente. Método de esponja o poolish: es el método empleado por las grandes industrias panificadoras. Este método emplea una primera etapa en donde se utiliza un 50-75% de harina y un 60-70% de agua, malta, azúcar y levadura, dejando la esponja en reposo durante 3-4.5 horas. En la segunda etapa la esponja fermentada se amasa, y se agrega el resto de los componentes obteniéndose un amasado final. Método directo en doble amasado o mixto: este método es una combinación de los dos anteriores. Primero entonces se mezclan todos los ingredientes, dejando fermentarla masa durante varias horas, pasando luego a la amasadora, luego se somete la masa a otro reposo para obtener la fermentación final y así continuar con el corte.

Métodos R eci entes estos métodos elimina el periodo de fermentación, obteniendo el desarrollo de la masa a través de trabajos mecánicos o con el efecto de reacciones químicas, el primer método fue desarrollado en Estados Unidos y el segundo en Inglaterra

Método continuo: es un proceso que va desde el amasado hasta el horneo. La masa se desarrolla a través de fuerzas mecánicas bajo presión. Consiste en mezclar todos los ingredientes a excepción de la harina obteniéndose un mosto el cual es fermentado con agitación durante una a cuatro horas, luego se mezcla el mosto con la harina en la amasadora hasta obtener el desarrollo de la masa. Método Chorleywood: el desarrollo de la masa se obtiene empleando en el amasado altas velocidades. Se diferencia del anterior en que la masa no tiene fermentación primaria y va directamente del amasado al corte. Funciones del equipo de panadería AMASADORA: Este equipo se utiliza para incorporar todos los componentes necesarios para formar una masa y físicamente desarrollar la proteína formadora del gluten. Tipos de amasadoras: horizontal, continua, en espiral y de alta velocidad CUARTO DE FERMENTACIÓN: Es un área con ambiente controlado, en donde se fermentan las masas. Se controla temperatura y la humedad, ofreciendo las condiciones óptimas de fermentación. La

REBANADORA DE PAN: Esta máquina cortao rebana el pan , creando piezas individuales de acuerdo al gusto del consumidor LAMINADORA: Tiene como fin eliminar el gas y reducir el tamaño de las células de gas mayores que están dentro de la masa. Está compuesta por dos juegos de rodillos. Los rodillos crean el diámetro y espesor deseado, anterior al moldeado. Generalmente los rodillo están hechos de teflón



temperatura varía entre 24-29 °C con una humedad del 75-80%

CORTADORA: Este equipo corta la masa en trozos más pequeños con un peso BOLEADORA: La operación que realiza determinado. En este momento la masa esta máquina es la de redondear los libera gas de la levadura. pedazos de masa divida creando un forma HORNO: Es una cámara calentada donde consistente. se hornea el producto por convección, radiación y conducción.

Lección 19. Procesos de la industria semolera Las pastas alimenticias se obtienen por secado de una masa no fermentada, elaborada con sémolas, semolinas de harina de trigo duro o semiduro. Según la norma ICONTEC No 1055. Pastas alimenticias son: productos preparados mediante el secado apropiado de las figuras formadas del amasado con agua, de derivados del trigo u otras farináceas aptas para el consumo humano o combinación de las mismas. Pastas alimenticias especiales: pastas adicionadas con vegetales tales como acelgas, espinacas, tomates o pimentones.

Materias Primas Empleadas en el Proceso Es importante tener en cuenta que la calidad de la pasta depende de: las materias primas, del proceso de producción y de la formulación, figura 26. Los principales componentes para la elaboración de pastas son el agua y la sémola que está compuesta principalmente por las proteínas del gluten y por almidón, siendo estos elementos importantes en la elaboración del producto. La sémola se obtiene generalmente de trigos duros que se fragmentan en partículas grandes y las harinas de trigos blandos aunque algunos pueden dar semolinas que también son utilizadas como materia prima en la obtención de pastas. El contenido de agua, que se adiciona en el momento del amasado es de 18-25%, con respecto a las materias primas secas, consiguiéndose entonces una masa con 30-32% de humedad y un producto terminado con 12.5% de agua con respecto a la masa.



Figura 26. Parámetros de calidad de la pasta

Fuente: KILL. R.C. (2004) Tecnología de la Elaboración de pasta y sémola. España. Acribia S.A.

Los otros componentes adicionales de las pastas son: Huevo: le aporta consistencia y color a la pasta y la hace más nutritiva. Se adiciona en forma líquida o deshidratada. Verduras: se deben triturar en forma de puré y se adicionan a la masa aportándole color, además de enriquecer el producto aportando vitaminas y minerales. Las verduras más utilizadas son la espinaca, la zanahoria, el tomate, el pimentón, y las acelgas. Suplementos de vitaminas y minerales: se adiciona compuestos preparados especiales como hierro, y vitaminas del complejo B o complementos naturales como levadura de cerveza y germen de trigo. A este tipo de pastas se le conocen como enriquecidas. Suplementos proteínicos: estos suplementos pueden ser harina de soya, leche descremada en polvo o gluten de trigo. A estas pastas se les denomina fortificadas

Proceso de Elaboración En el diagrama 3, se aprecia el proceso general para la obtención de pastas alimenticias. Las pastas alimenticias se clasifican de acuerdo a las materias primas utilizadas: Pastas alimenticias simples: se componen de sémolas y agua



Pastas alimenticias compuestas: además de los anteriores ingredientes se adiciona, gluten, soya, huevos, leche, colorantes naturales de hortalizas y verduras como el tomate y la espinaca entre otros, etc. Pastas alimenticias rellenas. Estas pueden ser simples o compuesta a las que se les adiciona en su interior, carnes, pescado, huevos, aceites, etc. Pastas alimenticias frescas: son aquellas que no han sido secadas. Pastas alimenticias de acuerdo a su forma:  Largas:

Obtenidas por extrusión y secadas en tiras rectas y suelta. Pueden presentar sección circular como los espaguetis, sección anular como los macarrones y sección rectangular como los tallarines.  Las roscadas: fabricadas por extrusión de la masa a través de hileras o por laminación. Se obtienen tiras que se enrollan en madejas con sección circular como los fideos o rectangular como los tallarines. Pastas alimenticias de acuerdo a los productos obtenidos están: pasta de gluten, pasta al huevo, pasta a la leche, pasta al tomate, pasta a las espinacas, etc.

Descripción del Proceso Recepción y Almacenamiento de las materias primas: esta operación consiste en el pesado y almacenamiento temporal de cada una de las materias primas necesarias para el proceso de elaboración de las pastas alimenticias. Mezclado y Amasado de los Ingredientes: en esta operación se realiza la mezcla de los ingredientes los cuales se adicionan poco a poco mientras se amasa y agita la masa (para procesos a pequeña escala). El amasado de la sémola con agua permite obtener una mezcla granulosa. Esta operación se realiza en un tiempo de 10 minutos. Además del agua se adicionan colorantes y conservadores. Extruido: Se realiza en una cámara cilíndrica en donde un tornillo sin fin (figura 27) empuja la masa hacia el molde que es el que da la forma a la pasta, se emplea altas presiones. Además posee unas cuchillas que cortan la masa de acuerdo al tipo de pasta. Este proceso dura aproximadamente 2 minutos a una temperatura de 40-45C, esto con el fin de evitar que el almidón que se encuentra en la proteína se deteriore. En el extruido se debe controlar la presión de la masa que depende de: la humedad de la masa, la resistencia del molde, el dispositivo de protección del molde, la placa filtrantes y la temperatura de la masa; esta última depende de la temperatura de la sémola, temperatura del agua de alimentación y del calor generado por la fricción en las mezcladoras y en los tornillos de extrusión 7 7

KILL. R.C. (2004) Tecnología de la Elaboración de pasta y sémola. España. Acribia S.A.



Cuando el proceso se realiza a nivel semindustrial, no se realiza la extrusión sino un laminado, que consiste en dejar caer la masa por la tolva y a la salida de los cilindros la masa estará refinada y se recoge para ser llevada a la moldeadora. En la moldeadora se coloca la masa manualmente en los cilindros tubuladotes, al estar llenos, se coloca un pistón que trabaja conjuntamente con un sistema de engranaje y con una rueda dentada manual. Esta ejerce presión para deslizar el pistón por el tubo y obliga a que la pasta pase por el molde enroscado que forma las láminas de la pasta por compresión. La masa ya laminada se coloca sobre unas mesas de superficie plana, cortándose cada lámina con moldes. A continuación se cuelgan las pastas moldeadas en unos escabiladeros o carros secadores. Diagrama 3. Proceso de elaboración de pastas alimenticias

Pesado De: AGUA, SEMOLA, HUEVOS, SAL

10 min.

40-45 C / 2 min.

70 C

Fuente: Hernández, Elizabeth (Actualizado 2009). Módulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Sogamoso. UNAD



Figura 27. Principales componentes de una prensa de tornillo único para pasta

Fuente: KILL. R.C. (2004) Tecnología de la Elaboración de pasta y sémola. España. Acribia S.A.

Secado: se realiza con una o varias corrientes de aire caliente. Se realiza a 70 °C, la duración del proceso se calcula por el contenido de lisina, algunas veces se realiza un presecado normal moviendo el producto para evitar que la pasta se pegue. Es necesario controlar el secado de la pasta, para evitar que se quiebre, se presenta este fenómeno cuando hay un porcentaje de humedad en el centro y en la superficie de la pasta, se observa al primer y segundo día después del secado. Enfriamiento: esta operación es previa al empaque el enfriamiento se realiza hasta temperatura ambiente Envasado o Empaque: se empaca el producto en bolsas de celofán o de plástico, se pesan y se sellan Contenido nutricional y características de las pastas alimenticias El valor nutricional de la pasta depende de la composición de la harina, de las materias primas empleadas y de si son enriquecidas o fortificada. La pasta posee



un bajo contenido en grasa. En la tabla 15 se observa el contenido de nutrientes de dos tipos de pastas y en la tabla 16, se aprecian algunas características de varios tipos de pasta. Tabla 15. Composición química de dos tipos de pasta COMPONENTE PASTAS SIN HUEVO PASTA AL HUEVO Calorías. Kcal. 342 362 Carbohidratos g 74 70 Proteína g 12 12.3 Grasa g 1.8 2.8 Fibra g 2.9 3.4 Fósforo mg 190 191 Potasio mg 250 164 Vitamina B1 mg 0.22 0.17 Vitamina B2 mg 0.03 0.07 KILL. R.C. (2004) Tecnología de la Elaboración de pasta y sémola. España. Acribia S.A. Tabla 16. Características de varios tipos de pastas TIPO DE PASTA

MAXIMODE HUMEDAD %

MAXIMO DE CENIZAS Sobre sustancia seca 1.1

MAXIMO DE ACIDEZ DE LA GRASA Sobre sustancia seca 5.0

MINIMO DE PROTEINAS Sobre sustancia seca 9.5

Simples

12.5

Simples calidad superior Compuestas al gluten Compuestas al huevo Compuestas a la leche Compuestas al tomate Compuestas a las espinacas Rellenas* Frescas

12.5

0.9

4.0

11.0

12.5 12.5 12.5

1.1 1.1 1.2

5.0 5.0 5.0

20. 12.5 11.0

12.5

1.3

5.0

11.0

12.5

1.5

5.0

11.0

-

**

6.0 6.0-7.0

**

30.0

*El peso del relleno será, como mínimo, el 25% del peso total ** Los mismos valores que las correspondientes pastas secas Fuentes: Falder Rivero ángel. (Marzo-Abril. 2003) Enciclopedia de los Alimentos. Recuperado en el 2005 de http://www.mercasa.es/es/publicaciones/Dyc/sum68/pdf/enciclopedia.pdf



Lección 20. Procesamiento de diferentes tipos de galletas Según la norma ICONTEC galletas se define como: productos obtenidos mediante el horneo apropiado de las figuras formadas del amasado con agua, derivados del trigo u otras farináceas aptas para el consumo humano. De la elaboración de galletas y la gran variedad que se encuentra en el mercado, a resultado una gran industria del sector alimentario por tal razón es interesante conocer cada uno de los componentes o materias primas empleadas, el proceso y la conservación. La masa para la producción de galletas no esponja por acción biológica ya que no se emplean levaduras y no hay fermentación

Materias primas empleadas en el proceso Las materia primas fundamentales para la elaboración de las galletas en general son: harina, grasa, aceite, huevos, azúcar, jarabes, emulsionantes, colorantes, saborizantes, etc.

Harina: la harina que se emplea para la elaboración de galletas es la proveniente de trigos blandos, debe ser de diámetro muy pequeño y homogéneo. La función de la harina es la de aportar almidón, responsable de dar la estructura al producto. Gasas y aceites: la grasa empleada puede ser de origen animal o vegetal, pero los que más se emplean son las de origen vegetal. Sus funciones son las de incorporar aire favoreciendo el esponjado, dan sabor y aroma, impiden la formación de gluten, son lubricantes, dan suavidad a la masa; presentan una desventaja que es la oxidación que facilita el deterioro y otorga olores desagradables al producto. Huevos: El huevo proporciona proteínas hidrosolubles, que favorecen la formación de espumas, lo que proporciona aire que da lugar a volumen y estabilidad Polvo de hornear: su función es hacer que la masa crezca. Azúcar y jarabe: es considerado al igual que la harina en el constituyente mayoritario o parecido en porcentaje. Cumple funciones como: esponjante, favoreciendo la incorporación de aire e impide la formación de gluten, además humecta el producto es decir lo hace más blando, también aumenta el periodo de vida útil del producto final debido a que retiene agua y retarda la gelificación. Le aportan al producto el color.



Saborizantes y potenciadores de sabor: son conocidos comúnmente como esencias. Son los que le dan el sabor, se encuentra saborizantes naturales o artificiales, debidamente aprobados por las autoridades correspondientes Sal: se utiliza con el fin de potenciar el sabor de las galletas. Se utiliza de 1-1.5% del peso de la harina Agua: es esencial para la elaboración de la masa que se va a hornear Leche: la leche le proporciona a las galletas proteínas, azúcares que dan color, aminoácidos que favorecen la formación de sustancias aromáticas. Su función es la de hidratar y dar aroma y suavidad Conservantes: los más utilizados son el bicarbonato de sodio, los acidulantes y los colorantes. Etapas en la elaboración de galletas En el diagrama 4, se observa el proceso general para la obtención de galletas.

Mezcla y Dispersión: consiste en la disolución homogénea de los ingredientes sólidos en los líquidos Formación de la masa: con el amasado se consigue desarrollar el gluten a partir de las proteínas hidratadas de la harina. Laminado: la función del laminado es compactar la masa, transformándola en una lámina de espesor uniforme, la masa se comprime eliminándose el aire que contenga. Al formarse la lámina esta se dobla y se vuelve a pasar por la laminadora. La masa reposada se encoge y se engruesa, por lo que el grosor de la lámina depende del calibre de los rodillos. Figura 28. Moldeado: la forma del producto depende del mercado y el consumidor final. Las formas más comunes son redondas, rectangulares, de figuras y agujeros (permiten la salida del vapor de agua) Cocción: El proceso consiste en eliminar humedad por la acción de altas temperaturas. El producto esponja hasta que todo el almidón se haya gelatinizado. Durante la cocción se presentan algunas modificaciones como: Disminución de la densidad del producto desarrollando una textura abierta y porosa Reducción del nivel de humedad 1-45 cambio en la coloración de la superficie



Diagrama 4. Proceso para la elaboración de galletas

Pesado de: HARINA, AZUCAR, MARGARINA, HUEVOS, SAL MARGARINA, AZUCAR, HUEVOS, SAL

BAJA VELOCIDAD

350 C \ 15MIN

Fuente: Hernández Elizabeth (Actualizado 2009) Módulo de Tecnología de Cereales y oleaginosas. Sogamoso. UNAD

Enfriamiento: se enfría solidificándose el almidón y disminuye el volumen a medida que baja la temperatura. El enfriamiento debe ser paulatino para que no se rompa la galleta. Empaque: el empaque debe ser de material resistente a la humedad, para que no entre al producto pero que permita la salida de gases que se producen en el interior.



Figura 28. Laminadora

Perfecta Curibita. Recuperado en Abril de 2005 de http://www.perfecta.com.br

CAPÍTULO 5. PROCESOS PRODUCTIVOS DE LA CEBADA Introducción La cebada en la industria de alimentos principalmente ha sido utilizada para la elaboración de bebidas alcohólicas como lo es la cerveza y el whisky. En este capítulo se trataran conceptos que hacen referencia a todo el proceso de obtención de cerveza, desde su historia, conservación proceso de maltaje, proceso cervecero, tipos de cerveza y conservación.

Lección 21: Procesos de la industria maltera La malta de cebada es la materia prima fundamental para la elaboración de la cerveza, ya que el grano está revestido por una cáscara que protege el germen durante el malteado y evita que el grano pierda su contenido de almidón, es el elemento esencial en la etapa de cocimiento, la cáscara sirve de lecho filtrante, facilitando de esta manera la separación del mosto de la parte sólida u orujo. Como en todos los cereales, la mayor parte del grano consta de almidones. Estos no son directamente fermentativos y por lo tanto surge la necesidad de transformarlos en sustancias fermentables, figura 30. En la germinación se producen unas sustancias que se distribuyen en el interior del grano y que posteriormente actúan de tal manera que transforman los almidones. Estas sustancias se llaman enzimas. El proceso general de maltaje se observa en el diagrama 5.



Diagrama 5. Proceso para la obtención de malta

14 – 16 °C/ 5-6 días

H = 4.5 – 5.5%

H = 4.5 – 5.5%


Remojo: el objetivo principal del remojo es dar a la cebada la cantidad necesaria de agua para que pueda germinar, además de completar la limpieza del grano, ya que extrae de las cáscaras sustancias indeseables para la malta.

El remojo es un proceso netamente físico, al comienzo la velocidad de absorción es rápida decreciendo gradualmente. Cuando la cebada se remoja el agua penetra a través de la cascarilla y la cubierta del grano entrando en este por medio del micrópilo. El embrión toma agua rápidamente mientras el endospermo se hidrata lentamente. El volumen de los granos aumenta en un 30%. Figura 29. Remojo de la cebada por aspersión Cebada Malteada. Recuperado en Abril de 2005 de http://www.cervezadeargentina.com.ar/articulos/maltas.htm



Figura 30. Proceso de acondicionamiento de la cebada y obtención de malta

MALTERIAS DE COLOMBIA S.A. (1994) Anotaciones sobre maltaje de cerveza. Colombia. Bavaría S.A

El agua de remojo arrastra sustancias como taninos, proteínas y ácido tustínico, además de algunos aminoácidos, enzimas y ácidos simples. La décima parte de los fosfatos se extraen en el remojo. Es necesario realizar cambio del agua de remojo ya que estas sustancias orgánicas son nutrientes para el desarrollo de microorganismos y producción de ácido acético. Esta operación se realiza por aspersión (figura 31), en tanques cilíndricos de fondo cónico. Se debe tener cuidado que la altura de la parte cilíndrica no debe



exceder el tamaño del diámetro, la parte cónica debe tener una inclinación de 45 grados que permita el flujo libre del grano para su evacuación. Figura 31. Tanque de remojo

1. Cono perforado 2. Salida de agua para transbombeo 3. Válvula de descargue de cebada 4. Entrada y salida de agua 5. Entrada de agua para ayuda de descargue 6. Tubería de aire 7. Caja de rebose y recolección de flotante Fuente: MALTERIAS DE COLOMBIA S.A. (1994) Anotaciones sobre maltaje de cerveza. Colombia. Bavaría S.A

.

Germinación: al iniciarse la germinación aparecen las raicillas en la base del

germen y la plúmula, comienza a crecer, atravesando la testa, por debajo de la cáscara dorsal. Los gránulos de almidón son atacados en parte por las enzimas amilolíticas. Figura 32. Germinación de la cebada

Cebada Malteada. Recuperado en Abril de 2005 de http://www.cervezadeargentina.com.ar/articulos/maltas.htm

Para obtener maltas uniformes y normales es necesario que el contenido de humedad de la cebada en germinación sea constante, durante la mayor parte de esta operación. La humedad uniforme es importante para que los procesos enzimáticos y las transformaciones químicas en el grano se lleven a cabo en forma correcta. Se toman muestras periódicas a la cebada germinante y a la malta verde,



Otra variable que se debe controlar es la temperatura, esta debe encontrarse en un rango entre 14 – 16 °C, controlándose mediante aireación en las materias neumáticas y en las maltas tipo Pilsen. A temperaturas altas aumentan las perdidas en el maltaje ya que la respiración de los granos es más acelerada, mientras que a temperaturas bajas de germinación, el nitrógeno soluble aumenta más evidente y la producción de enzimas proteolíticas es más alta. EL tiempo de germinación es de aproximadamente de 5-6 días para obtener maltas de características normales. La germinación se puede realizar por varios sistemas pero los más utilizados son las malterias neumáticas constituidas por las siguientes instalaciones: humidificadores, canales de circulación de aire, cajas de germinación y ventiladores, figura 31.

Tostación: La malta tostada con un contenido de humedad entre el 4.5 – 5.5%, es

un producto estable, pero no sujeto al deterioro bacterial. Este proceso suprime la actividad biológica, a medida que el contenido de humedad baja la actividad enzimática también disminuye, deteniéndose eventualmente. La tostación le da a la malta algunas características como el color, el aroma y el sabor. Además permite retirar con facilidad las raicillas, permitiendo que el grano sea molido sin dificultad. Durante la tostación se presenta la reacción de Maillard, que se lleva a cabo entre aminoácidos y azúcares reductores, produciendo pigmentos de coloraciones amarrillas y pardas, con eliminación de agua y gas carbónico; estos pigmentos se conocen con el nombre de melanoidinas, la sacarosa aumenta rápidamente, debido a la formación de este pigmento. Otra reacción que se presenta es la hidrólisis del almidón por la actividad amilolítica.

Desgerminado y Limpieza:

a la malta recién tostada se le debe retirar rápidamente las raicillas o gérmenes que se encuentran aún adheridas a los granos, debido a que son altamente higroscópicas, si la degerminación es demorada se puede dificultar la remoción total, ya que por la humedad absorbida perderán en parte fragilidad y presentan un aspecto quebradizo.

A lmacenamiento de la Malta: la malta limpia y desgerminada debe almacenarse

a temperaturas inferiores a 30 °C, para evitar que gane humedad y que se desmejoren sus características y cualidades cerveceras.

Lección 22: Características de la cerveza y materia prima utilizada Características de la cerveza Son muchas las leyendas que sobre el origen de la cerveza se han escrito. El relato más antiguo es sobre una bebida obtenida de la fermentación de granos denominada siraku, esta cerveza se remonta a 4.000 años a.c. En unas tablas de arcilla escritas en un lenguaje sumerio se encuentra la fórmula de elaboración de



cerveza casera que consiste en cocinar pan, deshacerlo en migas, se prepara una mezcla en agua, obteniéndose una bebida fascinante. La cerveza se extiende desde Oriente Medio por los países de la cuenca de oriental Mediterránea. Es así como los egipcios toman el método sumerio y elaboran una cerveza que denominan zythum, descubren la malta y adicionan a la bebida diferentes sustancias para darle aroma y color, es así que utilizan azafrán, miel, jengibre y comino. Mientras que entre los romanos y griegos la cerveza era considerada como una bebida de la gente sencilla, en el norte de Europa consumían la cerveza para festejar las fiestas familiares y religiosas y los triunfos alcanzados por los amigos. En la edad media nace la cerveza de los monjes denominada cerevisa monacorum, los monjes mejoraron el sabor, aroma y aspecto de la cerveza. Las primeras cervecerías surgen entre los siglos XIV y XVI, entre las que se destaca la de Hamburgo y Zirtau. A finales del siglo XV, en Alemania se publica la primera ley de pureza de la cerveza, en donde se estableció como ingredientes en su elaboración el uso de malta de cebada, agua, lúpulo y levadura. La incorporación de la maquina a vapor en la industria cervecera a finales del siglo XVIII, se dio inicio a la verdadera época dorada de la cerveza, al igual que al descubrimiento de la nueva fórmula de producción en frío y con los descubrimientos de Pasteur sobre el proceso de fermentación a finales del siglo XIX. Debido a que cada cervecería y maestro cervecero tenía sus propias formulas, se llegó a producir alrededor de 17 tipos de cerveza y posiblemente más. Se elaboraban cervezas a base de trigo rojo, fuertes, malteadas, espesas, elaboradas con cebada, dátiles, saladas, entre muchas de las que se encontraron. Al mismo tiempo el contenido de alcohol iba desde los 4° de la cerveza común hasta los 14° o más de la cerveza fuerte. El mayor productor mundial de cerveza es Estados Unidos, con el 20%, le sigue Alemania con un 10%, China con el 9% y Argentina con el 1%. La cerveza sigue siendo la bebida alcohólica más apetecida por los colombianos, es de excelente calidad y es considerara como una de las mejores del mundo, al igual se considera a Colombia por naturaleza como un país cervecero. Este producto sigue siendo uno de los productos más rentables. Según cifras entregadas por Bavaria, el 73% de los hombres toma cerveza, lo que genera un consumo anual de 66 litros por persona, mientras que el 41% de las mujeres hace lo propio y consume, en promedio, 24 litros al año. En los últimos años se ha iniciado la producción de la cerveza tipo Premium, elaborada únicamente con cebada sin el agregado de arroz, trigo o maíz, que cambian el gusto sin alterar su calidad.



La cerveza es una bebida resultante de la fermentación alcohólica, mediante levadura seleccionada, de un mosto procedente de la malta (germinación, secado y tostado de los granos de cebada), con o sin la adición de otros cereales al que se han agregado lúpulos y sometido a un proceso de cocción. Tras filtrar la cerveza, se procede a su envasado en botellas, latas o barriles. La cerveza debe tener un grado de alcohol entre el 2.5 y 7.0. El proceso de elaboración de cerveza consta de tres etapas claramente definidas, que son Cocimiento, Fermentación y Reposo las cuales dependen exclusivamente del tipo de cerveza que se piensa elaborar, debido a que según la clase de cerveza varía la cantidad y tipo de Materia Prima. Esta es una de las causas principales por las cuales existen tantas variedades de cerveza. Siendo las otras el: Tipo y naturaleza de Agua cervecera Tipo y naturaleza de levadura cervecera Tiempos y Temperaturas en Cocimiento Tiempos y Temperaturas en Fermentación

Composición Cada uno de los componentes de la cerveza le da una característica específica. El efecto embriagador se debe al contenido de alcohol en forma de etanol, formado a partir de la acción de la levadura que transforma los azucares en alcohol; el aroma de la cerveza lo aporta el lúpulo y los productos secundarios del tostado y de la fermentación; el valor nutricional se le aduce a los extractos no fermentados y al alcohol; la acción refrescante al gas carbónico. Vitaminas y minerales: la cerveza tiene un bajo contenido de vitaminas del complejo B, por ser tan bajo no es considerable nutricionalmente. El consumo de un litro de cerveza, con o sin alcohol, aporta los siguientes porcentajes de los requerimientos mínimos diarios: Tiamina 1 – 40% Riboflavina 19-63 % Ácido pantoténico 25 % Niacina 27-83 % Silicio 100 % Magnesio 50 % Fósforo 40 % Potasio 20 % Calorías y alcohol: un componente importante de la cerveza es su contenido de alcohol y de carbohidratos. Las cervezas tipo Ale aportan menos calorías que las cervezas fuertes, debido a su alto contenido de alcohol y de carbohidratos; en promedio el consumo de 300ml de cerveza aportan 150 Kcal.



Aditivos: el uso de aditivos en la elaboración de cerveza es cada día más común y cuestionable ya que la gran mayoría son utilizados para conservar otros alimentos. Algunos países no permiten el uso de estos productos.

Materias Primas Malta: la malta está constituida por granos de cebada germinada y tostada. Se puede obtener malta de otros cereales pero la cebada ha sido el cereal más adecuado para elaborarla. Figura 33. Malta Cervecera Recuperado en Abril de 2005 de www.bierebel.com

Lúpulo: (Figura 34) se encuentra en la lupulina (gránulos de color amarillo que se encuentran en la flor), es considerado junto con la malta, el agua y la levadura como un constituyente indispensable para la elaboración de la cerveza. Le otorga a la cerveza el sabor amargo agradable y su aroma suave característico, además contribuye a su mejor conservación y a dar más permanencia a la espuma. En la tabla 17, se nombran los componentes del lúpulo. Figura 34. Flor de Lúpulo Recuperado el 22 de Julio de http://4.bp.blogspot.com/_VCdx6GNIaNI/RugGZKJ5skI/AAAAAAAAAU4/5z6uYT1lIQE/s400/12sep0 72%2B004%2Bcopia.jpg Tabla 17. Composición química del lúpulo

COMPONENTE Materias nitrogenadas Materias no nitrogenadas Celulosa bruta Aceites esenciales Taninos Extracto al Éter Agua Cenizas

% 17.5 27.5 13.3 0.4 3.0 18.3 10.5 7.5

Fuente Cervecería Virtual. Materia Primas. Lúpulo. Recuperado en Abril de 2005 de http://www.aldon.org/cerveza/lupulo.htm

Grits: se le conoce como adjuntos. Debido a la alta fuerza diastásica (fermento) de la malta es necesario adicionar a la cerveza cereales no malteados, para que su estabilidad sea buena. Los adjuntos le confieren a la cerveza un color más



claro con un sabor más agradable, mayor luminosidad y mejores cualidades de aceptación de enfriamiento. Se obtienen del arroz y el maíz, estos cereales pasan por diferentes procesos como: limpieza, remojo, desgerminación, secamiento y enfriamiento, separación del grits y almacenamiento.

Levadura: son microorganismos unicelulares que transforman los azúcares y los aminoácidos en alcohol y gas carbónico, (figura 35). Las cervezas que se elaboran con levaduras flotantes (aquellas que flotan en la superficie del mosto) reciben el nombre de tipo ale, la levadura utilizada es la Saccharomyces cerevisiae; las cervezas que se elaboran con levaduras que fermentan en el fondo de la cuba reciben el nombre de tipo lager, para este tipo de cerveza se usa la Saccharomyces carlsbergensis. La levadura empleada se recupera y es reutilizada varias veces. Figura 35. Levadura cervecera vista macro y microscópicamente

Fuente: La cerveza: elaboración y estilos. Recuperado en Abril de 2005 de http://www.cervezasdelmundo.com/cervezaselab.html

Agua Cervecera: se utiliza para la elaboración de la cerveza agua potable, la naturaleza del agua empleada en la fabricación de cerveza es de mucha atención y se llega a decir que el éxito de la cerveza depende del empleo adecuado del agua. Lección 23: Proceso cervecero En el diagrama 6, se puede observar el proceso general para la elaboración de cerveza.

Molienda: El proceso consiste en triturar el grano, respetando la cáscara y provocando la pulverización de la harina, la malta se comprime entre cilindros siempre evitándose destruir la cáscara lo menos posible ya que servirá de lecho filtrante en las operaciones de filtración del mosto Cocimiento: Este proceso se realiza en la denominada sala de cocimientos, desde la olla de crudos hasta el tanque de sedimentación. Se extraen de la malta



la mayor cantidad de extracto y de la mejor calidad posible de acuerdo al tipo de cerveza.

Olla de crudos : En esta olla se vierte la totalidad del grits, más un 15% de

malta con relación al grits, adicionando un volumen de agua adecuado hasta obtener una masa uniforme a través de una agitación constante, esta masa se hace hervir por espacio de unos minutos con el fin de encrudecer el almidón para facilitar el ataque de las enzimas.

Olla de mezclas : A la vez que se hace hervir la masa de crudos, el resto de las

harinas de malta, con una cantidad adecuada de agua se mezclan y se eleva la temperatura de 50 a 55 °C, elevándose hasta 75 °C, al final se obtiene una masa de malta cuyas enzimas están listas para actuar sobre la masa de crudos, esta última es bombeada a 98 °C a la olla de mezclas, con agitación constante, alcanzándose una temperatura de 70 -72 °C, subiéndose la temperatura a 76 °C para que la acción enzimática sea más rápida. En este momento todo el almidón de malta se ha transformado en azúcar fermentable gracias a la acción de las enzimas, este fenómeno se conoce como sacarificación.

Olla de filtración : La masa pasa de la olla de mezclas para ser filtrada, de la

cual se obtiene a través de lecho filtrante (formado por las cáscaras) un líquido claro, y azucarado llamado mosto, este proceso consiste entonces en dejar sedimentar la masa durante unos quince minutos aproximadamente, con el fin de que los afrechos, formen sobre el falso fondo de la olla un lecho filtrante y cuando el mosto muestra una claridad suficiente se envía a la olla de cocción. Para retirar las sustancias solubles de los afrechos saturados, que forman el lecho filtrante se vierte sobre la olla de filtración agua a una temperatura de 75 °C, comenzando una segunda filtración. Resulta entonces un segundo mosto que se mezcla con el primero en la olla de cocción.

Olla de cocción : El mosto se somete a una ebullición con el fin de eliminar

microorganismos, durante la cocción se adiciona el lúpulo con el propósito de suministrar las sustancias amargas y aromáticas que le confieren el sabor característico a la cerveza. La cocción del mosto busca además la inactivación de enzimas para evitar degradaciones y la coagulación de ciertas sustancias nitrogenadas que pueden causar turbidez a la cerveza.

Sedimentación y Enfriamiento: Después de la ebullición del mosto, durante aproximadamente una hora y media con el lúpulo, el mosto se envía al tanque de sedimentación, en donde se retienen los materiales sólidos presentes en el, además de retener los residuos del lúpulo en estos tanques se enfría el mosto hasta alcanzar una temperatura de 60 °C, para ser enviado al tanque de fermentación. En este trayecto se enfría el mosto, empleando un equipo de refrigeración, a una temperatura de 5 – 10 °C que es la temperatura adecuada para la fermentación alcohólica; el mosto se airea para evitar el desarrollo de agentes contaminantes. El mosto frio se envía a los tanques de fermentación.



Diagrama 6. Proceso para la obtención de cerveza

Malta, gritz, agua cervecera

10 C

Oxigeno

Adición de Levadura

Gas Carbónico


Fermentación: Es una de las etapas del proceso más difícil de controlar. El proceso consiste en adicionar la levadura, en estos tanques (figura 36), se realiza en si la transformación del mosto en cerveza, ya que las enzimas que contiene la levadura actúan sobre algunos compuestos del mosto. La fermentación juega un papel importante en la calidad de la cerveza, en particular gracias a los productos secundarios como los alcoholes superiores y ésteres. La fermentación tiene un tiempo de duración de 5 – 7 días dependiendo de la temperatura, en donde el azúcar se transforma en alcohol y gas carbónico, obteniéndose la llamada cerveza verde (es una bebida alcohólica con un contenido de gas carbónico), a la que le falta el sabor que se obtiene con la maduración. Después de terminada la fermentación la cerveza se separa de la levadura, la que puede ser utilizada nuevamente, la cerveza se deja un



determinado tiempo en reposo, durante el cual se fijan ciertas cualidades y se clarifica naturalmente, después es filtrada la levadura.

Maduración: Con este nombre se conoce el proceso en el cual la cerveza después de fermentada dura en reposos a baja temperatura antes de ser filtrada. Se divide en dos etapas llamadas: reposo y acabado. El objetivo de la maduración es dejar sedimentar en forma natural la materia amorfa y la levadura que aún tiene la cerveza, además de refinar el sabor verde; Además se favorece la formación esteres que le proporcionan a la cerveza un aroma característico a cerveza madurada. Figura 36. Proceso de fermentación

La cerveza: elaboración y estilos. Recuperado en Abril de 2005 de http://www.cervezasdelmundo.com/cervezaselab.html

Filtración: Al final de la maduración la cerveza se filtra para eliminar la levadura, se debe tener cuidado de proteger la cerveza de la oxidación, agregándole antioxidantes como el ácido ascórbico o bisulfito de sodio o potasio para que se combinen con el oxígeno y evitar así que se combine con la cerveza. Para clarificar la cerveza se usan clarificantes como la gelatina, viruta y una mezcla de bentonita con ácido tánico. Para proteger a la cerveza de la turbiedad fina o por frió, se emplean estabilizadores que son enzimas proteolíticas de origen vegetal como la papaína o la bromelina.

Carbonatación: Después de ser filtrada la cerveza se realiza la carbonatación que consiste en una inyección de gas carbónico, la cantidad es la necesaria para que la cerveza produzca una buena formación de espuma.



Figura 37. Proceso cervecero de Cervecería Bavaria

Limpiadora Agua Caliente

Basura ALM DE

Molin o

MALTA

Tolvas Báscula s

Olla de FILTRACION

Olla de crudos

Olla de mezclas agua Vapor

Tratamiento Almac.de Agua

Calentador

Afrechos

Inst.

VAPOR CALDERA

CO2

Torre de enfriamiento DIST

CO2

PLANTA DE CO2

REFRIGERACIO N DEPOSITO S

EMPACADOR A

VAPOR

ETIQUETADOR A

PASTERIZADORA

AREA RESTRINGIDA



Continúa figura 37. Proceso cervecero de cervecería Bavaria

Refrigerante CO2

SEDIMENTACION

Tanque Abierto

Tanque cerrado

Enfriadores

FERMENTACION

Filtración

Tinas de Levadura

LUPULO LUPULO Depósito de Pacas

Olla de cocción de MOSTO

basura

CO2

MADURACION Vapor FILTRACION Carbonatador

Afrechos

CONTRAPRESION Sep. lúpulo

PASTER INST.

Aire

D A D E M U H Y O I R F E D A E R A



Continúa figura 37. Proceso cervecero de cervecería Bavaria

Refrigerante CO2

SEDIMENTACION

Tanque Abierto

Tanque cerrado

Enfriadores

FERMENTACION

Filtración

Tinas de Levadura

LUPULO LUPULO Depósito de Pacas

Olla de cocción de MOSTO

basura

CO2

MADURACION Vapor FILTRACION Carbonatador

Afrechos

CONTRAPRESION Sep. lúpulo

PASTER INST.

Aire

DEPOSITOS

Tapas VAPOR

LAVADORA

VAPOR

D A D E M U H Y O I R F E D A E R A

CARGADOR

Polvo CO

ENVASADORA

Fuente: MALTERIAS DE COLOMBIA S.A. (1994). Colombia. Bavaría S.A


ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 232015 – TECNOLOGIA DE OLEAGINOSAS

Terminación y Envase: De la carbonatación pasa la cerveza a la llenadora de botellas, donde se envasa a un nivel fijo dentro de las botellas, se debe tener cuidado de no agitar el producto para evitar perdida de gas carbónico. A pesar de que las botellas han sido esterilizadas y manejadas asépticamente es necesario realizar una pasteurización, para garantizar así la conservación de la cerveza durante un periodo mucho más largo. Entonces la cerveza se calienta a 60 C, durante un periodo de 30 minutos, con el objeto de eliminar cualquier tipo de microorganismo que pueda quedar. El proceso cervecero se observa en la figura 37.

Lección 24. Equipos utilizados en el proceso cervecero Molino de malta: la malta es triturada luego de ser pesada, con el fin de extraer los compuestos contenidos en su interior. En esta operación se utilizan molinos especiales para obtener diferentes fracciones de molienda: cascarilla, sémola y harina. Los molinos modernos cuentan con sensores electrónicos para ajustar el



Terminación y Envase: De la carbonatación pasa la cerveza a la llenadora de botellas, donde se envasa a un nivel fijo dentro de las botellas, se debe tener cuidado de no agitar el producto para evitar perdida de gas carbónico. A pesar de que las botellas han sido esterilizadas y manejadas asépticamente es necesario realizar una pasteurización, para garantizar así la conservación de la cerveza durante un periodo mucho más largo. Entonces la cerveza se calienta a 60 C, durante un periodo de 30 minutos, con el objeto de eliminar cualquier tipo de microorganismo que pueda quedar. El proceso cervecero se observa en la figura 37.

Lección 24. Equipos utilizados en el proceso cervecero Molino de malta: la malta es triturada luego de ser pesada, con el fin de extraer los compuestos contenidos en su interior. En esta operación se utilizan molinos especiales para obtener diferentes fracciones de molienda: cascarilla, sémola y harina. Los molinos modernos cuentan con sensores electrónicos para ajustar el grado de molienda variando la apertura que hay entre los diferentes pares de rodillos. Figura 38. Figura 38. Molino de malta

Fuente: MUMCI. Consultado el 12 de http://www.mumci.org/permanentes/proceso_cervecero.jsp

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Olla de crudos: comúnmente son verticales de forma cilíndrica y fondo redondo. Están construidas en acero inoxidable, de cobre o acero común. La calefacción se hace generalmente con vapor saturado seco (30-50 psi) por medio de camisas o



serpentines, figura 39. Puede hacerse ebullición abierta o a presión. Cuando la ebullición es a presión, generalmente se hace a 0.5 atmósferas manométricas. Figura 39. Olla de crudos

1. Salida hacia bomba de masas. 2. Llegada desde la bomba de masas. 3. Válvula para descarga directa de condensados. 4. Trampa de condensados. 5. Aislamiento. 6. Volante de la válvula de salida de la masa de la olla. 7. Entrada de agua caliente. 8. Entrada de agua fría. 9. Mezclador. 10. Termómetro. 11. Lámpara. 12. Válvula sobre chimenea. Para hervir a presión. 13. Chimenea. 14. Manómetro. 15. Válvula de seguridad. 16. Bajante de adjuntos. 17. Termógrafo. 18. Volantes de válvulas para serpentines (vapor). 20. Nivel del piso. 21. Manómetro para la presión de vapor (3050 psig). Para vapor saturado seco de 30 psig, la temperatura correspondiente es de 134ºC y para 50 psig es de 148ºC. 22. Bulbo del termógrafo. 23. Tapa hermética para hervir a presión. 24. Serpentines de vapor de determinado diámetro y vueltas. 25. Agitador. 26. Conjunto motor-reductor para el agitador . Fuente: Etapas y equipos del proceso. Consultado el 12 de Junio de 2013 de http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/313301/313301_ee.htm#Pasteurización.



Olla de mezclas: como las ollas de crudos, pueden estar construidas en acero inoxidable, acero o cobre. La calefacción se da por camisas o serpentines. Debe estar equipada con un agitador que proporcione una mezcla rápida y uniforme, con la acción más suave posible para evitar daño en las cáscaras de la malta, lo que puede afectar la porosidad del lecho filtrante, incrementándose el tiempo de filtración. Figura 40. Figura 40. Olla de mezclas

1. Salida hacia bomba de masas. 2. Llegada de bomba de masas. 3. Válvula para descarga directa de condensados. 4. Trampa de condensados. 5. Aislamiento. 6. Volante de la válvula de salida de la masa de la olla. 7. Entrada de agua caliente. 8. Entrada de agua fría. 9. Mezclador. 10. Termómetro para medir la temperatura de agua entrante a la olla. 11. Lámpara. 12. Compuerta de la chimenea. 13. Chimenea. 14. Bajante de las harinas de malta. 15. Termógrafo. 16. Volante de válvula de vapor. 18. Manómetro para presión de vapor. 19. Puerta de inspección corrediza. 20. Serpentines de calentamiento. 21. Bulbo del termógrafo. 22. Agitador. 23. Soportes de la olla. 24. Conjunto de motor y reductor. Fuente: Etapas y equipos del proceso. Consultado el 12 de Junio de 2013 de http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/313301/313301_ee.htm#Pasteurización



Olla de filtración: la operación se realiza en una olla con falso fondo, que cuenta con agitadores, cuchillas y un dispositivo con el cual se dosifica agua en forma de riego para lavado de los afrechos, figura 41. El material utilizado para su construcción es acero inoxidable o de acero común. Figura 41. Olla de filtración

1. Piso. 2. Volante para la compuerta de salida de afrechos. 3. Ventana de observación. 4. Lámpara. 5. Llegada de agua para la vado de afrechos. 6. Chimenea. 7. Compuerta de la chimenea (Damper). 8. Llegada de la masa. 9. Accesorio para distribuir uniformemente la masa en toda la superficie de la olla. 10. Molinete (dispositivo para lavado de afrechos). 11. Eje transversal del dispositivo para las cuchillas. 12. Eje vertical. 13. Cuchillas en posición de corte. 14. Cuchillas en posición para empujar afrechos hacia la compuerta. 15. Falso fondo. 16. Fondo verdadero. 17. Dispositivo para girar las cuchillas. 18. Tubo colector (pfaff). 19. Válvula de salida del mosto. 20. Grant. 21. Salida de mosto hacia olla de cocción. 22. Salida de mosto hacia tanque auxiliar. 23. Instalación para devolver mosto turbio. 24. Tubo de salida de mosto del fondo verdadero. 25. Reductor y motor para las dos velocidades de las cuchillas. 26. Aislamiento. 27. Sinfín para sacar afrechos hacia la tolva. 28. Dispositivo hidráulico para subir y bajar cuchillas. 29. Compuerta para sacar afrechos. Fuente: Etapas y equipos del proceso. Consultado el 12 de Junio de 2013 de http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/313301/313301_ee.htm#Pasteurización



Filtro lauter: estos tanques pueden llegar a medir hasta 15 m de diámetro, tienen una capacidad de filtración de mosto de 1200 litros/hora. Figura 42. Figura 42. Filtro lauter


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Una vez obtenido el mosto, se separa la cascarilla a través de filtros diseñados especialmente para esta operación. Estos filtros cuentan con un falso fondo con pequeñas ranuras por donde pasa el mosto y una máquina giratoria con diferentes tipos de cuchillas que abren canales para que a través de la cama de bagazo se filtre el mosto.

Olla de cocción: construida de cobre, acero común y acero inoxidable. La capacidad de la olla debe ser tal que permita una ebullición con mucho movimiento. Se requiere como mínimo un 25% de volumen libre para ese objetivo. Figura 43. Los diseños de las ollas se orientan a buscar una ebullición turbulenta con mucho movimiento. Sobre esto, influyen dos factores básicos: La forma de la olla y la calefacción (debe estar calculada para conseguir una evaporación del 58%/hora).



Figura 43. Olla de cocción

1. Separador de afrechos de lúpulo. 2. Tubería de mosto hacia el Whirlpool (tanque de sedimentación). 3. Válvula de descargue directo de condensador. 4. Trampa para condensados. 5. Piso. 6. Volante de la válvula de salida de la olla. 6A. Salida de condensado de la chimenea. 7. Llegada de agua caliente. 8. Nivel. 9. Chimenea. 10. Bajante para azúcar. 10A.Termógrafo. 11. Puerta de inspección. 12. Serpentines. 13 .Volantes de las válvulas de entrada de vapor a serpentines. 14. Llegada del mosto de la olla de filtración. 15. Tanque auxiliar de filtración del mosto. 15A. Instalación para bombeo del mosto desde el tanque auxiliar a la olla de cocción. 16. Aislamiento. 17. Agitador. 18. Motor y reductor para el agitador. 19. Soporte de la olla. Fuente: Etapas y equipos del proceso. Consultado el 12 de Junio de 2013 de http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/313301/313301_ee.htm#Pasteurización

Tanque fermentador y Unitanque: se utilizan para llevar a cabo la fermentación donde la levadura convierte los azúcares en alcohol y bióxido de carbono y la maduración para que la cerveza obtenga un mejor sabor, la industria cervecera utiliza actualmente tanques cilíndrico-cónicos que se conocen como unitanques (figura 44). Estos tanques son tan grandes que pueden almacenar hasta un millón de litros. Se utilizan los construidos en acero corriente con recubrimientos, presentan el inconveniente de que hay que cambiar los recubrimientos



periódicamente y su aplicación es muy difícil. También están construidos en acero inoxidable los cuales son muy resistentes al ataque de ácidos y álcalis. Pueden ser de gran tamaño aunque son más costosos. Actualmente en las cervecerías modernas se están utilizando unitanques, donde se realiza la fermentación y la maduración. No requieren de cavas, su enfriamiento se realiza en la parte superior por una camisa, formando una corriente hacia abajo, en los lados y por el centro hacia arriba. Lo que hace que la levadura se sedimente y se desaloje completamente. Los unitanques se encuentran aislados con poliuretano de cuatro pulgadas. Figura 44. Tanque fermentador-Unitanque


Ventajas en la utilización de unitanques: Menor tiempo en el proceso. Mejores condiciones biológicas. Menor oxidación. Menor inversión inicial.

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Rápida construcción. Menor consumo de refrigeración por barril producido. Menores mermas.

Desventajas: Requiere de una cepa de levadura muy floculante que permita su rápida sedimentación y remoción. La parte cónica del tanque debe tener un ángulo adecuado, de lo contrario causará problemas en la recolección de la levadura. Pérdida de capacidad durante la etapa de maduración.

Lección 25. Evaluación de la calidad de malta y cerveza Conservación de la Cerveza La calidad de la cerveza una vez es envasada depende de factores extrínsecos en los lugares de venta. Ya que gracias al proceso de pasteurización, la cerveza tiene un periodo de vida útil determinado, manteniéndose sus atributos de color y sabor, los cuales se pueden ver afectados por factores extrínsecos, como por ejemplo cuando se expone en los puntos de venta al sol o en el caso extremo, se deja a la exposición de la lluvia por periodos largos. El tiempo entre la fabricación y el consumo, en la industria cervecera recibe el nombre de periodo de aptitud, está determinado por los envases que se emplean para conservarla así: Barriles: dos meses sin abrir y siete días una vez se abre Botellas y latas: de acuerdo a las normas se ha fijado un periodo de seis meses

Factores extrínsecos que afectan la durabilidad y conservación de la cerveza

Exposición a la luz : La influencia de los rayos de luz natural o artificial en la cerveza, hacen que poco a poco pierda el sabor, el color y el aroma. Por tal razón es necesario en los puntos de venta tener cuidado con la intensidad de la luz artificial, al igual en el transporte se debe cubrir los carros con carpas para evitar el contacto directo de los envases con la luz solar

E xposición al ag ua: es necesario alejar el producto cervecero del agua, ya que

provoca deterioro a las cajas de cartón que contienen las latas, a las etiquetas, provoca también oxidación a las tapas y por último favorecería la formación de moho.



Temperatura: La cerveza no se debe exponer a temperaturas altas por encima de

los 30 °C, ni por debajo de los 0 °C, ya que ocasiona en el producto turbidez y cambios en el sabor. El almacenamiento debe ser en lugares secos y ventilados.

Olores: es necesario almacenar la cerveza retirada de olores fuertes que pueden afectar su sabor como son la cebolla, el pescado, las pinturas y los detergentes entre otros. Problemas de calidad más comunes

Turbidez: Puede ser de origen microbiano coloidal, a causa de una mala

pasteurización o, en el caso de barril por un desarrollo microbiano en un barril pinchado, influido por el excesivo tiempo y a temperatura, o por suciedad en los conductos de la instalación. El turbio coloidal se puede considerar natural en la cerveza, y el objetivo es retrasarlo lo más posible, por ello, el turbio aparece por una mala estabilización, o por mucho tiempo desde su envasado.

Resaturación: Se debe en especial a un exceso de CO2 y, en el caso de los barriles, además por una refermentación por microorganismos.

Desaturación : Originado por falta do CO2, fuga por el espadín, tapón, etc. Mal s abor : Puede estar provocado por oxidación, refermentación, desaturación, etc.

Espuma: Mucha espuma: alta temperatura, resaturación, refermentación Poca espuma: falta de estabilización, baja temperatura, desaturación, falta de limpieza…

Partículas en suspensión : Insolubilización del estabilizador de espuma, precipitación coloidal, suciedad en el envase, etc.…

Otras : Fallo de etiquetado caducidad, rotura del espadín. La cerveza debe cumplir unos requisitos mínimos a fin de ser apta para su consumo.

Acidez total no superior a 0,3 por 100 Anhídrido carbónico superior a 3 gramos por litro Contenido en glicerina inferior a 3 g. por litro pH comprendido entre 3,5 y 5 Contenido en cenizas no superior al 0,4 por 100 en masa Contenido máximo en metales pesados (cobre: 1,0 ppm; zinc: 1,0 ppm; plomo: 0,2 ppm; arsénico: 0,1 ppm; y cobalto: 50 ppb) Contenido máximo en ácido fosfórico no superior a los 0,12 g por 100 g de cerveza



Únicamente podrán utilizarse en la elaboración de la cerveza, aquellos aditivos y coadyuvantes tecnológicos legalmente permitidos. Las características sensoriales y fisicoquímicas de la cerveza son aportadas por cada una de las materias primas utilizadas es así que: es una bebida líquida aportada por el agua; bebida alcohólica, característica dada por la fermentación alcohólica de los azúcares de la malta; el cuerpo de la cerveza se le atribuye a las proteínas y almidones degradados de la malta; el color de la cerveza se lo da los taninos, por la caramelización de los azúcares y por los pigmentos de la malta y el lúpulo; el sabor amargo es aportado por el lúpulo y la malta, al igual que el olor; la espuma característica de la cerveza se debe al gas carbónico producido en la fermentación alcohólica y al adicionado en la etapa de carbonatación el que actúa sobre las sustancias tensoactivas provenientes de las proteínas degradados de la malta. Se considerarán cervezas no aptas para el consumo aquellas que se presenten turbias o que contengan un sedimento apreciable a simple vista (a excepción de las refermentadas en su propio envase); las que estén alteradas; las adulteradas y las elaboradas mediante procesos o con materias primas o sustancias no autorizadas.

CAPÍTULO 6. OTROS PROCESOS PRODUCTIVOS DE CEREALES Introducción El proceso general de la molienda de maíz implica operaciones y/o procesos como la maceración, degerminación, molturación seca y húmeda, separación del salvado, del almidón y de la proteína. De la molienda seca del maíz se obtiene del endospermo una harina gruesa y de la parte interna de este se obtiene una harina fina. En el caso que se quisiera obtener fécula de maíz y proteína es necesario someter al grano a una molienda húmeda. La industrialización del arroz consiste en la separación de la cáscara, del salvado, del germen y de la capa aleurónica del grano. El arroz recolectado es diferente a los demás cereales ya que este está cubierto por una cáscara, generalmente la presentación del arroz en el mercado o que se consume es forma de grano entero, aunque una de las operaciones de procesamiento incluye una molienda. En este capítulo también se abordará el estudio del proceso industrial de la avena y sus usos además de estudiar las características y usos del sorgo y el centeno. El proceso de molienda de la avena para consumo humano ha tenido cambios, es un proceso sencillo y poco industrializado, obteniéndose productos de bajo costo pero de alta calidad y valor nutritivo.



Lección 26: Molienda seca y húmeda del maíz Molienda seca: La molienda seca generalmente implica la eliminación de lo que el molinero llama salvado, es decir: el pericarpio, las cubiertas de la semilla, epidermis nuclear y la capa de aleurona. Además generalmente se elimina el germen por ser relativamente ricos en aceite, lo que hace que el producto se enrancie rápidamente disminuyendo su calidad . El salvado y el germen son relativamente ricos en proteínas, vitamina B, sustancias minerales y grasas, de modo que el producto molido si bien gana en paladar, pierde en valor nutritivo. Antes de empezar a recibir el maíz, éste es verificado por Aseguramiento de Calidad; de acuerdo con los parámetros de humedad, porcentaje de granos quebrados, materias extrañas y cantidad de granos dañados, se determina el grado del maíz. Además, se envían muestras al laboratorio para los análisis físicoquímicos (grasa, proteínas, acidez, bacteriológicos, aflatoxina, etc.).

Recepción: El maíz es recibido tanto en los silos metálicos como en los silos de

planta (de concreto), debidamente higienizados y fumigados. Antes de caer en los silos, el maíz pasa por un sistema de prelimpieza que consiste en separar, por medio de una zaranda, los trozos de tuza y las partes metálicas grandes, por medio de un imán. De los silos de la planta, el maíz va directamente a Producción, pasando por el sistema de limpieza. Mientras que en los silos metálicos, la materia prima es sometida a un proceso de conservación, que consiste en inyectarle aire frío y seco con granifrigores y sacarle aire caliente con extractores. El control de calidad se mantiene haciendo inspecciones para verificar las condiciones del maíz mientras está en los silos.

Limpieza: La limpieza del maíz consiste en una serie de máquinas que, por

diferencia de tamaño y peso, separa piedras, polvo, granos quebrados, restos de tuza, partículas metálicas, etc.; y al final de este proceso, el maíz pasa por una rosca humedecedora que agrega agua para acondicionar el maíz para la desgerminación.

Proceso de desgerminación: Este proceso se denomina "Desgerminación en Seco", que consiste en separar el germen del maíz sin exceder el 16.0% de humedad. Se realiza quebrando el grano en dos trituradores de impacto y, mediante mesas clasificadoras, se divide en tres fracciones por diferencia de peso específico de los subproductos; ya que el endospermo -la parte más dura del maíz- tiene mayor peso específico que el germen.

Molienda: Los pre-productos libres de germen van a los molinos de cilindros para ser triturados, luego son clasificados en cernidores planos de acuerdo al tamaño; después pasan a otros molinos de cilindros que lo trituran hasta obtener la granulometría deseada de los productos finales.

El pre-producto, que luego será Sémola Cervecera, pasa por los purificadores de



Sémola, que le elimina las partículas de germen y cáscaras más pequeñas, lo que garantiza un porcentaje de grasa menor a 1.0% en dicho producto. El germen extraído es almacenado o enviado a tanques de extracción de aceite. Se realiza un segundo acondicionamiento para obtener el máximo de grits y un mínimo de harina, consiste en humedecer el endospermo, con la ayuda de una rociadora se le adiciona agua.

S ecado: Los productos finales pasan por un sistema de secado neumático que

reduce la humedad de 15.0% a 12.0%, para la buena estabilidad del producto. Después de pasar por un enfriamiento hasta llegar a la temperatura ambiente, son depositados en los silos de productos terminados. La Harina Granular y la Harina Extrafina, después del enfriamiento son fortificadas con un compuesto concentrado de vitaminas A, E, B1, B2, B6, Hierro, Niacina, Ácido Fólico y Acido Pantoténico.

Empacado: Los productos terminados son empacados en los diferentes formatos en el Departamento de Envasado. Las harinas son empacadas por máquinas automáticas que forman las fundas, las sellan y las llenan, al mismo tiempo que le imprimen la fecha de vencimiento, número de lote y el precio de venta al consumidor.

Las sémolas son empacadas por balanzas y máquinas cosedoras, en sacos de 50 y 100 libras. Estas son para consumo industrial. La Sémola Cervecera también es despachada a granel. En este Departamento, al igual que en el Molino, se llevan rigurosos controles tanto de parte de Producción como de Aseguramiento de Calidad.

Molienda húmeda: La molturación húmeda separa de igual forma que la molienda seca, pero avanza mucho más y separa algunas de sus partes en sus constituyentes químicos. Por esto, los productos primarios son: almidón, proteína, aceite y fibra en lugar de salvado, germen y endospermo. Diagrama 7. De La molienda húmeda de maíz se obtiene una variedad de productos como: Endulzantes de maíz Alcohol Aceite Almidón

Remojo: Después de limpiar el maíz y de realizar la molienda como en la

molienda seca, se sumerge el maíz en agua con 0.1 -0.2% de dióxido de azufre, (evita el crecimiento de microorganismos), se controla temperatura, la cual debe estar entre 48-52°C, por espacio de 30 - 50 horas aproximadamente, el maíz con este proceso alcanza una humedad del 45%, ablandándose lo suficiente. El almidón se hincha y se vuelve gomoso.



Diagrama 7. Proceso de la molienda húmeda

MAIZ

EXPORTADOR ES DE AGUA DE REMOJO

EXTRACTORE

u

Fuente: Recuperado en Abril de 2005 de http://www.etsia.upm.es/fedna/capitulos/08CAP%20I.pdf

S eparación del g ermen: El germen se separa haciéndolo pasar por el molino dos

veces, después se separa del resto del grano con un separador de ciclón para líquidos o hidrociclón. Este fenómeno se debe a que el germen tiene menor densidad por el mayor contenido de aceite. El germen recuperado se lava para retirarle el almidón adherido, es secado y se lleva a los tanques para obtener el aceite.



Cribado y molido: El material que queda se criba y las partículas gruesas como el salvado y trozos de endospermo se muelen nuevamente, con el fin de separar el almidón, la proteína y la fibra.

Lavado y tamizado: Se realiza con el fin de separar el salvado. Primero se realiza

un tamizado (el tamiz más fino puede tener 75 μm) y luego se lava para retirar el almidón adherido. Se escurre el salvado aplicándole presión posteriormente se seca, el producto que resulta es empleado para la alimentación de animales. Por otros orificios pasa el almidón y el gluten.

Centrifug ación y secado: Debido a que el almidón es más denso que la proteína,

se pueden separar entre sí a través de centrifugas continuas o por medio de hidrociclones adicionales. El gluten es liberado y secado, obteniéndose un contenido de proteína del 60 -70% en base seca. Este producto al igual que el salvado se utiliza para la alimentación de animales.

Purificación: Debido a que el almidón en esta etapa aun contiene mucha

proteína, es necesario que se purifique por recentrifugación o con hidrociclones, estos últimos funcionan igual que los empleados para separar el germen, siendo de un tamaño mucho más pequeño y se colocan en forma secuencial siendo mayor el número empleado. El almidón obtenido contiene menos de 0.3% de proteína quedando listo en este momento para su modificación química, conversión en jarabe o para ser secado en secadores flash para luego ser comercializado

Producción de harinas precocidas Las harinas precocidas son uno de los usos más importantes del maíz, este proceso consiste básicamente en modificar parcialmente la estructura del almidón logrando una mayor digestibilidad de este y se puede realizar a través de la acción de la temperatura en presencia de humedad (vapor) a una presión determinada. Diagrama 8. En la evaluación de las harinas precocidas se tiene en cuenta la absorción de agua y la solubilidad en agua, las cuales están inversamente relacionadas (González et al, 1986). Los cambios producidos sobre la estructura granular del almidón afectan a las propiedades de hidratación y la proporción de sólidos dispersables y gránulos (o restos de gránulos hinchados) que determinarán las características reológicas de la dispersión de harina precocida .



Diagrama 8. Proceso general para la obtención de harina precocida

Fuente: Industrias y Cereales Precocidos. (1973) Proceso de precocción utilizado para el maíz y otros cereales

Tecnología para la producción de harinas precocidas en columna El proceso de harina cruda de maíz comprende de forma general las siguientes etapas: limpieza, acondicionamiento, desgerminación, separación, molienda, secado y empaque. El proceso de harina precocida en columna (figura 45), comprende las mismas etapas que la harina cruda pero con tres etapas intermedias antes de la etapa de molienda que son: precocción, laminado y secado.



Figura 45. Proceso de harina precocida en columna

Fuente: Etapas y equipos del proceso. Recuperado en Diciembre de 2011 de http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/311602/311602_proc.htm#PROCESO

Precocción: esta etapa del proceso se realiza para gelatinizar los almidones del maíz, los grits provenientes de la etapa de separación se llevan a una columna de inyección de vapor a 75-60 psi. La gelatinización aumenta la capacidad para absorber agua y la velocidad a la cual las enzimas pueden descomponer los almidones en carbohidratos más simples y solubles. Laminado: El grits precocido obtenido en la precocción sale de la columna de vapor con una humedad del 22% y se lleva a laminadores de rodillos, con el fin de obtener hojuelas para su posterior molienda. Secado: Las hojuelas con un contenido de humedad del 22% se secan en un secador rotatorio de tubo vapor. El secado se efectúa con vapor sobre calentado a 140 °C y las hojuelas se llevan a un 13,5% de humedad. Lección 27. Productos extruidos. El proceso de extrusión puede definirse como la acción de modificar la forma natural de un producto, forzándolo a pasar a través de un mecanismo que lo forma después de ser calentado.



El proceso de extrusión consiste en inyectar vapor directa o indirectamente a través de chaquetas de y/o vapor de energía viscosa. La materia prima rica en almidón y/o proteína, humectado es convertido en una masa pseudoplástica y cocinada, dando como resultado la gelatinización de los almidones, la desnaturalización de su proteína, la inactivación de enzimas, la destrucción de sustancias tóxicas nativas en el alimento y la reducción, en el producto final, de microorganismos que puedan ser nocivos a los consumidores 8 Los extrusores tienen tornillos, (figura 46) los cuales están ubicados firmemente y ajustados en un cilindro, el cual gira por medio de un motor eléctrico. Las materias primas secas con una humedad de 15-25%, que se van a extruir, son transportadas al extrusor, la fricción que se produce ente el producto y el tronillo transportador, hace que se eleve rápido la temperatura del producto a 140-170C, durante uno 15-90seg, a través del cilindro. En la descarga final del extrusor el cilindro está equipado con unos dados, que producen una presión para formar el producto dentro del anillo del extrusor. El producto extruido se cocina, se pierde humedad, y se produce un descenso en la temperatura y la expansión del producto formado y cocido. Diagrama 9. El producto extruido es llevado a un secador rotativo, después ingresa al saborizador rotativo donde se aplican mediante una bomba de alta presión los saborizantes permitidos como condimentos, sal, queso, entre otros, los cuales han sido previamente disueltos y homogenizados. La línea de extrusión se observa en la figura 47. Los sistemas saborizantes de los productos extruidos como los snacks tradicionales, emplean aderezos en polvo en una proporción entre el 6-12%. Figura 46. Corte transversal de un extrusor de alimentos básico de un solo gusano

8

Miller, R.C. (1990). Manual de Extrusión. New York –EUA. Asociación Americana de Soya. 48 p.



Diagrama 9 Proceso de extrusión ACEITE Y LECTINA

INYECCION DE VAPOR

140-170C/ 15-90 min

70 C

SAL CONDIMENTOS ESENCIAS COLORANTES VITAMINAS

Fuente: Hernández, Elizabeth (Actualizada 2006). Módulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Sogamoso. UNAD Figura 47. Linea de producción de Snaks

Líneas de producción de snacks. Recuperado en Abril de 2005 de www.Incalfer.com


ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 232015 – TECNOLOGIA – TECNOLOGIA DE OLEAGINOSAS

Lección 28. Producción de almidones El empleo del almidón en la industria de alimentos se debe a sus propiedades de interacción con el agua, en la formación de geles. A pesar de estas propiedades el almidón debe ser modificado por vía física y/o química. Por el proceso físico físico se obtienen los pregelatinizados y por el químico los oxidados, esterificados y eterificados, sino se realizan estos procesos, al ser utilizado el almidón, puede presentar problemas en alimentos ácidos o cuando se calientan o se congelan los productos elaborados que lo contengan.

Procesos

Entrecruzado: Consiste en la formación de puentes entre las cadenas de azúcar que forman el almidón. Este proceso recibe también el nombre de Reticulado, se emplean fosfatos, epiclorhidrina o adipatos. El proceso se hace en presencia de un álcali diluido, modificándose un poco la estructura, ya que se forman puentes entre 1 de cada 200 restos de azúcar como máximo. Este proceso se realiza con el fin de: Mejorar la resistencia a altas temperaturas, bajo pH Modificar la textura que proporciona el almidón cocido Formar geles que no son pegajosos y mucho más viscosos El inconveniente de este proceso es que los almidones no resisten la congelación ni el almacenamiento prolongando, lo otro es que entre más entrecruzado el almidón, mayor será la cantidad que hay que añadir de reactivos, resultando más costoso el producto modificado.

E s terifi terificación cación o E s tabilización bilización: Otra de las modificaciones que se realizan es la formación de ésteres o éteres de almidón. El almidón es modificación por acetato o hidroxipropilo. Se consigue: Reducir el comienzo del punto de gel del almidón. Modificar las propiedades de gel del almidón y mejorar el tiempo de conservación. Mejorar la resistencia a los ciclos de congelación/descongelación y a la sinéresis. Mejorar la claridad del gel de almidón.

Pregelatinización: Estos almidones solubles en frío, espesan cuando se añade agua fría o templada, proporcionando una excelente textura a alimentos procesados en frío o instantáneos.

Son almidones granulares solubles en frío. Se utiliza un proceso de pregelatinización especializado que consiste en gelatinizar el almidón natural, se



calienta hasta formar la pasta y luego se procede a secarlo hasta conseguir un polvo fino, haciendo pasar la pasta con agua entre rodillos calientes. Este proceso permite que la estructura granular del almidón se mantenga. Los almidones pregelatinizados conservan la textura de los almidones tradicionales cocidos y muestran una reducida tendencia a formar grumos.

La Dextrina Dextrinación ción o Hidrólis Hidrólis is A cida: La dextrinación o hidrólisis ácida se pueden

utilizar, para reducir la viscosidad del almidón cocido. Estos almidones pueden por tanto bombearse en caliente, incluso utilizados a elevadas concentraciones. En la producción de almidones modificados que se ajusten a funciones específicas, se utiliza una sola de estas técnicas de modificación o bien una combinación de varias.9 Los almidones modificados modificados se metabolizan al igual que los almidones naturales, hidrolizándose en el aparato digestivo, formando azúcares más sencillos y finalmente glucosa la cual es absorbida. Los almidones modificados se usan para la elaboración de helados, conservas de frutas, salsas espesas, para productos lácteos, en confitería y para productos horneados.

Lección 29. Procesamiento del arroz La calidad del grano de arroz encierra una serie de factores algunos relacionados con las características fisicoquímicas del grano como son: tamaño, forma, peso, color, dureza, temperatura de gelatinización, y contenido de amilasa. En cuanto a la calidad del grano de arroz no todos los arroces son iguales. Una de las características que permite medir la calidad de un arroz como se mencionó mencionó anteriormente es el contenido en amilosa, cuando este porcentaje es mayor se obtiene una mejor respuesta en la cocción y mayor resistencia a que se abra el grano. Desde el punto de vista comercial la calidad del grano de arroz se evalúa a partir de la apariencia externa como % de arroz partido, brillo, presencia de centro blanco entre otros aspectos. Y el consumidor mide la calidad del grano teniendo en cuenta las características sensoriales desde el momento de la compra hasta su consumo, como apariencia externa, forma de cocción, rendimiento, textura, sabor y olor después de la cocción. Cuando se habla de apariencia del grano se hace referencia al aspecto externo del grano y esta depende del color, forma, tamaño, peso, longitud y de la Almidones Modificados. Recuperado en Abril de 2005 de http://www.tateandlyle.com/NR/rdonlyres/exgcfzn6drfqafrnmdeor7zhqepawaa44upjp2n6qllkj5si7nhz mxjdpvn7mx2wrbgb66dufaoqg3ov4cvrojlz5kf/Espanol_Almidones_Modif.pdf

9



presencia de centro blanco. De acuerdo a la longitud y forma del grano el arroz se clasifica en dos categorías: arroz de grano largo y arroz de grano corto, los primeros después de la cocción son granos son secos y sueltos y los últimos son pegajosos y lo que se conoce comúnmente como masacotudos. Las propiedades físicas de cocción del arroz están más relacionadas con la temperatura de gelatinización que con el contenido de amilosa del almidón. El tiempo de cocción del arroz procesado es medido como el mínimo tiempo en el cual el centro del grano se vuelve traslúcido o gelatinizado cuando los granos de arroz se colocan en agua hirviendo (Juliano y Pérez. 1983) El contenido de amilosa es el componente que tiene que ver con la calidad culinaria del arroz, porque determina la textura del arroz cocido. De acuerdo al contenido de amilosa el arroz se clasifica en glutinoso y ceroso que contienen del 1 al 2% de amilosa, no ceroso o no glutinoso con un contendido del 8 al 22% de amilosa, intermedios del 23 al 27% de amilosa y altos con un contenido mayor al 28%

Proceso de obtención de arroz blanco El arroz es un cereal que contiene aproximadamente 90% de almidón, 5-8% de proteínas, el contenido de grasa es mínimo, aporta a la dieta tiamina, niacina, riboflavina y minerales como hierro y calcio. El Diagrama 10 muestra el proceso de obtención de arroz.

Limpieza: El arroz con cáscara es recibido en una tolva alimentadora, es pesado

en una báscula y luego llevado a un prelimpiado para retirar impurezas de gran tamaño, como piedras, tierra, métales, paja, etc. Una fuerza de aire hace volar los desechos ligeros y un mecanismo similar a una manga separa las partículas más pesadas.

Descascarillado: Este proceso consiste en eliminar la cascarilla dura que protege

al grano cuando está en la espiga. Consiste en hacer pasar el arroz limpio a la tolva de descascarillado en donde es dosificado hacia los cilindros en movimiento, en donde por un proceso de abrasión entre la cascarilla del paddy y la superficie de caucho de los rodillos es liberada la capa más externa del arroz o cascarilla y por el desprendimiento de la misma se extraen las picas y algunos fragmentos de aleurona y salvado.

Tamizado: Este proceso tiene como fin separar las partículas más pequeñas

como lo son: las picas y el salvado y posteriormente por aspiración se retira la cascarilla.

S eparación eparaci ón del paddy: paddy: el descascarillado se obtiene arroz paddy y arroz integral, este último rico en Vitaminas del complejo B y minerales. Esta operación se realiza en mesas densimétricas, la separación se basa en la densidad.



Diagrama 10. Proceso industrialización del arroz

Planta de molienda de arroz. Recuperado en Abril de 2005 de turnkey.taiwantrade.com.tw/ showpage.asp?subid...



Blanqueo: El arroz integral o moreno es enviado a los conos de blanqueo, en

donde al arroz integral se le añade carbonato de calcio. Estos conos son aparatos que trabajan por fuerza centrífuga, en donde el salvado es aspirado y por la parte inferior del cono es evacuado el grano blanco. El número de blanqueadoras depende del grado de blancura que se requiera en el grano además de la cantidad de salvado que contenga el producto.

Pulimento: La máquina de pulimento trabaja bajo el mismo principio de los conos

blanqueadores, la diferencia es que la superficie de estos no es rústica sino más suave, en donde se da brillo (se utiliza una mezcla de agua, glucosa y silicato de magnesio) y se realiza la separación de polvos de salvado. Esta separación se produce por frotamiento de unos granos contra otros. Se envía un chorro de aire desde el ventilador, con el fin de enfriar los granos de arroz y de soplar fuera el salvado. Este proceso se realiza con el fin de dar brillo al arroz y evitar que se enrancie en el almacenamiento.

S eparación y pesado: Después de pulir los granos, el arroz blanqueado es separado de acuerdo al tamaño en la máquina clasificadora de alta velocidad. Luego es pesado en una balanza de precisión, se empaca en bolsas de nylon o en bolsas de polietileno a través de una máquina embolsadora y selladora.

Proceso de obtención de arroz parbolizado Al igual que el proceso de obtención de arroz blanco, se limpia

Lavado: El arroz cáscara limpio, es llevado al lavador de arroz, esta operación se utiliza para remover los granos poco pesados y vanos, debido a que estos flotan al tener menor densidad, que los granos que están en buen estado. Esta operación recibe el nombre separación hidrogravimetrica. Al finalizar el lavado los granos se escurren y se llevan a la siguiente etapa.

Remojo: El arroz paddy es llevado a unos tanques de remojo, en donde el agua ha sido previamente calentada, la temperatura en esta etapa es de 70 C, es necesario mantener la temperatura durante todo el periodo de remojo, haciendo circular agua caliente. La humedad del grano se aumenta en un 30%, humedad que es requerida para el proceso de gelatinización del almidón del arroz.

Gelatinización: El arroz remojado es llevado a un autoclave, en donde se le suministra calor a través de vapor. Una vez terminado el proceso de vaporización, se retira la válvula para equilibrar la presión dentro del autoclave. Al final de esta etapa la humedad del grano es de 34%.

Presecado: El grano es llevado a un secador de lecho fluidizado en donde se

somete a un presecado a altas temperaturas, con el fin de reducir la humedad hasta un 18%.



S ecado: El secado se realiza a baja temperatura en un secador intermitente. Este secado tiene un tiempo de duración de cuatro horas, reduciendo el contenido de humedad del grano de arroz hasta un 13%, siendo este porcentaje el óptimo para almacenarlo o para procesarlo.

Proceso de Beneficio de Paddy Parbolizado El producto que se somete a este proceso es arroz cáscara parbolizado, con un contenido de humedad del 13%. Las etapas en el beneficio son las mismas que las de un molino de arroz convencional. Estas etapas son: descascarillado, separación de la cascarilla, separación gravimétrica, pulido, clasificación, separación por color, empacado. Las ventajas del arroz parbolizado son entre otras: Las pérdidas de nutrientes, durante el almacenamiento del grano son reducidas. El salvado de arroz parbolizado contiene más aceite. El rendimiento en general del arroz parbolizado pulido aumenta hasta un 5% en su peso. Se reduce la cantidad de granos partidos en un 10%. El precio del arroz parbolizado aumenta, debido a su valor nutricional Presenta mejor aspecto debido a la eliminación de granos con panza blanca. Mejores propiedades culinarias

Aprovechamiento de subproductos de la molienda de arroz El arroz es utilizado para la alimentación humana, en la industria de alimentos se emplea para diferentes fines en la elaboración de sopas, dulces, alimento para bebes, etc. Diagrama11. Otros de los productos obtenidos del proceso de industrialización del arroz son los siguientes y se observan en el diagrama 12: Harina de arroz o de pulimento: esta harina es utilizada para la elaboración de concentrados para animales. Arroz partido en fracciones grandes: recibe también el nombre de arroz cristal se comercializa como arroz para sopa. Arroz partido en fracciones pequeñas: este arroz se conoce como granza y se utiliza como concentrado para animales. Cascarilla: Como subproducto de la molienda del arroz se obtiene la cascarilla formada por partículas delgadas de color crema, con una superficie externa reticulada que permite su identificación. En ocasiones, algunas partículas presentan vellosidades adheridas en la superficie. La cascarilla tiene consistencia frágil y textura áspera, siendo muy abrasiva por su elevado contenido en sílice y lignina.



Diagrama 11. Usos de los diferentes tipos de arroz ARROZ PADDY O CÁSCARA

ARROZ ESTOFADO

Arroz golpeado /descascarillado, arroz inflado

Arroz reventado al calor. Arroz sierra

ARROZ CARGO

Arroz de cocción rápida

ARROZ MOLIDO

Arroz enriquecido, arroz precocido de cocción rápida, arroz inflado

ARROZ CARGO

Angarak, pasteles, arroz en conserva, cogee, sake

PARTIDOS

ARROZ HUMEDO

Aditivo de la cerveza

Pastas alimenticias, pasteles

HARINA DE MOLIENDA SECA

ALMIDON DE ARROZ

Panes, pasteles, galletas, panecillos

Estabilizante alimentario, pastas alimenticias, tabletas

ARROZ INFLADO CON EXTRUCCION

Preparación antidiarreico, preparación para bebes, preparación para desayunos

Fuente: Juliano et Hicks. (1990). Recuperado y adaptado en Abril de 2005 de http://www.unctad.org/infocomm/espagnol/arroz/utilizacion.htm



Diagrama 12. Productos y subproductos de la molienda de arroz

Fuente: Prácticas de nutrición 1. Recuperado en Diciembre de http://minnie.uab.es/~veteri/21260/Manual%20Practicas%20Microscopia%2009.pdf

2011

de

Salvado de arroz Los productos obtenidos del procesamiento industrial son: arroz blanco, harina de arroz, arroz partido (grits), almidón de arroz, salvado de arroz, aceite de salvado, y la cascarilla. Algunos de los subproductos obtenidos del procesamiento son empleados como alimento para ganado.

Definición: Es el producto obtenido en la etapa de pulido en el proceso de obtención de arroz blanco. Está formado por parte de la almendra harinosa, la capa de aleurona y el germen, el salvado representa el 8% del total del grano. En la tabla 18, se muestra la composición de nutrientes del arroz y del salvado de arroz. Tabla 18. Composición de nutrientes del arroz y el salvado

PRODUCTO ARROZ % SALVADO DE ARROZ

CALORIAS Kcal. 17

PROTEINAS g 15

Ca mg 2

Fe mg 34

VA mg -

13

25

17

107

-

VB1 VB2 VB3 mg mg mg 18 3 17 251

19

206

VC mg -

Fuente: ZALLES JAIME. (s.f.) Estudio de caracterización, proceso de obtención y usos del salvado de arroz. Bolivia. Torija



Productos del Salvado de Arroz Del proceso de obtención de arroz se obtiene el salvado de arroz y de este último producto se obtienen subproductos que son empleados por diferentes industrias. Diagrama 13. El salvado de arroz contiene 14-18% de aceite, este aceite se puede extraer para evitar el deterioro del salvado y como subproducto. La fracción salvado contiene 14-18% de aceite. Es importante extraer el aceite del salvado para evitar el desarrollo de rancidez durante el almacenamiento, debido a una enzima lipolítica, que se activa cuando el salvado es separado del grano de arroz, lo que facilita la producción rápida del contenido de ácido graso libre del aceite. Otra forma de evitar la rancidez es calentando o secando el salvado inmediatamente después de la elaboración, se realiza un tratamiento térmico a 100 °C durante 4-5 minutos con vapor con el fin de retrasar la formación de ácidos grasos libres. De igual forma el salvado de arroz se puede calentar en seco extendiéndolo en bandejas a 200 °C durante 10 minutos. El aceite de lavado de arroz, el rendimiento y características de esté dependen de diferentes factores como el tiempo, condiciones de almacenamiento del grano de arroz, el tipo de molienda, la extracción y tipo de refinación del aceite. La extracción con disolventes como el hexano permite rendimientos entre el 15 y 22% (v/p), una vez se extrae el aceite crudo se somete a una refinación química o física o una mezcla de las dos, alcanzando un rendimiento del 95 al 98%. El aceite del salvado de arroz es excelente para la fritura porque produce pocos peróxidos, espuma, ácidos grasos libres y polímeros; químicamente es muy estable debido al equilibrio de sus ácidos linoleico y oleico, al muy bajo contenido de linolénico y a la presencia de los antioxidantes antes mencionados. Sus derivados: ácidos grasos palmítico, oleico y linoleico (representan el 95% de los ácidos grasos), tienen importantes usos en la elaboración de pinturas, resinas, jabones, cosméticos y productos farmacéuticos; lo mismo, la cera de salvado de arroz que se usa para recubrimiento de frutas y verduras frescas o en confitería y cosméticos (Moldenhauer, 2000). Actualmente se están realizando ensayos para extraer vitamina E a partir del salvado de arroz. El proceso propuesto para extraer la vitamina E del salvado de arroz puede resumirse en siete etapas (Bertero 2007): Recepción y almacenamiento del salvado de arroz. Secado del salvado de arroz. Extracción del aceite de salvado de arroz. Desodorización del aceite de salvado de arroz. Esterificación del destilado de desodorización. Fraccionamiento del destilado esterificado. Envasado del concentrado de vitamina E.



Diagrama 13. Productos del salvado de arroz

Adaptado de Estudio de caracterización, proceso de obtención y usos del salvado de arroz. Bolivia. Torija. Recuperado en Abril de 2005 de http://www.monografias.com/trabajos15/salvadoarroz/salvado-arroz.shtml

El trabajo completo de este estudio lo http://www.edutecne.utn.edu.ar/PPI-CAI/ppi-cai.htm

pueden

consultar

en

Información sobre los subproductos del salvado de arroz la pueden encontrar en las siguientes direcciones Web: Salvado de arroz. Recuperado en 2006 de http://www.etsia.upm.es/fedna/subp_cereales/SALVADOdearroz.htm



Estudio de caracterización, proceso de obtención y usos del salvado de arroz. Recuperado en 2006 de http://www.monografias.com/trabajos15/salvadoarroz/salvado-arroz.shtml Quintero Gutiérrez, Adrián. El salvado de arroz en la elaboración de alimentos de alto valor nutricional. Centro de Desarrollo de Productos Bióticos del IPN. Recuperado en Abril de 2009 de http://hypatia.morelos.gob.mx/index.php?option=com_content&task=view&id=94&It emid=65 Bertero, Melisa. (2007). Extracción de Vitamina E a partir del salvado de arroz. Recuperado el 20 de junio de 2009 de http://www.edutecne.utn.edu.ar/PPICAI/ppi2007-introduccion.pdf

Lección 30. Procesamiento de la avena La avena es uno de los cereales más ricos en nutrientes. En un comienzo la producción de avena se destinaba únicamente para alimentación de animales, poco a poco se ha industrializado para la elaboración de productos de consumo humano. El grano de avena es un grano vestido, fibroso, de forma fusiforme alargada (puede llegar a tener 2-3 cm de longitud) y de color amarillo claro a marrón oscuro. A diferencia del trigo y centeno, el grano de avena está cubierto de numerosos pelos. La cascarilla equivale del 30 al 40% de la estructura del grano y contiene fibra, proteínas, vitamina, minerales y grasa. En la avena molida, las partículas de cascarilla se caracterizan por ser más lustrosas, pulidas, gruesas y brillantes que las de cebada. Además, estas tienden a fragmentarse en partículas rectangulares. De forma similar a la cebada, el salvado, muy delgado y de color marrón opaco, suele permanecer adherido a fragmentos de endospermo. El endospermo rico en almidón equivale del 50 al 65% del peso del grano, este contiene carbohidratos, fibra soluble, proteína y grasa, tiene una consistencia de pasta semi-seca, extendiéndose como una superficie suave y opaca cuando se presiona con un instrumento plano. En la avena molida se diferencian básicamente dos tipos de estructuras: la cascarilla, de color más oscuro que el almidón y de forma casi rectangular, y fragmentos de endospermo vítreo y harinoso. En ocasiones conservan restos de salvado adherido. De la avena se obtienen productos como: harina de avena, avena en copos u hojuelas, refrescos, coladas y como subproducto se obtiene la cascarilla de la cual se extrae el furfural.



Molturación de la avena Para moler la avena que se va procesar (Figura 48), se debe cumplir con unos requisitos importantes para la calidad del producto final por lo tanto debe estar libre de:10 Granos dobles Granos pequeños Granos desnudos Granos atacados por plagas

Limpieza: La avena cuando llega al se somete a una limpieza al igual que los demás cereales para retirar las impurezas y los granos defectuosos. Estabilización: La estabilización en la avena limpia, se realiza con el fin de inactivar la lipasa por medios físicos empleando altas temperaturas o por medios químicos a través de la utilización de ácidos, además tiene un efecto benéfico sobre el sabor y una resistencia al enranciamiento por oxidación11 Este proceso es importante ya que las harinas que no son tratadas con vapor tienen presencia de ácidos grasos libres. La temperatura de la avena se eleva hasta 96-100 °C la cual contiene un 14-20% de humedad. El proceso consiste en inyectar vapor de agua a presión atmosférica manteniéndola por espacio de 2-3 minutos, controlando constantemente el paso de vapor. El otro proceso consiste en sumergir la avena húmeda, en agua o en ácido diluido como el ClH, además de inactivar la enzima se elimina el 95% del pericarpio.

Secado en horno: El secado se realiza en hornos continuos, con el fin de reducir la humedad hasta un 15% para la que se va a almacenar y un 6% para la que va ser molida, otro fin del secado es facilitar el descascarillado y además le otorga un sabor característico a la avena. El proceso consiste en hacer circular aire caliente. Descascarillado: El descascarillado de la avena se puede realizar por varios métodos,

Descascarillado en s eco : consiste en hacer pasar la avena seca, por el medio de unas piedras una estática y la otra en movimiento, los granos de avena se revuelven dividiéndose la cáscara en espinitas las cuales son separadas del grano por aspiración.

Descascarillado en verde: los granos se descascarillan con su contenido

natural de humedad 14-18% en máquinas de impacto, haciendo que los granos estabilizados choquen a grandes velocidades contra una placa

10

KENT. N.L. (1998) Tecnología de los cereales. Introducción para estudiantes de ciencia de los alimentos y agricultura. Zaragoza España. Editorial Acribia, S.A. 11 KENT. et al. (1998)



revestida de material abrasivo, al igual que el anterior descascarillado la cáscara se retira por aspiración, los granos desprovistos son secados.

Descascarillado en húmedo : se diferencia del descascarillado verde en que los granos de avena se humedecen hasta un 22% de humedad o más. La mezcla de granos desnudos, cascarilla y granos enteros se seca antes de separarse cada uno de los componentes. Figura 48. Operaciones para la obtencion de harina y copos de avena

Fuente: KENT. N.L. (1998) Tecnología de los cereales. Introducción para estudiantes de ciencia d e los alimentos y agricultura. Zaragoza España. Editorial Acribia, S.A.

Pulimento: Los granos desprovistos de cascarilla o desnudos se cepillan con el fin de retirar los finos pelos que cubre gran parte de la superficie del grano. Se eliminan por tamizado y por aspiración. Corte: A los granos se les realiza un corte transversal obteniéndose de cuatro a cinco trozos, denominados “harina de cabeza de alfiler” 12. Este proceso lo realiza un tambor cortador, obteniéndose una pequeña cantidad de harina la cual es separada por cernido.

12

KENT. et al. (1998)



Trituración: La harina obtenida se somete a una trituración con en molinos de piedra, con un posterior cernido. Usos de la avena Tal como se aprecia en la figura 49, del procesamiento de la avena se obtienen algunos productos/subproductos como harina, avena pelada estabilizada, avena tradicional, avena instantánea, harina integral, salvado, hojuelas, cascarilla, polvo de avena y harina de semillas. Figura 49. Productos/subproductos de la avena

Fuente: Industrialización de la avena. Recuperado en Diciembre de 2011 http://www.slideshare.net/vincficaUFRO/industrializacin-de-la-avena-hernan-soto-pieiro

de:

La harina integral de avena es una harina molida finamente y es rica en ácidos grasos y ácido fólico. La avena pelada y estabilizada es un producto que se ha sometido a una cocción y posterior esterilización, este tipo de avena se utiliza posteriormente para la elaboración de hojuelas o para la elaboración de los diferentes tipos de harinas de avena. El polvo de avena y la harina de semillas, se utilizan para en la alimentación de animales por su contenido de nutrientes. Aunque la harina se emplea en Escocia, para hacer un plato típico l lamado “sowens”



La cascarilla se utiliza para la fabricación de furfural el cual es un material empleado en varias industrias como la cervecera y la del petróleo. Igualmente se extrae Xilitol y un edulcorante.



ACTIVIDADES D DE A AUTOEVALUACIÓN D DE L LA U UNIDAD D DOS ¿De acuerdo a los posibles defectos que pueden tener una producción de pan a que se debe la falta de volumen de un pan? Complete la siguiente tabla:

Materia Prima

Función

Agua Levadura Sal Azúcar Leche ¿Cuáles son las materias primas empleadas en la elaboración de pastas alimenticias? Describa el proceso para la obtención de malta cervecera ¿Cuáles son los usos industriales que se le dan al maíz, arroz, avena, sorgo y centeno? Describa el proceso para la obtención de malta cervecera ¿Qué entiende por arroz Paddy? Explique el proceso de obtención ¿Cuál es la diferencia entre molienda húmeda y molienda seca de maíz? Es el factor determinante de las propiedades fisicoquímicas del grano de arroz ¿Cuáles son las dos características que permiten clasificar objetivamente el grano de arroz según la apariencia de este? Dentro de la industria arrocera existe la preferencia de arroces traslúcidos o cristalinos o sea sin presencia de:



FUENTES D DOCUMENTALES D DE L LA U UNIDAD 2 2 Badui S. D. (1999) Química de los alimentos. 3ª Edición. México. Editorial. Pearson Education. Págs. 233-241 Benedito Mengor. Carmen (1999) Tecnología de la panificación. España. Universidad Politécnica de Valencia. Bernal Inés. (1994) Análisis de Alimentos. Colombia. Editorial. Guadalupe LTDA. Brennan J.G. (1998) Las operaciones de la ingeniería de los alimentos. 3ª Edición. España. Editorial. Acribia. Págs. 257-258. Cepeda Ricardo. (1991) Modulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Santafé de Bogotá D.C. Editorial UNAD Desrosier N.W. (1996) Elementos de tecnología de alimentos. México. Editorial Continental. 11ª Reimpresión. Págs. 210-211. Fenemma Owen. (1985) Introducción a la ciencia de los Alimentos. España: Editorial Reverté, S.A. González, R.J.;Torres, R.L.; De- Greef, D.M.; Gordo, N.A. (1986). “Evaluación de almidón de maíz precocido por extrusión- cocción”. Revista Agroquímica y Tecnología de Alimentos. Págs 552-564. Moldenhauer, K.A., Champagne, E.T., McCaskill, D.R., Guraya, H. (2000). Productos funcionales del arroz. En: Mazza G. Alimentos funcionales. Aspectos bioquímicos y de procesado. Zaragoza, España. Editorial Acribia:73-92. Malterias de Colombia S.A. (1994) Anotaciones sobre maltaje de cerveza. Colombia. Bavaría S.A Manual Agropecuario. (2002) Tecnologías orgánicas de la granja integral Autosuficiente. Colombia. Biblioteca del campo. Miller, R.C. 1990. Manual de Extrusión. New York –EUA. Asociación Americana de Soya. Kent. N.L. (1998) Tecnología de los cereales. Introducción para estudiantes de ciencia de los alimentos y agricultura. Editorial Acribia, S.A. Zaragoza España Kill. R.C. (2004) Tecnología de la Elaboración de pasta y sémola. España. Acribia S.A.



Rico Mejía Esteban. (s.f) El cultivo de cebadas cerveceras en Colombia. Colombia Bavaria. S.A Rivera Alba Elizabeth. (s.f) Criterios de calidad industrial en trigo. Guía de laboratorio de farinología. Colombia. CORPOICA R. CARL HOSENEY. (1999) Principios de Ciencia y Tecnología de los Cereales y las Oleaginosas. España. Acribia S.A.

Dir ecciones WEB r r elacionadas Almidones Modificados. Recuperado en Abril de 2005 de http://www.tateandlyle.com/NR/rdonlyres/exgcfzn6drfqafrnmdeor7zhqepawaa44upj p2n6qllkj5si7nhzmxjdpvn7mx2wrbgb66dufaoqg3ov4cvrojlz5kf/Espanol_Almidones _Modif.pdf Bertec. Tecnología Cervecera. Recuperado el 20 de Julio de 2009 de http://beertec.galeon.com/productos1436661.html Bertero Melisa. (2007/8). Extracción de vitamina E a partir de salvado de arroz. Recuperado en Diciembre de 2011 de http://www.edutecne.utn.edu.ar/PPI-CAI/ppi-cai.htm Cervecería Virtual. Materia Primas. Lúpulo. Recuperado en Abril de 2005 de http://www.aldon.org/cerveza/lupulo.htm Estudio de caracterización, proceso de obtención y usos del salvado de arroz. Bolivia. Torija. Recuperado en Abril de 2005 de http://www.monografias.com/trabajos15/salvado-arroz/salvado-arroz.shtml Falder Rivero ángel. (Marzo-Abril. 2003) Enciclopedia de los Alimentos. Recuperado en el 2005 de http://www.mercasa.es/es/publicaciones/Dyc/sum68/pdf/enciclopedia.pdf Federación Nacional de Arroceros. Recuperado el 20 de Julio de 2009 de http://www.fedearroz.com.co/index.php Francisco Tejero. Asesoria técnica en panificación. Recuperado en Mayo de 2007 de http://www.franciscotejero.com/recetas/indexrecetas.htm Juliano et Hicks. (1990). Recuperado y adaptado en Abril de 2005 de http://www.unctad.org/infocomm/espagnol/arroz/utilizacion.htm Officine Loporcaro Sas. (2003) Recuperado http://www.loporcaro.it/sistema_de_rociador.htm

en

Abril

de

2005

de



Pastas Alimenticias Romero S.A. Recorrido virtual. Recuperado en Mayo de 2007 de http://www.pastasromero.com/empresa/lafactoria.htm Perfecta Curibita. Recuperado en Abril de 2005de http://www.perfecta.com.br Prillwitz. (2004). Plansichter monocanal BPM. Recuperado en Abril de 2005 de http://www.prillwitz.com.ar/catalogo/bpm/_plansichter_o_cernedor_plano_de_un_c ajon.htm Planta de molienda de arroz. Recuperado turnkey.taiwantrade.com.tw/ showpage.asp?subid...

en

Abril

de

2005

de

Sitio Web corporativo Kadell de Colombia Ltda. Recuperado en Abril de 2005 de www.kadell.com



UNIDAD 3 Nombre de la Unidad Introducción

Procesos productivos de grasas y aceites Las grasas y aceites de origen vegetal están siendo empleadas con mayor seguridad tanto en los procesos industriales para la obtención de otros productos alimenticios como para la preparación casera de los alimentos. Esto se debe a la seguridad en la calidad de las materias primas y en el contenido de ácidos grasos de las semillas y frutos oleaginosos. Las grasas empleadas en la preparación de los alimentos se obtienen de los animales y de los vegetales, para el estudio de esta unidad se abordaran temáticas y conceptos sobre el proceso de manufactura de aceites vegetales provenientes de semillas y frutos oleaginosos. Los procesos para la obtención de grasas y aceites vegetales comestibles son muy variados y van desde una extracción hasta operaciones químicas muy complejas, ofertando una gran variedad de productos no solamente para la industria de alimentos, sino también para otras industrias. En el capítulo siete se abordan algunos conceptos sobre la química y características de las grasas como propiedades fisicoquímicas. Además el procesamiento de las grasas y aceites vegetales permite eliminar algunos componentes que alteran la estabilidad de los productos y el valor nutricional. Es por esto que se tratan algunas alteraciones de los aceites y las grasas y por último en este capítulo se estudian algunas sustancias que evitan su deterioro como son los antioxidantes. Los procesos para la obtención de grasas y aceites vegetales comestibles son muy variados y van desde una extracción hasta operaciones químicas muy complejas, ofertando una gran variedad de productos no solamente para la industria de alimentos, sino también para otras industrias. Es así que en el octavo capítulo, se abordan algunos conceptos sobre los tratamientos a que debe ser sometida la semilla como también se describe el proceso de extracción de mecánica y por disolventes, igualmente se describe de una manera sencilla el proceso de obtención de aceite de palma.



Es importante controlar cuidadosamente algunas variables como la temperatura, el tiempo y la presión para obtener un producto perfectamente refinado. De acuerdo a la industria de alimentos requieren de productos elaborados para la fabricación de otros que permitan ofrecer una gran gama de alimentos de acuerdo a las preferencias de los consumidores. Es por esto que la industria de grasas y aceites puede elaborar productos para una aplicación específica, realizando procesos en los que se cambian algunas características. En esta unidad se tratarán algunas modificaciones como la hidrogenación entre otras. Por último se describen algunas características de las mantecas, margarinas y mayonesas, además de la clasificación de acuerdo a varios criterios. El principal consumo y aplicación de las grasas y aceites es para el freído de los alimentos el cual se realiza con el fin de aportar a los productos finales ciertas características sensoriales y de palatabilidad, por tal razón se describen algunas funciones de las grasas y aceites en el freído.

Justificación

A través del estudio de cada uno de los temas de la unidad el estudiante conceptualiza, analiza y aplica procesos ingenieriles para la producción, transformación, conservación y control de calidad de los productos oleaginosos conservando el medio ambiente y manteniendo la salud del consumidor, a la vez que adapta e innova tecnología para optimizar un proceso industrial específico. El estudiante conocerá y aplicará los procesos de industrialización de los principales las principales semillas y frutos oleaginosos, producidos a nivel nacional al igual que aplicará su aprendizaje en el diseño, elaboración, conservación de un producto que cumpla con las exigencias de su entorno y del país.


A partir del desarrollo de actividades el estudiante se ubicara en el plano regional, nacional e internacional en la Industria de las oleaginosas Propósitos de formación  Inducir

al estudiante a que indague, conceptualice sobre el estudio de cada uno de los procesos y operaciones



involucradas en la industria dedicada a la extracción y refinación de aceites vegetales.  Capacitar

al estudiante para que diseñe, innove y mejore los procesos a pequeña escala en la industria de extracción, refinación, modificación de grasas y aceites y en el proceso de freído.



Fomentar en el estudiante el espíritu investigativo para que dé solución a problemas tecnológicos en la industria de las grasas y aceites.

Objetivos de aprendizaje 



   

Que el estudiante interprete las características de calidad y los controles analíticos que afectan a los aceites y grasas vegetales. Que el estudiante identifique la tecnología de extracción mecánica y por solventes de aceites y grasas vegetales de semillas oleaginosas. Que el estudiante conozca y describa el proceso de obtención de aceite de frutos oleaginosos. Que el estudiante conozca las operaciones de refinado y transformación de estos productos para su consumo Que el estudiante estudie los principales procesos para la modificación de grasas y aceites vegetales. Que el estudiante conozca el proceso para la obtención de margarinas y mantecas y las principales características para su clasificación.

Competencias de la unidad El estudiante reconoce y comprende la importancia de la industria de grasas y aceites (propiedades fisicoquímicas, alteraciones, extracción y refinación de frutos y semillas oleaginosas, modificación) apoyado en la utilización precisa de la terminología básica que va a requerir en su futuro ejercicio profesional. El estudiante observa, planea y analiza alternativas de solución en el proceso de modificación de grasas y aceites y sus subproductos, ofreciendo tecnologías limpias y de desarrollo sostenible.



Metas de la unidad Al culminar el estudio de la unidad el estudiante:




Desarrollará sus propias e integrales habilidades a fin de tener un criterio formado en la aplicación de los conocimientos técnicos y científicos construidos, sobre las diferentes alteraciones que puede llegar a sufrir un aceite o grasa, en cuanto a la extracción y refinación, sobre las modificación a que pueden ser sometidas las grasas.



Desarrollará las prácticas propuestas en la guía de actividades con la orientación del tutor del curso académico.



Presentará cada una de las actividades propuestas en la guía de actividades que permita evaluar las competencias adquiridas durante el desarrollo de la unidad.

Capítulo 7. Química y características de las grasas y aceites. Capítulo 8. Extracción de Aceite de Semillas y frutos oleaginosos. Capítulo 9. Tratamientos de aceites y grasas.



CAPÍTULO 7. QUÍMICA Y CARACTERÍSTICAS DE LAS GRASAS Y ACEITES Introducción Los aceites y grasas son sustancias de origen vegetal o animal, que son esteres formados por tres moléculas de ácidos grasos y una molécula de glicerol, llamados triglicéridos. A temperatura ambiente, éstos pueden ser sólidos (grasas) o líquidos (aceites), y proporcionan más del doble de energía por gramo que los carbohidratos y las proteínas. Las grasas en los alimentos se pueden encontrar en forma natural como en los pescados y carnes grasas, en la yema de huevo, en el queso, en la leche entera, en las nueces, o puede ser adicionada durante su elaboración culinaria o industrial, como es el caso cuando se elaboran galletas, pasteles, salsas, entre otros. Los aceites vegetales, proceden de los frutos y semillas de oleaginosas, no siendo del todo comestibles". 13 La palabra aceite viene del árabe az-zait , el jugo de la oliva, que a su vez viene del arameo zayta. Son sustancias grasas que tienen menos densidad que el agua y que no se disuelven en esta, pero si en la mayoría de solventes orgánicos. En general el término grasa, hace referencia a las sustancias que son sólidas o semisólidas (como se mencionó anteriormente), a temperatura ambiente, debido a que en su estructura predominan los ácidos grasos saturados, mientras que el termino aceite hace referencia a las sustancias líquidas a temperatura ambiente o inferiores, esto porque que contienen una mayor cantidad de ácidos grasos insaturados. Como ejemplo de aceite se encuentra los aceites de semilla de algodón, canola, girasol, soja, ajonjolí, oliva y palma; y como ejemplo de grasas se encuentra la margarina, manteca de cerdo, manteca industrial y la mantequilla. Los aceites y grasas vegetales, son empleados tanto a nivel industrial como a nivel gastronómico para freír, en margarinas, mayonesas y salsas, para aceites de cocina y grasas para repostería entre otros; estos aceites son los de oliva, algodón, girasol, canola, ajonjolí, maní, soya y palma principalmente.

Lección 31. Composición química de las grasas y aceites Primero hablaremos un poco de las características de los lípidos. Son un grupo de compuestos orgánicos, formados por carbono, hidrogeno y oxígeno, se diferencian de otras sustancias porque son hidrosolubles, se clasifican en triglicéridos, ceras, fosfolípidos, glucolípidos, lipoproteínas, y en derivados de los lípidos sencillos o

13

López Larramendi, J.L. (1986): Manual práctico de alimentación sana. Madrid: Ed. EDAF, Pág. 80



de los compuestos como lo son los ácidos grasos, liposolubles, esteroles e hidrocarburos.

pigmentos,

vitaminas

Triglicéridos Este tipo de grasa es transportada por el organismo. Cuando es ingerido el alimento el organismo digiere las grasas de los alimentos, liberando los triglicéridos a la sangre, estos son transportados a todo el organismo para proporcionar energía o para ser almacenados como grasa. Los triglicéridos son esteres, están formado por tres moléculas de ácidos grasos y una de glicerol, formándose en esta reacción tres moléculas de agua y una de triglicérido.

El glicerol: La molécula de glicerol está formada por tres átomos de carbono, con cinco de hidrógeno y tres grupos hidroxilos (OH)

Formula Química de un Triglicérido



Lo anterior indica que si los tres ácidos grasos que conforman la molécula de triglicérido son idénticos se le denomina simple y si son diferentes se le denomina triglicérido mixto o compuesto. Los aceites y grasas están constituidos por un 99 - 99,5% de triglicéridos. La fracción restante denominada insaponificable, está formada principalmente por esteroles, fosfátidos, carotenos, un grupo de tocoferoles, vitaminas y minerales. Tabla 19.

Fosfátidos: Son polialcoholes (glicerol aunque no siempre), esterificados con ácidos grasos y ácido fosfórico, este a su vez esta combinado con un compuesto nitrogenado. Los fosfátidos más comunes son la lecitina y la cefalina. Durante el proceso de refinación se eliminan los fosfátidos de los aceites. Esteroles: Son compuestos químicamente inertes, no afectan las propiedades de los aceites; el esterol característico de las grasas animales es el colesterol al igual está presente en las grasas vegetales en trazas. Los esteroles de las grasas vegetales se denominan fitosteroles. Carotenoides: El color amarillo rojizo de los aceites se debe a la presencia de este pigmento. En el proceso de blanqueo de aceites, los carotenos son absorbidos por las tierras decolorantes y por el carbón activado, otra características de estos compuestos es que son termolábiles, razón por la cual el proceso de blanqueo de los aceites se realiza a altas temperaturas. Tocoferoles: Es considerado como el antioxidante natural, una de las características de esta sustancia es que actúa retardando el enraciamiento de los aceites, además de servir como fuente de la vitamina E. Estos compuestos al igual que los carotenos pueden ser eliminados parcialmente durante el proceso de refinación, este se encuentra en los aceites crudos, razón por la cual los aceites crudos se conservan por más tiempo que los refinados. Vitaminas: Son compuestos que le dan valor nutritivo a los aceites, aunque no se encuentran en cantidades considerables, se sabe que una de las características de las grasas y aceites es que son fuente de vitaminas liposolubles (A, D, E, K). Minerales: Los aceites crudos y refinados contienen trazas de fósforo, los primeros contienen cobre, manganeso, hierro y los segundos contienen níquel.



Durante el proceso de neutralización y blanqueo se eliminan los metales pesados que contienen los aceites aunque persisten algunos como el cobre 0.01-0.02 p.p.m y el hierro en una cantidad de 0.1-0.2 p.p.m Tabla 19. Composición química de algunas semillas y frutos oleaginosos (%)

Producto Ajonjolí Soya Girasol

Proteína (g) 17.9 33.7 13.0

Grasa (g) 48.4 17.9 27.7

Calcio (mg) 816 183 100

Hierro (mg) 8.1 6.1 7.0

V. A (UI) 50 90 0

Tiamina (mg) 0.68 0.71 1.90

Riboflavina

(mg) 0.19 0.25 0.20

Niacina (mg) 3.4 2.0 0

Fuente: Enciclopedia Agropecuaria Terranova. (1995) Volumen V. Colombia: Terranova Editores Ltda.

Lección 32. Ácidos grasos Los ácidos grasos son los componentes más abundantes de los lípidos. Están compuestos en general por una cadena larga hidrocarbonada (formada por átomos de carbono oxigeno e hidrogeno), que varía entre 4 y 26 átomos de carbono, en uno de los carbonos extremos se encuentra el grupo ácido o carboxilo.

Cada ácido graso contiene un radical formado por una cadena de átomos de carbono. Los radicales son nombrados por la abreviatura química R.

La cadena hidrocarbonada puede ser saturada, (tener enlaces simples entre sus carbonos), o presentar uno o más enlaces dobles, llamadas monoinsaturadas y polinsaturadas.

Clasificación de los ácidos grasos Los ácidos grasos se clasifican de acuerdo al grado de saturación así:



Ácidos grasos saturados: son aquellos en los cuales los carbonos están unidos por enlaces simples CnH2n+2O2. En la tabla 20, se representan algunos ácidos grasos pertenecientes a este grupo. Grafica 2.

Cadena carbonada de un ácido graso saturado

Cada átomo de carbono con una valencia de 4, está unido a otros dos átomos de carbono y a dos átomos de hidrógeno. Estos ácidos nutricionalmente son considerados como grasas malas, por lo que son las responsables de la aparición del colesterol y de varios problemas circulatorios. Las grasas que contienen estos ácidos grasos son sólidas a temperatura ambiente, provenientes principalmente de grasas de tipo animal, como la carne de cerdo, leche, tocineta, yema de huevo, mantequilla, entre otros (figura 50); pero algunos aceites de origen vegetal como el de palma y el de coco tienen este tipo de grasa. Figura 50. Alimentos que contienen ácidos grasos saturados.

Fuente: Recuperada el 20 de Junio de 2009 de http://yanine99.blogspot.com/2007/02/productosalimenticios.html



Tabla 20. Ácidos grasos saturados Nomenclatura química Etanoico

Nombre común Acético

No de átomos de C 2

Butanoico

Formula química

CH3COOH

Punto de fusión C -

Origen típico

Butírico

4

C3H7COOH

-7.9

Mantequilla

Hexanoico

Caproico

6

C5H11COOH

-3.4

Mantequilla

Octanoico

Caprílico

8

C7H15COOH

16.7

Aceite de coco

Decanóico

Cáprico

10

C9H19COOH

31.6

Aceite de coco

Dodecanóico

Laúrico

12

C11H23COOH

44.2

Aceite de coco

Tetradecanóico

Mirístico

14

C13H27COOH

54.4

Hexadecanóico

Palmítico

16

C15H31COOH

62.9

Octadecanóico

Esteárico

18

C17H35COOH

69.6

Eicosanóico

Araquídico

20

C19H39COOH

75.4

Mantequilla, aceite de coco La mayoría de las grasas y aceites La mayoría de las grasas y aceites Aceite de cacahuate

Docosanoico

Behénico

22

C21H39COOH

80.0

-

Fuente: Steve Ziller. (1996) Grasas y Aceites Alimentarios. España: Editorial Acribia S.A. Grafica 2. Composición de ácidos grasos de aceites y grasas en %

Fuente: Fuente: Becerra Riqué, José. (2004). Aceite de soya: su uso en la fabricación de aceites y grasas comestibles VI Congreso Regional de Químicos Farmacéuticos Biólogos. Asociación Americana de Soya, A.C. Recuperado en Mayo de 2005 de http://www.respyn.uanl.mx/especiales/ee-10-2004/conferencias_pdf/alimentos_pdf/A02.pdf



Ácidos grasos insaturados: son aquellos ácidos grasos en los cuales los carbonos están unidos por enlaces dobles, cuando tienen un solo enlace doble se denominan monoinsaturados CnH2nO2 y si contienen más de un enlace doble se les llama poliinsaturados CnH2n-xO2, en donde x=2,4,6,8,…..etc. En la tabla 21, se nombran algunos de los ácidos grasos insaturados. Grafica 1

Cadena carbonada de un ácido insaturado

Nutricionalmente son considerados como grasas buenas por el control que ejercen sobre el colesterol. Son grasas líquidas a temperatura ambiente, proveniente de grasas de tipo vegetal principalmente como son los aceites de girasol, algodón, ajonjolí; pero también estas grasas insaturadas se pueden encontrar en el pescado, margarina, entre otros. Figura 51. Figura 51. Alimentos que contienen ácidos grasos saturados

Que son las grasas o Lípidos. Recuperado el 20 de Junio de 2009 de http://yanine99.blogspot.com/2007/02/productos-alimenticios.html

Los ácidos grasos insaturados se dividen en monoinsaturados y poliinsaturados. En la gráfica 1, se observa el porcentaje de ácidos grasos en algunas grasas y aceites. Ácidos grasos monoinsaturados: Son aquellos que solo tienen un doble enlace en su estructura, un ejemplo es el ácido oleico, que es el componente principal del aceite de oliva. Ácidos grasos poliinsaturadas: Son los que tienen más de un enlace doble, en este grupo están el ácido linoleico del aceite de girasol y del aceite de cártamo (azafrán).



Tabla 21. Algunos ácidos grasos insaturados Nomenclatura química

Nombre común

No de átomos de C

No de dobles enlaces

Formula química

9-Hexadecenoico

Palmitoleico

1

16

C15H29COO H

9-Octadecenoico

Oleico

1

18

C17H33COO H

Punto Origen típico de fusión C -0.5 Algunos aceites de pescado, grasa de vacuno 16.3 La mayoría de las grasas y aceites -5.0 La mayoría de las grasas y aceites -11.3 Aceites de soya y canola

9,12 Linoleico 2 18 C17H31COO Octadecadienoic H o 9,12,15 Linolénico 3 18 C17H29COO Octadecatrienoic H o 5,8,11,14 Araquidónico 4 20 C19H31COO -49.5 Algunos aceites Eicosatetraenoico H de pescado 11Vaccénico 1 18 C17H32COO 39.5 Mantequilla Octadecenoico H Fuente: Adaptado de Steve Ziller. (1996) Grasas y Aceites Alimentarios. España: Editorial Acribia S.A. Fenemma Owen. (1985) Introducción a la ciencia de los Alimentos. España: Editorial Reverté, S.A.

Ácidos grasos esenciales Se escucha hablar de las palabras Omega 3 y Omega 6 y de su relación con el colesterol y la regulación hormonal, pero ¿qué son? Se les llama ácidos grasos esenciales, deben ser ingeridos diariamente a través de los alimentos ya que el organismo no los puede sintetizar. A este grupo pertenecen los ácidos grasos linoleico, de la familia de los omega 6, (aceites de girasol, soya, ajonjolí maíz) el linolénico, de la familia de los Omega 3(aceite de soya, maní, pescado azul) y el araquidónico que puede sintetizarse a partir del linolénico. Los ácidos grasos esenciales una vez son metabolizados se convierten en prostaglandinas, las cuáles ejercen un poderoso efecto sobre la salud. Cumplen las siguientes funciones: Regulan el flujo de sustancias dentro y fuera de las células. Reducen la formación de plaquetas. Bajan la presión sanguínea y colesterol. Regulan la presión de los ojos, articulaciones y vasos sanguíneos. Actúan como drenadores del riñón. Dilatan los vasos sanguíneos. Regulan la división celular y pueden ayudar a prevenir el cáncer. Previenen inflamaciones. Regulan la respuesta al dolor, inflamación e hinchazón.



Ayudan a que la insulina sea más efectiva. Mejoran la función de los nervios y del sistema inmunitario. Regulan el metabolismo del calcio. Previenen la salida del ácido araquidónico de las membranas de las células. Regulan la producción de esteroides. Se encargan de movilizar las grasas saturadas

Lección 33. Propiedades fisicoquímicas de las grasas y aceites Propiedades Físicas:

Densidad : menor de 1.0 g/ml Viscosidad: 30-50 centistokes 37.8°C (rango normal) E s tado fís ico : Líquido (20°C), normalmente aceite de vegetales

Semi-sólido: (20°C), manteca, grasa, estado plástico (combinación de sólidos/líquidos) Sólido: (20°C) aceites totalmente hidrogenados, triglicéridos puros.

Punto de fusión : las grasas se funden a 0% de sólidos. Se determina por diferentes métodos como capilar cerrado, capilar abierto, punto de goteo, Wiley.

Presiones de vapor : Los triglicéridos de ácidos grasos de cadena larga tienen

presiones de vapor muy bajas y sólo pueden ser destilados molecularmente. Los ácidos grasos son más volátiles y pueden destilarse a una presión absoluta reducida (base de proceso de desodorización). Para determinar la presión de vapor de ácidos grasos se tiene en cuenta la siguiente ecuación:

Propiedades Ópticas : El índice de refracción de los aceites y grasas es una

importante característica por la facilidad y exactitud con que puede ser determinado. Esta propiedad permite : Identificar las grasas, controlar el proceso y medir el grado de insaturación.

Propiedades Químicas: Las reacciones de las grasas y aceites son:

Hidrólisis: Consiste en una reacción inversa a la formación de las grasas, en

donde se descomponen, dando nuevamente ácidos grasos y glicerol. Como la reacción es producida por el agua se denomina hidrólisis



S aponificación: Esta reacción consiste en descomponer las grasas cuando se someten a ebullición con una solución de hidróxido de potasio o sodio concentrado, convirtiéndose los ácidos en sales del metal del hidróxido utilizado. Estas reacciones no son reversibles.

Esterificación : Es la reacción inversa a la saponificación, es la reacción entre un

alcohol y un ácido carboxílico, empleando como catalizador al ácido sulfúrico. Es una reacción reversible.

Interesterificación: Esta reacción consiste en reacomodar o redistribuir los ácidos

dentro de las moléculas de triglicéridos, el proceso consiste en calentar el aceite a bajas temperaturas, con agitación y en la presencia de un catalizador, el objetivo es el de mejorar las características funcionales del producto, de ninguna manera se cambia el grado de saturación ni el estado isomérico de los ácidos grasos.

Variables empleadas: temperatura, catalizador y vacío Reactantes : dos o más tipos de grasas. Hidrogenación: El objetivo de esta reacción es la de

saturar los enlaces insaturados. Consiste en añadir el hidrogeno gaseoso a los dobles enlaces de los ácidos insaturados en presencia de un catalizador



Resultados de la Hidrogenación: Mayor punto de fusión Mejor estabilidad oxidativa Mejores propiedades funcionales para diferentes aplicaciones

Oxidación: La oxidación de las grasas se produce por la acción del oxígeno sobre

los ácidos grasos, formándose peróxidos y radicales libres. La función de la luz en esta reacción es que actúa como catalizador. El proceso se presenta en tres etapas como se muestra en la reacción de oxidación.



Se favorece a medida que se incrementa la concentración insaturados

A – grasos



Los ácidos grasos provenientes de la hidrólisis de los triacilgliceridos, son más susceptibles a la oxidación que cuando se encuentran en forma de esteres.



El ataque se hace: 1. sobre un sistema cis, cis( 1, 4) – pentadieno 2. sobre un grupo metilo  adyacente al doble enlace. - metilo R – CH2 - R H H H | | | C - C - C = C – R | H



Adyacente a un doble enlace



1. Etapa de iniciación O || C – O – C – R O || C – O – O – R O H H H || | | | C – O – C – (CH2)6 – C = C – C - (CH 2)7 – R | H Carbono - metilo sitio de oxidación Hidrogeno altamente activo Atacado por fotones de Luz y T. El O2 es absorbido cuando Se forman radicales libres

H+

H | - C = C – C – (CH2)7 – R | O

O2

Radical libre de acido graso (Rº)

H | - C = C – C – (CH2)7 – R | O Radical libre de peróxido | (ROO) O

En esta etapa hay generación de radicales libres, que se forman a partir de un peróxido o de un ácido graso con un radical libre.



2. Etapa de propagación A

H+

Reacción En cadena

H | - C = C – C – (CH2)7 – R | O (ROOH) | O – H Hidroperóxidos

B Rº + O2

ROOº + H2+

ROOH

Los radicales libres formados, reaccionan con el O 2 o con otras cadenas de ácidos grasos. 3. Etapa de terminación

Rº+ Rº

R – R

H H | | 1. – C =C – C – C – (CH2) + - C = C – C – (CH2)7 | | •

•

H | - C – C – C – R | - C – C – O – R

2. ROOº + ROOº ROOR + O 2 3. Compuesto de menor peso molecular proveniente de: ROOH, R – R, ROOR, como aldehídos, cetonas, ácidos orgánicos, hidrocarburos, cetociados. En esta última etapa reaccionan entre sí los radicales libres, formando aldehídos y cetonas. La oxidación de las grasas da paso a la formación de olores y sabores desagradables, al oscurecimiento del aceite, al aumento de la viscosidad y a la formación de espumas.

Halogenación: Los halógenos cloro, bromo y yodo, y también el monocloruro y el monobromuro de yodo pueden adicionarse a los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados con facilidad, aunque en forma cuantitativa sólo bajo condiciones especiales:



Esta reacción es la base de una importante característica de los aceites y las grasas, que es el índice de yodo y que mide el verdadero grado de insaturación. El índice de yodo se define como el número de gramos de yodo absorbidos, por cada 100 gramos de grasa bajo condiciones determinadas.

Lección 34. Alteraciones de las grasas y aceites Enranciamiento hidrolítico: Se conoce como hidrólisis. Se presenta principalmente cuando se realizan frituras, ya que el agua que suelta el alimento inicia la reacción. El agua entra haciendo que la unión entre los triglicéridos y el glicerol sean hidrolizados produciéndose monoglicéridos y diglicéridos, los cuales por ser emulsivos provocan la hidrólisis. Esta alteración se presenta comúnmente en aceites que contienen ácidos grasos de cadena corta o media, como el aceite de palma rico en ácido laúrico. La hidrólisis trae como resultado la disminución del punto de humo, además de la aparición de olores y sabores desagradables aumentado la acidez del aceite. Enranciamiento oxidativo: El fenómeno de enranciamiento de las grasas y aceites es cocido técnicamente como degradación oxidativa y comúnmente como rancidez. Es uno de los parámetros que más afecta la calidad de los productos, se caracteriza por la producción de olores y sabores desagradables, esto debido al desarrollo de sustancias volátiles como aldehídos, cetonas, alcoholes e hidrocarburos. La oxidación de las grasas provoca entonces la rancidez o deterioro de las características sensoriales de los productos grasos. La oxidación es catalizada por: temperatura, luz, iones metálicos, instauraciones y oxígeno. Cambio de color: Se presenta por las reacciones de la fotooxidación por acción de la luz solar. Disminución del punto de humo: esta alteración se presenta por el cambio en la composición relativa de ácidos grasos en los aceites para freír, reduciéndose la temperatura máxima de utilización y su efectividad como medio de cocción Reversión: Este fenómeno se produce por el desarrollo de sabores y olores extraños, inclusive a bajos índices de peróxidos. Hay algunos aceites que no experimentan reversión a pesar del contenido alto de ácido oleico y linoleíco, ya que según estudios realizados son los responsables de la formación de



compuestos de reversión. Se cree que cuando hay ácido linolénico en el aceite que es muy reactivo, se producen varios productos de descomposición del hidroperóxido de linoleato.

Cristalización: se presenta cuando los aceites son almacenados a bajas temperaturas. No tiene mayor importancia pues es un efecto que se revierte al aumentar la temperatura. Polimerización: Los polímeros se forman por la unión de los átomos de carbono a carbono o a través de puentes de oxígeno. Cuando el aceite se calienta se adhieren a las paredes de los recipientes, formando una sustancia de color marrón, indicando de esta manera que los aceites se están degradando. Además de la sustancia formada, los polímeros contribuyen a la formación de: Espumas Aumento de viscosidad Oscurecimiento del aceite. Los ácidos grasos insaturados son más propensos a la polimerización debido a que en sus dobles enlaces se forman radicales libres.

Hidrólisis enzimática: consiste en la degradación de los triglicéridos, fosfolípidos y glucolípidos en lípidos más simples, ácidos grasos libres, y ácido fosfático. En esta reacción intervienen enzimas propias de los alimentos o las generadas por microorganismos contaminantes como bacterias y hongos. Los ácidos grasos insaturados son los primeros afectados por la acción de las lipasas, mientras que los ácidos grasos saturados de cadena larga, el palmítico y esteárico, son menos afectados. Lección 35: Antioxidantes ¿Por qué se usan Antioxidantes en los Aceites? Durante el procesado de los productos grasos se pierden los antioxidantes naturales, perdida que debe ser compensada. Las grasas vegetales por lo general son más ricas en sustancias antioxidantes que las grasas animales. La oxidación de las grasas es la forma de mayor deterioro después de la alteración ocasionada por los microorganismos. Esta reacción se desarrolla en cadena, esto quiere decir que después de iniciada continúa acelerándose hasta llegar a una oxidación total del producto. La oxidación desarrolla en el producto olores y sabores a rancio, se modifica el color, se disminuye el valor nutricional ya que se pierden algunas vitaminas como la E y algunos ácidos grasos poliinsaturados.



En el proceso de freído se presentan todas las condiciones para que el aceite se oxide. Es por esto que el uso de antioxidantes mejora la estabilidad y prolonga la vida útil del aceite, incrementado la resistencia no sólo del aceite sino también la del producto freído, lo que permite tener bajos costos de producción y productos de calidad. Los antioxidantes frenan la reacción de oxidación, pero a costa de destruirse ellos mismos. El resultado es que la utilización de antioxidantes retrasa la alteración oxidativa del alimento, pero no la evita de una forma definitiva.

Tipos de antioxidantes y funciones que cumplen El antioxidante natural de las grasas vegetales sin refinar es el tocoferol, especialmente en los aceites de soya, germen de trigo, maíz, etc. El conjunto de tocoferoles recibe el nombre de vitamina E. El más activo como vitamina es el alfa tocoferol y el gamma tocoferol y el menos activo es el delta tocoferol. Además de ser obtenidos como un subproducto del refinado de los aceites mencionados, también se obtiene por síntesis química, estos tienen una actividad vitamínica menor que los naturales. El tocoferol solo es soluble en grasas e insoluble en agua. En las grasas que se utilizan para freído el tocoferol desaparece por oxidación. En síntesis los antioxidantes son compuestos químicos naturales o artificiales, que protegen a los aceites y a los alimentos de las reacciones de oxidación. Actualmente existe una gran variedad de antioxidantes para aceites, los más empleados además del tocoferol en la industria de grasas se utilizan otros antioxidantes sintéticos como el galato de propilo, el Butil – Hidroxi – Anisol (BHA) y el Butil – Hidroxi – Tolueno (BHT).

Galato de propilo: Es un antioxidante poco resistente al calor, por lo que es poco utilizado para proteger a los aceites para fritura, es un poco soluble en agua. En la industria de grasas y aceites es utilizado como mezcla con BHA y BHT, esto para proteger al aceite. Butil – Hidroxi –Anisol (BHA): Este antioxidante, ha sido utilizado como aditivo alimentario, es soluble en grasas e insoluble en agua. Por su característica que de no evaporarse y de pasar al pronto frito y protegerlo, ha sido muy utilizado en grasas destinadas para fritura, caso contrario de los galatos o del BHT. También es utilizado para proteger las grasas empleadas en repostería, en sopas deshidratadas, etc. El BHA, está autorizado para ser utilizado por la mayoría de países de E.U y de la Unión Europea, pero países como Japón no, la tendencia mundial es a que se disminuya el uso de este antioxidante. Butil – Hidroxi – Tolueno (BHT): El BHT, es un antioxidante sintético procedente de la industria petrolera, y usado como aditivo alimentario. Su uso



siempre ha sido mezclado con el BHA, tiene las mismas aplicaciones y las mismas limitaciones legales en su uso. Los antioxidantes pueden actuar por medio de diferentes mecanismos: Eliminando el oxígeno atrapado o disuelto en el producto, o el presente en el espacio que queda sin llenar en los envases. ⇒ Ésteres del ácido ascórbico (vitamina C) con los ácidos esteárico y palmítico. Deteniendo la reacción en cadena de oxidación de las grasas. ⇒ Diversos tipos de compuestos fenólicos:     

Tocoferoles (vitamina E) Galato de propilo, octilo y dodecilo Ácido carnósico y rosmarínico presentes en el romero y otras especies como el orégano Sesamol y sesamolinol presentes en el aceite de sésamo Flovonoides presentes en la cascarilla de arroz, las uvas y el vino tinto

Inhibiendo la acción de los fotosintetizadores como la clorofila y la riboflavina. Tocoferoles (vitamina E) y carotenoides Eliminando las trazas de ciertos metales, como el cobre o el hierro, que facilitan la oxidación. ⇒ Ácidos cítrico, tartárico y adípico. Por lo anterior los antioxidantes deben ofrecer los siguientes principios de acción: Secuestro de radicales libres Quelatación de metales  Secuestro de oxigeno  Inactivación de peróxidos  No ser tóxico  Inoloros  Insaboros  

En el mercado se encuentra mezcla de dos o más antioxidantes o una mezcla de un antioxidante y un agente quelante de metales como el ácido cítrico o el EDTA, esta mezcla se conoce como sinergismo entre antioxidantes lo cual permite que funcionen mejor que cada uno por separado y en las mismas dosis que la mezcla. Los antioxidantes para que funcionen adecuadamente deben presentar las características de solubilidad, estabilidad térmica, baja volatilidad y presentar un efecto de acarreo. Deben ser solubles en el aceite para que se pueda homogenizar correctamente evitándose de esta manera que se precipite; deben presentar buena estabilidad térmica y baja volatilidad para que no se descomponga o se evaporen del aceite a altas temperaturas como la de freído; el efecto de acarreo es la propiedad que tiene un aceite de sobrevivir al proceso de freído y seguir posteriormente protegiendo al alimento frito contra la oxidación.



La cantidad de un antioxidante o de una mezcla permitida es de 200ppm igual al 0.02%. En el momento de reponer el aceite en una freidora no debe excederse de las 200ppm, ya que si se agregan cantidades superiores esto no va a dar una protección mayor significativa a los niveles del 200ppm, el uso del aceite y el consumo del producto no serían aprobados, aumentarían los costos en el excedente de antioxidante agregado. Es necesario tener en cuenta que el uso de todos los antioxidantes no está aprobado en todos los países. En el caso del BHA y BHT, son antioxidantes empleados por mucho tiempo a nivel nacional e internacional, al igual que los tocoferoles, en el caso del TBHQ, que es un antioxidante sintético, su uso no está permito en Canadá y en toda Europa.

CAPITULO 8. EXTRACCIÓN DE ACEITE DE SEMILLAS Y FRUTOS OLEAGINOSOS Introducción Los aceites se obtienen a través de medios mecánicos (empleo de prensas que reducen la semilla) o por medios químicos (empleo de solventes orgánicos), o por una combinación de los dos métodos. Este proceso consiste entonces en someter las hojuelas cocinadas, que contienen entre un 40 a 45% de aceite, a un prensado, o a un solvente (bien sea la pasta cocinada o la torta obtenida del prensado que aun contiene entre un 15 a 25% de aceite) El aceite de palma rojo, o “aceite de palma” propiamente dicho, se obtie ne de la

pulpa. Representa entre el 18-26 % del peso fresco de un racimo. Antes de ser refinado o tratado, este aceite está considerado como el alimento natural más rico en vitamina A (cerca de 15 veces más que la zanahoria). Es, por lo tanto, un alimento muy valioso en los casos en que existen carencias en la dieta, particularmente en África. Sin embargo, durante el proceso de refinado pierde características como su valor nutritivo o calidad de sus ácidos grasos. Después de ser transformado, es un componente esencial de la industria agroalimentaria: se encuentra en aceites de fritura, margarinas, muchos platos precocinados, sopas, patatas fritas, helados, bizcochos, galletas.

Lección 36. Adecuación de las semillas antes de la extracción La elaboración de aceites de semillas oleaginosas se muestra en el diagrama 14 y se puede dividir en las siguientes etapas: Tratamientos preliminares de la semilla Extracción del aceite Filtración y purificación Refinación Conservación



Recepción y almacenamiento de las semillas en planta Al llegar las semillas a la empresa se realiza un muestreo con el fin de mantener la calidad del aceite en la semilla y para darles un destino, ya sea a los silos de almacenamiento o a los secadores, se determina el grado de impurezas, y la humedad, esta no debe ser superior al 14%, si el valor es mayor, la semilla debe ser secada con aire caliente en contracorriente. Durante el tiempo que permanezca la semilla almacenada en los silos se controla la temperatura y la humead.

Tratamientos Preliminares Antes de separar el aceite de los componentes sólidos es necesario realizar otras operaciones como: la limpieza para retirar impurezas; descascarillado para retirar la cascarilla y así evitar pérdidas por absorción del aceite en la cascarilla; trituración, se muelen las semillas descascarilladas con el fin de obtener partículas muy finas; la última de estas operaciones es el tratamiento térmico, se realiza para hacer que las paredes de las células sean permeables al aceite y de esta forma extraerlo libremente.

Limpieza: Se realizan con el fin de eliminar las impurezas, desechos vegetales como hojas, tallos y demás desechos al igual que tierra, suciedad y cuerpos extraños adquiridos durante la cosecha y el transporte de las semillas y los frutos oleaginosos y que no se retiraron en la recepción, estas impurezas sino se retiran afectan la calidad del aceite. Se utilizan en esta operación zarandas, cribas planas, cilíndricas o rectangulares, vibratorias o a través de limpiadoras neumáticas y tambores rotatorios. Descascarillado: La separación de la cascarilla de la semilla, se realiza por impactos en un sistema de rodillos o discos. Se debe tener cuidado de no partir la semilla o al menos que quede en trozos grandes. La separación se realiza con el empleo de zarandas y con aire en contracorriente. Es necesario retirar la cascarilla antes de la extracción, ya que de lo contrario parte del aceite quedaría en esta, produciéndose un bajo rendimiento en la producción, en el caso de la semilla de girasol no se descascarilla antes de la extracción directa con disolventes. El objetivo final del descascarillado antes de la extracción, es el evitar que el rendimiento del aceite disminuya por absorción en la torta, además se puede llegar a disminuir la capacidad a la instalación, presentándose cuellos de botella por atascamiento ocasionado por la cascarilla.

Trituración o molido: Las semillas se someten a una molturación y posteriormente pasan a través de unos rodillos lisos, los cuales se encargan de laminarlas, facilitándose la extracción del aceite de las células que lo contienen. La molienda es gruesa para evitar la aparición de materias finas en el aceite.



Esta trituración facilita la extracción del aceite ya sea por prensado o por la acción de disolventes. Con la semilla triturada se obtiene un mayor rendimiento en aceite y se facilita la extracción con disolventes, tanto por el efecto del rompimiento de la semilla ejercido por la trituración como por la disminución de las distancias recorridas por el aceite y el disolvente dentro y fuera de la semilla. Diagrama 14. Proceso de extracción de los aceites de semillas oleaginosas

Fuente: Hernández Elizabeth. (Actualizado 2006). Módulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Sogamoso. UNAD



Cocción: Las láminas se someten a vapor de agua y a ebullición, obteniéndose una pasta caliente. La función de esta operación es dilatar los tejidos celulares de las semillas, preparándose la pasta para la etapa de prensado; Esta operación se realiza con el fin de coagular las proteínas que se encuentran en las paredes de las células oleaginosas, haciéndolas de esta manera permeables al paso del aceite. En esta etapa la temperatura y el contenido de humedad dependen del sistema de extracción que se utilice, las prensas hidráulicas requieren mayor humedad que las prensas de tornillo sin fin o extractores. La humedad para el prensado continuo debe estar entre el dos y el cinco por ciento, en cuanto a la temperatura los extractores modernos o de presión continua se mantienen a una temperatura de 132 °C. Esto implica que se debe tener en cuenta las instrucciones del fabricante cuando se emplean equipos modernos 14. En este acondicionamiento se inactivan enzimas y aumenta la fluidez del aceite al elevarse su temperatura, además se coagula la proteína facilitándose la separación del aceite y la torta, lo que mejora la extracción, además de destruir mohos y bacterias. Este proceso



Cocción: Las láminas se someten a vapor de agua y a ebullición, obteniéndose una pasta caliente. La función de esta operación es dilatar los tejidos celulares de las semillas, preparándose la pasta para la etapa de prensado; Esta operación se realiza con el fin de coagular las proteínas que se encuentran en las paredes de las células oleaginosas, haciéndolas de esta manera permeables al paso del aceite. En esta etapa la temperatura y el contenido de humedad dependen del sistema de extracción que se utilice, las prensas hidráulicas requieren mayor humedad que las prensas de tornillo sin fin o extractores. La humedad para el prensado continuo debe estar entre el dos y el cinco por ciento, en cuanto a la temperatura los extractores modernos o de presión continua se mantienen a una temperatura de 132 °C. Esto implica que se debe tener en cuenta las instrucciones del fabricante cuando se emplean equipos modernos 14. En este acondicionamiento se inactivan enzimas y aumenta la fluidez del aceite al elevarse su temperatura, además se coagula la proteína facilitándose la separación del aceite y la torta, lo que mejora la extracción, además de destruir mohos y bacterias. Este proceso presenta desventajas en el producto obtenido ya que hay cambios en el color obteniéndose aceites y harinas oscuras, además de la desnaturalización parcial de la proteína.

Lección 37. Equipos de extracción Prensas Discontinuas: El producto obtenido del acondicionamiento se somete a la extracción por presión en una prensa hidráulica o en prensas de tornillo. La presión que se emplea debe ser alta para obtener un buen rendimiento. Las prensas discontinuas pueden ser de madera, prensas de palanca y cuña, prensas de husillo (figura 52) y tornillo sin fin y prensas hidráulicas. Se debe tener en cuenta ciertos factores como:  tiempo de drenaje de la prensa  la temperatura  la viscosidad del aceite  el contenido de aceite  contenido de fibra de las materias primas Figura 52. Prensa de husillo Tecnología Alimentaría. Recuperado el 22 de Julio de 2009 de http://www.armfield.co.uk/esp_ft28_datasheet.html

14

CEPEDA RICARDO. (1991) Modulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Santafé de Bogotá D.C. Editorial UNAD



La prensa hidráulica es la más utilizada, fue inventada por Joseph Bramah en 1975 y se basa en la ley de Pascal, según la cual los líquidos trasmiten en todos los sentidos por igual la presión que ejerce sobre ellos. La prensa hidráulica compuesta por una bomba pequeña. Está compuesta por un cilindro y un embolo (llamado pistón de prensa) igual a la bomba, pero más grande, con un área de embolo mayor. El pistón de la prensa sostiene un plato que puede moverse hacia arriba contra el cabezal que se encuentra unido al bloque del cilindro por dos o cuatro columnas pesadas, que soportan la tensión creada por la aplicación de presión contra el cabezal. Existen dos tipos de prensa hidráulica por carga. La abierta y la cerrada o de jaula. La diferencia principal entre las dos es que el espacio entre el plato y el cabezal, el cual está subdividido por platos entre los que se pone el material envuelto en paños de prensa contiene una jaula de paredes perforadas.

Prensas Continuas: Estas prensas son las más utilizadas actualmente, estas prensas tienen forma cónica y en su interior tiene un tornillo sin fin que arrastra la pasta cuando se mueve hacia el extremo de menor diámetro, comprimiéndola de esta forma, obteniéndose el aceite crudo y como residuo la torta, que es sometida a la extracción por solventes, para retirar el aceite que contiene y así mezclarlo con el aceite prensado. Figura 53. Prensa Tipo EXPELLER




Extractores continuos: Los extractores continuos se pueden dividir de acuerdo a la forma en que se desplaza la materia prima en bandas, tornillo o en aquellos en que el material permanece en extractores de cestas (Figura 54), o de contacto simple como se muestra en la figura 55, también se clasifican en el sentido de desplazamiento en horizontales, verticales y giratorios. Los extractores horizontales son bajos y se pueden instalar en instalaciones o bodegas de poca altura, aunque presentan algunas desventajas como que no se deben ubicar sobre el piso sino a una altura de 8 a 10 metros, lo anterior con el fin de poder descargar el material extraído en la parte alta del equipo para eliminar el disolvente, además requiere de un mayor número de bombas para miscella. Los extractores verticales a diferencia de los horizontales son grandes, de tipo torre y su funcionamiento es menos fácil de supervisar. Figura 54. Extractor por solvente tipo bollman




Figura 55. Extractor por contacto simple




Extractores discontinuos: En la figura 56, se observa una instalación de extracción con disolventes de funcionamiento discontinuo. Figura 56. Instalación de extracción con disolventes de funcionamiento discontinuo

Fuente: Tecnología Educativa. Recuperado en Mayo de 2005 de http://www.tecnoedu.com/Armfield/FT29.php



Lección 38. Extracción mecánica del aceite de semillas oleaginosas El proceso más antiguo utilizado para la extracción del aceite se basa en la aplicación de la presión ejercida sobre una masa de productos oleaginosos (semillas sometidas a cada uno de los tratamientos preliminares), colocados en una bolsa o mallas. El rendimiento del aceite obtenido por prensado mecánico depende de varios factores como el grado de humedad, el método de cocción y de la composición química de la semilla. La extracción de aceite a presión se puede realizar en prensas discontinuas o continuas, las cuales contienen tamices que dejan pasar el aceite y retienen los residuos sólidos. Para obtener un alto rendimiento en el proceso se debe utilizar una presión alta.

Extracción en prensas continúas: esta operación consiste en hacer desplazar la oleaginosa continuamente bajo presión creciente de un tronillo sinfín en una caja o tambor horizontal. Una tercera parte de la prensa es el estrangulador que no es



Lección 38. Extracción mecánica del aceite de semillas oleaginosas El proceso más antiguo utilizado para la extracción del aceite se basa en la aplicación de la presión ejercida sobre una masa de productos oleaginosos (semillas sometidas a cada uno de los tratamientos preliminares), colocados en una bolsa o mallas. El rendimiento del aceite obtenido por prensado mecánico depende de varios factores como el grado de humedad, el método de cocción y de la composición química de la semilla. La extracción de aceite a presión se puede realizar en prensas discontinuas o continuas, las cuales contienen tamices que dejan pasar el aceite y retienen los residuos sólidos. Para obtener un alto rendimiento en el proceso se debe utilizar una presión alta.

Extracción en prensas continúas: esta operación consiste en hacer desplazar la oleaginosa continuamente bajo presión creciente de un tronillo sinfín en una caja o tambor horizontal. Una tercera parte de la prensa es el estrangulador que no es más que un orificio de presión regulable ubicado al final del tambor, el cual provoca la descarga de la torta. Este tipo de prensa no produce la torta de aceite en forma de masa compacta, sino que extrae la tora en forma de escamas sueltas, las cuales se muelen fácilmente para reducirlas a harina. Este tipo de extracción es ideal para las pequeñas y medianas empresas ( Cepeda, 1991) Ventajas de la extracción a través de prensas continúas: Funcionamiento continuo Facilidad del proceso Se extrae mayor cantidad de aceite Tiene mayor capacidad Bajo costo de instalación Se produce una torta suelta en escamas, que facilita el proceso para la obtención de harina Requiere menor mano de obra

Extracción en prensas discontinúas: Cepeda (1991), menciona que en este tipo de sistema se efectúa exclusivamente en prensas que funcionan por cargas sucesivas desde el punto de vista del funcionamiento. Las diferencias principales entre las prensas utilizadas depende de que el material sea prensado dentro de una jaula perforada (prensas cerradas), que se envuelven en un material filtrante o que sirva de tamiz (prensas abiertas). Las prensas cerradas son mucho más prácticas y permiten aplicar una presión mayor. El rendimiento del aceite depende de la cantidad de aceite que queda en la torta después del prensado. Esta cantidad es más baja cuanto mayor es la presión, aunque influyen otras variables como el tiempo de drenaje de la prensa, la



temperatura, la viscosidad del aceite, el contenido de aceite y de fibra de las materias primas, entre otras; aunque la variable decisiva es la presión.

Lección 39. Extracción de aceites de semillas por solventes De acuerdo a la experiencia ha sido demostrado que los factores que regulan la velocidad de la extracción son, la resistencia interna de las partículas, la difusión molecular del aceite y el tipo de disolvente utilizado. La extracción por disolventes se utiliza para las semillas oleaginosas y para las tortas obtenidas de la extracción mecánica, ya que estas aun contienen entre un 15- 25% de aceite que se puede reducir del 2-4% o menos. Este proceso generalmente, es un proceso de flujo continuo. En el diagrama 15, se observa el proceso de extracción de soya con disolvente. Esta extracción consiste en someter las hojuelas laminadas al contacto con un disolvente orgánico, el cual extrae el aceite, separándolo de la mezcla de aceitedisolvente o miscella. Es más eficaz la extracción de aceites por medio de disolventes, dejando un residuo con menos del 1% en la torta. Este método consiste en pasar varias veces el disolvente por las hojuelas, hasta quedar saturado. La solución de aceite en el disolvente se destila, quedando el aceite (que no destila), recuperándose el disolvente, condensándolo para volverse a utilizar varias veces, quedando el aceite crudo listo para ser almacenado, sometido a refinación o para ser comercializado. Las instalaciones para extracción por disolventes se dividen en dos grupos: extracción discontinua o por cargas sucesivas y la extracción continua.

Tipos de Extracción con Disolventes Extracción Discontinua: La extracción discontinua de aceites con disolventes, consiste en agregar el solvente a la mezcla, separación de aceite/disolvente, separación de disolvente/torta y por último el reciclaje del disolvente. Este proceso tiene varias ventajas como.   

Se utiliza en plantas a pequeña escala Pueden procesarse pequeñas cantidades (25kgs) Baja tasa de desechos

Extracción Continúa: En los extractores continuos las hojuelas laminadas pasan constantemente por el receptáculo a contra corriente con el medio de extracción disolvente puro y miscella rebajada (la miscella es la mezcla de disolvente y aceite extraído).



Diagrama 15. Procesamiento de soya con extracción por solventes

Fuente: Becerra Riqué, José. (2004). Aceite de soya: su uso en la fabricación de aceites y grasas comestibles VI Congreso Regional de Químicos Farmacéuticos Biólogos. Asociación Americana de Soya, A.C. Recuperado en Mayo de 2005 de http://www.uanl.mx/publicaciones/respyn/especiales/ee-10-2004/ http://www.respyn.uanl.mx/especiales/ee-10-2004/conferencias_pdf/alimentos_pdf/A02.pdf



Algunos de los factores que se deben tener en cuenta para la extracción con solventes son: Tiempo de extracción Cantidad de solvente Temperatura del solvente Tipo de solvente Tamaño y forma de las hojuelas Velocidad de la extracción: tipo de solvente, temperatura de extracción, grado de agitación y tiempo de contacto

Disolventes: Las características (Tabla 22) del disolvente ideal deben ser: No tóxico No inflamable No explosivo



Algunos de los factores que se deben tener en cuenta para la extracción con solventes son: Tiempo de extracción Cantidad de solvente Temperatura del solvente Tipo de solvente Tamaño y forma de las hojuelas Velocidad de la extracción: tipo de solvente, temperatura de extracción, grado de agitación y tiempo de contacto

Disolventes: Las características (Tabla 22) del disolvente ideal deben ser: No tóxico No inflamable No explosivo Bajo punto de ebullición Debe tener una zona de ebullición muy reducida Excelentes propiedades disolventes Baja evaporación Económico De fácil adquisición Los principales disolventes empleados para la extracción de aceites de acuerdo a los puntos de ebullición son: Tabla 22. Características de solventes para extracción de aceites y grasas

SOLVENTE Pentano Hexano Heptano Octano

RANGOS DE EBULLICION 30 – 35 °C 63.3 - 69.5 °C 87.8 – 97.7 °C 100 - 140 °C

Fuente: CEPEDA RICARDO. (1991) Modulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Santa fe de Bogotá D.C. Editorial UNAD

El Hexano es el disolvente más utilizado ya que cumple con los parámetros específicos en cuanto a su pureza y facilidad para su eliminación total, debido a su punto de ebullición, ya que los disolventes con alto punto de ebullición presentan dificultad para su separación del aceite y de la torta proteica.

Factores que influyen en el proceso de extracción El proceso de extracción ya sea por prensado o por solventes, se ve influenciado por varios factores, entre los más importantes son:



Contenido de agua en la semilla: debido a que el agua es una sustancia polar, y a pesar que se requiere cierto grado de humedad residual para evitar que se desmenuce la semilla, un contenido alto, haría que el proceso de penetración del solvente fuera más complejo. Tamaño y forma de la hojuela: la forma de la hojuela influye en la extracción, esto con el fin de que el solvente fluya libremente; en cuanto al tamaño de esta, debe facilitar la extracción de cada una de las partículas. Si es muy fina la hojuela, evitaría una filtración eficiente del solvente Cantidad de solvente: este factor depende de la composición de la semilla oleaginosa. La cantidad de solvente estriba entonces de la cantidad de contenido crudo de fibra. Al igual que la concentración de la miscella, es decir que cuando la concentración es alta, se necesita menos energía para recuperar el solvente. Temperatura de extracción: al utilizar altas temperaturas en el proceso, reduce la viscosidad del solvente y eleva la solubilidad del extracto en el solvente. Tiempo de extracción: este depende del nivel de la extracción y de la estructura de la semilla.

Operaciones auxiliares en la extracción por solventes Filtración: Filtración de la miscella: después de la separación de la torta extraída de la mezcla aceite-disolvente, se filtra la miscella en continuo o semidiscontinuo, esto con el fin de eliminar residuos pequeños que han podido quedar y que pueden tapar el condensador en el momento de la destilación de la miscella Preconcentración de la miscella: La eliminación del disolvente tanto de la miscella como del aceite se inicia con este proceso, que consiste en eliminar parte del disolvente aportando calor proveniente de los vapores de disolventes eliminados en la siguiente etapa de destilación. Destilación de la miscella y condensación del disolvente: La miscella obtenida queda con 30-32% de aceite, por lo anterior es necesario inyectar la miscella a una columna de destilación en donde se extrae la mayor parte del disolvente, se realiza mediante vació a temperatura ambiente moderada y controlándose el tiempo para evitar la alteración del aceite. El disolvente se condensa para ser utilizado nuevamente. El aceite obtenido en esta etapa se lleva a una segunda columna de destilación de donde sale aceite puro 100% por la parte inferior y por la parte superior solvente con un poco de aceite que pasa al condensador y retorno a la primera columna.



Tratamiento de las harinas: Se elimina el disolvente en columnas de platos calentados por vapor, posteriormente la torta se somete a una serie de operaciones tales como: secado, enfriado, trituración, tamizado y clasificación. La torta obtenida contiene menos del 2% de aceite residual. Purificación: Al culminar la extracción y antes de almacenar, envasar o llevar para la refinación el aceite crudo, se realiza la filtración con el fin de retirar impurezas suspendidas, agua, mucílagos, coloides y finos, que se deben separar para mantener la calidad del producto. El proceso consiste en pasar el aceite crudo a través de filtros-prensas, formados por placas perforadas recubiertas por un paño filtrante. El aceite se envía a presión dejando las partículas sólidas en el paño que lo purifican, el aceite crudo purificado se recoge en el fondo del filtro. El aceite crudo filtrado es centrifugado, este proceso debe ser rápido para evitar la hidrólisis de los triglicéridos los cuales aumentan la acidez. La centrifuga a utilizar depende del porcentaje de sólidos es así que si el contenido es del 1% se utiliza una centrifuga tubular y si tienen alrededor del 25% se utiliza una centrífuga autodeslodante de boquilla continua. Se podría hacer decantación pero es muy lenta y muy costosa.

Lección 40. Extracción de aceite de palma El aceite de palma se obtiene de la pulpa del fruto o mesocarpio que es de color anaranjado, mientras que el aceite nuez o aceite de palmiste, se obtiene de la semilla blanca del fruto, tal como se observa en la figura. El aceite se caracteriza por su color rojizo, debido al contenido de carotenoides que posee. Del fruto de la palma se extrae el aceite crudo y la nuez o almendra mediante procesos mecánicos y térmicos. Estos productos se incorporan luego a otros procesos para su fraccionamiento o la obtención de otros productos finales. El aceite de palma es una materia prima que se utiliza en la fabricación de jabones y detergentes, grasas lubricantes y secadores metálicos, destinados a la producción de pintura, barnices y tintas. Usos Comestibles: actualmente, el aceite de palma es el segundo aceite más consumido en el mundo, se emplea como aceite de cocina, para elaborar productos de panadería, pastelería, confitería, heladería, sopas instantáneas, salsas, diversos platos congelados, deshidratados y cremas no lácteas para mezclar con el café. El contenido de sólidos grasos del aceite de palma le da a algunos productos como margarinas de consistencia sólida /semisólida que no tienen necesidad de hidrogenación. Otras características, ventajas y desventajas del aceite de palma en la industria de alimentos son:



1. Los aceites de la palma soportan bien las altas temperaturas. Se pueden utilizar para freír. Aunque no es recomendable utilizar el aceite de palmiste por su elevado índice de grasas saturadas. 2. El aceite de palma se utiliza para elaborar otros alimentos ya preparados, como son los helados del verano, margarinas, galletas, bizcochos, patatas fritas y en algunos platos preparados de esos que venden congelados para poner en el microondas. 3. El aceite de palma también es muy utilizado para la fabricación de respostería y pastelería. 4. Es cierto que el aceite de palma es uno de los que más vitamina A contienen, pero solamente el aceite de palma virgen. El aceite de palma refinado pierde prácticamente toda su vitamina A en el proceso del refinado. 5. Muchos de estos productos, margarinas y platos preparados principalmente, venden la imagen de la grasa trans como un producto que ha sido hidrogenado y, por tanto, se le ha quitado todo el potencial negativo que tienen para la salud. Esto sucede con todos los aceites con elevados índices de grasas saturadas, como son el aceite de palma y el aceite de palmiste. La realidad es que continúan siendo un peligro para la salud, porque eliminan gran parte del colesterol bueno desequilibrando el organismo. 6. Las grasas trans son grasas a las que se les ha añadido moléculas de hidrógeno para convertirlos en grasas insaturadas. Este nuevo grupo de grasas está considerado hoy en día y, avalado por numerosos estudios científicos, como el principal responsable del aumento del colesterol y de las enfermedades cardiovasculares y coronarias. Es, incluso, más dañino que las grasas saturadas. Este aceite es perfecto para dar un toque muy sofisticado y atractivo a las recetas, pudiéndose utilizar tanto para aliñar ensaladas como para freír y cocinar, especialmente a altas temperaturas. Y es que debido a sus características, es difícil que se queme o que se vuelva rancio. Asimismo, su sabor es bastante neutro por lo que no enmascara el gusto de los alimentos a los que acompaña. El aceite de palma puede ser también fraccionado, usando una simple cristalización y procesos de separación, para obtener fracciones sólidas (estearina) y fracciones líquidas (oleínas) de varios puntos de fusión. Las diferentes propiedades de las fracciones son adecuadas para usarse en una variedad de alimentos y productos no alimenticios.

Versatilidad y ventajas técnicas del aceite de palma: Varias propiedades técnicas importantes y otros beneficios del aceite de palma pueden ser descritos bajo los siguientes enunciados:



Alta estabilidad a la oxidación Contenido natural de sólidos Estabilidad en la primera forma cristalina beta Alta competividad en precio Altamente nutritivo y composición balanceada

Calidad y pr opiedades nutr icionales del aceite de palma: La calidad y rendimiento del aceite de palma inicia desde el momento mismo de su formación. Tal es el caso de la temperatura promedio de almacenamiento del aceite, que afecta a la densidad del aceite. De otra parte la calidad depende de cada una de las etapas del proceso, es así que el desfrutado depende de la esterilización; igualmente el contenido de ácidos grasos libres (AGL) es uno de los parámetros de control de calidad del aceite crudo de palma, porque desde el momento del corte del fruto, inicia el deterioro de este parámetro, continua durante el procesamiento y almacenamiento final del aceite. El aceite de palma debe cumplir con parámetros de calidad plenamente identificados por normas ICONTEC que compitan con la calidad del aceite Internacionalmente.

Acidez 2.5-3.0 % AGL (ácidos grasos libres), norma ICONTEC 218. La acidez es causada por la acción de la enzima lipasa y es un proceso espontáneo: una fruta suelta recién caída del racimo tiene un 2% de acidez, una vez el racimo es cortado el proceso de acidificación se acelera considerablemente. Influyen también el manejo de los racimos, el número de golpes dados antes de su procesamiento. Humedad y sustancias volátiles. Menos de 0.1%; norma ICONTEC 287. Impurezas. Menos de 0.02%; norma ICONTEC 240. DOBI (Deterioro de la Blanqueabilidad). Esta propiedad determina el grado de oxidación de un aceite debida al exceso de temperatura y oxígeno. Los aceites oxidados son difíciles de blanquear (o no son blanqueables dependiendo el estado de la oxidación), ya que los carotenos y los tocoferoles se han degradado y el aceite toma un color marrón opaco. El DOBI se define como el radio de absorbancia entre 445 nm y 268 nm. Deterioro de blanqueabilidad del aceite de palma.

DOBI

BLANQUEABILIDAD Aceites fácilmente blanqueados, de 3-4 buen color 1 - 2 Aceites de calidad pobre <1 Aceites de uso industrial

Fuente: Tecnologías limpias. Recuper ado el 25 de mayo http://www.tecnologiaslimpias.or g/html/centr al/311501/311501 _ glob.htm

de

2012

de



La composición del aceite de palma es:   

Ácidos grasos saturados 50% (ácido palmítico principalmente) Ácidos grasos monoinsaturados 40% (ácido oleico principalmente) Ácidos grasos poliinsaturados 10%

Por su contenido en ácidos grasos saturados, presenta una resistencia al calentamiento, por tal razón se emplea principalmente en la industria pastelera.

Composición Nutricional: Los datos de la composición nutricional del aceite de palma que se encuentra en la tabla 23, deben interpretarse por 100 g de la porción comestible. Tabla 23. Aporte por cada 100g de porción comestible COMPUESTO CANTIDAD Calorías 899 Kcal Agua 0.00 g Proteína 0.00 g Grasa 99.9 g Yodo 1.00 g Zinc 1.00 g Selenio 1.0 mg Hierro 0.01 mg Fósforo 0 mg Vitamina E. 15.94 mg. Vitamina A. 9.3 mg. Mirístico C14:0 1,00 g Palmítico C16:0 41,80 g Esteárico C18:0 4,60 g Omega 3 0,30 g Oleico C18:1 37,10 g Linoleico C18:2 0.30 g Linolénico C18:3 10.10 g Fuente: Adaptado de Dietas .net. Tabla de composición nutricional de los alimentos. Recuperado el 25 de mayo de 2012 de http://www.dietas.net/tablas-y-calculadoras/tabla-de-composicionnutricional-de-los-alimentos/aceites-y-grasas/aceites/aceite-de-palma.html

Proceso de extracción de aceite de palma Esterilización: Después de acondicionar los racimos se procede a sumergirlos en autoclaves o esterilizadores en donde se dejan por un espacio de una hora y media, es un proceso que se realiza en presencia de vapor de agua, alcanzando una temperatura de 135°C. Figura 57.



Con la esterilización se Logra: Ablandar el pedúnculo de la unión con el caquis lo cual disminuye las perdidas en el desfrutado o desgrane, las cuales no deben ser superiores al 0.1% del total del aceite obtenido Aflojar la pulpa del racimo, con el fin de disminuir la re sistencia a la maceración en el momento del proceso de digestión. Disminuir la acidez Destruir las enzimas lipolíticas (lipasa) a los 55°C, las cuales causan el desdoblamiento del aceite, provocando el incremento de acidez por el aumento de ácidos grasos libres. Deshidratar la almendra con el fin de facilitar el rompimiento de las nueces. Coagular las proteínas, evitando la formación de sustancias coloidales se consigue a los 100°C Hidrolizar y descomponer el material mucilaginoso, se realiza a 120°C Figura 57. Sistema automático de esterilización convencional

Fuente: Urueta, Juan Carlos. (2009). Segundo congreso nacional de palma de aceite. Consultado el 20 de Abril, 2012. Disponible en: http://www.fecchiapas.org.mx/fec/memoriacongreso/Febrero%2013/04_Urueta/02_PrUrueta.pdf

Desgrane: Después de esterilizado el producto es llevado a la desgranadora en donde se separa el corozo del racimo. Se realiza en tambores rotativos (figura 58), los cuales giran a altas velocidades que hacen que los racimos se eleven y caigan, estos golpes continuos contra la superficie de los barrotes del tambor producen el desgranado y separación, en la parte inferior se recoge la pepa suelta y el raquis o racimo vació y luego sale por el medio hasta la banda transportadora.



Figura 58. Desgranadora

Fuente: Urueta, Juan Carlos. (2009). Segundo congreso nacional de palma de aceite. Consultado el 20 de Abril, 2012. Disponible en: http://www.fecchiapas.org.mx/fec/memoriacongreso/Febrero%2013/04_Urueta/02_PrUrueta.pdf

Digestión: La pulpa suelta continúa por un elevador y es depositada en un cilindro digestor de 1800 litros. El cilindro contiene en su interior un eje vertical con unas paletas horizontales, similar a una licuadora que se encarga de cortar el fruto, con la ayuda de una vaporización que dura alrededor de media hora, empleándose una temperatura de 95°C. Figura 59. Prensado: Este ciclo consiste en la separación de la parte sólida (nuez y la fibra), de la líquida (aceite y agua). La relación para la obtención de aceite prensado es de 5:1, es decir que por cada 5 Kilos de fruto se extrae un kilo de aceite. Las prensas utilizadas pueden ser hidráulicas, continuas o centrifugas. Figura 59. De la extracción se obtienen dos productos uno líquido y el otro sólido: el primero está compuesto por aceite, agua y lodo y el segundo compuesto por la nuez y las fibras. Se agrega agua a la salida del digestor y en la parte inferior de la prensa para lavar la fibra y alcanzar así una extracción eficiente, también se utiliza con el fin de dar la dilución adecuada para realizar la separación en el proceso de clarificación. El producto al salir de la prensa debe ser clarificado, debido a que sale con una mezcla de sustancias como: aceite, agua, mucílagos, fibras, lodos, etc.



Figura 59. Proceso de extracción de aceite crudo del fruto de la palma africana




Clarificación o purificación: Este proceso se divide en dos etapas, la primera consiste es retirar las impurezas del aceite para evitar una acidificación. En esta etapa el aceite se decanta, calentándolo a una temperatura de 100°C, separándose el agua y quedando los mucílagos deshidratados en el fondo del clarificador. El aceite que resulta contiene aproximadamente entre 0.1% a 2.0% de humedad y un porcentaje de impurezas muy bajo. Enseguida el aceite es purificado disminuyendo el porcentaje de humedad a un 0.30%. Figura 50. La segunda etapa consiste en retirar las impurezas extraídas del aceite que puede contener aun. Este proceso se realiza en una centrifuga eliminándose agua e impurezas haciendo pasar el aceite crudo al precalentador repitiéndose el proceso de la primera etapa. El rendimiento y calidad del aceite depende de: Tiempo, temperatura, velocidad de separación.

Factores que afectan la tasa de extracción de aceite de palma: La baja tasa de extracción de aceite, se debe a varios factores, tanto biológicos como de manejo. Factores Biológicos     

Edad de las palmas. Polinización (solo se incrementa la cantidad de aceite). Contaminación por plagas Clima (lluvias, luminosidad, temperatura). Enfermedades.

Factores de Manejo      

Escasa recolección de frutos caídos en la cosecha. Exceso de racimos verdes. Exceso de madures del fruto Ciclos de cosecha. Compra de fruta. Problemas sociales.

Eficiencia en la planta de beneficio primario. Como es una esterilización excesiva, un vaciado incompleto de los condesados de la esterilización, amontonamiento de fruto esterilizado en la tolva de desgranado



CAPITULO 9. TRATAMIENTOS DE ACEITES Y GRASAS Introducción El aceite crudo se procesa en las plantas conocidas como refinerías para obtener aceites y mantecas o margarinas terminados para uso en la industria de alimentos y en la cocina. El aceite se somete a una serie de procesos (Diagrama 16), como son: desgomado (para obtener lecitina), neutralización (se obtiene saponinas o jabones), lavado, blanqueo, hidrogenación (para obtener mantecas y margarinas), desodorización (para obtener un producto puro, sin olor o sabor), y envase. Diagrama 16. Descripción general de refinación de aceites vegetales

REFINACION QUIMICA

SODA CAUSTIC

REFINACION FISICA

JABO

GOM

TIERRAS DIATOMACEAS

ACEITE Fuente: Hernández Elizabeth. (Actualizado 2006) Módulo Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Sogamoso. UNAD



Por lo general el proceso de refinación se realiza en aceites vegetales, el método más utilizado es el químico utilizando una solución alcalina, en el caso de aceites con un contenido bajo de fosfátidos, como el aceite de palma y coco, la refinación puede ser física. El principal objetivo del proceso de refinación es prolongar la vida útil del aceite, en varios procesos de refinación se pueden llegar a incluir 40 etapas (operaciones y procesos unitarios) diferentes. El proceso de refinación de aceites crudos se realiza con el fin de: Eliminar fosfolípidos o gomas, consiste en adicionar un ácido débil y posteriormente se arrastran las gomas con agua. Este proceso se denomina desgomado. Eliminar los ácidos grasos libres (AGL), causantes del deterioro del producto final por hidrólisis. La eliminación de AGL, se realiza a través de una neutralización con soda caustica o de forma física por destilación. Eliminar contaminantes, como son los pigmentos o metales, consiste en la adición de tierras o arcillas decolorantes, como es el carbón activado. Este proceso recibe el nombre de blanqueo. Eliminar compuestos volátiles, que generan olores y sabores desagradables. Estos compuestos volátiles se retiran a través de una destilación al vacío, que permite que el vapor los arrastre. Este proceso se denomina desodorización.

Lección 41. Refinación de aceites y grasas Desgomado Es la primera etapa en el proceso de refinado. Los fosfolípidos y glicolípidos que se extraen de la semilla y que quedan disueltos en el aceite, deben ser eliminados a través de esta operación denominada desgomado, se debe realizar ya que estos compuestos se alteran con mayor facilidad que los triglicéridos, aportando sabores extraños al aceite. El aceite crudo o virgen se trata con una solución diluida de ácido fosfórico para hidratar y precipitar los fosfolípidos al hacerse insoluble en la grasa. Este proceso se realiza en tanques dotados de un agitador, se incorpora agua en un 2% v/v a una temperatura de 70ºC. El aceite pasa después a una centrifuga a gran velocidad en donde son removidos los fosfolípidos y el agua del aceite desgomado. Las gomas son deshidratadas o tratadas con peróxidos para la obtención de lecitinas, las cuales se utilizan en diversas industrias alimenticias. El aceite de semilla de algodón no es desgomado. En la figura 60, se observa una instalación de desgomado de aceites.



Figura 60. Instalación de desgomado de aceites 5 7 3

2

6 4 8

1

1. Bomba de impulsión de aceite crudo 2. Calentador de placas 3. Mezclador de aceite con ácido fosfórico 4. Sistema de adición de ácido fosfórico 5. Depósito de aglomeración 6. Centrifuga para la separación del aceite y las gomas 7. Salida del aceite desgomado 8. Salida de gomas

Fuente: Eduardo Marabert. Desgomado de Aceites crudos Recuperado 24 de Junio de 2009 http://www.oleosegorduras.org.br/imagens/file/Degomagem_Oleos_Brutos_Processamento_Subprodutos_Qualidade_no_Refino.pdf

Este proceso es necesario ya que de lo contrario se presentarían una serie de defectos en el aceite durante el proceso. los triglicéridos se alteran con mayor facilidad adquiriendo sabores y olores desagradables. decantación en los tanques de almacenamiento. mayor susceptibilidad a la oxidación. formación de espumas durante el calentamiento.

Neutralización En esta etapa se eliminan ácidos grasos libres por la acción de soda cáustica, además de neutralizar la acidez residual del aceite proveniente de los ácidos grasos libre. Para eliminar la totalidad de los ácidos grasos libres (AGL), sin deteriorar el aceite, se utiliza un vacío de hasta 5 mm de Hg y calentándolo a una temperatura de 180-240ºC. Los aceites bien neutralizados contienen menos de



0.1% de ácidos grasos libres. Esto es recomendable especialmente si los aceites se utilizarán para el proceso de hidrogenación. Figuras 61 y 62. Figura 61. Neutralizador-blanqueador




Figura 62. Neutralización/lavado/blanqueo




Neutralización química o alcalina El aceite después de ser desgomado es tratado con un álcali con el fin de remover sustancias indeseables que pueden afectar el sabor, la estabilidad y el aspecto del aceite refinado, es por esto que se debe eliminar. En este grupo se encuentran los ácidos grasos libres, glicerol, mucílagos, carbohidratos, pigmentos, compuestos proteicos, tocoferoles, esteroles, colesterol, etc. La mezcla de ácidos grasos y álcali da como resultado la formación de jabones. El jabón obtenido se recupera a través de una centrifugación o sedimentación. Desventajas del proceso de neutralización alcalina: El álcali además de neutralizar los ácidos grasos libres, saponifica parte de aceite neutro presentándose perdidas de aceite. Rendimiento relativamente bajo Se produce una cantidad considerable de efluente líquido



Neutralización química o alcalina El aceite después de ser desgomado es tratado con un álcali con el fin de remover sustancias indeseables que pueden afectar el sabor, la estabilidad y el aspecto del aceite refinado, es por esto que se debe eliminar. En este grupo se encuentran los ácidos grasos libres, glicerol, mucílagos, carbohidratos, pigmentos, compuestos proteicos, tocoferoles, esteroles, colesterol, etc. La mezcla de ácidos grasos y álcali da como resultado la formación de jabones. El jabón obtenido se recupera a través de una centrifugación o sedimentación. Desventajas del proceso de neutralización alcalina: El álcali además de neutralizar los ácidos grasos libres, saponifica parte de aceite neutro presentándose perdidas de aceite. Rendimiento relativamente bajo Se produce una cantidad considerable de efluente líquido

Calculo de soda cáustica necesaria poscarga ¨Para neutralizar teóricamente 0.142 Kg. de soda cáustica se requiere de 1 Kg. de ácido graso libre (calculado en ácido oleico) . Entonces para una carga de una tonelada de aceite el 1% de AGL representa 10 Kg. de estos, necesitando de 1.42Kg de soda cáustica. Se debe agregar una cantidad adicional de soda de acuerdo al peso del aceite y a las características del mismo. 15 Se emplea la siguiente ecuación para determinar la cantidad de soda que se debe utilizar en la neutralización. Q1 x P x A x 1000 Q= 100 x M x N En donde: Q = solución de NaOH en litros/hora Q1 = cantidad de aceite que se debe tratar en litros/hora P = Peso específico del aceite A = Acidez del aceite, en porcentaje M = Peso molecular de los ácidos grasos N = Concentración de la solución de NaOH expresada como Normalidad 15

CEPEDA RICARDO. (1991) Modulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Santa fe de Bogotá D.C. Editorial UNAD



Para utilizar la formula en la práctica se debe agregar una cantidad mayor de la soda (NaOH) que la estequiometricamente calculada. El porcentaje adicional es del 5 a7% quedando la ecuación de la siguiente forma: Q1 x P x A x 100 + 6 x 100 Q= 100 x M x N La perdida por neutralización se calcula por la siguiente ecuación: 100 x A P=

=% B

En donde: P = Porcentaje de pérdida A = Acidez del aceite expresada en % B = Porcentaje de ácidos grasos libres presentes en la pasta jabonosa

Neutralización física o por vapor Esta neutralización consiste en eliminar los ácidos grasos libres a través de una destilación o arrastre por vapor, es muy parecida a la desodorización. Se requiere de una eliminación de fosfolípidos hasta niveles inferiores de 5 mg de fósforo/kg de aceite. Este resultado se logra con la adición de ácido fosfórico al aceite y de un agente blanqueador. Se continua elevando la temperatura máxima de 240 –250 °C, una presión de absoluta de 1 Torr y una inyección de vapor de 40-50 Kg/Ton de aceite, reduciéndose el contenido de AGL a 0.05-0.1% Resumiendo entonces se puede decir que la eliminación de los ácidos grasos libres AGL, se realiza añadiendo al aceite desgomado una solución de hidróxido de sodio, con una concentración de 16 a 20° Baumé. Durante esta operación se presentan pérdidas por saponificación o formación de jabones. La cantidad de aceite que puede llegar a ser saponificados por la soda cáustica depende de varios factores como:  

Concentración de la soda cáustica. Tiempo de contacto de la soda con el aceite: este tiempo de contacto puede llegar a ser reducido con el uso de centrifugas, reduciéndose de esta forma la saponificación.



Lavado Después de la etapa de neutralización, el aceite lleva cierta cantidad de jabón en suspensión, el cual es removido por una serie de lavados con agua caliente, el agua y el jabón son retirados por medio de una centrifugación, a continuación se realiza otro lavado con posterior centrifugación hasta un tercer lavado, terminado el proceso el aceite se envía a una torre de secado. Figura 20.

Blanqueo El aceite neutralizado se blanquea, empleando tierras o arcillas decolorantes naturales, artificiales o activadas, (tabla 24) con el fin de remover sustancias que aportan color al producto, como la clorofila, jabones y para descomponer los peróxidos. La mezcla de aceite y tierras blanqueadoras se agitan a una temperatura máxima de 90°C, la cantidad de tierra requerida depende del color del aceite y del grado de decoloración que se quiera obtener, en algunos casos para obtener mejores resultados se realizan mezclas de tierras y carbón activado. Después de realizado el blanqueo los blanqueadores se filtran quedando el aceite neutro blanqueado. Tabla 24. Parámetros para absorbentes como blanqueadores de aceites

Blanqueadores Tierra decolorante natural Tierra decolorante artificial Carbón activado

Densidad 50 45 30

Capacidad de relación de aceite 20-25% 35-40% 50%

Fuente: CEPEDA RICARDO. (1991) Modulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Santa fe de Bogotá D.C. Editorial UNAD

Winterizacion Se realiza este proceso con el fin de retirar los glicéridos de mayor punto de fusión que provocan enturbiamiento y aumento de viscosidad a los aceites cuando son enfriados o almacenados a bajas temperaturas. El proceso consiste en enfriar y agitar suavemente el aceite neutralizado y blanqueado, que permite que los glicéridos saturados se precipiten en forma de cristales. Es importante tener en cuenta las variables de de tiempo, temperatura temperatura y agitación para obtener los cristales de glicéridos, llamados estearinas. El aceite de soya no requiere de este proceso mientras que que los aceites de algodón, girasol, maní, cartamo entre otros si requieren ser winterizados para que se mantengan claros a temperaturas bajas. Diagrama 17.



  

Sistema de Refrigeración rápido, provisto de un sistema de agitación Tanques Cristalizadores Sistema de Filtros prensa, para retirar los cristales

Diagrama 17. Proceso de winterización, enfriamiento o hibernación del aceite blanqueado

13 °C

5

°C

3 días a 5°C

20 horas a 5°C

Estearinas

Fuente: Hernández, Elizabeth (Actualizado 2006) Módulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Sogamoso. UNAD

Desodorización Se realiza la desodorización con el fin de eliminar los compuestos volátiles que le imparten olores y sabores indeseables al aceite, como las cetonas y los aldehídos. Este es un proceso de destilación con vapor seco para volatilizar los compuestos que producen estos olores. Se realiza a bajas presiones y altas temperaturas temperaturas 180220 °C, el aceite de algodón requiere de temperaturas más bajas, permitiendo la retención de una mayor cantidad de tocoferoles considerados como antioxidantes naturales. (Figura 63 y 64). El aceite neutralizado o refinado, blanqueado y desodorizado es uno de los productos más puros que se encuentran en el mercado. En esta etapa se debe adicionar un antioxidante al aceite para prolongar.



La vida útil del producto ya que los tocoferoles antioxidantes naturales, presentes en el aceite crudo se eliminan. Los antioxidantes empleados son aceites minerales derivados del hidrocarburo Tolueno, estos evitan que el aceite se enrancie o cambie de color durante su almacenamiento y comercialización. Los antioxidantes más empleados son: BHT: Hidroxi tolueno butilado BHA: Hidroxi anisol butilado TBHQ: Terbutil hidroquinona Figura 63. Desodorizador


Recipiente de presión de acero inoxidable Bomba de vacío de anillo líquido Bomba de extracción Filtros de hojas Agitadores impulsados por aire Serpentín de calentamiento de vapor y serpentín de enfriamiento integrados Temperaturas de hasta 180°C Presiones de hasta 10 bar



Controles seguros por zonas Control preciso de la adición de hidrógeno Figura 64. Esquema de un desodorizador


Descerado Este proceso es muy similar a la winterización, lo que único que la diferencia es que en el descerado, las operaciones de enfriamiento y separación se realiza bajo condiciones controladas, este se puede realizar en seco o con disolvente de manera similar al fraccionamiento, se realiza con el fin de eliminar ceras con diferente punto de fusión. El proceso es utilizado para aceites de girasol, está constituido por las siguientes operaciones: Enfriamiento gradual de la mezcla de aceite – miscella, hasta sobresaturación Formación de núcleos crecimiento de los cristales, Maduración Separación de los cristales de ceras por filtración en filtros herméticamente sellados



Lección 42. Refinación física de grasas y aceites Descripción del Proceso Tal como se observa en el diagrama 3, la refinación física es un proceso en el cual no se somete el aceite a una neutralización con soda cáustica, las operaciones son muy similares como el desgomado y el blanqueo. Las principales ventajas que ofrece este proceso en comparación con la refinación química son las siguientes: Mayor simplicidad en las operaciones a realizar. Menor impacto ambiental. Menores pérdidas de aceite. Productos de buena calidad.

Etapas del Proceso Desgomado: Se realiza con agua u otro agente, a elevada temperatura durante un tiempo suficiente para hidratar las gomas. Posteriormente el aceite se centrifuga para separar aceite y agua. En la figura 65, se observa la instalación de desgomado físico. Figura 65. Instalación de desgomado físico de aceite

3 2

4 6 1

5

7

1. Calentamiento a temperaturas entre 60 -70°C 2. Adición de agua y mezclado 3. Retención y mezclado durante 30 minutos 4. Separación centrífuga de las gomas hidratadas 5. Secado de aceite desgomado 6. Secado para lecitina comestible 7. Reproceso con la harina . Fuente: Eduardo Marabert. Desgomado de Aceites crudos Recuperado 24 de Junio de 2009 http://www.oleosegorduras.org.br/imagens/file/Degomagem_Oleos_Brutos_Processamento_Subprodutos_Qualidade_no_Refino.pdf



Lavado del aceite: Se realiza con el fin de eliminar restos de ácido, ya que quede lo contrario daría lugar al desarrollo de olores y sabores indeseados. Posterior a esta etapa se realiza un calentamiento y secado a vacío. Blanqueo del aceite: El aceite desgomado es enviado a un tanque hermético, es sometido al vacío, se calienta el contenido hasta una temperatura estable, con agitación constante, con el fin de adicionar luego de una manera dosificada o controlada las tierras decolorantes que son las que retienen impurezas como jabón, metales, clorofila, en esta etapa se consigue la reducción del color. Posteriormente el aceite blanqueado se filtra con el fin de retener las partículas de tierras blanqueadoras y catalizadores adicionados durante el proceso. De esta etapa se obtiene un aceite brillante y de un bajo color. Desodorización/desacidificación: En esta etapa radica la principal diferencia entre el refinado con soda cáustica y el físico. El refinado físico se basa en la mayor volatilidad de los ácidos grasos libres en comparación con los triglicéridos, por lo que se hace una destilación con vapor a alta temperatura y a baja presión para eliminarlos, también se eliminan sustancias insaponificables y otros volátiles formados por la ruptura de productos de oxidación de lípidos, causantes del sabor y el olor como son los aldehídos, alcoholes, pigmentos y destrucción de peróxidos. Las condiciones en que se realiza el desgomado suelen ser a 400-700 Pa de presión y a 220-270 ºC de temperatura, dependiendo del tipo de aceite. El aceite debe dejarse en el destilador durante un tiempo 30 - 60 minutos, por lo que es necesario controlar muy bien las condiciones para evitar en lo posible los cambios bioquímicos en el aceite.

Filtración: Posterior a la desodorización el aceite se hace pasar por filtros pulidores con el fin de retener impurezas que pueden haber quedado en el aceite que sale del desodorizador. Adición de antioxidantes: Se realiza con el fin de lograr una estabilidad y ofrecer al producto un mayor tiempo de vida útil de anaquel . Equipos utilizados en el proceso Los equipos que se mencionan a continuación fueron tomados de diferentes empresas diseñadoras a nivel nacional e internacional. Tomado de Arroyo, José (s.f)

Mezcladora de ácido fosfórico-aceite Descripción: Los mezcladores de la serie Mx están especialmente desarrollados para realizar tareas de mezclado en los procesos industriales de aceites y grasas comestibles, es decir, en plantas de neutralización y desgomado. Su diseño se basa en el concepto MicroMerge (patentado), para obtener una máxima eficiencia



en el mezclado y en el aprovechamiento de los aditivos. Una zona de dispersión pequeña permite una dispersión óptima con bajo consumo energético, mientas que el tiempo de contacto necesario se consigue en una zona de mezclado de baja fuerza cortante. Los mezcladores tienen dos entradas separadas. El aceite puede enviarse en su totalidad a la zona de dispersión, o también en diferentes grados a la zona de mezcla. Por tanto, el mezclado es flexible, fácil de optimizar, y evita la formación de emulsiones. Figura 66. Mezcladora de ácido fosfórico-aceite. Mx60 Alfa Laval para aceites y grasas .

Fuente: Arroyo, José (s.f) Planta de refinación de aceites. Escuela Superior de Ingenieros Industriales de Sevilla. España

Separadora centrífuga de gomas y jabones: La PX65 está diseñada para el desgomado, descerado, neutralización y lavado en régimen continuo de aceites y grasas, tales como lodo tipo de aceites vegetales, sebos, mantecas y aceites de pescado. Principio de funcionamiento: El producto entra en la separadora a través de un eje hueco situado en la parte inferior de la máquina, ascendiendo por el interior del rotor. La fuerza centrífuga produce la separación, forzando a las partículas más pesadas (lodos y otros productos de mayor densidad) hacia la periferia del bol, mientras que la fase ligera fluye hacia el centro de dicho bol. Lo lodos se acumulan en el espacio reservado para los mismos en la periferia del bol, y se descargan automáticamente. La fase pesada se bombea fuera de la centrífuga a



través de la salida correspondiente, situada en la parte superior. Igualmente, la fase ligera se bombea hacia fases posteriores del proceso, a través de una salida independiente. Figura 67. Separadora PX80 de Alfa Laval para aceites y grasas


Desodorizador: Destilador para aceite construido totalmente en acero inoxidable AISI-304, provisto con válvulas neumáticas de descarga, serpentines internos de calefacción, encamisado exterior para vapor, así como indicadores de nivel y demás accesorios para su total funcionamiento. Utiliza vapor de presión de 30 kg/cm2. El sistema de desodorización con Vapor a Alta Presión, sustituye al utilizado con fluido térmico, por las siguientes ventajas: Ausencia total del riesgo de contaminación del aceite Utilización de agua en lugar de fluido térmico, que se degrada y exige su reposición periódica.  Circuito cerrado de agua en recirculación.  Retorno de condensados por gravedad.  Máxima seguridad, por el empleo de elementos dobles de control.  



Figura 68. Desodorizador


Lección 43. Grasas modificadas Las grasas y aceites requieren ser mejoradas, la modificación consiste en alterar, mejorar y adaptar las características fisicoquímicas de acuerdo a los parámetros exigidos para su utilización en la industria de alimentos. Diagrama 18. Además de la hidrogenación, existen otras dos tecnologías de modificación de grasas. La primera es la interesterificación, el reordenamiento al azar de los ácidos grasos en la molécula del triglicérido, bajo la influencia de un catalizador moderadamente alcalino. La segunda es el fraccionamiento, la separación controlada de las fracciones de aceite/grasa a temperaturas bajas o con disolventes. En este proceso no se dan cambios en la naturaleza química de los ácidos grasos.



Diagrama 18. Modificación de las grasas y aceites ACEITE BLANQUEANDO O DESODORIZADO

INTERESTERIFICACION

HIDROGENACION

Proceso uímico o enzimático

Proceso uímico

CRISTALIZACION FRACCIONADA Proceso físico

RESDISTRUBUCION DE ACIDOS GRASOS

POSTRATAMIENTO

SATURACION / ISOMERACION

POSBLANQUEAMIENTO

FILTRACION

DESODORIZACION

PRODUCTO MODIFICADO

Fuente: Hernández, Elizabeth. (Actualizado 2006) Módulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Sogamoso. UNAD

Hidrogenación: El proceso consiste en adicionar hidrogeno a los dobles enlaces carbono-carbono, en presencia de un catalizador. La hidrogenación modifica las características físicas del aceite y aumenta la resistencia a la oxidación, a la hidrogenación se le conoce también como endurecimiento de las grasas. La hidrogenación es un proceso selectivo que se puede controlar para que se obtengan diferentes niveles de endurecimiento que va desde los líquidos hasta los semisólidos. La hidrogenación surgió fundamentalmente por dos motivos, primero que todo por la necesidad de convertir los aceites líquidos en una pasta semisólida (mantecas), que se requerían en la industria de alimentos y segundo porque las grasas y aceites hidrogenados presentan mayor estabilidad a la oxidación La hidrogenación se realiza en presencia de catalizadores, principalmente están constituidos por 50% de níquel y un 50% de materia grasa, El aceite seco se mezcla con el catalizador y se introduce en el reactor para ser calentado con agitación para que el aceite, el catalizador y el gas (hidrogeno), estén completamente en contacto cuando alcanza una temperatura entre 100 y 225ºC, comienza la introducción de hidrogeno a presión que varía entre 1-4 atm. La temperatura del proceso se controla mediante agua que circula a través de



serpentines de refrigeración. En este momento que se alcanza el grado de hidrogenación esperado, se cierra la entrada de gas, se enfría la mezcla sin bajar el punto de fusión y posteriormente se filtra para recuperar el catalizador, se hace necesario recuperar el catalizador por su elevado costo. Figura 69. Figura 69. Planta piloto dual para hidrogenación e interesterificación

Fuente: Tecnología Educativa. Recuperado en Mayo de 2005 d e http://www.tecnoedu.com/Armfield/FT29.php

Fraccionamiento: Consiste en la eliminación de sólidos presentes en el aceite a una determinada temperatura. El fraccionamiento puede llevarse a cabo por medio de una cristalización o por prensado.

Cristalización: Actualmente el fraccionamiento se realiza en cristalizadores

en donde el producto pasa por varios niveles o escalones con el fin de irse enfriando, de tal manera que los ácidos grasos saturados entran en sobresaturación y comienzan a cristalizarse. El cristalizador posee un agitador para evitar que los cristales fríos se adhieran a las paredes.

Existen cristalizadores continuos que emplean solventes Figura 70. Consiste en hacer pasar la mezcla aceite-solvente por la entrada A-1 impulsándose con la ayuda de la bomba D, depositándose la mezcla en A para ser refrigerado. En esta zona empiezan a precipitar los cristales de los productos saturados. Al igual que los cristalizadores por niveles, estos también poseen un agitador para mantener limpia la pared del cristalizador. Los cristales formados debido a que tienen un peso específico mayor al de la solución se van a la parte baja C, La grasa cristalizada sale por B-1 para ser posteriormente filtrada.



Prensado: Se emplean prensas hidráulicas para separar el aceite líquido de la grasa sólida, principalmente en la fabricación de margarinas duras y grasas especiales extraídas del aceite de palma y coco. Figura 70. Sección de un cristalizador

A- zona de enfriamiento B- zona de reciclado C- zona de cristalización D- bomba de recirculación A-1 Entrada de la mezcla aceite-solvente B-1 Salida de la mezcla cristalizada C-1 Entrada del refrigerante D-1 Salida del refrigerante Realizado por C.M.B Italia Fuente: Bernardini. I E. tecnología de aceites y grasa. Editorial Acribia S.A. 1981.

Interesterificación: La interesterificación consiste en redistribuir los ácidos grasos en la estructura del glicerol. Se realiza con el fin de mejorar el rendimiento del aceite líquido. Es utilizado para el procesamiento de grasa para repostería. El proceso de interesterificación se realiza por medio del uso de métodos catalíticos a bajas temperaturas o por medio de métodos enzimáticos. Existen tres mecanismos de reacción: La acidólisis que se lleva a cabo entre un ácido y un éster; La alcohólisis entre un éster y un alcohol, y se usa en la producción de mono y diacilglicérido cuando reaccionan triacilglicérido con glicerina; La trans-esterificación efectuada entre dos esteres, que es la más empleada para modificar las grasas y aceites. El aceite se calienta, se agita y se mezcla con el catalizador cuando alcanza una temperatura de 90°C. Este procedimiento no cambia el grado de saturación ni el estado isomérico de los ácidos grasos, pero si puede cambiar o mejorar las propiedades funcionales del aceite. Los catalizadores empleados son cinc, estaño, ácido sulfúrico y sulfónico, acetatos, carbonates, cloruros y nitratos de sales metálicas, hidróxidos de sodio, litio y potasio, aleaciones de sodio y potasio, amidas de sodio y, finalmente, metoxido de sodio; este último es el más común y se utiliza generalmente a



temperaturas de 50 a 120°C en una concentración de 0.05 a 0.5%, y se requiere un tiempo máximo de reacción de dos horas. La cantidad del catalizador alcalino no debe ser excesiva ya que de otra manera provoca la saponificación de las grasas y la formación de muchos jabones.

Esterificación: La esterificación tiene como objetivo la reducción del punto de ebullición de los ácidos grasos, facilitando su separación de los compuestos de interés. Brokaw (1957) e (Smith, 1967) estudiaron la esterificación de la materia saponificable de destilados de desodorización, considerando tres etapas: saponificación, acidificación y esterificación. En este sentido la esterificación es una reacción reversible entre un ácido carboxílico y un alcohol, para producir un éster y agua, este proceso se conoce como “Síntesis de Fisher ”. Como se menciona la reacción es reversible y necesita de un catalizador, que comúnmente es un ácido fuerte concentrado, como el sulfúrico o el clorhídrico, entre otros, para llegar al equilibrio más rápidamente. En su mayoría los ácidos grasos se presentan en la naturaleza como ésteres y son consumidos de esta forma. Son ejemplos de ésteres los triacilglicéridos o componentes principales de los aceites y las grasas. Las grasas en un primer momento cuando se consumen y se digieren se hidrolizan en un comienzo a diacilglicéridos y monoacilgliceridos que también son ésteres. Después, estos ésteres se hidrolizan más produciendo glicerol y ácidos grasos. (Ziller, 1996) Otro proceso alternativo de esterificación es la alcoholisis, en este caso un alcohol como el glicerol reacciona con grasa y aceite para producir ésteres del tipo mono y diglicéridos. Al utilizar estos productos de esterificación, ácidos, grasas y aceites, reaccionan con alcoholes comestibles, para producir ingredientes alimentarios, útiles como algunos emulgentes.

Lección 44. Productos elaborados con grasas y aceites Mantecas: Las mantecas vegetales se elaboran a partir de aceites hidrogenados calientes, la grasa se enfría a una temperatura entre 147 y 152 C a la que se le adiciona nitrógeno, el cual le proporciona el color al producto final, se enfría la mezcla a 9297C, posteriormente se somete la mezcla enfriada a una cristalización con el fin de proporcionar la textura, ya que contiene gran cantidad de núcleos de cristales, se pasa por cristalizador como el de la figura 19, provisto de mezcladores que mantienen una ligera agitación durante la cristalización. La mezcla permanece durante unos tres minutos, durante este tiempo y por la agitación se aumenta la temperatura de la grasa de 42-47C. La manteca sale del cristalizador a una presión 200-400 lb/plg 2, esta es bombeada por una válvula de extrusión que se encuentra cerca del sitio de llenado. Es importante regular la temperatura en el momento del llenado de los



envases o empaques alrededor de los 134 C. El producto empacado se templa durante el almacenamiento durante 1-3 días a temperaturas ligeramente mayores a las que fue empacada la manteca, con el fin de eliminar los glicéridos de bajo punto de fusión, lo que provoca una exudación del producto. El proceso para la elaboración de mantecas vegetales es muy similar al de las margarinas con algunas modificaciones. Diagrama 19. Descripción general para la elaboración de mantecas vegetales y bases para margarinas

Catalizador

Hidro eno

Catalizador usado

Tierra de blan ueo

Tierra Usada Bases hidrogenadas

Mantecas, bases para

margarina

Fuente: Hernández, Elizabeth (Actualizado 2007). Módulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Sogamoso. UNAD.

Características de las Mantecas      

Productos semi-sólidos (plásticos). Venta normal en paquetes de 1 Kg. o en cajas de 25 kg. Para uso industrial. Punto de fusión mayor de 32°C. Mezcla de líquidos y sólidos a una temperatura dada. Sabor/Olor neutro y suave - No tienen. Más estables física y químicamente que los aceites.



Producción por mezcla de aceites y grasas, por hidrogenación o por una combinación de métodos.  Sus características son esenciales para diversas aplicaciones en la Industria Alimentaría. 

Margarinas Con el fin de sustituir a la mantequilla, el químico francés H. Mège - Mouriés en 1869, invento la margarina. Son similares a la mantequilla pero más untuosas. Se puede definir a las margarinas como alimentos formados por la emulsión de tipo agua en aceite y que se elabora por la combinación de una fase grasa compuesta por uno o más componentes y de una fase acuosa compuesta por agua y/o leche y con la adición de ingredientes oleosolubles e hidrosolubles con funciones específicas como emulsificantes, colorantes, saborizantes, sal, acidulantes, sólidos no grasos de leche, preservativos, vitaminas y otros permitidos. Las margarinas tradicionales contienen del 80-82% de fase grasa y las margarinas Light del 25 al 60%. Las margarinas se obtienen de grasas insaturadas de aceites vegetales, o de una mezcla de grasas vegetales y animales. El proceso para la obtención consiste en mezclar durante aproximadamente 1-2 horas la mezcla de aceites vegetales hidrogenados, adicionando uno a uno cada ingrediente, obteniéndose de esta forma la emulsión, la cual es enfriada con agua helada o hielo picado, formándose los gránulos o cristales que le dan una textura suave al producto final. En el diagrama 20, se muestra el proceso.

Materias Primas Grasas: Para la elaboración de las margarinas se emplea aceites vegetales generalmente sometidos al proceso de hidrogenación con el fin de endurecer el aceite. Este componente representa el 80% del peso total de la margarina Agua: Se emplea el agua con el fin de formar la emulsión con la sustancia grasa. La cantidad de agua que debe adicionarse es de 16 – 18%. En algunas formulaciones antiguas se emplea leche como ingrediente. El agua se emplea para preparar la emulsión con la grasa, dispersándola en pequeñas gotas. Sal refinada: La sal que se emplea para la elaboración debe presentar las siguientes características:   

Ser neutra Estar ausente de sales de metales. Debe permitir una salmuera clara y sin espuma



 

No debe contener sulfatos No debe contener hierro, ya que puede causar oxidación Diagrama 20. Elaboración de margarina

Leche, sal, lecitina, aditivos Agua helada hielo

24-48 horas


Aditivos: Para obtener un producto con la consistencia similar a la de la mantequilla se utilizan una serie de aditivos como: espesantes, emulsionantes (lecitina, monogliceridos o digliceridos), colorantes (carotenos y xantofilas), aromas, vitaminas (D, E, B2 e hidrosolubles) Emulsionantes: Debido a que la mezcla es una emulsión, es necesario utilizar un producto como la lecitina que evite que se separen las dos fases. Se puede obtener de las soja, al igual que se encuentra en el huevo. La lecitina se adiciona con el fin no solamente de conseguir la estabilidad del producto sino además de evitar las salpicaduras durante el proceso de freído. Otros ingredientes: Se utilizan espesantes con el fin de evitar que la emulsión se rompa a altas temperaturas; los correctores de acidez como el ácido cítrico, son otros de los ingredientes utilizados; se emplean conservantes como el sorbato de potasio con el fin de evitar el desarrollo y crecimiento de microorganismos; los colorantes utilizados pueden ser naturales o artificiales como el caroteno y las



xantofilas; se adicionan aromas permitidos que generalmente son del tipo diacetilo las cuales imitan el sabor a mantequilla; por último se emplean vitaminas liposolubles e hidrosolubles

Conservación Se deben almacenar a bajas temperaturas, en ausencia de la luz.  Son productos con un periodo de vida corto aproximadamente seis meses  Se deben trabajar a 20 C, para obtener mejores rendimientos.  Es necesario taparlas bien para evitar que se oxiden o enrancien provocando perdida de vitaminas, ácidos grasos esenciales, grasas además de la alterarse el sabor, la textura y el aroma. 

Clasificación de margarinas y productos untables Por tipo de uso final: Consumidor directo (uso doméstico). En la tabla 25, se aprecian algunas formulaciones para la elaboración de margarinas caseras. Industrial: uso para fabricar otros alimentos como masas para hojaldre, tortas, margarinas para cremas Tabla 25. Formulaciones de margarinas caseras (mesa o untables y de cocina/repostería)

Fase Grasa % A. de girasol Hidrogenado A. de Algodón o palma hidrogenado A. girasol Líquido Fase acuosa % Agua Sal Sólidos de la leche

MARGARINAS CASERAS Untable Untable Light 80-84 25-60 40 40 10

10

50 50 Emulsionantes, antisalpicantes 16-20 40-75 Máx.16 22-37 0.5-1.0 1.0-1.5 0-1 0-1

Fuente: Melgarejo Martha. (Abril 2003) Recuperado en el 2005 de ASAGIR http://www.asagir.org.ar/cuad_4.pdf .

Por contenido de grasa: Para mesa 80% Industriales < 78% Untables < 39%

Cocina 80-84 55 15 35 16-20 Máx.16 0.1-1.0 0-0.5



Por contenido de sal Sin sal: < 0.5% Saladas: > 0.5% Por forma de empaque Barras envueltas en papel o aluminio Tinas de plástico Botellas de plástico Cajas de cartón con bolsa interior de polietileno Aerosol Por consistencia Plásticas (semi-sólidas) Plásticas suaves (untables a temperatura de refrigeración Fluidas (líquidas)

Por características nutricionales Fase grasa convencional (trans > 10.0%) Bajo contenido trans (< 10.0%) Cero contenido trans (< 1.0%) Adición de ácidos grasos esenciales Fortificadas con nutrientes o ingredientes especiales Mayonesas Producto alimenticio semi-sólido formado por la emulsión de un aceite vegetal comestible con yema de huevo o huevo líquido pasteurizado, vinagres, sal, azúcar, especias y otros ingredientes y aditivos permitidos. El contenido mínimo de aceite vegetal debe ser del 65%, esto para determinar la consistencia de la emulsión que depende de la relación entre el volumen de la fase acuosa y oleosa. La utilización del aceite se hace por el factor económico, ya que si el porcentaje es menor, se debe utilizar mayor cantidad de yema de huevo o huevo líquido pasteurizado, incrementándose de esta manera los costos de producción. La importancia de las emulsiones en la formulación y elaboración de alimentos, como en el caso de la mayonesa radica en la posibilidad de dar al producto cierto color y opacidad deseable, para logar una plasticidad requerida mediante incremento en la proporción de aceite disperso o para introducir la grasa al alimento sin darle sensación oleosa. Para obtener un buen emulgente se utiliza la yema de huevo por la acción emulsificante de sus lipo-proteínas. La dilución de la yema con la clara conduce a la formación de un producto más viscoso y menos estable que el obtenido sólo con las yemas de huevos.



El proceso consiste en mezclar aceite vegetal líquido (que actúa como fase oleosa), en huevo que es la fase acuosa. Se adicionan un emulgente con el fin de obtener una emulsión estable y evitar así que las fases se separen por completo, impidiendo que las gotas de aceite se unan con otras. Esto es entonces que la lecitina que se encuentra en el huevo rodee las gotas como se muestra en la figura 71. El proceso de elaboración de la mayonesa es:   

Preparación de las fases Emulsificación: se debe controlar temperaturas, presiones, pH Almacenamiento y envasado

La formación y estabilidad de la emulsión “mayonesa”, depende de diferentes

variables es por esto que durante la elaboración de la mayonesa es necesario el control de ciertas variables como temperatura, presiones, pH, velocidad de la mezcla. La temperatura es un factor importante en la estabilidad de la emulsión, un aceite frío es más difícil de dispersar que un aceite tibio, éste último mejora la dispersión de la grasa, desarrolla el color y las características reológicas. Temperaturas muy elevadas hacen que la emulsión se rompa durante el proceso. Figura 71. Dispersión de la grasa




En la tabla 26, se presenta una formulación que indica los ingredientes más comunes en la elaboración de mayonesas. Tabla 26. Formulación para la elaboración de mayonesa

INGREDIENTE Aceite vegetal líquido Yema de Huevo Vinagre (4 ½ ácido) Azúcar Sal Mostaza Pimienta blanca

PORCENTAJE (%) 80 7.0 9.4 1.5 1.5 0.5 0.1

Fuente: DESROSIER, N.W. (1996) Elementos de tecnología de alimentos. 11ª Reimpresión. México. Editorial Continental.

Lección 45. Las grasas y aceites como medio de transferencia de calor El proceso de freído es uno de los métodos más antiguos de cocción de alimentos conocidos, es un proceso físico-químico, ya que hay cambio en la apariencia del producto como en la composición del mismo. Este proceso se utiliza tanto para cocinar los alimentos como para impartirles ciertas características de sabor y textura. En este proceso el aceite actúa como transmisor de calor, produciéndose un calentamiento uniforme en el producto, además que es un proceso rápido, debido a las altas temperaturas del freído hay una mayor y más rápida penetración del calor hacia el alimento que se está cocinando.

Descripción del proceso de freído El proceso consiste en poner en contacto el alimento con el aceite por diversas formas, en donde funciona como transmisor de calor, produciéndose un calentamiento uniforme y rápido en el producto. El proceso depende de las propiedades térmicas, de la agitación y de la viscosidad del aceite. Igualmente se presenta un proceso de deshidratación del alimento, la cual se refleja con la presencia en la superficie de este como una corteza dura. El aceite penetra las capas superficiales del alimento, reteniéndose una cantidad y constituyéndose en parte del producto cocinado o freído. Los productos después del proceso de freído aumentan su contenido de grasa. Los alimentos freídos absorben una cantidad de aceite la cual depende de su contenido de humedad, porosidad y superficie expuesta al aceite de freído. Aproximadamente absorbe del 20-30%, el aceite absorbido le imparte características sensoriales al producto, como son el sabor, la apariencia, el color y la palatabilidad; en el momento del freído es necesario revisar la calidad del aceite por lo que el alimento tomará el sabor y olor del aceite. Es así entonces que los alimentos freídos presentan algunos cambios deseables: en la superficie se



producen reacciones de caramelización (reacción de Maillard) y tostado, lo que le imparte un color y sabor agradables al producto; en el exterior se forma una capa crujiente producida por la coagulación de las proteínas, por la gelificación del almidón y por la deshidratación parcial; por ultimo en la capa interna presenta un aspecto jugoso, dada por una baja pérdida de humedad. Durante el proceso de freído aumenta la conductividad térmica y la viscosidad mientras disminuye la capacidad calórica del aceite. Los aceites y las grasas en el proceso de freído cumplen con algunas funciones       

Lubricante Medio de transferencia de calor Se absorben en el alimento frito Mejoran el sabor y la textura del alimento Mejoran la apariencia del alimento Forman la costra por interacción química con el alimento Por su baja presión de vapor no son volátiles

El proceso de fritura se puede realizar de dos formas: 1. Superficial: en recipientes plano tipo sartén, con un bajo nivel de aceite, en donde la parte que queda en contacto con el aceite se fríe, mientras la otra que queda por fuera se cocina por efecto del vapor interno producido al calentarse, este proceso como se mencionara más adelante es del tipo de freído domestico 2. Por inmersión o profunda: consiste en sumergir completamente el alimento en un baño de fritura, por lo general se efectúa en una freidora o en calderas con un alto nivel de aceite, lo cual permite un freído parejo en toda la superficie. El proceso de freído por inmersión se emplea básicamente en frituras industriales. En la industria de alimentos fritos, el proceso se realiza en freidoras continuas o en freidoras por baches.

Factores que afectan el proceso de freído Ya se dijo que el principal uso de los aceites es el freído, por tal motivo es importante tener en cuenta algunos factores para obtener un aprovechamiento óptimo de la grasa o aceite. La Temperatura del aceite durante la fritura debe mantenerse a 180 °C, si esta temperatura en el proceso es menor, el alimento absorbe más la grasa. El agua aportada por los alimentos, aumenta la separación de los ácidos grasos que se forman durante el calentamiento. Este fenómeno disminuye la calidad del aceite, lo cual hace que el aceite presente un punto de humo más bajo.



Los aceites se polimerizan con el calentamiento, provocando un aceite viscoso, que se adhiere fácilmente a los alimentos dando un producto grasoso. Se recomienda que el aceite para freído sea saturado, siendo los más estables frente a estos cambios, pero presentan problemas de salud si se consumen en exceso. Para obtener un óptimo rendimiento de los aceites y las grasa en la industria es necesario conocer diversas formas de freído, teniendo en cuenta ciertos parámetros como la duración de uso y la naturaleza de las materias primas que se vayan a emplear. Si el uso es continúo en donde se mezcla aceite fresco con el utilizado en el proceso, crea una capa de vapor de agua protectora frente a la oxidación. Las grasas y aceites se degradan debido a múltiples factores. Son compuestos que debido a la tensión a que son sometidos durante el proceso tienden a cambiar sus características, produciendo cambios indeseables en el olor y sabor, perjudicando los productos elaborados con estos tipos de aceites. Existen causas que alteran la calidad de un aceite.

Tipos d de f f r re ído Doméstico: es el freído más sencillo, se utilizan sartenes, planchas o recipientes con una canastilla para el escurrido. Con cámara de Agua: es igual al doméstico, pero tiene por debajo del nivel del aceite una cámara de agua, en donde se depositan todos los residuos, los cuales se evacuan a través de una válvula de salida Industrial: este tipo de freído a su vez se divide en freidoras giratorias o por inmersión, que consiste en una canastilla circular inclinada que gira; el otro tipo son las de calentamiento en espiral, con este tipo de freído se consigue un calentamiento uniforme. Todos los tipos de freído o freidoras deben tener algunas características como:   

 

Tamaño: debe ser directamente proporcional al volumen de alimento Material: se recomienda el uso de freidoras construidas en acero inoxidable, con el fin de evitar la adhesión de trazas de metales. Tapa: las freidoras deben poseerla con un orificio para la extracción del vapor, de gotas de aceites y de las sustancias volátiles, con el fin de evitar la incidencia de la luz directa con el aceite. Termostato: para controlar la temperatura. De fácil limpieza



Cuidados del aceite en la fritura y de los alimentos freídos No se deben utilizar aceites usados recalentados, primero porque por la presencia de residuos o de espumas hacen que se quemen los alimentos en el exterior y segundo como se observó en los cambios químicos que sufre la grasa, los aceites recalentados sufren una reacción de oxidación o de hidrólisis, que alteran el sabor y aroma. No se deben utilizar mezclas de aceites diferentes, al igual que los aceites usados con aceites nuevos, ya que cada uno tiene sus propias características como son la temperatura de calentamiento y el punto de fusión; lo anterior porque cuando un aceite ha alcanzado la temperatura adecuada el otro aun no, en el segundo caso los aceites usados la temperatura se consigue antes que el nuevo lo que provoca que el aceite mezclado se queme. Los alimentos después del freído deben ser escurridos y secados, ya que durante el proceso hay perdida de agua en la superficie del alimento, la cual se sustituye por grasa, sino se realiza esta operación al ingerir el alimento freído se estaría consumiendo grasa. No se debe sobrepasar las temperaturas máximas que están entre los 150 C 200C, esta última temperatura la presenta el aceite de oliva en su punto de ebullición, la temperatura promedio es de 180 C. Se debe filtrar siempre el aceite después del freído al igual que limpiar las maquinas freidoras o utensilios empleados para evitar que queden residuos carbonosos que le imparten un sabor desagradable y productos tóxicos tanto al aceite como al producto freído.



ACTIVIDADES D DE A AUTOEVALUACIÓNDE L LA U UNIDADTRES ¿Indique el proceso de extracción por solventes de semillas oleaginosas? ¿Qué disolventes son utilizados en la extracción de aceites? ¿Qué características debe cumplir un disolvente? ¿Qué entiende por miscela? ¿Cuál es el proceso de elaboración del aceite de palma? Explique brevemente el proceso de refinado de aceites vegetales ¿Cuál es la diferencia entre la refinación física y química de aceites? ¿Cuál es el proceso de modificación de las grasas? ¿Explique la diferencia entre margarinas, mantecas y mayonesas? ¿Cuál cree que es la función de la fritura en la industria de alimentos? Describa cada una de las alteraciones de las grasas y aceites. ¿Cómo se denomina al antioxidante natural de los aceites? ¿Qué funciones debe cumplir un empaque y envase para aceites y grasas respectivamente?



FUENTES DOCUMENTALES DE LA UNIDAD 3

Material Básico: BERNAL INÉS. (1994) Análisis de Alimentos. Colombia. Editorial. Guadalupe LTDA. BERNARDINI E. (1981) Tecnología de aceites y grasa. España. Editorial Acribia S.A CEPEDA RICARDO. (1991) Modulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Santa fe de Bogotá D.C. Editorial UNAD. ZILLER STEVE. (1996) Grasas y Aceites Alimentarios. España: Editorial Acribia S.A.

Material complementario: BADUI S. D. (1999) Química de los alimentos. 3ª Edición. México. Editorial. Pearson Education. Págs. 233-241. BRENNAN J.G. (1998) Las operaciones de la ingeniería de los alimentos. 3ª Edición. España. Editorial. Acribia. Págs. 257-258. BOSKOV. D. (1998) Química y Tecnología del Aceite de Oliva. Editorial. AMV Y Mundiprensa. CENZANO. I. (1996) Manual de aceites y grasa comestibles. Boskov.d. Empaña Editorial. AMV Y Mundiprensa. CIVANTOS HARRY. (s.f) Aceites y grasa Alimentarios. España. Editorial Agrícola. DESROSIER N.W. (1996) Elementos de tecnología de alimentos. México. Editorial Continental. 11ª Reimpresión. Págs. 210-211. FENEMMA OWEN. (1985) Introducción a la ciencia de los Alimentos. España: Editorial Reverte, S.A. GARCIA GARIBAY MARIANO. (1993) Biotecnología Alimentaría. México. Editorial Limusa Noriega.

211615_Modulo Cereales y Oleaginosas (1)

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