Producción Producción de edulcorantes a partir de maíz Laboratorio de procesos.
INFORME DE LABORATORIO PRÁCTICA PRODUCCION DE EDULCORANTES A PARTIR DE MAIZ N.C. Rivera-Rubiano4. Universidad Industrial de antander! "scuela Cód. % Universidad Industrial de antander! "scuela Cód. & Universidad Industrial de antander! "scuela Cód. 4 Universidad Industrial de antander! "scuela Cód. %'(1)'4 1
de In#eniería $uímica! de In#eniería $uímica! de In#eniería $uímica! de In#eniería $uímica!
Fecha de entrega: 21 de Noviembre de 201 4
Introducción:
"l maíz tiene un contenido relativamente alto de az*car! + esa es una de las razones principales ,ue ,ue lo conv convie iert rten en en la cose cosec ca a n*mer n*mero o uno en m/ri m/rica! ca! con una una supe super0 r0ci cie e cult cultiv ivad ada a de unos unos ' millones de acres! + ,ue acen ,ue se introduzca 2urtivamente en un sin 0n de productos de alimentación + de otros tipos. "l ('3 del almid lmidó ón de maíz! se emplea en la producción de edulcorantes! los cuales se obtienen por m/todos industriales basados en la idró idrólis lisis is cida cida + enzim enzimtic tica a del almidón. e a considerado el maíz como una de las 2uentes principales de almi lmidón por su ba5o a5o cos costo de producci ucció ón + alt alta e0 e0ccien iencia cia del proc proces eso o de moli molien enda da en *med *medo! o! produce un almidón con un 663 de pureza!
permite #enerar subproductos tales como como el a#ua a#ua de coci cocim mient iento! o! el #erm #ermen en!! el acei aceite te!! el #lut #luten en + la 0bra 0bra.. "l 5ara 5arabe be de maíz de alto alto contenido en 2ructosa es el in#re #rediente imperante en los re2rescos! zumos de 2ruta! #alletas! caramelos + otros mucos productos de los supermercados. Los edulcorantes calóricos! ,ue se obtienen de la molienda *meda del maíz! son #lucosa! sa! de7trosa + 5arabes de alta 2ructosa. on productos ,ue pueden sustituir a los otros edulcorantes de altas calorías! como el az*car en sus diversos tipos + la miel. "n este laboratorio se utilizan las enzimas 8-amilasa + #lucoamilasa! #lucoamilasa! para llevar a cabo la producción del edulcorante! controlando variables como el p9! temperatura! concentraciones concentraciones de los reactivos +
tiempo. e analizan propiedades or#anol/pticas como te7tura! olor + sabor del producto obtenido. Producción de edulcorantes a partir de maíz Laboratorio de procesos.
OBJETIVOS Objetivo General Producir edulcorantes a partir de maíz e hidrolisis enzimática a escala laboratorio. Objetivos Específicos Reconocer los equipos y su funcionamiento necesarios para la elaboración del proceso de edulcorantes y las variables que influyen en el mismo. Manejar correctamente las
variables del proceso, ajustes de P! y "# para obtener un proceso óptimo, y una correcta y transformación de las enzimas. $omprender la acción de las enzimas %&amilasa y 'lucoamilasa#, para la producción de edulcorante a partir de maíz. $onocer diferentes alternativas para la producción de edulcorantes diferentes a la ca(a de az)car.
MARCO TE!RICO MA"Z "l maíz! : Zea Mays; es una especie cultivada en am/rica! #ramínea caracterizada por poseer tallos en 2orma de ca
"l ()3 de la producción mundial de almidón proviene principalmente del maíz! esto se debe principalmente a ,ue la e0ciencia del proceso de molienda del maíz alcanza el 663 de pureza de almidón :%;.
Los #ranos de maíz o com*nmente llamados en botnica Cariópside se caracterizan por tener cuatro estructuras 2ísicas 2undamentales con un porcenta5e de distribución ponderal como se muestra a continuación. T#$%# &. Porc'nt#(' d'
di)tri$ució n *ond'r#% d' %o) +r#no) d' ,#-.
E)tructur#
Endo)*'r, o /'r,'n
Porc'nt#(' d' di)tri$ución *ond'r#%
P'ric#r*io A%'uron#
)-> %-&
@abla %? Composición ,uímica de las partes principales de los #ranos de maíz :3; Compone nte ,uímico Proteínas "7tracto et/reo
Pericarp "ndosper io mo Aermen &!( 1!'
B' '!
1!4 &&!%
Producción de edulcorantes a partir de maíz Laboratorio de procesos. #rano. e encuentra ma+ormente en el endosperma. "st constituido por la amilosa + la amilopectina. Los maíces comerciales tienen en promedio un %(3 de amilasa + (&3 de amilopectina. La amilosa es una mol/cula esencialmente lineal de unidades de #lucosa. La amilopectina tambi/n consiste de unidades de #lucosa! pero en 2orma rami0cada. Gtros idratos de carbono son az*cares sencillos en 2orma de #lucosa! sacarosa + 2ructosa! en cantidades ,ue varían del I al &3 del #rano. :&; EDULCORANTE
on sustancias ,ue sirven para endulzar alimentos + medicamentos. Los edulcorantes pueden ser sustancias naturales :az*car! miel de abe5as! etc; o sint/ticas :sacarina;. "7isten dos cate#orías #enerales de edulcorantes! los nutritivos + no nutritivos. Los nutritivos Los
'-) 1'-1%
Por su parte la composición ,uímica del #rano de maíz se puede caracterizar en las tres estructuras 2undamentales ms importantes se#*n? ibra cruda Cenizas lmidón z*car
>!( '! (!& '!&4
%!( '!& (!> '!>%
! 1'!) !& 1'!
LDIEFN "s el componente ,uímico principal del #rano de maíz es el almidón! al ,ue corresponde asta el (%-(&3 del peso del edulcorantes nutritivos proveen calorías o ener#ía a la dieta a razón de unas cuatro calorías por #ramo! de manera similar a los carboidratos o las proteínas. Los edulcorantes de alta intensidad pueden o2recer a los consumidores una manera de dis2rutar el sabor de la dulzura con poca o nin#una in#esta de ener#ía o respuesta #luc/mica. Aeneralmente cuando se trata de reemplazar un az*car por un edulcorante se re,uiere ,ue /ste sea ms dulce! lo cual contribu+e a ,ue se use menor cantidad + así reduzca la cantidad de calorías ,ue se le suministran al alimento. CLASIFICACI!N e clasi0can se#*n el contenido ener#/tico ,ue posean en? Nutritivos o Calóricos? portan caloríasB az*car :sacarosa;! miel :2ructosa;! aspartamo! polioles! taumatina! N9EC. No Nutritivos o calóricos? No aportan caloríasB ciclamato!
neoesperidina! sucralosa! steviosida. su vez! los nutritivos + no nutritivos pueden ser n#tur#%')! como al#unos polioles + la taumatina! + #rti0ci#%') o de síntesis en laboratorio! como el ciclamato! la sacarina + el aspartamo! entre otros .
EDULCORANTES DE MA"Z
Los edulcorantes de maíz en la industria alimentaria se usan principalmente para endulzar #olosinas. "ntre otros el almíbar del maíz! lí,uido resultante de la combinación de maltosa! #lucosa + de7trosa! se emplea con 2recuencia en bebidas carbonatadas! productos orneados + al#unos productos enlatados. :4; PRODUCCI!N
Primero! el almidón obtenido del maíz es calentado en 2orma de lece! es idrolizado a de7trina mediante licuación enzimtica :amilasa; + lue#o idrolizado a #lucosa por medio de la enzima sacarasa :#lucoamilasa; de 2orma tal ,ue se rompan las mol/culas con la a+uda de dicas enzimas. "n se#uida! el 5u#o de #lucosa resultante es tamizado por 0ltración para eliminar impurezas ,ue se le a+an pe#ado en el proceso. Lue#o es puri0cado a trav/s de un 0ltro de carbono para decoloración! se 0ltra nuevamente por un proceso de re0nado + el 5arabe de #lucosa es concentrado por proceso de evaporación. Eespu/s! el 5arabe de #lucosa :decolorado + concentrado; es llevado dentro de un reactor de isomerización ,ue contiene enzimas
isomerasa. lrededor de la mitad del 5arabe de #lucosa es isomerizada a 2ructosa. Lue#o el Producción de edulcorantes a partir de maíz Laboratorio de procesos. 2ructosa con un contenido del 4%3 de 2ructosa. inalmente! el 5arabe de 2ructosa en concentración del 4%3 es separado! para lue#o ser mezclado con un 5arabe de 2ructosa al '-6'3 de concentración para obtener un 5arabe de 2ructosa al ))3 de concentración. Los endulzantes o edulcorantes naturales ms consumidos o ms conocidos por la ma+oría de personas se nombran a continuación? A.1c#r int'+r#%: a partir de la melaza o miel de ca
5u#o isomerizado es re0nado + concentrado asta obtener un 5arabe de se obtiene al moler la ca
maíz! cebada! etc. uelen tener un sabor mu+ suave + son mu+ apreciadas por las personas ,ue pre0eren sustancias ,ue no endulcen demasiado. L# ,i'%: es uno de los edulcorantes o endulzantes naturales ms anti#uo +a ,ue no necesita nin#una elaboración. dems de su sabor a sido utilizado por sus propiedades medicinales :cicatrizante! e7pectorante! etc.; Du+ apreciada para endulzar las in2usiones de plantas medicinales. Siro*' d' #+#3': es uno de los endulzantes o edulcorantes naturales ,ue se obtiene de un cactus + ,ue +a venía siendo utilizado por incas + aztecas. @iende a re#ular los niveles de #lucosa. Siro*' d' #rc': es una especie de 5arabe o sirope obtenido del 5u#o del arce ,ue es un rbol típico de Canad + países nórdicos. "s rico en nutrientes + mu+ 2amoso por ser el in#rediente principal de la dieta del irope de avia. St'3i# o E)t'3i#: es una planta ori#inaria del
mazonas. La venta5a de estos endulzantes o edulcorantes naturales ,ue no tienen calorías.
MATERIALES4 REACTIVOS 5 E6UIPOS Daíz boludo. #ua l2amilasa Alucoamil asa cido clorídrico 9idró7ido de sodio. Dolino de cucillas. @amiz plstico Planca de calentamiento. Recipiente metlico :reactor; Peacímetro. Pipetas + peras de succión. #itador manual. Re2ri#erador. Centrí2u#a en continuo. do
7M#i.8 A+u#9
Centri2u#a de pie. 9orno. Re2ractómetro.
D')#cti3#ci ón
d' #%;# #,i%#)#
idró%i)i)
'n.i,
PROCEDIMIENTO D')#cti3#cion Mo%i'nd#
M'.c%#do
T#,i.#
E3#*or#ción
C'ntri;u+#ción
/'%#tini.# ción
d' /%uco#,i%#)#
Figura 1. Procedimiento: elaboración de edulcorantes
MOLIENDA
Los #ranos de maíz previamente pesados! se acen pasar por un molino de cucillas ,ue inicialmente emplea una malla NJ% + el producto de esta primera etapa es sometido a una se#unda molienda con un tamiz ms pe,ue
GELATINIZACIÓN Los #rnulos de almidón intactos no son solubles en a#ua 2ría! ocasionando un pe,ue
La temperatura inicial + el ran#o de #elatinización depende del m/todo de Producción de edulcorantes a partir de maíz Laboratorio de procesos. $AIA&LE' DEL %OCE'O p9 @emperatu medición! de la relación ra @iempo almidónKa#ua! tipo de #rnulos + etero#eneidades. DECANTACIÓN
Una vez cumplido el tiempo de re2ri#eración! se observan dos 2ases en el recipiente. La capa superior es retirada cuidadosamente + dispuesta en una bande5a metlica + la capa in2erior! rica en 0bra se somete a centri2u#ación. CENTI!"GACIÓN
"n esta etapa se emplean dos e,uipos? Centrifuga en c#ntinu#? la mezcla es adicionada por la parte superior del e,uipo! obteniendo por un lado la torta ,ue ,ueda retenida en la malla + por otro! la 2ase acuosa ,ue se somete a dos etapas adicionales de centri2u#ación con el 0n de separar la ma+or cantidad de 0bra posible! la cual posteriormente es desecada. Centrifuga de pie? la mezcla resultado de la primera etapa se dispone en este e,uipo. "l e,uipo tiene capacidad para seis recipientes! por tanto se re,uiere de alrededor de seis cocadas para completar la se#unda etapa de centri2u#ación en la cual las trazas de 0bra remanente son removidas. E$A%OACIÓN
"l lí,uido claro obtenido de la centri2u#ación! se dispone en una bande5a para someterlo a evaporación en un orno con el 0n de evaporar el lí,uido + concentrar el edulcorante.
CO'TO' Ducas son las causas por las ,ue el maíz es la materia prima por e7celencia para la obtención de almidón. "ntre /stas se encuentra ,ue aparte de la e0ciencia! nos permita #enerar otros subproductos como el a#ua de cocimiento! el #ermen! aceite! #luten + 0bra! los cuales contribu+en a la 2actibilidad económica del proceso.
La incorporación de los edulcorantes di2erentes del az*car est #anando espacio en las pre2erencias del consumidor industrial + entre las personas ,ue consumen productos ba5os en calorías! como el consumo de 5arabes de maíz de alta 2ructosa + los edulcorantes de aspartame.
Bi$%io+r#;-# 1. otanica online. OOO.botanicalonline.comKmaiz.tm.
MGnline
%. B A+u)t-n Ló*'.4 M#ri#no /#rc-# /#ri$#=4Rodo%;o 6uint'ro R#,-r'.4A+u)t-n Ló*'.>Mun+u-# C#n#%') iotecnolog!a alimentaria.
&. L-CA>PROCIANDINO "#$eriencias en el cultivo de ma!% en el &rea andina. $uito ?
Prociandino! 166). 4. D#,4 C%inic# Clinica Eam. MGnline '4 '4! %''%. MCited? ') %'! %'11. ttp?KKOOO.clinicadam.comKsaludK)K ''%444 .tml. ). Monti4 Pro; Dr 'r,#nn Sc?,idt '$$'% Pro; Ir,# P'nn#cc?iotti 'as en%imas en los alimentos. s.l. ? "dición Ei#ital ! %''1.
Producción de edulcorantes a partir de maíz Laboratorio de procesos. >. C?';t'%4 J #nd C?';t'%4 (ntroducción a la io)u!mica y *ecnolog!a de los. ara#oza! "spa
? cribia.! 16(>. (. ttp?KKOOO.alimentacionsana.com.arKin2ormacionesKnovedade sKedul corantes3%'tipos.tm. MGnline
. MGnline ttp?KKOOO.alimentosar#entinos.#ov .arK'&KrevistasKrQ&%KcadenasK2arinaceosQ maiz.t m. 6. Danual de procesos ,uímicos en la industria.
