tecnología agroindustrial de los cereales (panificacion)
tecnología agroindustrial de los cereales (maiz)
1. I diplomado tecnología
agroindustrial de los cereales
Modulo V: Industria del Maíz
Universidad Centro occidental “Lisandro Alvarado”
Decanato de Agronomía
Programa Ingeniería Agroindustrial
Ing. Fernando López
2. INTRODUCION
Actualmente es el cereal más
plantado en el mundo en volumen de
producción, superando al trigo y el
arroz. Su nombre deriva de la palabra
taína mahís con que los indios del
Caribe llamaban a esta planta.
El Maíz (Zea mays) es una planta
gramínea anual originaria de México,
con unos 7.000 años de antigüedad.
Fue introducida en Europa en el siglo
XVI.
3. Origen del Maíz
• Origen en México y centro América
• Restos arqueológicos revelan que el maíz comenzó a
cultivarse hace casi 5000 años en América.
• constituyó la base de muchas culturas americanas antiguas.
Aztecas, Incas o Mayas centraban su alimentación en él.
• Los colonizadores españoles lo trajeron a España en el siglo
XVI.
• A principios del siglo XVI comenzó a extenderse su cultivo
por el norte de la península ibérica para pasar a extenderse
en el siglo XVIII por el resto de Europa
• Se cree que los navegantes portugueses introdujeron el maíz
en África a principios de 1500
4. • El maíz también llegó al sur del Asia a principios del
1500 (Brandolini, 1970), por medio de los comerciantes
portugueses
• el maíz fue introducido en China a principios del siglo
XVI por rutas marítimas y terrestres.
• El maíz se difundió como un cultivo alimenticio en el sur
de Asia alrededor de 1550 y hacia 1650 era un cultivo
importante en Indonesia, Filipinas y Tailandia.
• Hoy en día se encuentra cultivado prácticamente en
todas las zonas del mundo.
Origen del Maíz
5. Composición química proximal de las
principales partes del grano de maíz (%)
Componente
químico
pericarpio endospermo germen
Proteínas 3,7 8 18,4
Grasa 1,0 0,8 33,2
Fibra cruda 86,7 2,7 8,8
Cenizas 0,8 0,3 10,5
Almidón 7,3 87,6 8,3
azúcar 0,34 0,62 10,8
Fuente: Watson, (1998)
6. Estructura del grano de maíz
• Pericarpio: Capa exterior, capa
protectora dura y fibrosa
.Representa del 5 al 6% del peso
del grano.
• Endospermo: Reserva energética,
representa del 80-84% del peso
del grano constituido por:
– Endospermo periférico: Alto contenido
proteico, unidades de almidón pequeños y
angulares.
– Endospermo vítreo: Gránulos de almidón
recubierto por una matriz proteica
adquiriendo forma poligonal.
– Endospermo harinoso: Se encuentra en
la parte mas céntrica del grano,
encapsulado por el endospermo vítreo.
Gránulos de almidón mas grande y menos
angulares.
• Germen, fuente del aceite de maíz,
importante para usos alimenticios,
medicinales o industriales.
10. .
Producción De Maíz En
Venezuela Dividido En Tres
Partes.
Estados Centrales: Aragua,
Carabobo, algunas partes de
Guárico.
Estados Orientales: Monagas,
Bolívar.
Estados Occidentales: Yaracuy,
Portuguesa, Barinas y Cojedes.
ZONAS DE PRODUCCION
11. La calidad de uso del maíz
• La calidad de uso del maíz
• Dureza Endospérmica
• resistencia mecánica. La dureza se debe a complejas
interacciones entre los componentes del endospermo,
principalmente las proteínas y el almidón.
Estructura y composición del grano
Depende de: Variedad
Práctica de manejo
Clima, suelo
Cosecha y post-cosecha
Endospermo vítreo
Endospermo Harinoso
12. La calidad de uso del maíz
Grasa
Componente menor
del grano de maíz,
siendo su
concentración de
alrededor del 5%.
La composición de
ácidos grasos
determina, en gran
medida, la calidad del
aceite de maíz.
Almidón
Las aplicaciones del
almidón son
múltiples. La
modificación ya sea
por vía química o vía
genética
El almidón waxy 100% de
amilopectina. El amilose
extender original tenía 55-
60 %de amilosa, llegando a
aproximadamente 80%.
Carotenoides
son constituyentes
del grano que
determinan aspectos
de calidad.
Precursores de la
vitamina A
El contenido de
carotenoides: de 25-
30 ppm para los maíces
colorados y de 15-18
ppm en los dentados.
13. Usos del maíz
• Principal uso:
• Alimentación Animal
• Aceites, margarinas
• Grits o copos de maíz (harinas), sémola para cerveza, Hojuelas
consumo humano
• Jarabes de glucosa, maltosa, fructuosa, dextrosa.
• Jarabes de alta fructuosa, otros edulcorantes y cristalizantes
Industria Farmacéutica: Almidones simples y modificados para obleas,
comprimidos y grageas.
Industria Textil: Almidones para el engomado, apresto y espesante
para estampados.
Industria papelera: Para masas y adhesivos
15. • Productos y bebidas en polvo. Se utilizan maltodextrinas que
facilitan el proceso de secado sin alterar ni enmascarar sabores.
• Salsas y aderezos. El almidón modificado provee una
excelente consistencia bajo condiciones de acidez, agitación y
calentamiento
• Edulcorantes. Jarabe de maíz, Fructosa, Sorbitol, Glucosa.
• Productos lácteos. Utilizan maltodextrinas como agentes de
secado por su capacidad de encapsular sabores y grasas. En
quesos, el almidón aporta textura y retiene agua. En yogurt,
budines y helados, las maltodextrinas aportan cuerpo y
cremosidad.
Productos del maíz
16. Productos del maíz
• Panificación. Las maltodextrinas, sólidos de jarabe de
maíz y almidones modificados, ayudan a controlar
propiedades como la retención de agua en pasteles, la
inhibición de cristalización en fórmulas de alto contenido de
azúcar, la consistencia en rellenos cremosos, crema
pastelera, etc.
• Productos cárnicos. Utilizan maltodextrinas y sólidos de
jarabe de maíz para controlar propiedades de jamones y
embutidos (sabor, agente de relleno, ligador de agua,
apariencia más brillante, etc.)
• Confituras. Las maltodextrinas se utilizan como agentes
de formación de pastillas comprimidas; humectantes y
mejoradores de flexibilidad en caramelos suaves, etc.
19. Molienda seca
Productos elaborados:
• Harina Cruda: Principal producto de la molienda, esta
constituida por partículas muy finas de endospermo.
– Los rendimientos en la molienda seca: 48% de grits y 23% de
harina con una eficiencia de molienda del 65% al 70%.
• Grits (Sémolas). Son fragmento de endospermo, más o
menos cubiertos de cáscara. Su tamaño es muy variable: de
0,5 mm a 0,3 mm.
• Harina precocida. Llamada también pregelatinizada,
Presenta variados usos, para la preparación rápida de arepas
y tortillas y para reemplazar parcialmente harina de trigo en
la preparación de pastas y pan.
• Torta de germen. Procedente de la prensa, vendida
directamente o utilizada para la elaboración de una harina
para la alimentación animal, junto con el salvado.
21. Tecnología involucrada en el
procesamiento de maíz. Molienda seca
• El proceso de molienda seca consiste en la reducción del tamaño del grano y su posterior cernido y clasificación a fin de
separar las diferentes fracciones.
22. Etapas del proceso: Limpieza de granos
• En esta etapa se elimina mediante una limpiadora y una separadora
de piedras, restos de materiales gruesos (tusas y palos), restos de
materiales extraños de menor tamaño.
Separador vibratorio: Su función es separar las partículas mas
pequeñas y más grandes que los granos de maíz, mediante dos tamices
de diferente calibre y con el movimiento vibratorio longitudinal que
ofrecen los dos motores, las partículas se extraen con un flujo de
aire.
23. Limpieza de granos
• Aspirador de aire: Su función es
separar las partículas ligeras como el
polvo del maíz. Posee unas
membranas que ajustan el aire de los
canales de aspiración y otras regulan
el total de aire aspirado.
Separador de gravedad: Permite
separar las partículas ligeras que no
fueron separadas por los equipos
anteriores, mediante el movimiento
vibratorio generado por dos motores
se separan la pequeñas partículas y
se extraen por succión de aire.
24. Limpieza de granos
• Separador magnético: Su función es separar las
partículas metálicas de los granos de maíz
mediante unos magnetos.
25. Acondicionamiento del grano
• Pre mojo: Se aplica humectación mediante una rosca
humectadora, con el fin de lograr una mejor separación del
germen, pericarpio y endospermo.
Humectador: Su función es
humectar y remover el
maíz antes de pasar al
pulidor, controla
automáticamente la
entrada simultánea de agua
y maíz.
Con vapor: el grano es humectado y luego acondicionado con vapor a baja
presión, la temperatura de vapor es de 100ºC, Este acondicionamiento es
vital para facilitar el desprendimiento o rotura vertical del pericarpio del
grano de maíz en el pulidor.
26. Desgerminación
• Definición: Implica la eliminación o separación del salvado, es
decir, el pericarpio, la cubierta de la semilla, epidermis
nuclear, capa de aleurona y el germen. En esta operación el
grano se fractura y se separa en dos corrientes. Corriente 1:
concha + germen + endospermo pequeño. Corriente 2:
endospermo con poco germen y concha.
• Desgerminadores:
– Impacto
– Masa cilíndrica (Pulidores)
27. Desgerminación
• Desgerminadores de Impacto: la separación se basa en el
impacto de las tetillas del roto contra en grano
– Desgerminador beal y el modelo MHXK buhler
• Desgerminadores de masa cilíndrica o pulidor:
– Remueve la concha y el germen del maíz por la fricción interna
entre grano y grano.
– Funcionan bajo el concepto de la pulidora de arroz
28. Laminacion
• Acondicionamiento del grist:
– El endospermo se acondiciona para la pre cocción en un tornillo
sin fin con rociador incorporado.
– la cantidad de agua que se agrega es de aproximadamente 10 %
en relación a la cantidad de maíz.
• Pre cocción: Proceso hidrotermico, en la cual ocurre la pre
gelatinización de los almidones aumentando la capacidad de
absorción de agua.
• presión de vapor entre 20-25 PSI y una temperatura entre 90 y 110ºC.
29. laminación
• Objetivo de la laminación:
– Conferir al endospermo la característica de formar una
masa adecuada para su uso final entregándola como
hojuela a la molienda
• Conceptos asociados a la laminación:
– Gránulos de almidón: Forma natural en que se presenta
los almidones, con características y forma especifica para
cada tipo de fuente
propiedad Maíz dentado Maíz ceroso Maíz
amiláceo
trigo arroz papa yuca
fuente cereal cereal cereal cereal cereal Raíz Raíz
Diámetro (µ) 5-30 5-30 5-30 1- 45 1 - 3 5 - 100 4 - 35
forma Ppligonal
redonda
Poligonal
redonda
Poligonal
redonda
irregular
Redonda
lenticular
Esférica
poligonal
compuesta
Oval esférica Oval truncada
Tabla 1. forma y tamaño de los gránulos de almidón
30. Laminación
• Gelatinización: gránulos de almidón se exponen al calor y a
humedad al mismo tiempo, gelatinizan; es decir, se hinchan
por la adsorción de agua por los grupos hidroxilo, aumenta su
viscosidad, los gránulos pierden su birefringencia.
La gelatinización depende de:
• Tipo de almidón.
• Concentración del almidón.
• Temperatura.
• Presencia de otros solutos
• Esfuerzo cortante o la fricción durante el procesamiento
31. laminación
•Retrogradación: incremento progresivo de las asociaciones
intermoleculares con expulsión del agua atrapada y el
consiguiente aumento de la rigidez.
Cambios producidos por la retrogradación de los almidones:
• Reducción de la viscosidad o consistencia
• Perdida de la capacidad de absorber agua
• Cambios texturales de los productos (endurecimiento)
• Cambios sensoriales (arenosidad, sequedad)
• Deshidratación
• Pérdida de la claridad de las pastas.
32. Laminación
• Proceso de laminación de hojuelas: El endospermo pre cosido
se dosifica a través de un cilindro de alimentación, el par de
rodillos laminadores se obtienen las hojuelas con un tamaño de
1 cm de diámetro y 1 mm de espesor. Este proceso depende
de:
– Tamaño del grano
– Acondicionamiento del grano
– Presión de los rodillos
– Condiciones físicas de los rodillos
Secado: secadora de lecho fluidizado, el cual
transmite calor por convección.
• aire caliente a una temperatura entre 100 y
110ºC,
•el tiempo de residencia: entre 5 y 7 minutos,
•las hojuelas son enfriada con aire a
temperatura ambiente.
34. Consistencia
• CONCEPTO DE CONSISTENCIA:
• MEDIR
• IMPORTANCIA DE LA CONSISTENCIA:
– CONOCER SUAVIDAD AMASADO
– CONSISTENCIA
GRADO DE PRECOCCION
CAPACIDAD DE ABSORCION DE AGUA
MASA SUELTA
MASA DURA
ALTA
BAJA
35. Molienda
Concepto: reducir la granulometría de la hojuela, de
tal forma que ayude a la formación de la masa
– Producto grueso masa áspera
– Producto muy fino grumos
Objetivo de la molienda:
• Llevar la hojuela a la granulometría, humedad y nivel
vitamínico requerido, cumpliendo con los estándares de
calidad y volumen de producción requerido
36. molinos
• La harina precocida era producida por molinos de
martillo
• En la actualidad se utiliza cilindros estriados con
velocidad diferencial y diferente tamaño de estría
• Molinos cilíndricos inclinados:
– 27º de inclinación.
– Uso muy común en la industria.
• Molinos cilíndricos horizontales:
– Disposicion horizontal
– Celda de carga en la alimentacion
– Molinos OCRIM: modelo con cernido y aspirado
intermedio
37. Molinos
• Estrías y ángulo de inclinación:
El numero de estrías varia para un molino de 250 mm.
– Molino pre-molienda: entre 200 y 300.
– Molino B1: de 400 a 500
– Molino B2: de 600 a 700.
– Molino C1: de 800 a 900.
– Molino C2: 900 a 1000.
• Angulo de corte:
– Entre 30 y 45º para Angulo de corte
– Entre 65 y 70º para ángulo de espalda
39. Molienda Húmeda
MOLIENDA HÚMEDA:
Es un proceso altamente
sofisticado que por medios
físicos y químicos separa
los componentes del grano
de maíz en una serie de
productos útiles.
40. INDUSTRIALIZACION DEL MAIZ
MOLIENDA HUMEDA
MAÍZ AMARILLO
ACEITE
MOLIENDA
HUMEDA
ÁCIDO
CÍTRICO
GLÚTEN
GERMEN
FORRAJE
LECHADA DE
ALMIDON
PASTA
DEXTROSA
MONOHIDRATADA
SORBITOL
LISINA
COLOR
CARAME
LO
ETANOL
GLUCOS
A Y
JARABES
ALMIDÓN
MODIFICADO
DEXTRINAS
FÉCULA
DE MAÍZ
MALTO
DEXTRINAS
ALMIDÓN
INDUSTRIAL
DEXTROSA
ALTA
FRUCTOSA
DEXTROSA
ANHIDRA
41. Molienda Húmeda
Sub. Productos
• Almidón de maíz (maicena):En productos horneados
baja la fuerza del gluten , suaviza la miga,
texturiza y dora la corteza.
• Almidón modificado - vía ácida: En confitería se
utiliza para creación de gomas, usado también en
industria textil.
• Ester de almidón : Usado en industria textil .
• Glucosa: Utilizada en creación de confites,
caramelos, helados y jarabes.
• Dextrinas: Se usa como insumos para adhesivos.
42. Molienda Húmeda
• Caramelo (colorante): Producto de la tostación de
la glucosa, provee de color a bebidas sin alcohol.
• Adhesivos: De la unión de glucosa, dextrina, jabón
anhidro, bórax.
• Gluten feed: Se le da al ganado, por su contenido
proteico.
• Gluten meal: Alimento para aves de corral.
• Malto dextrina: Sirve en alimentos para extender
y dar cuerpo. Posee moderado poder edulcorante,
sabor dulce.
44. PROCESO DE NIXTAMALIZACIÓN
NIXTAMAL
(CAL GRANO
COCIDO)
COCCION CON CAL/ REMOJO/LAVADO
CALAGUA
MOLINOS DE PIEDRA
MASA (CAL
PASTA
COCIDA)
MOLINO DE PIEDRA O
MOLINOS DE MARTILLO
MODIFICADO
HORNEADO
SECADO MOLINO DE
MARTILLO TAMIZADO
MEZCLADO
FREIDO
EXTRUSIÓN
45. Cocción: Maíz al 12.5% H (base 1 kg) se le agrega cal (8-10
g) y agua (3 L). Tiempo 10-40 min a 85-100 C
PROCESO DE NIXTAMALIZACIÓN
Molienda húmeda: molino de piedras (lava o de óxido de
aluminio) : se obtiene masa a 51% H
Remojo 14-18 hrs.
Drenado y lavado: se obtiene nixtamal aprox. a 48 %
H.
A partir de la masa se siguen tres opciones:
Laminado, cortado y horneado (280-300 C/1 min): Tortillas 42 % H
Extruído y freído (160-180 C/1 min): para botanas (2% H)
Obtención de harina de maíz nixtamalizada
46. OBTENCIÓN DE HARINA NIXTAMALIZADA
SECADO
Etapa 1: Instantáneo alta
temperatura
Etapa 2: A contracorriente baja
temperatura
Molienda seca (molino de martillo o rodillos)
Clasificación y mezclado por granulometría
Tamizado/aspiración
Masa (36 % Humedad)
HARINA DE
MAIZ (10 %
Humedad
47. AUMENTA LA BIO DISPONIBILIDAD DE VITAMINAS
CAMBIOS DEL GRANO POR
NIXTAMALIZACIÓN
DESPRENDIMIENTO Y REMOCIÓN DEL
PERICARPIO
HINCHAMIENTO DE LOS GRÁNULOS DE
ALMIDÓN:
GELATINIZACIÓN
RETROGRADACIÓN
AUMENTA LA CONCENTRACIÓN DEL CALCIÓ
49. Flujo grama del proceso de
elaboración de aceite de maíz
Recepción de la materia prima
(Germen acondicionado)
Prensado
Agotado con hexano
Filtrado
Neutralización
Lavado acuoso
Blanqueo (105ºC)
solvente
Impurezas
solidas
Jabón
remanente
Arcilla
activada
50. Flujo grama del proceso de
elaboración de aceite de maíz
filtrado
winterizado
Filtrado
Desodorizacion
(218-235ºC)
Envasado
Aceite
refinado
Constituyentes
volátiles
Material
insoluble
arcilla
52. Diagrama de Flujo
Componentes de la Máquina para producir
cereal de desayuno
1. Mezclador de harina
2. Transportadora de tornillo
3. Extrusora de tornillo doble
4. Transportadora de aire
5. Maquina de producir hojuelas
6. Transportadora de aire
7. Secadora con cinta continua
8. Trasportadora elevada
9. Alimentador vibrante
10. Maquina para hornear
11. Transportadora de aire
12. Maquina de revesimiento de azúcar
13. Secadora con cinta continua extendida
14. Transportadora de enfriamiento
56. PLA = Acido Poliláctico
un polímero versatil obtenido del maíz, u otros cultivos
renovables, con alto contenido de almidón que se utilizaran
para obtener dextrosa, que es un azúcar natural
La dextrosa se convierte en ácido lactico mediante un
proceso de fermentación, para convertírse en una materia de
características similares al plástico a través de un proceso de
polimerización
El proceso necesita dextrosa para obtener PLA, el maíz es un
producto que tiene abundante almidón. Se utiliza maíz porque
es el producto más abundante
del que se puede obtener azúcar natural que actualmente existe
en todo el mundo
¿Qué es PLA?
57. PROCESO DE PRODUCCION
DEL PLA
Polymer
Modification
Acido lácticoFermentación
Dextrosa
que es un tipo
de azúcar
MAÍZ
Proceso fisico
quimico se
obtiene el
monómero
Polimerización
Lactide
el producto
quimico que
se obtiene
Proceso de
fabricación del
envase
PLA
Obtención del
ácido
poliláctico
58. PROPIEDADES INDUSTRIALES DEL
PRODUCTO
Vasos y envases fabricados con PLA posee excelentes
propiedades:
Gran claridad y brillo (similar al APET)
Gran rigidez (similar al PS)
Gran resistencia (similar al APET)
Barrera a sabores y olores
Resistencia a grasas y aceite
Excelentes propiedades de impresión
Costo de producción mas economico
59. VENTAJA DE ESTA TECNOLOGIA
PLA
•Al nivel ambiental estos envases plásticos se
descomponen mucho mas fácil y en menor tiempo
• Las condiciones óptimas para realizar un proceso
controlado de compostaje industrial deben ser a 60ºC y
95% de humedad.
• Bajo estas óptimas condiciones, los envases de PLA se
descomponen en compost en un plazo de 45-60 días (6-8
semanas)
día 1 día 15 día 30 día 45 día 58
60. Pasos a seguir para mantener una
buena calidad del grano de maíz
1. Sanidad de las instalaciones:
– Limpieza y cordón sanitario de los silos.
2. Análisis de recepción:
– Normas COVENIN a utilizar. 612-1982.
“muestreo” y 1935-87 “maíz para uso
industrial”
3. recepción
61. 4. Acondicionamiento:
– Limpieza
– Secado
– Protector contra insectos
5. Almacenamiento y conservación.
6. Ventilación:
– Ventilación secante hasta estabilizar el grano
– Ventilación de mantenimiento
Pasos a seguir para mantener una
buena calidad del grano de maíz
62. Pasos a seguir para mantener una
buena calidad del grano de maíz
OBJETIVOS DE LA VENTILACION:
• Impedir la migración y condensación de humedad
debido a los cambios de la temperatura durante el
día y la noche, sobre todo cuando se almacena en
silos metálicos.
• Evitar la formación de focos de calor.
• Remover los olores de la masa de granos,
generados por la respiración.
• Establecer condiciones para refrescar el grano.
63. Migración de la humedad
• Grano caliente y temperatura ambiente fresca. En este
caso, la temperatura del aire y del grano decrece cerca
de la pared,
• Grano fresco y temperatura ambiente caliente. La
temperatura del aire y del grano aumenta cerca de la
pared del silo, el aire caliente asciende por disminución
de su densidad y al chocar con el techo,
64. Pasos a seguir para mantener una
buena calidad del grano de maíz
7. Perfil de calidad:
– Humedad
– Impurezas
– G.D.T
– G.D. por calor
– Germen dañado
8. Despachos
9. Control de plagas
65. Importancia del laboratorio de
control de calidad
1. Importancia económica del laboratorio
a) Para determinar las condiciones de recibo de
los granos de los productores.
b) Para controlar los procesos internamente
2. Funciones del laboratorio de granos
a) Predictivas: Durante la recepción,
seguimiento de los procesos.
b) De control
c) De investigación
66. Importancia del laboratorio de
control de calidad
3. Características del laboratorio
a) Repetitividad
b) Imparcialidad
c) Seguridad
d) Planificacion de los trabajos
67. Higiene y seguridad en el
laboratorio de control de calidad
a) Normas de higiene
• Trabajar con orden y limpieza
• Actuar responsablemente
• Atención a lo desconocido
b) Protección
• Cuidar los ojos.
• Vestimenta en el laboratorio
• Uso de guantes
c) Precauciones especificas