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TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO La granulometría de las harinas es importante para la determinación del grado de finura en harinas, ya que éstos van a contribuir con los atributos y la calidad final de los productos procesados en la industria de los alimentos. El análisis granulométrico es una prueba necesaria que se hace a las harinas para conocer el reparto de tamaños de partícula que cada molino produce después de la molienda. El análisis granulométrico consiste en obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de un polvo. Se arma una torre de tamices con distintas aberturas de malla, colocando la más gruesa arriba de todas y la más fina debajo de todas. Luego se coloca la muestra (en este caso la harina) en el tamiz de arriba. Se sacude todo el conjunto y los diferentes tamaños serán retenidos por los distintos tamices. Finalmente se pesan cada uno de los retenidos y de acuerdo al tamaño de partícula se calcula su porcentaje. Dada la importancia del tema se planteó el siguiente objetivo: Determinar luego del proceso de tamizado el módulo de finura y el índice de uniformidad de las muestras de harina de quinua LOS ALUMNOS. TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO 2.1 GRANULOMETRÍA (DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑOS DE PARTÍCULAS) La granulometría de un polvo constituye parte fundamental de su caracterización, ya que está íntimamente ligado al comportamiento del material y/o las propiedades físicas del producto. En la industria alimentaria se utilizan numerosos polvos, como materias primas y como productos terminados. Muchas propiedades secundarias, tales como capacidad de flujo y compresibilidad, son afectadas por la granulometría de los polvos. La representación adecuada de la granulometría de un polvo será, consecuentemente, de gran relevancia. (ORTEGA, 2006) La granulometría de un polvo consiste en una representación adecuada (tabular o gráfica), de la forma en que las diferentes fracciones de tamaños que conforman dicho polvo contribuyen al total de los tamaños presentes en una muestra. La representación gráfica es, quizá, la más recurrida y se forma de representar en un sistema de coordenadas planas los tamaños clasificados en intervalos de clase, contra la frecuencia u ocurrencia de dichos tamaños en una muestra dada. (ORTEGA, 2006) Los tamaños tabulados contra la frecuencia se determinan por medio de alguna técnica analítica, en forma indirecta por lo general, y basándose en la respuesta de las partículas a un estímulo externo como el paso por un hueco, la velocidad de asentamiento en un fluido o la difracción de un rayo incidente de luz. La frecuencia se expresa en ocurrencia específica contra el total de muestra considerado, así como en fracción o porcentaje de una fracción dada con respecto al total de las fracciones consideradas. Para determinar cómo se expresará el tamaño a tabular, se puede hacer uso del concepto de equivalencia de cualquier forma, en función de la esfericidad posible de ésta. De este razonamiento surge el concepto de “diámetro equivalente” (ORTEGA, 2006). TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO Figura N° 1. Ejemplo de diámetros equivalentes. FUENTE: ORTEGA (2006) Figura N° 2. Forma de expresar granulometría. FUENTE: ORTEGA (2006) TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO 2.2 MÉTODO DE DETERMINACIÓN GRANULOMÉTRICO: El método de determinación granulométrico más sencillo es hacer pasar las partículas por una serie de mallas de distintos anchos de entramado (a modo de coladores) que actúen como filtros de los granos que se llama comúnmente columna de tamices. Pero para una medición más exacta se utiliza un granuló metro láser, cuyo rayo difracta en las partículas para poder determinar su tamaño. O también se pueden utilizar los rayos gamma. (PONCE, 1982) 2.3 MOLTURACION: Es el primer procesamiento que sufren las materias primas en la elaboración del pienso. Con el molino se pretende conseguir la granulometría adecuada de las partículas en tamaño y forma según la presentación del pienso: harina o gránulo. Para modificar a voluntad la granulometría de cada materia prima, es recomendable el sistema de premolienda, frente al de premezcla ya que usaremos el tamiz más adecuado, según la materia prima de que se trate, mientras que en pre mezcla todas las materias primas están obligadas a pasar por el mismo tipo de tamiz.(PONCE, 1982) Las granulometrías diferentes favorecen la desmezcla del producto. Esto lo hemos de tener presente siempre, particularmente cuando la presentación del pienso sea en harinas. (PONCE, 1982) El tamaño de las partículas dependerá del tipo de molino (martillos, rodillos), del diámetro de orificio de la parrilla o de las revoluciones del motor así como de otros factores: Estado de las placas de choque, superficie perforada y disposición de los orificios de la parrilla, número y estado de los martillos, cantidad de aire de la aspiración, etc. Cuando el pienso se presenta en forma de harina, la granulometría ha de permitirnos una buena fluidez del mismo en la granja. Para ello es suficiente con que el nivel de "finos" (partículas que pasan por un tamiz de 0,5 mm) no sea superior al 20% o también es práctico para TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO controlar la fluidez disponer de una serie de embudos con diferente diámetro de salida en el laboratorio. (PONCE, 1982) Si por el contrario, el pienso se presenta en forma de gránulos, las harinas cuando entran en la granuladora deben respetar la siguiente granulometría Superior a 1,0 mm hasta 10% Superior a 0,5 mm hasta 45% Superior a 0,3 mm hasta 25% Inferior a 0,3 mm mínimo 20% 2.4 ENSAYO DE TAMIZADO Para su realización se utiliza una serie de tamices con diferentes diámetros que son ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor diámetro, se agrega el material original (Harina) y la columna de tamices se somete a vibración y movimientos rotatorios intensos en una máquina especial. Luego de algunos minutos, se retiran los tamices y se desensamblan, tomando por separado los pesos de material retenido en cada uno de ellos y que, en su suma, deben corresponder al peso total del material que inicialmente se colocó en la columna de tamices (Conservación de la Masa). (PONCE, 1982) Fracción granulométrica: Es la cantidad de árido que pasa por un tamiz y queda retenido en otro. Ajustes granulométricos: Consiste en ajustar la granulometría de un árido a un huso granulométrico. TROZOS GRUESOS: Son trozos de maíz, pelados y desgerminados llamados 'hominygrits', que de acuerdo a su rango granulométrico se clasifican en: Trozos gruesos: Calibrados entre 3500 - 7000 micrones. Trozos medios: Calibrados entre 2500 - 3500 micrones. Trozos finos: Calibrados entre 2000 - 2500 micrones TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO 2.5 EXTRAFINA: Extensa gama de productos diferenciados en función, básicamente, de su granulometría. Una vez definida la granulometría y mediante la adecuada selección de los mejores trigos duros, elaboramos sémolas adaptadas a cualquier necesidad, con relación a su color, proteína o a la calidad del gluten. (DOUGHTY, 1970) CUADRO N° 1: Extrafinura de la sémola TIPO FINURA SEMOLINA Harina de trigo duro con una granulometría inferior a 250 m. SÉMOLA SUPERIOR EXTRAFINA De trigo duro congranulometría muy fina, más del 80% de sémola entre 150 m y 335 m. SÉMOLA SUPERIOR FINA Sémola de trigo duro mayoritariamente utilizada en la elaboración de pastas alimenticias, con una granulometría de más del 80% de sémola entre 180 m y 400 m. SÉMOLA SUPERIOR MEDIA Sémola de trigo duro de granulometría ideal para procesos como la elaboración de couscous, con granulometría comprendida entre 300 m y 650 m. SÉMOLA SUPERIOR GRANULADA Sémola superior muy gruesa, también denominada de "cocina" o "de boca", utilizada para su consumo directo, con granulometría entre 500 m y 1000 m. FUENTE: PÉREZ (2010) TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO BALANZA HARINA SERIE DE TAMICES TYLER BOLSAS 3.1. Lugar de ejecución Se realizó en el laboratorio de tecnología de alimentos de la Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias de la UNCP. 3.2. Materiales y Muestras MATERIALES Y MUESTRAS TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO 3.3. Metodología 1. Se ordenó los tamices Tyler en orden ascendente, de tal forma que el tamiz de abertura de malla más gruesa quede en la parte superior. 2. Se depositó 100 gramos de harina en el tamiz superior. 4. Se pesó finalmente la cantidad de harina acumulada en cada tamiz para realizar luego los cálculos correspondientes. 3. Se zarandeó el sistema durante un tiempo de 15 minutos para que cada tamiz deje pasar todos los finos que le corresponden según su abertura. TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO A. RESULTADOS: HARINA DE TRIGO PASTELERA CUADRO 1: Tamices a utilizarse para seleccionar el tamaño de partícula de las harinas. TAMIZ Nº U.S.B.S ABERTURA DE MALLA(mm) MATERIAL RETENIDO % FACTOR SUB TOTAL 40 0,425 77,980 5 389,900 50 0.300 17,461 4 69,844 60 0,250 1,748 3 5,244 100 0,150 1,238 2 2,476 170 0,090 1,193 1 1,193 plato - 0,380 0 0 ∑= 468,657 FUENTE: Elaboración propia MODULO DE FINURA: 468,657 100 = 4,69 CUADRO 2: Cálculo del índice de uniformidad de las harinas. TAMIZ Nº U.S.B.S MATERIAL RETENIDO % SUB TOTAL INDICE DE UNIFORMIDAD 40 77,980 77,980 95 50 17,461 17,461 Sumatoria ∑= 95,44 TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO 60 1,748 1,748 3 100 1,238 1,238 Sumatoria ∑= 2,986 170 1,193 1,193 2 plato 0,380 0,380 Sumatoria ∑= 1,573 FUENTE: Elaboración propia HARINA DE KIWICHA CUADRO 3: Tamices a utilizarse para seleccionar el tamaño de partícula de las harinas. TAMIZ Nº U.S.B.S ABERTURA DE MALLA(mm) MATERIAL RETENIDO % FACTOR SUB TOTAL 40 0,425 94.35 5 471.75 50 0.300 3.5 4 14 60 0,250 1.05 3 3.15 100 0,150 0.8 2 1..6 170 0,090 0.3 1 0.3 plato - 0 0 ∑= 490.8 MODULO DE FINURA: 490.8 100 = 4,91 FUENTE: Elaboración propia TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO CUADRO 4: Cálculo del índice de uniformidad de las harinas TAMIZ Nº U.S.B.S MATERIAL RETENIDO % SUB TOTAL INDICE DE UNIFORMIDAD 40 94.35 94.35 98 50 3.5 3.5 Sumatoria ∑= 97.85 60 1.05 1.05 2 100 0.8 0.8 Sumatoria ∑= 1.85 170 0.3 0.3 0 plato 0 0 FUENTE: Elaboración propia HARINA DE MAÍZ CUADRO 5: Tamices a utilizarse para seleccionar el tamaño de partícula de las harinas TAMIZ Nº ABERTURA DE MALLA(mm) MATERIAL RETENIDO % FACTOR SUB TOTAL U.S.B.S 40 0,425 95.65 5.00 478.25 50 0.3 3.20 4.00 12.80 60 0,250 0.49 3.00 1.47 100 0,150 0.43 2.00 0.85 170 0,090 0.24 1.00 0.24 plato - 0,05 0.00 0.00 100.00 493.61 MODULO DE FINURA: 493.61 100 = 4,93 FUENTE: Elaboración propia TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO CUADRO 6: Cálculo del índice de uniformidad de las harinas TAMIZ Nº MATERIAL RETENIDO % SUB TOTAL INDICE DE UNIFORMIDAD U.S.B.S 40 95.65 95.65 99 50 3.20 3.20 Sumatoria 98.85 60 0.49 0.49 1 100 0.43 0.43 Sumatoria 0.92 170 0.24 0.24 0 plato 0,05 0,05 Sumatoria 0.24 FUENTE: Elaboración propia CUADRO 7: MÓDULO DE FINURA E ÍNDICE DE UNIFORMIDAD DE TODAS LAS HARINAS ANALIZADAS Tipo de Harina Módulo de finura Índice de uniformidad Harina de trigo industrializada 4,69 95 Harina de maíz tostada 4,93 99 Harina de kiwicha 4,91 98 FUENTE: Elaboración propia TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO B. DISCUSIONES: En el cuadro de resultados, se presentan los valores de módulo de finura y el índice de uniformidad de las harinas de trigo, kiwicha y maíz las que indican uniformidad de molienda en las dos últimas y la distribución de partículas gruesas. El módulo de finura permite encontrar el tamaño promedio de partículas. El tamaño promedio de las partículas de la harina de trigo representa poco menos del tamaño promedio de partículas de la harina de kiwicha, y este poco menos del tamaño promedio de la harina de maíz. El módulo de finura de la harina de trigo es menor en un 4.48 % que el módulo de finura de la harinas de kiwicha, y esta es menor en un 0. 41 % que el módulo de finura de la harina de maíz, teniendo estas últimas un comportamiento muy semejante. Malca G. et al (2001) señala que se denomina como harinas con partículas finas, medianas y gruesas a las que tienen un módulo de finura de 0.2, 0.4 y mayores a 4 respectivamente. El módulo de finura de las harinas analizadas está en un rango mayor a 4 denominándolas harinas gruesas que corresponde a harinas que generalmente poseen un alto contenido de gluten y una fuerza gasificadora menor que las harinas finas, esto debido a que contienen gránulos de almidón menos dañados en el proceso de molienda. TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO Los módulos de la harina de trigo, kiwicha y maíz se las clasifica como partículas gruesas. Donde la harina de maíz presenta mayor porcentaje de partículas gruesas, seguida de la de kiwicha y por último la de maíz. Según De Prada G. (2001), el índice de uniformidad presenta una distribución normal de las partículas aunque no hay un parámetro establecido sobre esta característica. Por otro lado las dos harinas (trigo y maíz) no reúnen las condiciones de granulometría que establece la Norma del Codex para la Harina de trigo y para la Harina de maíz sin germen, en el sentido de que el 98 % o más de la harina de trigo debería pasar a través de un tamiz (N° 70) de 212 micras, esto no se cumplió en la práctica desarrollada ya que casi toda la harina se quedó en el primer tamiz N° 40. De manera similar sucedió con la harina de maíz donde según la Norma del Codex el 25 % o menos debería pasar por un tamiz de 0,210 mm, lo cual tampoco se cumplió por la retención casi total en el primer tamiz. Gómez et al (1987) señala que los factores que inciden en el tamaño medio de partículas de la harina son la dureza del grano, el ajuste en la velocidad de los molinos y el cribado de la harina. La granulometría de la harina determina el uso al cual se destina. Una harina para tostadas y tamales requiere una granulometría más gruesa que la destinada a tortillas. TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO Seconsidera que una buena granulometría es aquella que está constituida por partículas de todos los tamaños, de tal manera que los vacíos dejados por las de mayor tamaño sean ocupados por otras de menor tamaño y así sucesivamente. Se observó que en el tamiz N° 40 de 0,425 mm se retuvo el mayor peso para los tres tipos de harinas trigo, kiwicha y maíz. Al realizar el cálculo del módulo de finura de las harinas de trigo, kiwicha y maíz se obtuvo un resultado de 4.69, 4.91 y 4.93 respectivamente. El índice de uniformidad obtenido para las harinas de trigo, kiwicha y maíz fue de 95, 98 y 99 respectivamente. La clasificación de las harinas de trigo, kiwicha y maíz, según el módulo de finura fue de harinas gruesas. Las muestras de harinas analizadas (trigo y maíz) no reúnen las condiciones de granulometría que establece la Norma del Codex para cada tipo de harina. TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO ORTEGA, R. Manejo Y Procesamiento De Polvos Y Gránulos Alimenticios”. Universidad Autónoma De Chihuahua. 2006 PEREZ, L. Evaluación De Las Fracciones Granulométricas De La Harina De Sorgo Para Una Mezcla Alimenticia. Universidad Nacional De Colombia. 2010 PONCE ARÉVALO, BERNARDO. “Métodos Para Determinar La Granulométrica O Granulometría En Harinas” Editorial Acribia, Zaragoza, España. 1982 DOUGHTY, J. Extra Finura De La Sémola En La Alimentación. FAO, Roma. 1970 TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO 1. Explique los siguientes términos: a) Módulo de finura de las harinas: Ejemplos: Tabla N° 1: Rangos aproximados de tamaños medianos de algunos polvos alimenticios comunes: Polvo Malla (Estándares Británicos) Micras Granos de arroz y cebada 6 - 8 2800-2000 Azúcar granulada 30 – 34 500- 355 Sal común 52 - 72 300 – 210 Cocoa 200 - 300 75 – 53 Azúcar pulverizada 350 45 TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO Tabla N° 2: Módulo de finura y tamaño promedio de partículas de las harinas de trigo y kiwicha. Módulo de Finura F.M. Tamaño Promedio de Partícula (D)(pulg.) Kiwicha Trigo Kiwicha Trigo K1 K2 K3 K4 t K1 K2 K3 K4 t 3.64 3.47 3.67 3.64 2.37 0.05 0.05 0.05 0.05 0.021 Dónde: K1: Variedad Oscar Blanco 2 K2: Línea experimental 2074 K3: variedad Blanca Seleccionada K4: Variedad Noel Vietmeyer 1 T: trigo b) Índice de uniformidad de las harinas: Tabla N° 3: Análisis granulométrico: índice de uniformidad de las harinas de trigo y kiwicha TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO c) Sistema para seleccionar el tamaño de las partículas de las harinas Análisis mecánico: Tabla N° 4: Módulo de finura y tamaño promedio de partículas de las harinas de trigo y kiwicha. Módulo de Finura F.M. Tamaño Promedio de Partícula (D)(pulg.) Kiwicha Trigo Kiwicha Trigo K1 K2 K3 K4 t K1 K2 K3 K4 t 3.64 3.47 3.67 3.64 2.37 0.05 0.05 0.05 0.05 0.021 Dónde: K1: Variedad Oscar Blanco 2 K2: Línea experimental 2074 K3: variedad Blanca Seleccionada K4: Variedad Noel Vietmeyer 1 T: trigo TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO 2. Si a usted le presentan una mezcla de 3 tipos de harinas y le piden determinar en qué % se encuentra cada uno. ¿Cree Ud. que con este tipo de análisis se podría solucionar este problema? ¿Cómo? La Tabla 5 presenta densidades a granel de diferentes polvos alimenticios. Como puede apreciarse, con contadas excepciones, los polvos alimenticios poseen densidades a granel en el rango entre 300 y 800 kg/m3. Tal como se enlista en una tabla precedente, las densidades de partícula de muchos polvos alimenticios se encuentran en el rango de 1400 kg/m3. Las diferencias entre los tipos de densidades (ρ s y ρ b) para el mismo polvo alimenticio, son más marcadas que para la mayoría de los sólidos inertes, lo que indica que las partículas de los polvos poseen estructuras generalmente más suaves y más porosas. Por lo tanto, en términos generales los lechos de polvos alimenticios pueden alojar más aire, y la porosidad es una variable que cobra gran relevancia en procesamiento de alimentos granulados o particulados. La densidad original del polvo relatado será la densidad a granel (propiedad secundaria), y se encuentra relacionada a la porosidad y a la densidad del polvo (propiedad primaria) por: Dónde: ρb es la densidad a granel, ρs es la densidad de la partícula, ε es la porosidad, y ρ a es la densidad del aire. Como la densidad del aire es sumamente pequeña comparada con la del polvo, puede despreciarse y la porosidad puede representarse por: TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO Tabla N° 5: Densidades a granel aproximadas para varios polvos alimenticios. Polvo Densidad a granel (Kg/m3) Contenido de humedad (%) Alimento para bebe 400 2.5 Cacao 480 3 - 5 Café (tostado y molido) 330 7 Café (instantáneo) 470 2.5 Crema para café 660 3 Harina de maíz 560 12 Almidón de maíz 340 12 Huevo en polvo 680 2 – 4 Gelatina (molida) 680 12 Celulosa micro cristalina 610 6 Leche en polvo 430 2 - 4
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