INFORME DE EXPANDIDOS - Nelson y Any

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TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS
 
INTRODUCCIÓN
Entre las harinas de los cereales solamente la de trigo tiene la capacidad de formar masa fuerte, cohesiva, capaz de retener gases y dar productos aireados y livianos después de su cocción. Esta propiedad se debe a su composición química y en especial a las proteínas y a su capacidad de formar gluten (León y Rosell, 2007). Se atribuye estas propiedades fundamentalmente a las proteínas de reserva del trigo que forman gluten. El almidón y las proteínas solubles en agua, albúminas y globulinas, se pueden eliminar del gluten trabajando la masa bajo una pequeña corriente de agua. Luego del lavado, queda una masa gomosa, blanco-amarillenta, denominada gluten que representa el 80% de las proteínas del trigo, formada por las proteínas insolubles en agua, gliadinas y gluteninas, que definen la calidad de un trigo. Las proteínas de otros granos de cereal, no tienen la propiedad de formar masa. El centeno y triticale producen masas débiles, no comparables a las del trigo (Hoseney, 1991, Cauvin and Young, 2009). 
Aunque el gluten se encuentra en la mayoría de los cereales (trigo, cebada o centeno) hay algunos cereales libres de gluten: arroz, maíz, trigo sarraceno o alforfón, avena, cereales andinos, como la quinua y el amaranto. Tampoco contienen gluten la soja ni las semillas de girasol. 
La proteína es un estimador rápido y aproximado, no exacto, de la cantidad de gluten probable en una muestra de trigo. Es así que la relación gluten/proteína es muy demandada, de manera que conociendo la cantidad de proteína, se puede estimar el gluten que puede tener una muestra. Esa relación es variable dependiendo del año, la región, el ambiente y el cultivar. Sin embargo, en trigo la cantidad de gluten y de proteína no siempre están directamente asociados a la calidad, ya que altos contenidos de proteína y/o gluten podrían no estar indicando buen comportamiento en la fuerza panadera (W), ya que influye la genética en la expresión de la calidad. Según García et al., 2001, proteína y gluten pueden estimarse recíprocamente, pero ninguno de ellos mostró una asociación significativa con W y por lo tanto, se podría cometer error al utilizarlos como estimadores de calidad industrial.
Dada la importancia del tema se plantearon los siguientes objetivos:
· Evaluar el rendimiento de la obtención del gluten Húmedo y Seco para diferentes tipos de harinas de trigo. 
· Identificar las propiedades del gluten de diferentes tipos de harina de trigo. 
LOS ALUMNOS.
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.5. EL AGUA Y LA ESTABILIDAD DE LOS ALIMENTOS
Un alimento nunca se considera aislado pues siempre hay algo que lo rodea, como el aire o un líquido de gobierno. La relación alimento-entorno es lo que hace precisamente que consideremos a un alimento como un sistema, mismo que no permanece fijo sino que va cambiando con el tiempo, pues el alimento evoluciona con el ambiente que tiene alrededor. Como el componente mayoritario de los alimentos es agua, habrá una transferencia de este compuesto del alimento al entorno o viceversa, pudiendo afectar la seguridad del mismo, la estabilidad, la calidad y las propiedades físicas.
3.5.1 Estructura del agua
La mayoría de las reacciones que ocurren durante el almacenamiento de alimentos, como oxidación de lípidos, degradación enzimática y la reacción de Maillard tienen una explicación relacionada con la estructura del agua. El estado del agua en alimentos resulta de la estructura de la molécula de agua y sus interacciones con los demás constituyentes del alimento. La configuración espacial de la molécula de agua es bien conocida y tiene la forma de un tetraedro regular. Dentro del sólido está un átomo de oxígeno y en las esquinas hay cargas parciales. Los átomos de hidrógeno están en esquinas con carga positiva y en la esquina restante hay dos órbitas de electrones pares. Las cargas parciales dan lugar a interacciones entre las moléculas vecinas.
Las interacciones entre moléculas de agua y solutos se conocen como hidratación. La hidratación de pequeños no electrolitos y biopolímeros se considera generalmente como hidrofílica. Compuestos no polares y compuestos polares que contienen grupos apolares interactúan con el agua y reducen su grado de libertad, lo que resulta en una cierta estabilización de las moléculas del agua en el espacio y el líquido adquiere una estructura similar a la de un sólido. Este fenómeno se llama hidratación hidrofóbica. Las interacciones hidrofóbicas e hidrofílicas dan lugar a la formación de estructuras donde las partículas del agua son diferentes a las del agua suelta pues las propiedades físicas cambian. Estas interacciones pueden ayudar a entender el comportamiento de los alimentos hacia el vapor de agua durante su conservación, ya que la sorción de dicho vapor por los alimentos depende de la organización de las moléculas de agua cercanas a las interfases de sólido, siendo más organizadas las moléculas cercanas a los sitios de adsorción en la superficie del sólido.
Para prolongar la vida de anaquel de los alimentos es entonces necesario reforzar los puentes de hidrógeno del agua y reducir su movilidad, lo que puede ser alcanzado a través de la formulación del producto y control del tipo de hidratación, estableciendo curvas de sorción de agua. También resulta útil conocer el historial térmico del producto para poder interpretar el cambio en la movilidad del agua.
3.5.3 Actividad de agua
La actividad de agua (aw) es una de las herramientas más importantes en la predicción de la estabilidad de los alimentos. La velocidad de muchos cambios deteriorativos se ha relacionado con este parámetro, ya que determina el agua que en un determinado momento se encuentra disponible para el crecimiento microbiano y el progreso de diferentes reacciones químicas y bioquímicas.
La actividad de agua se define como la relación entre la presión de vapor de agua de un producto y la presión de vapor del agua pura, a la misma temperatura, por tanto, la actividad de agua se usa para caracterizar el estado de equilibrio del agua en una matriz alimenticia que iguala la presión de vapor relativa de equilibrio (PVR) del agua en la atmósfera circundante. Para alcanzar el equilibrio, habrá una transferencia de masa de agua del alimento al entorno o viceversa hasta llegar a dicho equilibrio, donde los valores de aw deben ser iguales en ambas fases a temperatura y presión constante.
Mientras más alta sea la aw y más se acerque a 1.0, que es la del agua pura, mayor será su inestabilidad. Por el contrario, los alimentos estables a temperatura ambiente (excepto los tratados térmicamente y comercialmente estériles, como los enlatados), tienen aw baja. Se ha demostrado que la aw es un factor clave para el crecimiento microbiano, producción de toxinas y resistencia al calor de los microorganismos. En general, el límite inferior de actividad de agua para el crecimiento microbiano es 0.90 de la mayoría de las bacterias, 0.87 para la mayoría de las levaduras y 0.80 para la mayoría de los hongos. Es posible que un alimento tenga dos componentes, uno con 15% y otro con 25% de humedad y la transferencia se haga del menor al mayor debido a sus distintas aw, y no con base en sus humedades.
3.6 ISOTERMAS
El comportamiento de un producto alimenticio hacia el aire húmedo que lo rodea es descrito por la isoterma de sorción de vapor de agua, que brinda la relación entre el contenido de agua de equilibrio y la actividad de agua a una temperatura dada.
Como en el equilibrio la actividad de agua es igual a la humedad relativa del aire que rodea al producto a una temperatura determinada, la aw se puede expresar como humedad relativa de equilibrio. Las isotermas pueden ser de adsorción o desorción, en donde estos términos tienen que ver con la forma en que se llevó a cabo la experimentación, es decir, en la adsorción se parte de producto seco que se hidratará y en la desorción de producto húmedo que se secará en procesos de deshidratación. En la siguientefigura se observa que para un contenido de humedad constante la actividad de agua es menor durante la desorción que en la adsorción, o que para una actividad de agua determinada, la humedad es mayor en el secado que en la hidratación. Estos procesos opuestos no son reversibles por un camino común, fenómeno que recibe el nombre de histéresis. Los datos de sorción no son idénticos cuando se obtienen en experimentos de adsorción o desorción, por lo que las isotermas de sorción no se superponen.
 Isoterma de sorción de vapor de agua
3.6.1 Isotermas de adsorción
Se llama adsorbente a la sustancia normalmente sólida sobre la que se fija otra (gas/líquido) que recibe el nombre de adsorbato. Varias experimentaciones han demostrado que para un mismo sistema, en iguales condiciones, la adsorción es proporcional a la superficie del adsorbente. Se trata pues de un fenómeno superficial que ocurre en la interfase, en el cual las moléculas de adsorbato se fijan sobre la superficie del adsorbente en virtud de diversas fuerzas atractivas (fuerzas de Van der Waals y fuerzas de enlace) que entran en juego y se deben, principalmente, a la asimetría de fuerzas que existe en toda la interfase, tal como mencionan Badui, 2006, que a su vez establece que en el fenómeno de adsorción hay dos magnitudes experimentales de interés:
x: Cantidad de adsorbato por unidad másica de adsorbente, es decir, la humedad de equilibrio en base seca (we), que depende de la temperatura, de la presión o concentración de adsorbato y de la naturaleza química del sistema. Hay dos métodos para determinar x en los sistemas sólido-gas, el manométrico o higométrico y el gravimétrico. En ambos la temperatura del sistema ha de ser constante. En el gravimétrico se coloca el sólido en una cámara herméticamente cerrada, que contiene una disolución saturada de una sal con aw conocida para tener una humedad relativa constante. La muestra irá ganando o perdiendo humedad hasta llegar al equilibrio, donde el peso es constante. La humedad se calcula conociendo la humedad inicial de la muestra y por diferencia de peso del adsorbente. En el manométrico la experimentación es similar, pero la magnitud medida es la diferencia de presión de gas adsorbido.
MÉTODO PARA DETERMINAR ÍNDICE DE ABSORCIÓN DE AGUA DE UN ALIMENTO EXTRUIDO
Zapata (1980) nos dice que un método para determinar el índice de absorción de agua (IAA) es el siguiente:
Una muestra de 2.5 gramos se suspende en 30 mL de agua a 25 °C en un tubo de centrífuga. El sistema se debe agitar intermitentemente durante un periodo de 30 minutos, luego pasa por una operación de centrifugación a 3000 RPM durante 15 minutos para finalmente pesar el residuo.
Estudios que hicieron Martínez y colaboradores (1992), en la determinación de parámetros para la elaboración de maíz expandido, dio como resultado que cuando se emplea grits de maíz con una humedad inferior al 13 %, el producto se quema, y cuando es superior al 19 % no se expande. Por otra parte nos muestran la variación del IAA con respecto a la humedad de la materia prima o grits de maíz en el siguiente gráfico:
Este gráfico nos muestra que, cuando el contenido de humedad se incrementa, el índice de absorción de agua en el extruido disminuye mientras que la cantidad de solubles en el sobrenadante aumenta.
	III. MATERIALES Y MÉTODOS
MUESTRA:
A: 100 g de Harina de trigo todo uso 
B: 100 g de Harina de trigo para uso de pastelería 
C: 100 g de Harina de trigo para pan
A. MATERIALES: 
	
MATERIALES Y EQUIPOS
	
GRÁFICOS
	
MATERIALES Y EQUIPOS
	
GRÁFICOS
	
· Vaso precipitado (Beakers)
	
	
· Estufa
	
	
· Cápsula de porcelana
		
	
· Balanza 
	
	
· Probeta de 100 mL
	
	
· Cinta métrica
	
	
· Colador
	
	
· Vidrio reloj
	
	
· Papel aluminio
	
	
· Cronómetro
	
Fuente: elaboración propia
OBTENCIÓN DE GLUTÉN
B. MÉTODOS: 
2. Se dejó reposar la masa por media hora a temperatura ambiente, luego se colocó la masa en un colador y se amasó suavemente bajo el chorro de agua hasta remover todo el almidón soluble. 
1. En un recipiente se colocó 100 g de harina formando una corona luego se agregó 60 ml de agua en el centro de la esta y se mezcló poco a poco hasta formar una bola de masa firme. 
3. Se expandió la masa para eliminar tanta agua como sea posible, hasta que la superficie de la bola del gluten este pegajosa. 
4. Se pesó la bola de gluten, se estiró todo lo que se pudo para determinar su elasticidad, luego se secó en una estufa a 150 °C por una hora y se registró los resultados. 
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
C. RESULTADOS:
GLUTEN HÚMEDO
	
MUESTRA
	PARÁMETROS
	
	Dilución (ml)
	Elasticidad (cm)
	Peso (g)
	Harina pastelera
	60
	12 
	33.2
	Harina para todo tipo de uso
	60 
	13.5 
	30.5 
	Harina panadera
	80
	35
	35,3
FUENTE: Elaboración propia
 GLUTEN SECO
	
MUESTRA
	PARÁMETROS
	
	Peso final (g)
	Humedad (%) 
	Harina pastelera
	27.3
	17.7
	Harina para todo tipo de uso
	25.75
	15.6
	Harina panadera
	25,9
	26.6
FUENTE: Elaboración propia
D. DISCUSIONES:
· Se observa en los resultados que el porcentaje obtenido de gluten húmedo para todas las harinas oscila entre un 30 y 40 % y el porcentaje de gluten seco entre un 25 a 30 %; valores que se interpreta como harinas fuertes o excepcionales según lo indica la Norma Técnica Ecuatoriana. El mayor porcentaje se supone que debería tenerlo la harina panadera, pero no fue así, ya que esta harina contiene 25,9%, a diferencia de la harina pastelera que se obtuvo 27,3%. Esto se debió quizás al mayor tiempo expuesto en la estufa al gluten húmedo de la harina panadera. Con respecto a los valores de porcentaje de gluten húmedo si tiene lógica, ya que se obtiene mayor cantidad en la harina panadera.
· Carabias (2009) nos menciona que la harina pastelera debe contener alrededor del 8-10% de gluten seco, ya que es un tipo de harina pobre en gluten o floja; intervalo en el cuál no se encuentra nuestro resultado obtenido, ya que el porcentaje hallado es de 27,3%. Entonces se podría decir que el tipo de harina analizada también podría servir para la elaboración de panes, ya que formaría texturas consistentes.
· En el parámetro de elasticidad si se pudo notar la gran diferencia entre todas las harinas analizadas, ya que la harina panadera obtuvo una mayor longitud de elasticidad debido a su poder de expansión por el mayor contenido de proteínas insolubles (gluten) con respecto a las demás.
V. CONCLUSIONES
· Se logró obtener gluten húmedo y seco de las harinas analizadas
· El porcentaje de gluten obtenido de la harina pastelera fue de 27,3 %
· El porcentaje de gluten obtenido de la harina panadera fue de 25,9 %
· El porcentaje de gluten obtenido de la harina multiuso fue de 25,75 %
· Todas las harinas analizadas son de clase excepcional o muy fuertes
VI. BIBLIOGRAFÍA
· SALVADOR B. B. Química de los alimentos. Cuarta edición. Pearson Education. 2006
· ZAPATA I. E. Investigación y desarrollo en extrusión de alimentos. Instituto de Investigaciones tecnológicas de Bogotá. Colombia. 1980
· MARTINEZ G. et. al. Determinación de parámetros para la elaboración de un expandido de maíz. Universidad nacional Santa Fe de Bogotá. Colombia. 1992
REACTIVO
AGUA DESTILADA
Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO