Fundamentos de Tecnologia de Los Alimentos - Horst-Dieter Tscheuschner

Fundamentos de tecnologa de los alimentos

Editor

Horst-Dieter Tscheuschner

J Este ejemplar fue donado por el I Ministerio oe Ed leccin Superior y la A

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Comeas, 200

Editorial ACRIBIA, S.A. ZARAGOZA (Espaa)

Ttulo original: G rundzge der L ebensm itteltechnik, 2 edicinEditor: H orst-D ieter T scheuschner

Editorial: B. B eh rs V erlag Gm bH & Co.A verhoffstrae 10 D-22085 H am burg, A lem ania

B .B ehrs Verlag GmbH & Co., Averhoffstrae 10 D-22085 Hamburg, Germany

De la edicin en lengua espaola Editorial Acribia, S.A., Apartado 466 50080 ZARAGOZA (Espaa)

I.S.B.N.: 84-200-0952-0

IMPRESO EN ESPAA PRINTED IN SPAIN

Depsito legal: HU-251/2001 Editorial ACRIBIA S.A.- Royo, 23 - 50006 Zaragoza (Espaa)

Imprime: Grafic RM Color, S.L. C/ Ganadera, parcela 27B, nave 2. 22006 Huesca. 2001

Del prlogo a la primera edicin

En la presente obra, Tecnologa de los alimentos, se presentan por primera vez de forma compleja los principales elementos de esta disciplina cientfico-tcnica. La tecnologa de los alimentos surgi en los primeros pases industrializados hacia finales de los aos cincuenta del siglo XX y desde ese momento se desarroll de manera vertiginosa. Es la expresin y el resultado del gran grado de desarrollo alcanzado por la produccin de alimentos.

Todava a princip ios del siglo XIX la produccin de alim entos se basaba principalmente en el conocimiento tcnico emprico, del que eran depositarias las industrias artesanales dedicadas a la produccin de alimentos. El punto de vista cientfico de algunos aspectos de estos procesos de produccin se fue imponiendo slo de modo titubeante y espordico conforme se desarrollaban la ciencia y la tecnologa. Los primeros progresos importantes se consiguieron gracias a la investigacin de situaciones concretas. Ello condujo a una mayor efectividad y estabilidad de los procesos empricos o a una mejor calidad del producto final. Con el paso progresivo de la produccin artesanal a la produccin industrial comenz la segunda fase del desarrollo del punto de vista cientfico. A este desarrollo de la tecnologa contribuyeron especialmente el anlisis y la descripcin general de las fases de cada proceso de produccin. La abstraccin conseguida de los procesos tecnolgicos elementales de cada industria permiti el anlisis terico unitario de los procesos bsicos ms importantes. Simultneamente, se crearon as los supuestos esenciales para una base terica comn para el desarrollo de procesos y para proyectar la produccin de alimentos como un saber cientfico-tcnico a partir de la tradicin artesanal.

Con el comienzo de la revolucin tcnico-cientfica se instaur tambin en el mbito de la produccin industrial de los alimentos una rama de desarrollo cualitativamente nueva, que surgi a la vez que la tecnologa de los alimentos. Es objeto de esta disciplina el proceso de produccin industrial de alimentos. Reflejo de este conocimiento cientfico en forma terica es el contenido de la disciplina cientfica de la tecnologa de los alimentos. Los elementos importantes de esta rama del saber con carcter integrador son las materias primas y sus propiedades tecnolgicas, la tecnologa de los procesos de transformacin, el proceso de produccin total y los mtodos para la estructuracin y proyecto de los procesos. As, este estado de la cuestin tecnolgica en el sentido

Y

ms amplio constituye el ncleo de la tecnologa de los alimentos y la lnea de partida para el desarrollo de nuevos procesos y equipos.

Al elegir los componentes del contenido del libro no pudimos considerar las disciplinas bsicas de las ciencias naturales y de la tecnologa, que pertenecen a los saberes bsicos del ingeniero de los alimentos. Igualmente, por motivos de espacio renunciamos a describir detalladamente los fundamentos de la tecnologa de procesos y del procesado, as como del envasado. Estas disciplinas se tratan exhaustivamente en la literatura especializada, a la que remitiremos al lector.

Desde este punto de vista, las caractersticas tcnicas del procesado seleccionadas y los mtodos de control de calidad constituyen el ncleo de esta obra, as como el complejo tecnolgico de la transformacin de las materias primas en alimentos. El libro proporciona importantes temas, estructuras tecnolgicas y legislacin general y mtodos de la tecnologa alimentaria, permitiendo as una visin de conjunto rpida de las complejas relaciones e interacciones de la produccin industrial de alimentos.

Vaya nuestro agradecimiento a todas las personas e instituciones que han colaborado con nosotros o nos han proporcionado material grfico y han revisado el manuscrito. Sern bienvenidos todos los comentarios e indicaciones sobre el texto que puedan mejorar futuras ediciones.

Dresden

El Editor y la Editorial

VI

Prlogo a la segunda edicin

La primera edicin de este libro de texto y manual especializado fue publicado por la Fachbuchverlag Leipzig con autorizacin de Dr. Dietrich Steinkopff Verlag, Darmstadt tuvo tan buena acogida por parte no slo de los tcnicos de la industria alimentaria, sino tambin especialmente entre los estudiantes; le sigui poco tiempo despus una reimpresin sin modificacin alguna. Despus de muchos aos, esta reimpresin tambin se agot y la B ehrs Verlag, Hamburg, tuvo el mrito especial de promover la aparicin de una segunda edicin revisada.

Esta nueva edicin se realiz manteniendo la concepcin bsica original. Mientras que los Captulos 1 a 4 y el 6 se actualizaron slo con pequeas modificaciones y adiciones, los Captulos 8 y 9 requirieron una revisin exhaustiva. Por ltimo, los Captulos 5 y 7 se escribieron de nuevo, para lo que fue necesario recurrir a nuevos autores especialistas en la materia.

El editor agradece a todos los autores, personas y compaas que contribuyeron al manuscrito con su colaboracin y proporcionando material grfico.

Dresden

El Editor

VII

Autores

H o r s t G o l d h a h n , Prof. Dr.-Ing. habil., Institut fr V erarbeitungsm aschinen, L andm aschinen und V erarbeitungstechnik , Technische U niversitt D resden

H il t r u d L ie b e r s , Dr. rer. nat., ehem. Institut fr Lebensm ittel und B ioverfahrenstechnik, Technische U niversit t D resden

L o t h a r L in k e , Prof. Dr.-Ing. habil., Institut fr Lebensm itteltechnik und B ioverfahrenstechnik, T echnische U niversit t D resden

U l r ic h L s e r , D r.-Ing., Kraft Jacobs Suchard, RSD, Inc. M nchen

H a r t m u t Q u e n d t , Dr.-Ing., Dr. Q uendt Backwaren GmbH, Dresden

H a n s - J r g R a e u b e r , Prof. Dr.-Ing. habil., Franz Zentis K onfitren- und Sw arenfabrik, A achen

W a l t e r E. L. S p ie s s , Prof. Dr.-Ing., Institut fr Verfahrenstechnik, B undesforschungsanstalt fr E rnhrung, K arlsruhe

H o r s t - D ie t e r T s c h e u s c h n e r , Prof. D r.-Ing. habil., Dr. h. c., D eutsches Institu t f r L ebensm itteltechnik e. V., Q uakenbrck

W ill i W i i t , D r.-Ing., W estfalia Separator AG, Oelde

K a r l - H e in z W o l f , Prof. Dr.-Ing. habil., Fachhochschule Lausitz

J o r i s W o 'i t e , Prof. Dr.-Ing. habil., Institut fr V erfahrenstechnik, Technische U niversitt Dresden ( t 1 9 9 6 )

Con la colaboracin de:

G u n t e r A r n d t , Dr.-Ing., Dresden

H e l m u t B r o s a m l e r , Prof. D r.-Ing. hab il. ( | ) , ehem . In s titu t f r V erarbeitungsm asch inen , T echnische U niversit t D resden

S ie g f r ie d G e r h a r d t , D r.-Ing., K ipsdorf

E r ic h H a e v e c k e r , Dr.-Ing., Bergholz-Rehbrcke

J o a c h im H e n n ig , Prof. D r.-Ing, habil., Institu t f r K onstruktionstechnik und A nlagengestaltung (IKA D resden)

C h r is t o p h K l u g e , Dr.-Ing., Institut fr Lebensm itteltechnik und B ioverfahrenstechnik, Technische U niversit t D resden

W o l f g a n g K o p s c h in a , D ipl.-Ing., ehem. Unilever, Kleve

B e n n o K u n z , Prof. Dr.-Ing. habil., Institut fr Lebensm itteltechnologie, U niversitt Bonn

S u s a n n e L a il a c h , D r.-Ing., Tscheuschner LTR, Dresden

H e in z N ik o l a u s , Frankfurt/O der

IX

Captulo Autores Con la colaboracin de

1. 1 .1 -1 .4 H .-D. T s c h e u s c h n e r2 . 2 .1 -2 .8 H.-D. T s c h e u s c h n e r

2 .9 -2 .1 1 L . L in k e E . H aev ec k er2 .1 2 H.-J. R a e u b e r B. K u n z2 .1 3 H.-J. R a e u b e r H. N ik o l a u s2 .1 4 H.-J. R a e u b e r S . G e r h a r d t2 .1 5 L . L in k e G. A r n d t

3. 3 .1 -3 .5 H.-D. T s c h e u s c h n e r4 . 4 .1 - 4 .1 0 H .-D. T s c h e u s c h n e r5. 5 .1 -5 .3 U. L ser6. 6 .1 K.-H. W o lf

6 .2 .1 H.-J. R a e u b e r6 .2 .2 H .-J. R a e u b e r6 .2 .3 H .-D. T s c h e u s c h n e r6 .2 .4 H.-J. R a e u b e r6 .2 .5 L . L in ke

7 . 7 .1 -7 .3 W . E . L . S piess8. 8.1 H.-D. T s c h e u s c h n e r

8.2 H.-D. T s c h e u s c h n e r S. L a ilach8 .3 W . W itt8 .4 L . L inke8.5 H.-D. T sc h e u s c h n e r W. K o p s c h in a8 .6 L . L in ke8 .7 H.-D. T sc h e u s c h n e r S . L a ilach8 .8 L. L in k e8 .9 H.-D. T s c h e u s c h n e r8 .1 0 H.-J. R a e u b e r B. K u n z8 .1 1 H.-J. R a e u b e r H. N ik o l a u s8 .1 2 H.-J. R a e u b e r S . G er h a r d t8 .1 3 H. L ie bers K.-H. W o lf

9 . 9 .1 H. Q u e n d t9 .2 H. G o l d h a h n H.-J. H enn ig

H. B r o sa m le r9 .3 L . L in k e9 .4 L. L in ke C h . K l u g e9 .5 L . L in ke C h . K l u g e9 .6 J. W o tte

X

ndice de contenido

1 La tecn o log a de los a l im entoscom o d isc ip l in a c ien t f ica i n d u s t r i a l ............................................ 1

1.1 D efin iciones fu n d a m e n ta le s 1

1.2 O bjetivos y particularidadesde la produccin de a lim e n to s 2

1.2.1 O bjetivos principalesde la produccin de alim en tos 2

1 .2 .2 Particularidades de la produccinde a lim e n to s .......................................... 2

1.3 Estructuracin jerrqu icadel proceso de p ro d u c c i n 4

1.4 Los princip ios tecnolgicos y su em pleo en la tecnologade los a lim en to s ................................... 5

2 M a te r ia s p r i m a s ............................... 9\

2.1 C e r e a le s ................................................. 92.1 .1 C aractersticas g en e ra le s ............ 92 .1 .2 E structu ra , com ponentes

y partes ap rovechab les...................... 92 .1 .3 Propiedades fsico-qu m icas 102 .1 .4 Especies y variedades ..................... 152 .1 .5 C ondiciones de alm acenam iento ... 15

2 .2 L e g u m b re s ............................................... 162.2 .1 C aractersticas g en e ra le s .................... 162 .2 .2 E structu ra , com ponentes

y partes ap rovechab les...................... 1 62 .2 .3 Propiedades fsico-qu m icas 182 .2 .4 Especies. Variedades ............................ 192 .2 .5 C ondiciones de alm acenam iento ... 19

2 .3 Nueces y fru tos se c o s .......................... 202.3 .1 C aractersticas g en e ra le s .................... 202 .3 .2 E structu ra , com ponentes

y partes ap rovechab les...................... 202 .3 .3 Condiciones de alm acenam iento ... 22

2 .4 Sem illas de c a c a o ................................. 232.4 .1 C aractersticas g e n e ra le s .................... 23

2 .4 .2 E structura, com ponentes, partesaprovechables y propiedades fsico-qum icas ......................................... 23

2 .4 .3 Subespecies, variedades, grados de calidad, condicionesde a lm acenam ien to ................................. 25

2 .5 Sem illas o lea g in o sa s .............................. 262.5.1 Caractersticas g e n e ra le s ........................ 262 .5 .2 E structura, com ponentes,

partes aprovechablesy propiedades fsico-qu m icas 27

2 .5 .3 Propiedades de a lm acenam ien to .... 27

2 .6 Granos de c a f ...................................... 272.6 .1 Caractersticas g e n e ra le s .................... 272 .6 .2 E structura, com ponentes,

partes aprovechablesy propiedades fsico-qu m icas 27

2 .6 .3 Especies, variedades ycondiciones de alm acenam iento .... 30

2 .7 T ............................................................... 302.7.1 Caractersticas g e n e ra le s ................... 302 .7 .2 E structura, com ponentes

y partes ap rovechab les 3 12 .7 .3 Especies, variedades y

condiciones de alm acenam iento .... 32

2 .8 T a b a c o ..................................................... 3 32.8 .1 Caractersticas g en e ra le s .................... 332 .8 .2 E structu ra, com ponentes

y partes ap rovechab les...................... 3 32 .8 .3 Propiedades fsico-qu m icas 342 .8 .4 Especies, variedades y

condiciones de alm acenam iento .... 35

2 .9 F ru ta s ........................................................ 3 62.9.1 C aractersticas g e n e ra le s .................... 362 .9 .2 E structura, com ponentes

y partes ap rovechab les...................... 372 .9 .3 Propiedades fsico-qum icas

y particularidades de elaboracin ... 382 .9 .4 A lm acenam iento de la f ru ta 39

XI

2 .1 0 H o n a l i z a s ............................................... 402 .10 .1 C aractersticas g en e ra le s ................... 4 02 .1 0 .2 E structu ra, com ponentes

y partes ap rovechab les...................... 432 .1 0 .3 Propiedades fsico-qum icas

y particularidades de elaboracin ... 442 .1 0 .4 A lm acenam iento de h o r ta l iz a s 45

2.11 R em olacha a zu c a rera .................. 4 62.11.1 C aractersticas g e n e ra le s .................... 462 .1 1 .2 E structu ra, com ponentes

y partes ap rovechab les...................... 472 .1 1 .3 Propiedades fsico-qum icas

y procesos especficosde e lab o rac i n ...................................... 48

2 .1 1 .4 A lm acenam ien tode la rem olacha azucarera ................ 49

2 .12 L e c h e ' ...................................................... 502 .12 .1 C aractersticas g e n e ra le s ..................... 502 .1 2 .2 C o p tp o s ic i n ........................................... 502 .12 .2 .1 P rote nas l c te a s .................................... 512 .1 2 .2 .2 Grasa l c te a ............................................. 512 .1 2 .2 .3 L a c to s a ..................................................... 522 .1 2 .2 .4 C om ponentes lcteos e sp ec ia le s .... 532 .1 2 .3 Propiedades fsico-qu m icas 54

2 .1 3 C a r n e ......................................................... 552.13 .1 C aractersticas g e n e ra le s ..................... 552 .1 3 .2 E structura , com ponentes,

partes ap ro v ech ab les ......................... 562 .1 3 .3 Propiedades fsico-qu m icas 572 .1 3 .4 Clases y t ip o s ......................................... 592 .1 3 .5 C aractersticas de alm acenam iento 59

2 .1 4 P e s c a d o ................................................... 602.14.1 C aractersticas g e n e ra le s .................... 602 .1 4 .2 Condiciones de alm acenam iento ... 622 .1 4 .3 E sp e c ie s ................................................... 632 .1 4 .4 E s tru c tu ra ................................................ 63

2 .1 5 A g u a .......................................................... 742 .15 .1 Funcin del agua en la elaboracin

de a lim e n to s .......................................... 742 .1 5 .2 Especificaciones de calidad del agua 762 .15 .2 .1 Especificaciones del agua potable .. 762 .1 5 .2 .2 Especificaciones especiales

para la elaboracinde determ inados p ro d u c to s .............. 7 6

2 .1 5 .3 T ratam iento del a g u a ........................... 792 .1 5 .4 Utilizacin econm ica del a g u a 82

3 F u n d a m e n to s f s ic o s -q u m ic o sa c e rc a de su s ta n c ia s a lim en tic ia s en s is te m a s d i s p e r s o s ................... 83

3 .1 Las sustancias alim enticiascom o sistem as d isp e rso s ................... 83

3 .2 Interacciones entre m olculasen los sistemas dispersos .................. 86

3.2 .1 E nerga in te rfa c ia l............................... 873 .2 .2 Fenm enos in terfaciales

en sistemas b ifsicos.......................... 883 .2 .2 .1 Presin capilar de cu rv a tu ra 883 .2 .2 .2 T rabajo de co h e s i n ........................... 883 .2 .2 .3 Adsorcin a los lmites

de fases lq u id as......................... .......... 893 .2 .2 .4 Sustancias ten s io a c tiv a s ..................... 893 .2 .2 .5 Adsorcin en interfases s lid a s 923 .2 .3 Fenm enos in terfaciales

en partculas pequeas y pelculas finas.................................... 95

3.2 .3 .1 Gotitas y cristales p eq u e o s 953 .2 .3 .2 Pelculas lquidas f in a s ......................... 963.2 .3 .3 Pelculas y envolturas

de solvatos extrafinas ....................... 973 .2 .3 .4 Form acin de ncleos cristalinos

y de condensacin ............................ 98

3 .3 Interacciones entre partculasen sistemas d ispersos .......................... 100

3.3 .1 In teracciones elec tro st ticas entrepartculas en lquidos p o la res 101

3 .3 .2 In teracciones e lectrostticas entrepartculas en lquidos ap o la res 102

3 .3 .3 Interacciones de V an D er W aalsentre partculas d isp e rsa s .................. 103

3 .3 .4 Interacciones entre partculascon capas de adsorcin ...................... 105

3 .3 .5 Superposicin de interaccionesentre p a r tc u la s .................................... 107

3.3 .5 .1 A gregaciny estabilidad de floculacin ........... 107

3 .3 .5 .2 Coalescencia y estabilidadde la coalescencia................................ 1 10

3 .3 .6 A d h es i n .................................................. 1103 .3 .7 Form acin de estructuras

en sistemas d isp e rso s......................... 1 11

3 .4 Propiedades de sistem as dispersosespec ia les ............................................... 113

3.4.1 Suspensiones............................................ 1133 .4 .2 E m u ls io n e s .............................................. 1153.4 .3 E sp u m as ................................................... 1183 .4 .4 Slidos d isp e rso s ................................... 1203 .4 .5 A e ro so le s ................................................. 1213 .4 .6 P o lv o s ....................................................... 1213 .4 .7 Coloides de aso c iac i n ........................ 1213 .4 .8 D isoluciones m acrom oleculares

y g e le s ..................................................... 1243 .4 .9 Sistemas dispersos co m p le jo s 128

3 .5 Fundam entos fs ico -q u m ico sde la viscosidad de lq u id o s 129

3.5.1 Teoras cineticom olecularesde la viscosidad..................................... 129

XII

3 .5 .2 Influencia de la estructuramolecular sobre la v isc o sid ad 131

3 .5 .2 .1 Lquidos poliatm icos ap o la res 1313 .5 .2 .2 Lquidos p o la re s ....................................... 1313 .5 .2 .3 Polm eros h o m lo g o s ........................... 1323 .5 .2 .4 H om logos c o m u n e s .............................. 1333 .5 .2 .5 H o m o m o rfo s ......................................... 1333 .5 .2 .6 Influencia de la presin

y la te m p e ra tu ra ..................................... 1333 .5 .3 Viscosidad

de disoluciones verd ad eras.................. 1343 .5 .4 Viscosidad en sistemas d ispersos 134

4 R e o lo g ia d e lo s a l im e n to s 135

4.1 Clasificacin y d e fin ic i n .................... 135

4 .2 D efiniciones generalesde la m a crorreo log a ............................ 135

4 .3 Cuerpos e l s tico s ..................................... 145

4 .4 Cuerpos v isco so s ...................................... 147

4 .5 M odelos re o l g ic o s ................................ 1514 .5 .1 Modelos de las propiedades

reolgicas fundam entales ideales ... 1514 .5 .2 M odelos de las propiedades

Teolgicas c o m p le ja s ............................. 151

4 .6 C om portam iento de cuerposcom plejos bajo d e fo rm a c i n 151

4 .6 .1 Flujos new tonianoy no n ew to n ian o ..................................... 151

4 .6 .2 Fluidos no newtonianosindependientes del t ie m p o .................. 155

4 .6 .3 C o m p o rtam ien tode flujo dependiente del t ie m p o 163

4 .6 .4 C om portam ien to defo rm ativov isc o e l s tic o ............................................. 168

4 .7 Solidez de cuerpos reo lg icos 177

4 .8 Otras prop iedadesy caractersticas re o lg icas 17 8

4 .9 Leyes fundam en ta lesde la reo log ia ....................................... 185

4 .1 0 D eterm inacin experim entalde las propiedades reolgicas ....... 186

5 A s e g u ra m ie n to d e la c a lid a d ... 195

5.1 in troducc in .......................................... 195

5 .2 A plicac inde las norm as D IN ISO 9 0 0 0 ........ 197

5.2 .1 Utilidadde la certificacin ISO 9 0 0 0 ............ 199

5 .2 .2 Sistemas de gestin de c a lid a d 1995 .2 .2 .1 Particularidades de las empresas

de a lim en tac i n .................................... 199

5 .2 .2 .2 Estructura organizativa de unsistema de gestin de la ca lid ad 201

5 .2 .2 .3 Estructura de los contenidosde los documentos ISO 9 0 0 0 ........... 203

5 .2 .2 .4 Elementos de un sistemade gestin de ca lid ad ........................... 20 6

5 .2 .2 .5 M antenim iento de un sistem a certificado de gestin de ca lidad 2 06

5 .3 Direccin de procesos estadsticos 21 2

6 F u n d a m e n to sde los p ro c e so s t c n ic o s .............. 217

6.1 Procesos bsicos generales, aparatos y m quinas de las tcnicasde procesam iento y p ro c e so s 217

6 .1 .1 Procesos m ecnicos fundam entales 2176 .1 .1 .1 S e p a ra c i n ............................................ 2176 .1 .1 .2 M e z c la d o .............................................. 2236 .1 .1 .3 D iv is i n ................................................. 2296 .1 .1 .4 A g lo m erac i n ...................................... 2316 .1 .2 Procesos trm icos fundam entales.. 2336 .1 .2 .1 T ransferencia de c a lo r ..................... 2346 .1 .2 .2 T ransferencia de m a te r ia ................. 23 6

6 .2 Procesos bsicos especiales,aparatos y m quinas de la tecnologa de los a lim e n to s 239

6.2 .1 E lim inacin de com ponentesde las materias p r im a s ....................... 24 0

6 .2 .1 .1 D efin ic i n .............................................. 2406 .2 .1 .2 Agrupacin de los principios

de ac tuacin ........................................... 24 26 .2 .1 .3 Realizacin t c n ic a ............................. 2506 .2 .2 Fragm entacin de m aterias

no queb rad izas...................................... 25 06 .2 .2 .1 D efin ic i n ............................................... 2 5 06 .2 .2 .2 Fuerzas eficaces

y realizacin t c n ic a ......................... 2516 .2 .3 Form acin y transform acin

de estructu ras........................................ 26 66.2 .3 .1 Definiciones y s in o p s is ...................... 26 66 .2 .3 .2 E m u ls io n ad o .......................................... 2696.2 .2 .3 Produccin de e sp u m a s ...................... 2 7 06 .2 .3 .4 Elaboracin de suspensiones

y pastas por condensacin ............... 2736 .2 .3 .5 Cambios estructurales especiales .... 2756 .2 .4 T ransform aciones f s ic a s ................... 2756.2 .4 .1 Coccin trm ica ................................... 2756 .2 .4 .2 F erm entacin

y desarrollo de b io m asa ..................... 2886 .2 .4 .3 M aduracin"............................................. 2946 .2 .5 C onservacin ......................................... 2986.2 .5 .1 S in o p sis ..................................................... 2986 .2 .5 .2 C onservacin t rm ic a ......................... 300

XIII

7 R e fr ig e r a c i n y con g e la c i n 8 .2 .4 .2

7.1

de a l i m e n t o s ......................................

G en era lid a d es ......................................

307

3078.2 .4 .3

7.2 Efectos de las bajas tem peraturas 8 .2 .4 .4

en los a lim en to s ................................... 311 8 .2 .4 .57.2.1 A lteraciones q u m ic a s ....................... 311 8 .2 .4 .67 .2 .2 A lteraciones m ic ro b io l g icas......... 313 8 .2 .4 .77 .2 .3 A lteraciones f s ic a s ............................. 314 8 .2 .57 .2 .4 Alteracin de las propiedades

te rm o fs ic a s .......................................... 322 8.2.5.17.2 .4 .1 Capacidad calorfica e sp e c f ic a ...... 324 8 .2 .5 .27 .2 .4 .2 E ntalp ia e s p e c f ic a ............................. 3247 .2 .4 .3 C onductividad c a lo r f ic a .................. 326 8 .2 .5 .37 .2 .4 .4 Conductividad t rm ic a ...................... 329

8 .2 .5 .48 .2 .5 .5 8 .2 .6

7.3 P roced im ien tode aplicacin del f r o ........................ 329

7.3 .1 R efrig erac i n ........................................ 3297.3 .1 .1 E n fr ia m ie n to ........................................ 330 8 .2.6.1

8 .2 .6 .27 .3 .1 .2 A lm acenam iento refrigerado ......... 3347 .3 .2 Produccin por co n g e lac i n ............ 3367.3 .2 .1 C o n g e lac i n ........................................... 3377 .3 .2 .2 A lm acenam iento en congelador .... 341 8 .37 .3 .2 .3 D is tr ib u c i n ........................................... 344 8.3.17 .3 .2 .4 D esco n g e lac i n .................................... 345 8 .3 .2

8 Procesos de p r o d u c c i n ............... 3478.3.2.18 .3 .2 .2

8.1 G en era lid a d es ...................................... 347 8 .3 .2 .38 .2 Procesado de c e re a le s ...................... 3488.2.1 S in o p sis ................................................... 348 8.3 .38 .2 .2 O btencin de productos 8.3 .3 .1

de la m olienda (harina de tr ig o ) ..... 348 8 .3 .3 .28 .2 .2 .1 O bjetivos y procesos im plicados ... 3488 .2 .2 .2 Proceso general de la obtencin 8 .3 .3 .3

8 .2 .2 .3de h a r in a ................................................Fase de lim pieza y p reparacin ......

349351 8.3 .4

8 .2 .2 .4 Fase de molienda y tamizado ......... 353 8 .3 .4 .18 .2 .2 .5 Fase de proceso de mezclado 8 .3 .4 .2

8 .2 .3de las fracciones de la molienda Obtencin de productos

3638 .3 .4 .3

8 .2 .3 .1descascarillados (a rro z ) .....................O bjetivos y procesos necesarios ....

364364

8 .48 .2 .3 .2 P roceso com pletodel descascarillado del a rro z ............. 364 8.4.1

8 .2 .3 .3 D escascarillado ..................................... 366 8 .4 .28 .2 .3 .4 Separacin de los granos

descascarillados de los granos con cscara ............................................ 366 8.4 .3

8 .2 .3 .5 D esbastadodel arroz descascarillado.................... 367 8 .4 .3 .1

8 .2 .3 .6 P u lid o ...................................................... 368 8 .4 .3 .28 .2 .4 Elaboracin de productos 8 .4 .3 .3

panificados frescos (p a n ) ................. 368 8 .4 .3 .48 .2 .4 .1 O bjetivos y procesos necesarios .... 368 8 .3 .4 .5

P roceso com pletode la elaboracin de p a n .................... 368Fase de preparacinde las materias p rim a s....................... 368Fase de preparacin de la m a sa 370Fase de am asado ................................... 379Fase de h o rn e a d o ................................ 381Fase de tratam iento p o s te rio r 384Produccin de pastas alim enticias(espague tis)............................................ 38 4Objetivos y procesos necesarios .... 384Proceso com pletode la elaboracin de espaguetis 385Fases de preparacin y moldeadode la m a s a .............................................. 38 6Fase de se c a d o ...................................... 387Fase de tratam iento p o s te rio r 389Elaboracin de productos cocidosy extruidos ( tex tu rizados)................ 389Objetivo y procesos im plicados' 389Proceso com pleto de la coccin y e x tru s i n -H T S T .............................. 389

O btencin de a lm id n ...................... 3 90G eneralidades......................................... 390Obtencin de alm idn de patata .... 393Consideraciones g e n e ra le s ............... 393Introduccin a la produccinde almidn de p a ta ta .......................... 393Fase de obtencin del almidnde p a ta ta ................................................ 394Obtencin de almidn de m a z 397Consideraciones g e n e ra le s ............... 397Introduccin a la produccinde almidn de m a z ............................. 398Fase de obtencin del almidnde m a z .................................................... 398Obtencin de almidn de tr ig o 401C onsideraciones g e n e ra le s ............... 401Introduccin a la produccinde almidn de tr ig o ............................. 401Fase de obtencin de almidnde tr ig o .................................................... 40 2

Produccin de a z c a r ....................... 4 0 4Objetivo y procesos im p licad o s 40 4Proceso com pleto de obtencin de azcar blanco a partirde la rem olacha.................................... 4 0 4Etapas de produccin(procesos y equ ipam ien tos) 4 0 4Preparacin de la rem o lach a 40 4O btencin del e x tra c to ..................... 40 8Purificacin del e x tra c to ................. 41 4Concentracin del j u g o ..................... 4 1 6Obtencin del azcar cristalizado .. 417

XIV

8 .5 Produccin de aceite fin o 8.8 .2 .3 Fases del procedim ientode m esa y de m argarina .................. 423 (procesos v equ ipam ien tos)............. 485

8.5.1 S in o p sis ................................................... 423 8.8 .3 Produccin de bebidas refrescantes8 .5 .2 Produccin de aceite vegetal sin a lc o h o l............................................. 495

(de girasol) re f in a d o .......................... 424 8.8 .4 Elaboracin de vino ........................... 49 98.5 .2 .1 O bjetivos y procesos necesarios .... 424 8.8 .5 Produccin de bebidas alcohlicas . 5028 .5 .2 .2 Proceso com pleto de produccin 8 .9 Produccin de estim ulantes

de aceite e hidrogenacin de grasas ................................................. 424 8.9.1

portadores de a lc a lo id e s .................S in o p sis ...................................................

504504

8 .5 .3 Produccin de m a rg a rin a ................. 431 8 .9 .2 Elaboracin de caf tostado8.5 .3 .1 ' O bjetivo y procesos necesario s...... 431 y molido a partir del caf c ru d o ..... 5 068 .5 .3 .2 Proceso com pleto de produccin

4 328.9 .2 .1 Objetivo y procesos necesario s...... 506

de m arg arin a ......................................... 8 .9 .2 .2 Proceso com pleto .............................. 506

8.6 Procesado de fru ta s y hortalizas ... 4 3 6 8 .9 .2 .3 Fase de lim pieza prelim inar

8.6.1 Sinopsis ................................................... 436 del caf c ru d o ....................................... 506

8 .6 .2 Produccin de conservas S .9 .2 .4 Fase de tostacin, relrigeracin

e s te riliz a d a s ........................................... 437 y elim inacin de p ie d ra s ................... 5 06

8.6 .2 .1 O bjetivo y procesos n ecesario s...... 437 8 .9 .2 .5 Fase de limpieza del caf tostado... 511

8 .6 .2 .2 Proceso com pleto de produccin 8 .9 .2 .6 Fase de molienda del caf tostado.. 511

de conservas e s te rilizad as ................ 437 8 .9 .2 .7 Fase de envasado del caf to stado .. 512

8 .6 .2 .3 E tapas del proceso 8 .9 .3 Elaboracin de t n e g ro .................... 512

(procesos y equ ipam ien tos) ............. 4 37 8.9.3.1 O bjetivo y procesos necesarios 512

8.6 .3 Produccin 8 .9 .3 .2 P roceso com pleto .............................. 512

de conservas congeladas.................... 450 8 .9 .3 .3 Procesado de hojas tiernas de t

8.6 .4 Produccin de zumos de frutas para obtencin del t b r u to ............. 512

y h o r ta liz a s ............................................ 452 8 .9 .3 .4 Procesado del t negro para516obtener t de calidad com ercia l......

8 .7 Produccin de d u lc e s ....................... 457 8 .9 .4 Procesado de cigarrillos a partir8.7.1 S in o p sis ................................................... 457 de tabaco c ru d o .................................... 5178 .7 .2 Produccin de productos a base 8.9.4.1 O bjetivo y procesos n ecesario s...... 517

de cacao (tabletas de chocolate) .... 458 8 .9 .4 .2 Proceso c o m p le to .............................. 5178.7.2.1 O bjetivo y procesos n ecesario s...... 458 8 .9 .4 .3 Fase de preparacin del tabaco

5178 .7 .2 .2 P roceso com pleto .............................. 459 c ru d o ........................................................

8 .7 .2 .3 Fase de elaboracin de pasta 8 .9 .4 .4 Fase de mezclado

de cacao .................................................. 459 y picado del ta b a c o ............................. 5 20

8 .7 .2 .4 Fase de produccin de manteca 8 .9 .4 .5 Fase de secado, refrigeracin,

de cacao y cacao en po lvo ............... 465 extraccin de polvo5208 .7 .2 .5 Fase de produccin de pasta

de c h o c o la te ......................................... 4 68 8.9 .4 .6y a ro m a tiz a d o ......................................Fase de liado, corte

8 .7 .2 .6 Fase de transform acin de la pasta y em paquetado de c ig a rrillo s ...........521

de chocolate en ta b le ta s ..............:.... 473 8 .1 0 Tratam iento8.7 .3 Elaboracin de productos a base y procesado de lech e ......................... 522

de azcar (caram elos)........................ 47 6 8.10.1 S in o p sis ................................................... 5228.7 .3 .1 O bjetivo y procesos necesario s ...... 47 6 8 .10 .2 Objetivo y procesos necesarios8 .7 .3 .2 P roced im ien to c o m p le to ................. 4 7 6 en el tratam iento y procesado8 .7 .3 .3 Fase de produccin de masa de la lech e .............................................. 523

de c a ra m e lo ........................................... 478 8 .10 .2 . 1 Procesos m ecnicos ........................... 5238 .7 .3 .4 Fase de elaboracin de la masa 8 .1 0 .2 .2 Procesos trm icos .............................. 529

de c a ra m e lo ........................................... 48 0 8 .10 .2 .3 Procesos b io q u m ico s ........................ 5318.10 .3 P roceso com pleto .............................. 532

8 .8 P roduccin de b e b id a s ..................... 483 8 .10 .3 . 1 M anejo y transporte de la leche .... 5328.8.1 S in o p s is ................................................... 483 8 .1 0 .3 .2 Produccin de leche para consum o8.8 .2 Elaboracin de c e rv e z a ..................... 48 4 y bebidas a base de le c h e ................... 5338 .8 .2 .1 O bjetivo y procesos necesario s ...... 484 8 .10 .3 .3 E laboracin de productos lcteos8 .8 .2 .2 Proceso com pleto de elaboracin acid ificad o s............................................ 533

de cerveza .............................................. 485 8 .1 0 .3 .4 Produccin de quesos frescos ......... 535

XV

8 .1 0 .3 .5 Produccin de quesos m ad u ro s 5368 .1 0 .3 .6 Produccin de queso fu n d id o 5398 .1 0 .3 .7 Produccin de m antequ illa ............... 5408 .1 0 .3 .8 Produccin de nata para consum o. 5418 .1 0 .3 .9 Produccin de leche en p o lv o 542

8.11 Obtencin y procesado de carne... 5438 .11 .1 S in o p sis ................................................... 5438 .1 1 .2 O bjetivo y procesos n ecesario s 5438 .11 .2 .1 A tu rd im ie n to ........................................ 5438 .1 1 .2 .2 D esan g ra d o ............................................ 5468 .1 1 .2 .3 Desollado y arranque de cerdas ...... 5468 .1 1 .2 .4 A serrad o .................................................. 5488 .1 1 .2 .5 Deshuesado, extraccin de carne ... 5488 .1 1 .2 .6 Triturado, picado y m o lid o 5498 .1 1 .2 .7 Llenado, d o sif ic a c i n ........................ 5518 .1 1 .2 .8 R efrigeracin, congelacin,

d esco n g e lac i n ..................................... 5528 .1 1 .2 .9 Ahumado, se c a d o ................................ 5568.11.2.10 Salazn y productos crnicos

cu ra d o s .................................................... 5608 .11 .3 P roceso c o m p le to ............................ 5618 .11 .3 .1 Sacrificio de ganado p o rc in o 5618 .1 1 .3 .2 Sacrificio de ganado v a c u n o 5618 .1 1 .3 .3 Despiece de c a n a le s ............................ 5618 .1 1 .3 .4 Produccin de embutidos crudos .... 5648 .1 1 .3 .5 Produccin de em butidos

e sca ld ad o s.............................................. 5658 .1 1 .3 .6 Produccin de em butidos cocidos .. 565

8 .12 Tratam iento y procesadodel p e s c a d o ........................................... 567

8.12 .1 S in o p s is ................................................... 5678 .1 2 .2 O bjetivo y procesos necesarios

en el procesam iento del pescado ... 5688 .12 .2 .1 Refrigeracin previa del pescado ... 5708 .1 2 .2 .2 Clasificacin del p e scad o ................ 5708 .1 2 .2 .3 Destripado del pescado ..................... 5728 .1 2 .2 .4 Lavado del pescado ............................ 5728 .1 2 .2 .5 Fileteado del p escado ........................ 5738 .1 2 .2 .6 Troceado del p escad o ....................... 5758 .1 2 .2 .7 Trituracin del p e s c a d o .................. 5778 .1 2 .2 .8 Congelacin del p e scad o .................. 5778 .1 2 .2 .9 Descongelacin del p e sc a d o 5788 .12 .3 P roced im ien to com pleto

del procesado del p e scad o ................ 5788 .12 .3 .1 Preservacin del p e scad o ................. 5798 .1 2 .3 .2 Conservas de p escad o ........................ 5848 .1 2 .3 .3 Produccin de subproductos

de pescado .............................................. 587

8 .1 3 P roduccin de b io m a sa .................. 5878.13 .1 S in o p sis .................................................. 5878 .1 3 .2 Produccin de levadura alim enticia

y para p ie n s o s ...................................... 5908 .1 3 .2 .2 P roced im ien to com pleto

en la produccin de levadura alim enticia y para p ie n so s ............... 597

8 .13 .2 .3 E tapas del procedim iento(procesos y eq u ipam ien tos) 597

8 .13 .3 Produccin de levadurade panadera ........................................... 602

8.13 .4 Cultivo masivo de algas ................... 605

9 R a c io n a liz a c i n de p ro c e so se in s ta la c io n e s .................................. 607

9.1 Fundam entos de laracionalizacin de los p ro ceso s 607

9.1 .1 C oncep tos im portan tesy mtodos de tra b a jo .......................... 607

9 .1 .1 .1 A nlisis y racionalizacindel p ro c e so ............................................ 607

9 .1 .1 .2 Funcin y estructurade los sistem as tecno lg icos 610

9 .1 .1 .3 D efectosen los sistem as tecno lg icos 612

9 .1 .1 .4 D esarrollo y com paracinde variantes es tru c tu ra les .................. 616

9 .1 .1 .5 M odelos de sistem as tecnolgicosy su desarro llo .............................>........ 619

9 .1 .2 Evolucin genrica del diseode sistem as tecn o l g ico s................... 623

9.1 .2 .1 D esarrollo conceptualde las variantes p ro y ec tad as 623

9 .1 .2 .2 Traslado a la produccinde la variante objetivo concebida .. 625

9 .2 M quinase instalaciones de p ro c e sa d o 626

9.2 .1 Mquinas de procesado....................... 6269 .2 .1 .1 Com etido, funcin y e s tru c tu ra 6 2 69 .2 .1 .2 Modo de trab a jo .................................... 6319 .2 .1 .3 C om portam ien to fu n c io n a l 6359 .2 .2 Instalaciones de p ro cesa d o 6379 .2 .2 .1 Variantes estructurales

de la co n catenacin ............................ 6399 .2 .2 .2 A lm acenam iento en instalac iones

de p rocesado .......................................... 6399 .2 .2 .3 Criterios de seleccin y variantes

de estructuras tecnolgicasde in sta lac io n es.................................... 644

9 .2 .2 .4 Estructuras bsicas lgicas relativasa la seguridad funcional..................... 645

9 .3 P lanificacin tecnolgica/proyectode instalaciones de produccin de a lim e n to s .......................................... 645

9 .3 .1 Establecim iento de o b je tiv o s 6459 .3 .2 Procedim ientos y equipam ientos

p r in c ip a le s ............................................. 6469 .3 .3 Estructuracin y d im ensionam iento

tcnico de in sta lac io n e s .................... 6509 .3 .4 Estructuracin espacial

y d im ensionado .................................... 6539 .3 .5 R epresentacin del proyecto ........... 659

XVI

9 .3 .6 A lm acenam iento de alim entosa granel ................................................... 660

9 .3 .7 M edios de racionalizacinen el p royecto /p lanificac in te c n o l g ic o ............................................ 660

9 .3 .8 Seguridad laboral y proteccindel medio am bien te ............................. 665

9 .4 Tcnicas de seguridaden las industrias a lim en taria s 665

9.4.1 F u n d a m e n to s .......................................... 6659 .4 .2 Prevencin de in c e n d io s .................... 6689 .4 .3 Prevencin de ex p lo s io n e s ................ 6699 .4 .4 M edidas de proteccin

contra o tros efectos nocivos ......... 6739 .4 .5 Dispositivos de seguridad

para instalaciones e sp ec ficas 675

9 .5 Tcnicas de lim pieza e higieneen las in sta la c io n es ............................ 681

9.5.1 Fijacin de objetivos y form acinde depsitos de p ro d u c to s................ 681

9 .5 .2 D etergentes y desinfectantes .......... 6859 .5 .3 Procedim ientos e instalaciones

de limpieza y desin feccin ............... 6879 .5 .4 Controles del estado de limpieza

y d e s in fecc i n ...................................... 696

9 .6 Tcnicas de proteccinm edioam biental en las industrias a lim e n tic ia s ........................................... 696

9.6.1 Principios de la proteccinm ed ioam bien ta l.................................... 698

9 .6 .2 Aguas residuales..................................... 6999 .6 .3 Contam inacin del a i r e ....................... 7069 .6 .4 R esid u o s................................................... 7099 .6 .5 R u id o ......................................................... 711

B i b l i o g r a f a ........................................................... 713

n d ic e a l f a b t i c o .................................................. 733

XVII

1 ----------La tecnologa de los alimentos como

disciplina cientfica industrial

1.1 Definiciones fundamentales

La tecn o lo g a de los a lim en tos (Food P rocess E ng ineering en ing ls, Lebensmitteltechnik en alemn) es una rama cientfica del campo de la produccin industrial de alimentos que tiene por objeto el anlisis, sntesis y realizacin industrial de procesos, mtodos e instalaciones dirigidos a la produccin de alimentos, tomando como base los fundamentos tcnicos de procedimientos y transformaciones, as como los principios tecnolgicos y especficos de cada proceso en particular. Es una parte integrante de la ingeniera tcnica, que comprende las bases de la realizacin de las ciencias naturales y matemticas, de procesos y procedimientos industriales en lo referente a su estructuracin y puesta en prctica. En trminos generales, se ocupa de la diferenciacin progresiva de procesos especficos de la tecnologa de alimentos y de los conocimientos en creciente desarrollo al respecto, aprovechando a tal fin los conceptos polivalentes relativos a mtodos y procesos y aplicndolos a la obtencin de tcnicas, instalaciones y productos nuevos [1.1] [1.2] [1.4] [1.8] [1.9].

Como disciplina cientfica que es, la tecnologa tiene como objetivo principal el aspecto tcnico-prctico de los procesos de produccin industrial. Su meta es establecer las bases y los mtodos ms eficaces para el desarrollo prctico de los procesos de produccin, de acuerdo con los principios legales y criterios tcnicos, biolgicos, econmicos y sociales; aplicar los ltimos conocimientos cientficos a los sistemas de produccin, y mantener el desarrollo de estos ltimos en el mayor nivel cientfico y de calidad y con la mxima economa, respetando a la vez los principios ergonmicos, ecolgicos y de seguridad industrial [1.4] [1.5].

La tecnologa de procesos es una rama cientfica que se ocupa de los mtodos tecnolgicos de anlisis, sntesis y realizacin industrial de los procesos de elaboracin de sustancias, sin conceder importancia primaria a la especificidad de las sustancias y productos ni a la definicin de modelos macrogeomtricos.

La manipulacin de sustancias comprende las variaciones fsicas, qumicas y biolgicas de los sistemas materiales [1.4] [1.5] [1.10].

La tecnologa de la transformacin es una rama cientfica que se ocupa del anlisis, sntesis y realizacin industrial de los diversos procesos modificadores, as como de todos los procesos de ubicacin y depsito de sustancias macrogeomtricamente confor

1

2 Fundamentos de tecnologa de los alimentos

madas, sin conceder importancia primaria a la especificidad de las sustancias y productos ni a los procesos transformadores.

La tecnologa de la transformacin se ha desarrollado histricamente en paralelo con la tecnologa de los procesos. Ambas disciplinas se aproximan de manera creciente en sus respectivas metodologas, por lo que se enriquecen mutuamente.

Todos los procesos de produccin de alimentos comprenden elementos de las tecnologas de los procesos y de las transformaciones [1.4] [1.5] [1.7] [1.11].

El de alimento es un concepto ms amplio que los de sustancia alimenticia y artculo comestible. Comprende todas las sustancias que, en estado crudo, preparadas o transformadas, son comidas, bebidas o tomadas por el organismo humano de alguna otra manera para satisfacer las necesidades de nutricin o para su estimulacin.

Las sustancias alimenticias son alimentos necesarios para el crecimiento, mantenimiento y correcta actividad funcional del organismo humano. Son componentes esenciales de los productos tanto de origen animal como vegetal los principios inmediatos (protenas, grasas, hidratos de carbono), sales minerales, elementos vestigiales, vitaminas, sustancias de lastre, pigmentos y sustancias responsables de aroma y sabor.

Los estimulantes son sustancias en su mayora de origen vegetal (plantas comestibles) o afines a los alimentos. Su valor alimenticio es de importancia mnima o inexistente. Actan sobre la actividad nerviosa de forma inmediata o transcurrido cierto tiempo, generando una sensacin placentera. Entre estos artculos estimulantes se incluyen, v.gr., caf, t, betel, cola, mate, tabaco y bebidas alcohlicas [1.6].

1.2 Objetivos y particularidades de la produccin de alimentos

1.2.1 Objetivos principales de la produccin de alimentos

El objetivo principal de la produccin de alimentos consiste en cubrir cuantitativa, cualitativamente y en todo momento, mediante una actividad productiva adecuada, las necesidades de la poblacin en sustancias alimenticias y artculos de consumo.

Las necesidades varan de acuerdo con los diversos grupos de consumidores, calculndose en trminos cuantitativos y cualitativos.

La expresin de las necesidades se ve influida por diversos factores, como deseo de una alimentacin sana, desarrollo de trabajo, nutricin en tiempo libre, precio de los productos alimenticios, etc.

En la transformacin de materias primas animales y vegetales en alimentos revisten importancia los objetivos generales mencionados en la Tabla 1.1, de acuerdo con el tipo y caractersticas de la materia prima y del producto final a obtener.

1.2.2 Particularidades de la produccin de alimentos

Las materias primas destinadas a la produccin de alimentos son, en su gran mayora, de origen animal o vegetal. Como sustancias biolgicamente activas, estn sujetas a

La tecnologa de los alim entos 3

Tabla 1.1 Finalidades y ejemplos de transformacin de materias primas animales y vegetales en alimentos[1.7].

Finalidad Ejemplos de procesos bsicos utilizados

Aumento de la capacidad de conservacin Desecacin, enfriado, gaseado, esterilizacin, acidificacin, ahumado

Eliminacin de suciedad y de porciones Lavado, cribado, pelado, eliminacin de piedras o huesos,o sustancias inadecuadas o nocivas para la nutricin

filtrado, tostado, precipitacin, extraccin

Fragmentacin en trozos o partculas del tamao deseado

Corte, rotura, molido, triturado

Concentracin de sustancias especialmente Extraccin, cristalizacin, destilacin, ultrafiltracin, osmosisvaliosas para la alimentacin humana inversa, evaporacin, desecacin, compresin, filtracin

Eliminacin de sustancias para aumentar Coccin, asado, horneado, avahado, ahumado en caliente,la digestibilidad esponjado, salazn, acidificacin, fragmentado, plastificado,

fermentacin

Transformacin de la estructura Amasado, emulsin, dispersin, gelificacin (coagulacin,para modificar la consistencia densificacin), compactacin, cristalizacin, espumado,

disgregacin, imbibicin

Fraccionado de productos naturales complejos en componentes con diversos contenidos y propiedades

Centrifugar, cribar, tamizar, cortar, prensar, clasificar

Combinacin de diversos componentes Mezclar, amasar, inyectar, estratificar, emulsionar,de materias primas naturales o semi- elaboradas para obtener productos nuevos

suspender, rellenar, espolvorear

Transformacin de sustancias mediante Reacciones bioqumicas: fermentacin, acidificacin,procesos qumicos, bioqumicos obtencin de aromas, maduraciny biolgicos para obtener sustancias Procesos biolgicos: produccin de biomasas, enmohecimientoy propiedades nuevas Procesos qumicos: reacciones hidrotrmicas de

desdoblamiento, reaccin de Maillard

Enriquecimiento en componentes deficitarios para aumentar el valor nutritivo del producto

Vitaminizacin, adicin de sales minerales, adicin de cidos grasos y aminocidos esenciales, adicin de protenas de alto valor biolgico, adicin de fermentos, adicin de sustancias de lastre

Aumento de las propiedades sensoriales Aromatizacin, envasado protector del aroma, tostado,de los productos (valor organolptico) ahumado, coloreado, adornado, moldeado, templado,

modificacin de la consistencia, influencia sobre la textura

Obtener productos instantneos para alcanzar cortos tiempos de preparacin

Tratamiento hidrotrmico, aglomeracin, emulsin

Conformar piezas concretas con fines decorativos o tecnolgicos

Moldear, troquelar, enrollar, laminar, filamentar a presin

Preparar formas de presentacin adecuadas Dosificar, seccionar, tabletear, rellenar, envasar, etiquetar.para la venta cerrar


una intensa interaccin con el medio ambiente. Por ello, es necesario tener en cuentalos siguientes extremos:

- Las caractersticas de calidad y preparacin varan mucho.- Estas sustancias suelen contar con escasa capacidad de conservacin y pierden cali

dad con rapidez.- Son por lo general de composicin extremadamente compleja, lo cual impone deter

minados lmites en su transformacin en lo referente a temperatura, presin y manipulaciones mecnicas.

- Las materias primas, productos intermedios y productos terminados se alteran con rapidez, por lo que exigen un efectivo y fiable control de calidad y el clculo de la produccin de acuerdo con las cantidades y calidades de las materias primas que intervienen, todo ello para evitar prdidas y obtener artculos de alta calidad.

- Los complejos microprocesos fsicos, qumicos, bioqumicos, microbiolgicos, biolgicos y fsico-qumicos que discurren durante el almacenado y el tratamiento tecnolgico, pese a los esfuerzos realizados a nivel mundial, todava se hallan insuficientemente investigados y formulados matemticamente.

- En la produccin de alimentos, los productos terminados han de reunir elevados requisitos higinicos y organolpticos. Adems de exhibir una alta calidad, los productos alimenticios deben estar exentos de sustancias nocivas para la salud. Esto obliga a dictar especificaciones especiales para los establecimientos y los procesos tecnolgicos correspondientes.

- La estrecha relacin existente entre la calidad de los productos terminados y la calidad de las materias primas requiere conservar al mximo la actividad biolgica de estas ltimas. Por esto y por la especial estructura de las materias primas, es frecuente tener que desarrollar complicados procesos tecnolgicos.

- La disponibilidad, limitada en el tiempo, de materias primas y las necesidades de alimentos relativamente uniformes a lo largo de todo el ao, exige cuando se trabaja con materias primas fcilmente alterables que los productos intermedios y los ya terminados dispongan de adecuados sistemas de conservacin y almacenado.

1.3 Estructuracin jerrquica del proceso de produccin

Para el anlisis y sntesis de un procedimiento tecnolgico, deben distinguirse las siguientes consideraciones cualitativas: el procedimiento comprende todas las etapas y unidades procesales que son necesarias, convenientemente organizadas, para obtener un producto terminado. Aqu quedan comprendidas las etapas del procesado a que se somete la materia prima, la transformacin de sta y la preparacin final de la misma.

Las etapas del procedimiento, como parte integrante de ste, constituyen una agregacin de unidades procesales, que sirven para la realizacin de ciertos pasos parciales relativamente independientes, con vistas a la ptima transformacin de la materia prima.

La unidad procesal es la base tecnolgica fundamental de una etapa del procedimiento o de un proceso en el cual discurre el macroproceso tecnolgico. Los lmites de la unidad procesal corresponden a la cobertura operativa, es decir, al aparato o la mquina

en que tiene lugar el proceso. La unidad procesal caracteriza a la vez a la unidad de tecnologa y construccin, ya que es en la unidad procesal donde tiene el macroproceso tecnolgico su estructura material.

El proceso parcial comprende los lmites de la unidad procesal determinados geomtricamente con suficiente exactitud y los desarrollos de diversos mecanismos aqu actuantes, con lo cual la unidad de tecnologa y construccin se convierte en punto de consideracin.

El elemento de volumen es el plano o nivel a considerar en el sistema material, que cojista de dimensiones muy pequeas, pero limitadas. Aqu se suele considerar de forma combinada la accin de los aspectos fsico-qumico y biolgico del proceso, v.gr. el transporte simultneo de materia y energa, presentndose ya en el elemento de volumen fuertes gradientes de magnitudes procesales de distinta intensidad.

El proceso elemental comprende los microprocesos de naturaleza fsica, qumica o biolgica que discurren libremente por efecto de almacenamientos excesivamente prolongados. El proceso elemental se describe exclusivamente de acuerdo con los principios de los conocimientos naturales, por lo que constituye la base cientfica natural del anlisis y sntesis del proceso [1.3] [1.10].

La tecnologa de los alimentos 5

1.4 Los principios tecnolgicosy su empleo en la tecnologa de los alimentos

La puesta en prctica de los principios tecnolgicos bsicos slo es posible tomando en consideracin las leyes fsicas, qumicas y biolgicas fundamentales, as como las importantes directrices econmicas y cibernticas.

Mientras que en las llamadas ciencias exactas slo una solucin es la correcta por lo general, la solucin de los problemas tecnolgicos (que operan con un amplio sistema de principios de ciencias fundamentales limitados en el espacio y en el tiempo por imposicin de las condiciones concretas imperantes) no siempre supone llegar a resultados nicos. Los requisitos a cumplir, basados en diversas directrices fsicas, qumicas o biolgicas, pueden estaren contradiccin con las necesidades ms convenientes [1.1].

Al proyectar un proceso industrial, el objetivo final es crear un conjunto de circunstancias tcnicas y econmicas ptimas de procesos tecnolgicos. Esta meta puede alcanzarse de diversas maneras, de acuerdo con las clases de mquinas y aparatos existentes en el establecimiento, la mano de obra disponible y su cualificacin, las materias primas necesarias, los sistemas de abastecimiento de agua, la energa disponible, las condiciones climticas y otros factores.

Los ndices generales que permiten valorar la idoneidad de una lnea de trabajo son el gasto concreto por unidad de producto (dadas unas caractersticas mnimas de calidad de ste), la existencia de contaminaciones nocivas procedentes del medio ambiente y el cumplimiento de las normas de proteccin laboral. Como consecuencia de las prescripciones en parte contradictorias, resulta difcil la eleccin de un mtodo tecnolgico ptimo, por lo que es preciso tomar en consideracin y comparar entre s gran nmero de posibles variables.


Principio del mayor aprovechamiento posible de las materias primas

En la produccin de alimentos, los costes de las materias primas constituyen una importante fraccin (50-95%) de los costes totales. Por ello, el mximo aprovechamiento de dichas materias primas es medida muy principal para reducir el costo de produccin.

Principio del acortamiento de la duracin del proceso

La intensificacin del proceso industrial (incremento de la velocidad de procesado) se alcanza aumentando las diferencias de potencial (temperatura, presin, concentracin, etc.), los coeficientes cinticos (constantes) y la superficie de contacto de las fases en mutuo intercambio.

La velocidad de cualquier proceso de transformacin o segregacin es directamente proporcional a la fuerza motriz e inversamente proporcional a la resistencia. La fuerza motriz es en este caso el factor que desva el sistema considerado desde el estado de equilibrio.

Principio del aprovechamiento mximo de la energa

En la industria alimentaria hacen falta grandes cantidades de energa para la realizacin de los procesos tcnicos y tambin para las operaciones de transporte y actividades auxiliares.

La eficiencia del aprovechamiento de la energa requerida para un proceso tecnolgico se valora mediante un balance energtico basado en la ley de la conservacin de la masa y la energa.

Principio del aprovechamiento ptimo de las instalaciones

La esencia de este principio consiste en alcanzar cotas mximas de produccin a partir de determinado volumen o superficie de una mquina o aparato, que ocupan una cierta longitud o superficie de la nave de produccin. Este principio aspira a disminuir los costos especficos, ya que los gastos permanentes de edificaciones e instalaciones no se modifican, y a aumentar las cantidades producidas.

Principio de la mejora de las materias primas y de la calidad de los productos

La mxima mejora de una materia prima y de la calidad de los productos terminados permite partir de materias primas baratas y fcilmente asequibles para elaborar artculos de alta calidad, que alcanzan altos precios en el mercado mundial. Este principio sirve para aprovechar al mximo el potencial de la materia prima, ahorrar la importacin de productos de elevado precio y permitir la produccin de artculos de alto valor culinario y de consumo. Aqu se incluye tambin la produccin de biomasa a partir de productos residuales baratos para la elaboracin de artculos de alto valor proteico.

Principio del ciclo cerrado de las materias primas

Mediante el principio del ciclo cerrado de las materias primas en la industria alimentaria, en particular en cooperacin con la agricultura, se evita en buena medida la contaminacin del medio ambiente, adems de aprovecharse ampliamente todos los residuos.

La tecnologa de los alimentos 7

Principio de la produccin media uniforme, independientemente de la disponibilidad estacional de materias primas y de las necesidades de alimentos

Como consecuencia de la disponibilidad de materia prima durante cortos perodos de tiempo (resultado a su vez de la brevedad de las pocas de cosecha), de la escasa capacidad de conservacin de las materias primas y de las necesidades medias relativamente constantes de productos alimenticios, tiene lugar un desajuste entre las disponibilidades de materias primas, la capacidad de transformacin de las mismas y las necesidades alimenticias. El principio de la produccin media uniforme asegura la total transformacin de las materias primas con una capacidad de produccin adecuada y un aprovechamiento uniformemente elevado de las instalaciones. La puesta en prctica del principio requiere el depsito transitorio en circuitos amortiguadores antes y despus de la p ro d u cc i n , as com o la co n se rv ac i n in te rm ed ia (v .gr., com o p ro d u c to s semielaborados) o la conservacin de los artculos terminados, con objeto de asegurar un almacenamiento prolongado y con escasas mermas.

Principio de la ubicacin y dimensiones ptimas del establecimiento

De las dimensiones del establecimiento dependen los mtodos de produccin a utilizar, la capacidad de produccin y el grado de mecanizacin y automatizacin de sta. Las unidades grandes de produccin pueden rendir ms eficientemente. Con una creciente concentracin de la produccin se alargan, en cambio, los trayectos a recorrer por las materias primas hasta el establecimiento, as como los trayectos a seguir por los productos terminados hasta su entrega, lo que eleva los gastos y las prdidas por transporte en concepto de daos, alteraciones o mermas de la calidad. Por esto, las dimensiones ptimas de un establecimiento dependen tanto de los tipos de materias primas y productos obtenidos, del nivel tecnolgico de la produccin y de la densidad de poblacin, como de la capacidad de abastecimiento y otras condiciones concretas de la localidad.

Principio de la especializacin y cooperacin

El complejo abastecimiento de la poblacin con alimentos, requiere una amplia variedad de presentaciones dentro de cada grupo de productos. En las lneas de produccin de flujo continuo tiene lugar, sin embargo, el cambio frecuente de las instalaciones, lo que implica la existencia de perodos de tiempo improductivos. La especializacin de determinados establecimientos en una pequea lnea de productos, permite una produccin masiva y en serie en buenos trminos econmicos.

Principio de la produccin masiva automatizada

La seguridad de una calidad uniforme en los productos, el eficaz aprovechamiento de las instalaciones y a ser posible una produccin al mximo con tres turnos, se logran con mxima efectividad controlando y gobernando automticamente los procesos industriales. La utilizacin aqu de medios microelectrnicos proporciona una alta precisin y una segura automatizacin de las instalaciones y procesos ms complejos. El empleo de robots industriales, especialmente para las operaciones de transporte, almacenamien


to y transbordos, libera a los operarios encargados de estas actividades de todo trabajo corporal montono y pesado.

Principio de las variaciones ptimas

Este principio pretende, al programar instalaciones y mtodos de trabajo la integracin ptima de las diversas operaciones en lo referente a continuidad, procesos fsicos, qumicos y bioqumicos, rgimen tecnolgico, parmetros constructivos, calidad de los productos, reduccin de prdidas, as como de otras variables.

Los requisitos, en parte contradictorios, de algunas especificaciones referentes a la produccin slo pueden compaginarse resolviendo de la mejor manera posible los parmetros ms importantes, merced a considerar sus valores mximos y mnimos como circunstancias obviables. El proceso principal de produccin se modificar de acuerdo con las condiciones concretas imperantes, lo que normalmente redundar en una reduccin de los gastos comerciales inherentes al resultado buscado. Sin embargo, en la industria alimentaria resulta socialmente ms importante otro parmetro principal de la produccin: asegurar absolutamente y en todo momento el abastecimiento de la poblacin en cantidad y en variedad con productos alimenticios bsicos.

Materias primas

Casi todas las materias primas destinadas a la produccin de alimentos proceden de l i naturaleza viva. Suelen ser plantas y animales explotados por el hombre que, merced i orocesos de seleccin y cra, cuentan con caractersticas especiales y con una elevada rroporcin de partes adecuadas para la nutricin humana. Como sustancias biolgicas que son, estn sometidas durante su crecimiento, recoleccin, almacenamiento y procesado a las influencias ambientales. Esto hace que sus propiedades, componentes y caractersticas de calidad flucten en el transcurso del tiempo. Adems de su gnero y variedad, ejercen notable influencia sobre la calidad de las materias primas agrcolas los factores geogrficos, atmosfricos y climticos. Por esto, slo pueden expresarse valores raedios para determinados componentes y caractersticas. En muchos casos, para designar La calidad de las materias primas es conveniente expresar el pas de origen o la regin de cultivo, as como el ao en que tuvo lugar ste. Lo mismo puede extenderse a las condiciones de alimentacin y manejo de los animales de abasto.

2.1 Cereales

2.1.1 Caractersticas generales

Los cereales son las plantas superiores ms importantes para la alimentacin del hombre. Botnicamente, los cereales pertenecen a las gramneas. Las especies de cereales ms importantes para la produccin de alimentos humanos y piensos para el ganado en Europa son el trigo, centeno, cebada y avena. En Amrica, Asia y Africa, la mayor importancia corresponde, junto al trigo, al arroz y maz. En algunas regiones cobran importancia el mijo y el sorgo. Los cereales poseen una alta concentracin de nutrientes, son fcilmente transportables y, en virtud de su bajo contenido de humedad (12-15%), toleran almacenamientos prolongados. Los alimentos fabricados a base de cereales se consumen principalmente en forma de pan, pasteles, tortas, pastas y purs.

2.1.2 Estructura, com ponentes y partes aprovechables

Los granos de cereales constan de la envoltura de fruto y semillas, el endospermo (tejido nutricio, compuesto por aleurona = capa proteica; aceite y fculas = protena y

10 Fundam entos de tecnologa de los a lim entos

almidn) y el embrin. Los granos de algunas especies estn rodeados de glumas. La Figura 2.1 muestra la estructura de diversas especies de cereales. La proporcin de los diversos componentes morfolgicos, referida al peso total, vara en las distintas especies y variedades (Tabla 2.1).

La fraccin de cuerpos harinosos vara entre los diversos cereales hasta en un 8% (trigo), por lo que tambin oscilan los respectivos rendimientos en la molienda. El contenido de los dems componentes qumicos principales vara tambin dentro de amplios mrgenes (Tabla 2.2). Asimismo, el porcentaje de los componentes en las diversas partes morfolgicas est sujeta a grandes oscilaciones (Tabla 2.3); a este respecto, los componentes de la harina dependen mucho del grado de molturacin aplicado.

Los componentes digestibles para el hombre se encuentran principalmente en el endospermo. Las envolturas contienen la fraccin principal t fibra bruta indigestible, la cual, sin embargo, es de gran importancia en la fisiologa de la nutricin como sustancia de lastre. Envolturas y embrin contienen el 28% de la protena total y el 50% de la grasa total. Esta ltima ve disminuida su proporcin en las harinas sometidas a una molienda muy intensa, al formarse productos de oxidacin con el oxgeno atmosfrico, reducindose considerablemente la capacidad de almacenamiento de las harinas. Esto hace necesaria la separacin de las envolturas y embriones en la produccin de triturados, smolas y harinas. La fraccin harinosa del endospermo se distingue notablemente de los dems componentes del grano en lo referente a contenido de sales minerales, diferencia que se toma como base para tipificar las harinas de acuerdo con su contenido de cenizas. En teora, v.gr., a partir del trigo, podra obtenerse, correspondiendo a la fraccin de endospermo, un 82,5% de harina con una proporcin de cenizas del 0,35-0,50%. En la prctica se obtiene como mximo un rendimiento total del 78%, con un contenido medio de cenizas del 0,75-0,90%.

2.1.3 Propiedades fsico-qum icas

Para dimensionar los procesos tecnolgicos y valorar los diversos cereales, resultan de importancia una serie de caractersticas.

En la Tabla 2.4 se exponen las caractersticas geomtricas de longitud, anchura, espesor, volumen, superficie, esfericidad y relacin volumen/superficie de los granos de distintos cereales.

El tamao y la uniformidad de los granos de los cereales revisten importancia para el tratamiento industrial. Cuanto mayor sea el grano, ms grande ser el correspondiente endospermo y ms alto ser el rendimiento en harina. La uniformidad desempea un papel de importancia a la hora de graduar las mquinas y aparatos encargados de la limpieza y molido.

F igura 2.1 Estructura anatmica de distintos gneros de cereales.a) Trigo; b) Centeno; c) Maz; d) Arroz; e) Cebada; f) Avena. 1 Barbas; 2 Cutcula; 3 Clulas longitudinales; 4 Clulas transversales; 5 Clulas tubulares; 6 Cubierta seminal con capa pigmentada; 7 Tejido germinal; 8 Capa de aleurona; 9 Cuerpo harinoso; 10 Clulas llenas de almidn; 11 Embrin; 12 Cubierta seminal (episperma); 13 Membrana intermedia; 14 Cuerpos crneos; 15 Gluma florfera; 16 Clulas intermedias; 17 Gluma.

M aterias prim as 11

12 Fundam entos de tecnologa de los alim entos

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Tabla 2.2 Contenido de los principales componentes qumicos en diversas clases de cereales (en % del extracto seco) [2.2],

Clase de cereal Protena Almidn Fibra bruta Lpidos Sales minerales

Trigo 10,0- 25,0 60,0 - 75,0 2,0 - 3,0 2,0 - 2.5 1.5 - 2.2Centeno 8 ,0 - 16,0 65,0 - 70,0 1.8 - 2,7 1,8 - 2,2 1.7 - 2.2Cebada 10 ,5- 14,5 68,0 - 78,0 4,5 - 7,2 1,9 - 2,6 2.7 - 3.1Avena 14 ,0- 16,0 40,0 - 50,0 11,5 - 14,0 4,5 - 5.8 4.0 - 5.7Arroz 7 ,0 - 10,0 65,0 - 75,0 9,5 - 12,5 1,5 - 2,5 4.5 - 6.8Mijo 10,0- 15,0 58,0 - 65,0 10,0 - 11,0 1,9 - 2,3 3,7 - 4.5Sorgo 10,0- 14,0 70,0 - 80,0 1,5 - 2,8 2,7 - 3,7 1,5 - 1.8Maz 9 ,0 - 13,0 68,0 - 76,0 2,5 - 3,0 5,0 - 6,0 1,4 - 1,8

Tabla 2.3 Distribucin de los componentes ms importantes del grano de trigo en las principales porciones morfolgicas de ste (en %) [2.2] [2.3].

Componente Endospermo Envolturas Embrin

Proporcin media en el grano 82,5 15,0 2,5Protena 72,0 20,0 8,0Almidn 100,0 0,0 0,0Fibra bruta 8,0 88,0 4,0Lpidos 50,0 30,0 20,0Sales minerales 32,0 54,0 14,0Acido pantotnico 42,0 50,0 8,0Riboflavina 32,0 42,0 26,0Niacina 12,0 86,0 2,0Piridoxina 6,0 73,0 21,0Tiamina 3,0 33,0 64,0

T abla 2.4 Caractersticas geomtricas de distintas clases de cereales [2.2],

Clase Longitud 1 Anchura b Espesor d Volumen V Superficie Esfericidad RelacinA g V V/A(;

mm mm mm mm3 mm2 mm

Trigo 4 ,2 - 8,6 1 ,6 - 4,0 1,5- 3,8 19 - 42 40 - 75 0,82 - 0,85 0,49 - 0,64Centeno 5 ,0 - 10,0 1 ,4- 3,6 1,2 - 3,5 1 0 - 30 30 - 45 0,45 - 0,75 0,28 - 0,42Cebada 7 ,0 - 14,6 2 ,0 - 5,0 1,4 - 4,5 20 - 40 35 - 60 0,80 0,45 - 0,65Avena 8 ,0 - 16,6 1,4 - 4,0 1,2 - 3,6 19 - 36 3 0 - 65 0,72 0,36 - 0,54Arroz 5 ,0 - 12,0 2 ,5 - 4,3 1,2- 2,8 1 2 - 35 30 - 55 0,84 0,35 - 0,60Maz 5 ,5 - 13,5 5 ,0 - 11,5 2 ,5 - 8,0 140 - 260 80 - 145 0,55 - 0,80 0,70 - 0,90Mijo 1 ,8 - 3,2 1 ,2 - 3,0 1 ,0- 2,2 5 - 6 10 - 8 0,90 0,50 - 0,80Sorgo 2 ,6 - 5,8 2 ,4 - 5,6 2 ,0 - 5,0 50 - 85 60 - 95 0,95 0,75 - 0,85

y = A J A q, Ak superficie de una esfera con el mismo volumen que el grano de cereal.


En el trigo, centeno, cebada y arroz se valora la vidriosidad de los granos. Cuanto ms marcada es sta, mejor es el comportamiento tecnolgico de los cereales correspondientes en la molienda. Los granos vidriosos y los farinceos exigen una tecnologa diferente en todos los procesos. En molinera se distinguen los siguientes grupos de trigos:

- escasamente vidriosos: < 40%- de vidriosidad media: 40-60%- muy vidriosos: > 60%

El peso de 1.000 granos es mayor en los cereales valiosos que en los de menor valor econmico. Con el peso de los 1.000 granos aumentan el tamao de stos, la vidriosidad y el contenido de endospermo (Tabla 2.5).

Las propiedades aerodinmicas de los granos de cereales son importantes para el transporte de stos en corriente de aire. La resistencia F w que ofrecen los granos en la corriente de aire puede calcularse con la frmula siguiente:

Fw = 0,124 Ka (vl- vg)2 (2.1)

En la Tabla 2.6 se presentan los coeficientes de resistencia de diversas clases de cereales.

Las propiedades termofsicas dependen del contenido de humedad del cereal.

T abla 2.5 Peso de 1.000 granos de diversos cereales [2.1J.

Clase de cereal Peso de 1.000 granos g

Trigo 12 - 75Centeno 10 - 45Cebada 20 - 55Avena 15 - 45Maz 50 - 1.100Arroz 15 - 43Mijo 3 - 8

Tabla 2.6 Coeficientes de resistencia de diversas clase de cereales [2.1].

Clase de cereal Kakg/m

vLm/s

Trigo 0,084 - 0,265 8,9 - 11.5Cebada 0,191 - 0,272 8,4 - 10,8Maz 0,162 - 0,236 12,5 - 14,0Avena 0,169 - 0,300 8.1 - 9.1Mijo 0,045 - 0,073 6,7 - 8,8

La capacidad calorfica especfica C del trigo es:

C = Cq + mXG + k f (2.2)

Aqu, para 20 < t < 60C y 4 < XG < 24% humedad, k = 0,352 y n = 2 para -4 0 < t < 20C y 4 < XG < 24% humedad, k = 1,17 + 0,57 Xc , n = 1

La conductividad calorfica a tiene el siguiente valor:

lg a = b + gt + htXG (2.3)


2.1.4 Especies y variedades

Las especies y variedades de cereales son extraordinariamente diversas. De la especie y variedad dependen tambin las caractersticas del tratamiento industrial de los granos, el mtodo de elaboracin a seguir con ellos y la idoneidad para elaborar determinados productos.

Del trigo se conocen unas 20 especies. Son especies importantes, v.gr., el trigo duro (Triticum durum) y el trigo spero (Triticum turidum)\ son variedades, v.gr., el trigo de invierno, el trigo de verano. Son caractersticas distintivas, v.gr., el color de la cscara (envoltura), las glumas, el nmero de granos y la morfologa del eje de la espiga. Tomando esto como referencia, se cultiva un gran nmero de variedades.

Se conocen 14 especies de centeno, cultivndose slo una de ellas (Secale cereale L.). Tambin se conocen unas 30 especies de cebada, de las cuales slo una (Hordenm vulgare L.) se cultiva, contando con tres subespecies. Se distinguen la de varias filas de granos, con dos filas de granos y las de una a tres filas de granos.

En el caso de la avena se conocen 16 especies, de las cuales nicamente la Avena sativa L. tiene importancia.

Todas las variedades de maz (Zea L.) proceden de la especie Zea mays L. De ella se conocen ocho subespecies.

2.1.5 Condiciones de alm acenam iento

Los cereales pueden almacenarse durante varios aos, siempre que su contenido de humedad est por debajo del 13%, la temperatura ambiente no alcance los 14C y la humedad relativa ambiental sea inferior al 60%. Para proteger a los cereales de parsitos, es necesario limpiar y gasear los silos de depsito antes de llenarlos. Los cereales hmedos deben secarse antes de su almacenamiento. Hasta alcanzar el deseado grado de humedad, pueden conservarse en ambiente refrigerado. Cuando las condiciones de depsito son inadecuadas, se producen alteraciones y elevadas prdidas por autocalen- tamiento, accin enzimtica, infestacin por parsitos e infecciones por microorganismos. Los granos pierden su capacidad germinativa cuando los cereales se almacenan

16 F undam entos de tecnologa de los alim entos

en recintos sin ventilacin. La respiracin anaerobia as generada maia los embriones por la accin del alcohol etlico producido.

2.2 Legumbres


Las legumbres son las semillas de las plantas papilionceas (orden Leguminosae), las fuentes vegetales ms importantes para la alimentacin humana en unin de los cereales,. Las especies ms destacadas son: las alubias (Phaseolus vulgas). guisantes (Pisum sativum) y lentejas (Leus culinaris). En Asia y Amrica, la legumbre ms importante es la soja (Glycine max), que en Asia es la fuente ms destacada de grasa y protena. Tambin el cacahuete (Arachis hypogaea L.), originario de Sudamrica, pertenece botnicamente a las leguminosas y constituye en las regiones subtropicales uno de los cultivos ms significativos para la obtencin de grasas y protenas. Las legumbres tienen un alto valor nutritivo, destacando su elevado contenido proteico. Sin embargo, la protena de las leguminosas no es del todo biolgicamente valiosa, al faltar en ella algunos aminocidos esenciales. Slo las semillas de soja cuentan con todos los aminocidos esenciales, por lo que pueden sustituir por entero a la protema animal. Las legumbres se consumen principalmente en forma de papilla, pur y menestra. Las semillas de soja se destinan sobre todo a la obtencin de aceite y grasa: la fraccin desengrasada se utiliza en la imitacin de alimentos y concentrados proteicos y en la elaboracin de harinas especiales.


Las semillas de las legumbres (Fig. 2.2) constan de dos grandes hojitas embrionarias (cotiledones), que constituyen la parte principal en peso, el embrin (cotiledones con tallito y radcula) y la envoltura celulosa y dura de la semilla. En la Tabla 2.7 se exponen las fracciones de los componentes de diversas semillas leguminosas.

Las legumbres carecen de endospermo. Las sustancias de reserva se acumulan en los cotiledones. En virtud de su slida envoltura, las semillas ovales, esferoidales, lenticulares o cilindricas cuentan con una superficie lisa. El contenido de las principales sustancias

F igura 2.2 Estructura anatmica de la semilla de una legumbre (alubia) [2.1], a) Semilla con envoltura; b) Semilla sin envoltura; c) Cotiledn aislado. 1 Embrin; 2 Radcula; 3 Cotiledn; 4 Yema.


Tabla 2.7 Proporcin de los componentes morfolgicos de diversas legumbres [2.1].

Legumbres Envoltura seminal Cotiledones Embrin

Guisante 6,4 - 11,0 87,6 - 92,5 1,1 - 1,4Alubia 6,7 - 10,0 87,9 - 92,0 1,3 - 2,1Lenteja 7,0 - 10,0 87,2 - 91,4 1.6 - 2.8Soja 6,0 - 8,0 87,3 - 92,1 1,8 - 2,2

Tabla 2.8 Contenido de los principales componentes qumicos en diversas especies de legumbres [2.1],

Legumbres ProtenaVM Lmites

AlmidnVM Lmites

Guisantes 27,8 20,4 - 35,7 48,7 44,3 - 54,2Alubias 24,3 17,0 - 32,1 47,6 45,4 - 52,6Lentejas 30,4 21,3 - 36,0 48,4 46,1 - 52,2Soja 39,0 27,0 - 50,0 4,0 2,1 - 9,0Arvejas verano 33,7 22,3 - 37,8 41,0 38,4 - 49,5Altramuces amarillos 41,3 37,0 - 46,0 17.8 13,8 - 21,4Judas forrajeras 29,2 26,5 - 31,2 42,4 39,4 - 44,0

T abla 2.8 (Continuacin).

Legumbres AzcarVM Lmites

CelulosaVM Lmites

GrasaVM Lmites

Guisantes 4,8 3,2 - 6,2 5,7 4,2 - 6,7 1,4 0,8 - 2,1Alubias 5,9 5,3 - 6,3 4,9 3,8 - 5,7 1,8 1,2 - 2,3Lentejas 2,9 2,6 - 3,1 3,9 3,2 - 5,2 1,3 1,0 - 1,8Soja 5,9 3,4 - 15,7 5,0 2,9 - 6,3 20,0 13,0 - 26,0Arvejas verano 3,8 1,8 - 5,4 5,6 4,3 - 7,8 2,0 1,4 - 4,3Altramuces amarillos 4,3 2,9 - 6,5 14,1 12,4 - 17,5 4,6 2,4 - 7,5Judas forrajeras 3,1 2,4 - 4,8 9,4 7,4 - 12,3 1,6 0,8" - 2,3

T abla 2.8 (Continuacin).

Legumbres Minerales Otras sustanciasVM Lmites (valor medio)

Guisantes 3,2 2,3 - 3,3 9,7Alubias 4,2 3,6 - 4,9 13,0Lentejas 3,1 2,6 - 3,6 11,2Soja 6,0 4,5 - 6,8 22,5Arvejas verano 3,2 2,3 - 5,6 11,6Altramuces amarillos 3,8 2,7 - 6,4 15,6Judas forrajeras 3,4 2,8 - 4,2 12,3

VM = valor medio.

qumicas depende del clima y de la regin de cultivo, oscilando dentro de lmites muyamplios (Tabla 2.8).

Las semillas de soja se diferencian de las dems legumbres especialmente por suelevado contenido de grasa y su escasa proporcin de almidn.

2.2.3 Propiedades fsico-qum icas

Para poder evaluar las legumbres y planificar los procesos tecnolgicos, son esenciales las siguientes caractersticas:

Las caractersticas geomtricas de longitud, anchura, espesor y volumen (Tabla 2.9) determinan la proporcin masa/volumen, los mtodos de limpieza a utilizar, las normas de elaboracin y el rendimiento.

Una elevada uniformidad de las semillas en lo referente a tamao, composicin qumica, color, etc., simplifica los procesos de elaboracin en lo referente a los parmetros a utilizar.

El peso de 1.000 granos (Tabla 2.9) depende en gran medida de la variedad, uniformidad, condiciones de cultivo, etc. A medida que aumenta el tamao de las semillas, se incrementa el peso de 1.000 granos y con ello el rendimiento.

La densidad es til en los procesos de limpieza y clasificacin. Depende del grado de maduracin, de la composicin qumica, e indirectamente, del tamao.

El parmetro masa/volumen constituye una densidad aparente; se expresa en g/1. Depende principalmente de la densidad de las semillas, de la densidad de envasado, tamao, forma, estado de la superficie y consistencia de las legumbres.


Tabla 2.9 Caractersticas geomtricas y peso de 1.000 granos de algunas clases de legumbres.

Legumbres Longitud

mm

Anchura

mm

Espesor

mm

Volumen

mm3

Peso de 1.000 granos g

Guisantes 4,0 - 10,0 3,7 - 10,0 3,5 - 10,0 114 - 320 40 - 450Alubias 7,2 - 18,5 4,7 - 11,0 2,7 - 10,0 100 - 150Lentejas 4,0 - 8,8 4,0 - 8,0 2,0 - 3,3 15 - 80Soja 5,0 - 10,5 4,5 - 8,5 4,0 - 7,0 30 - 250

Tabla 2.10 Grados de humedad de diversas clases de legumbres [2.1],

Legumbres Grado de humedad:Seco Medio Hmedo Mojdo

Guisantes hasta 14 > 14 - 15,5 > 1 6 - 1 8 > 18Alubias hasta 16 > 1 6 - 1 8 > 1 8 - 2 0 > 20Lentejas hasta 14 > 1 4 - 1 7 > 1 7 - 1 9 > 1 9


La humedad influye sobre la actividad fisiolgica y tambin sobre la capacidad de almacenamiento. Se distinguen cuatro grados de humedad (Tabla 2.10), que designan los diferentes grados de actividad fisiolgica.

2.2.4 Especies. Variedades

Las mltiples especies y variedades de legumbres pueden clasificarse en tres srupos (Tabla 2.11).

Los guisantes se dividen en tres subespecies, la ms importante de las cuales es la commune gov., pues a ella pertenecen todas las variedades ms consumidas.

En las alubias se distinguen dos grupos, uno de procedencia americana y otro de origen asitico. Al primer grupo pertenecen cuatro importantes especies: la alubia de huerta (Phaseolus vulgaris L.), alubia lunar (Ph. Innatas L.), alubia escarlata (Ph. coccineus L.) y alubia Gray (Ph. acutifolius A. Gray).

Al gnero lenteja (Leus L.) pertenecen cinco especies, slo una de las cuales, la Leus culinaris Medik., se cultiva en las subespecies Macrospenna Bar y Microsperma Bar.

En el gnero soja (Glycine L.) se incluyen muchas especies. Las ms extendidas son la Glycine hispida Maxim, y Glycine max (L.) Merrill [2.1] [2.5].

Tabla 2.11 Clasificacin de las legumbres en especies principales [2.6],

Especie principal Ejemplos

Tipo arveja Guisantes, garbanzos, habas, lentejasTipo alubia Alubia leguminosa, id. lunar, id. mungo, sojaTipo retama Altramuz blanco, amarillo, azul

2.2.5 Condiciones de alm acenam iento

Siempre que su contenido de humedad sea inferior al 14%, las legumbres pueden almacenarse alrededor de 12 meses sin prdida de calidad, a condicin de que la temperatura del depsito est entre 5 y 10C y la humedad relativa ambiente sea del 70%. Los guisantes pelados slo pueden conservarse dos o tres meses en la estacin calurosa, plazo que se alarga a cinco o seis meses en la estacin fra. Con un contenido de humedad del 10%, los granos de soja pueden conservarse hasta cuatro aos; deben almacenarse en la oscuridad y alejados de sustancias con olores fuertes. La desecacin de las legumbres hmedas previa a su almacenamiento debe llevarse a cabo con ms cuidado que en el caso de los cereales (se resquebraja la cscara de las semillas).

Cuando el contenido de humedad es muy elevado (16,5-17,5%), las semillas se enmohecen.


2.3 Nueces y frutos secos


Las nueces verdaderas son frutos de envoltura dura y una sola semilla, incluidos botnicamente entre las frutas con cscara. Las nueces impropiamente dichas tienen distinta filiacin botnica (los cacahuetes son legumbres; la nuez de Brasil es realmente una semilla; nueces, cocos y almendras son frutos secos). Los frutos secos se destinan principalmente a la obtencin de aceites (en especial aceite de coco, aceite de cacahuete, etc.); en la industria pastelera, se utilizan en la elaboracin de mazapn, almendrados, crocantes, turrn, etc., as como ingredientes de recetas de chocolates y dulces. El coco es el ms intensamente utilizado y el mejor aprovechado en la industria [2.5] [2.6],


La porcin comestible (semilla) de los frutos secos est rodeada por una cscara no comestible, por lo general dura (Fig. 2.3). La proporcin de cscara oscila entre el 25 y el 70%. La forma, el tamao y el sabor de la parte comestible de las nueces son extremadamente variados (Tabla 2.12). En lo referente a la proporcin de los principales componentes qumicos, las diferencias entre las diversos tipos de frutos son pequeas (Tabla 2.13). Las castaas y los cocos constituyen una excepcin en virtud de su elevado contenido de humedad. El ncleo comestible de estos frutos es de alto valor nutritivo por su elevada proporcin de aceites, de protenas y de carbohidratos digestibles. Contienen una serie de sustancias spidas muy agradables, que se refuerzan mediante el tostado.

F ig u ra 2.3 Estructura anatmica de los fru tos en nuez.a) Coco [2.9J; b) Avellana [2.24]. 1 Embrin; 2 Cubierta externa; 3 Cubierta intermedia; 4 Envoltura seminal; 5 Endosperm o; 6 Agua del fruto; 7 Haz conductor; 8 Prim ordio seminal; 9 Radcula; 10 Pericarpio; 11 Cotiledn.

- tilo

n


Tabla 2.12 Forma, tamao y sabor de diversas clases de frutos secos [2.1] [2.8]-[2.13].

Fruto Caractersticas externas de la semilla Tamaocm

Sabor

Anacardo Forma arrionada; entre blanco y amarillento; consistencia slida, relativamente dura

Longitud: 2 Neutro, ligeramente dulce

Cacahuete Tiene dos cotiledones; ovalado o cilindrico alargado, con un extremo redondeado o truncado y otro en pico, incurvado hacia dentro; blanco o ligeramente amarillo, entre rojizo y castao rojo; sabor algo amargo; por lo comn, envuelto en una cscara fcilmente separable

Longitud: 0,8-2,2 Anchura: 0,7-1,3 Espesor: 0,7-1,3

crudo: ligeramente amargo, parecido a la alubia tostado: sabor peculiar agradable

Avellana Forma entre esfrica y cilindrica alargada, ligeramente apuntada; la masa del fruto es blanquecina o amarillenta, con envoltura lisa y de tono castao, fcil de separar

Dimetr

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