INFORME DE EXTRACCIÓN DE ALMIDÓN

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TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS II
 
ALUMNOS: 	
	CUEVA RUTTE, Nelson
JURADO USCUCHAGUA, Melissa
	RICSE JÁUREGUI, Ananí 
	SILVA RUIZ, Juana
	
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIAS E INGENIERIA
GRUPO CINCO
EXTRACCIÓN DE ALMIDÓN DE CEBADA
CATEDRÁTICO:
ING. VICTORIA ANCASI CONCHA
INTRODUCCIÓN
Los carbohidratos constituyen las ¾ partes del mundo biológico y son fuente más abundante y barata de alimentos de la naturaleza y alrededor de 80% del aporte calórico de la humanidad. Los polisacáridos como el almidón y la celulosa, son los componentes más importantes.
La cebada es uno de los cultivos más antiguos de la humanidad. La cebada es un cereal que se utiliza como alimento básico en muchos países. Se utiliza comúnmente como un ingrediente en alimentos horneados y en sopas en los Estados Unidos y Europa. La malta de cebada se utiliza para hacer cerveza, y es un endulzante natural llamado azúcar de malta o azúcar de jalea de malta. Hay información reciente que sugiere que la cebada promete poder reducir los niveles totales de colesterol y la lipoproteína de baja densidad (LDL) en pacientes poco hiperlipidémicos. La cebada también se ha sugerido como tratamiento para el estreñimiento poco severo. La cebada de alto nivel de fibra puede ser útil en dietas para pacientes con diabetes, por su bajo índice glicémico y la habilidad de reducir la glucosa postprandial.
El contenido en almidón y la proporción de amilosa de la cebada, son inferiores a los del maíz y trigo. El grano contiene un 2-3% de azúcares solubles (sacarosa y rafinosa). La presencia de las glumas en el grano implica un contenido elevado en fibra, aunque su grado de lignificación es bajo. La cebada tiene una baja proporción de grasa (2%) y de ácido linoleico (0,8%), dando lugar por tanto a canales de calidad. 
En la actualidad se observa que la cebada se utiliza mayormente como materia prima para la cerveza, mientras que no se presta atención a otras maneras de poder industrializar este alimento que posee muchas propiedades nutricionales como ya se mencionó anteriormente. Una opción para la industrialización de la cebada es obteniendo el almidón, por lo que los objetivos de nuestra practican de laboratorio fue:
Conocer todo el procedimiento que se requieren para la extracción de almidón del grano de cebada.
Los Alumnos
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
GRANO DE CEBADA:
La cebada pertenece a la familia de las gramíneas. De espigas formadas por un raquis articulado con salientes alternos, en cada uno de los cuales se insertan tres espiguillas lineales. Generalmente la cebada tiene seis carreras de granos en su espiga, pero existen variedades que sólo tienen dos. La planta de la cebada en la cosecha produce alrededor de 27% de grano, 54% de paja y 19% de rastrojo. En la zona de El Altiplano en el Estado de Hidalgo se siembra principalmente la variedad Esmeralda.
Entre sus características principales se encuentran que el grano es grande de forma ovoide alargado, ligeramente arrugado en la parte media dorsal acentuándose hacia el ápice. La gluma alcanza la mitad del tamaño del grano y el pelo de ella es unas cuatro veces más largo que la gluma; la raquilla es vellosa del tamaño de la mitad del grano. La espiga es de seis hileras, de tamaño mediano a largo y se inclina un poco al madurar.
El grano de cebada está compuesto por un 3,5% de germen, un 18% de pericarpio y un 78,5% de endospermo (incluyendo la aleurona). El germen es rico en azúcares (sacarosa, rafinosa y fructosanas). El pericarpio está lignificado y es abrasivo debido a la presencia de sílice en la epidermis. La capa de aleurona es rica en fibra, proteína, triglicéridos y azúcares. El endospermo es fundamentalmente de tipo harinoso. La matriz proteica que envuelve los gránulos de almidón es fácilmente degradable en el rumen, lo que facilita la accesibilidad y fermentabilidad del almidón. El procesado del grano tiene un efecto pequeño sobre su valor nutritivo, similar al descrito para el trigo.
El contenido en almidón y la proporción de amilosa de la cebada, son inferiores a los del maíz y trigo. El grano contiene un 2-3% de azúcares solubles (sacarosa y rafinosa). La presencia de las glumas en el grano implica un contenido elevado en fibra, aunque su grado de lignificación es bajo. La mayor parte de la fibra está constituida por ß-glucanos y pentosanas, en proporciones muy variables (1,6-8,3% y 4,4-8,7%, respectivamente) dependiendo de la variedad, zona de procedencia y climatología. El contenido medio de ß-glucanos es superior al del trigo, maíz y centeno y similar al de la avena. Al estar localizados en la pared celular del endospermo y de la capa de aleurona, su proporción aumenta en granos desnudos y es también superior en variedades de 2 respecto a 6 carreras. La concentración de estos componentes fibrosos aumenta en condiciones de falta de humedad durante la etapa de maduración del grano (golpe de calor), lo que da lugar a variaciones geográficas e interanuales importantes. Estos compuestos son parcialmente solubles en agua, e incrementan la viscosidad del contenido digestivo, lo que supone un descenso de la ingestión y dificulta la absorción de los demás nutrientes. Estos efectos son más importantes en aves jóvenes, ya que carecen de los enzimas necesarios para su hidrólisis, acentuándose los problemas de camas húmedas. Estos inconvenientes se reducen considerablemente mediante la suplementación del pienso con enzimas (ß-glucanasas y pentosanasas).
COMPOSICIÓN DE LOS GRANOS DE CEBADA 
TABLA 1. COMPOSICIÓN QUÍMICA PROXIMAL DEL GRANO DE CEBADA
Los parámetros se determinaron en base seca
TABLA 2. COMPOSICIÓN QUÍMICA PROXIMAL DE LA PAJA DE CEBADA
ALMIDÓN
El almidón es un polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas, constituido por glucosa en sus dos formas poliméricas: amilosa y amilopectina. Proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis del almidón constituyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual. Del mismo modo, la cantidad de almidón utilizado en la preparación de productos alimenticios, sin contar el que se encuentra presente en las harinas usadas para hacer pan y otros productos de panadería. Los almidones comerciales se obtienen de las semillas de cereales, particularmente de maíz, trigo, varios tipos de arroz, y de algunas raíces y tubérculos, particularmente de patata. 
El almidón se diferencia de todos los demás carbohidratos en que, en la naturaleza se presenta como complejas partículas discretas (gránulos). Los gránulos de almidón son relativamente densos, insolubles y se hidratan muy mal en agua fría. Pueden ser dispersados en agua, dando lugar a la formación de suspensiones de baja viscosidad que pueden ser fácilmente mezcladas y bombeadas, incluso a concentraciones mayores del 35%.
Almidón de maíz.
ALMIDÓN DE CEBADA
La cebada tiene dos tipos de granos de almidón: los grandes lenticulares y los pequeños esféricos. En la cebada, los granos lenticulares se forman durante los primeros 15 días después de la polinización. Los pequeños gránulos, representando un total de 88% del número de granos, aparecen a los 18-30 días posteriores a la polinización.
Los almidones de los cereales contienen pequeñas cantidades de grasas. Los lípidos asociados al almidón son, generalmente, lípidos polares, que necesitan disolventes polares tales como metanol-agua, para su extracción. Generalmente el nivel de lípidos en el almidón cereal, está entre 0.5 y 1%. Los almidones no cereales no contienen esencialmente lípidos.
Químicamente es una mezcla de dos polisacáridos muy similares, la amilosa y la amilopectina; contienen regiones cristalinas y no cristalinas en capas alternadas. Puesto que la cristalinidad es producida por el ordenamiento de las cadenas de amilopectina, los gránulos de almidón céreo tienen parecido grado de cristalinidad que losalmidones normales. La disposición radial y ordenada de las moléculas de almidón en un gránulo resulta evidente al observar la cruz de polarización (cruz blanca sobre un fondo negro) en un microscopio de polarización cuando se colocan los polarizadores a 90° entre sí. El centro de la cruz corresponde con el hilum, el centro de crecimiento de gránulo.
La amilosa es el producto de la condensación de D-glucopiranosas por medio de enlaces glucosídicos a(1,4), que establece largas cadenas lineales con 200-2500 unidades y pesos moleculares hasta de un millón; es decir, la amilosa es una a-D-(1,4)-glucana cuya unidad repetitiva es la a-maltosa. Tiene la facilidad de adquirir una conformación tridimensional helicoidal, en la que cada vuelta de hélice consta de seis moléculas de glucosa. El interior de la hélice contiene sólo átomos de hidrógeno, y es por tanto lipofílico, mientras que los grupos hidroxilo están situados en el exterior de la hélice. La mayoría de los almidones contienen alrededor del 25% de amilosa. Los dos almidones de maíz comúnmente conocidos como ricos en amilosa que existen comercialmente poseen contenidos aparentes de masa alrededor del 52% y del 70-75%.
La amilopectina se diferencia de la amilosa en que contiene ramificaciones que le dan una forma molecular similar a la de un árbol; las ramas están unidas al tronco central (semejante a la amilosa) por enlaces a-D-(1,6), localizadas cada 15-25 unidades lineales de glucosa. Su peso molecular es muy alto ya que algunas fracciones llegan a alcanzar hasta 200 millones de daltones. La amilopectina constituye alrededor del 75% de los almidones más comunes. Algunos almidones están constituidos exclusivamente por amilopectina y son conocidos como céreos. La amilopectina de papa es la única que posee en su molécula grupos éster fosfato, unidos más frecuentemente en una posición O-6, mientras que el tercio restante lo hace en posición O-3.
FORMA DE LOS GRÁNULOS DE ALMIDÓN DE CEBADA
Los tamaños y las formas de los granos de almidón de las células del endospermo, varía de un cereal a otro; en el trigo, centeno, cebada, maíz, los granos son sencillos, mientras que los de arroz son compuestos. La avena tiene granos sencillos y compuestos predominando estos últimos.
La mayor parte de los granos de almidón de las células del endospermo prismático y central de cebada tiene dos tamaños: grande, 30-40 micras de diámetro, y pequeño, 1-5 micras, mientras que los de las células del endospermo sub-aleurona, son principalmente de tamaño intermedio 6-15 micras de diámetro. En las células del endospermo sub-aleurona hay relativamente más proteína y los granos de almidón están menos apretados que en el resto del endospermo.
OBTENCIÓN DEL ALMIDÓN DE CEBADA
Según el artículo “Caracterización Física y Química Proximal de Paja, Grano y Almidón de Cebada”, el procedimiento para extraer el almidón es de la siguiente manera:
El grano de cebada se limpió pasándolo por una tamizadora marca W. S. Tyler modelo RX-29 durante 7.5 min. 
Posteriormente, se realizó una limpieza manual eliminando todo material distinto al grano (piedras, hojas, restos florales, insectos) y se seleccionaron los mejores granos (de forma visual) de acuerdo a la Norma Mexicana NMX-FF-043-SCFI-2003, y finalmente se conservaron en bolsas de polietileno de cierre hermético. Por otra parte, el tallo y la hoja se fraccionaron manualmente y se colocaron en una estufa marca LAB- LINE modelo Imperial V para su secado por 72 horas a 60°C, posteriormente se molieron en seco en una licuadora industrial marca Internacional y después se tamizaron durante 7.5 minutos en una tamizadora marca W. S. Tyler modelo RX-29 para eliminar el polvo adherido. Finalmente, el producto se conservó en bolsas de polietileno de cierre hermético. 
Aislamiento de almidón
El almidón se recuperó utilizando el método de aislamiento neutro (Paredes et al., 1989). El grano se lavó con agua potable para eliminar el polvo y otras sustancias adheridas al grano. Posteriormente se acondicionaron por 24 horas a 4°C con una solución reguladora de acetato de sodio 0.02 M con cloruro de potasio 0.01 M en una relación 1:1 (v/v). La relación de grano: solución fue de 1:2 (p/v). Los granos suavizados se drenaron y lavaron al menos 5 veces con agua destilada para eliminar el exceso de la solución y entonces se molieron. A continuación la mezcla obtenida se pasó por una serie de tamices de mallas 40, 100, 200, 275 y 325 (US), en cada tamiz se lavó el residuo sólido con agua destilada hasta que en el líquido de salida no existieran partículas de almidón aparente. El precipitado obtenido del tamizado y lavado se suspendió en una solución de NaCl 0.1M con tolueno en una relación 7:1 (v/v) y se mantuvo en agitación durante 24 horas a temperatura ambiente. Posteriormente la suspensión se centrifugó a 3500 rpm por 15 minutos a 4°C en una centrífuga marca Hermle modelo Z400K, con la finalidad de separar las tres fases: agua, almidón y proteína. Finalmente, el almidón aislado se colocó en una charola de aluminio en una capa no mayor a un centímetro para ser secado en una estufa marca LAB- LINE modelo Imperial V a 35 ± 3°C por 24 horas.
Después se pasó por un molino de harina marca Chopin modelo Moulin CD1 y se tamizó en una malla 100 (US) para obtener un polvo homogéneo. El almidón obtenido se pesó y fue almacenado en una bolsa de polietileno de cierre hermético a temperatura ambiente para su uso en posteriores pruebas.
MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Materiales: 
	MATERIALES
	GRÁFICO
	MATERIALES
	GRÁFICO
	Cebada
	
	Agua
	
	Molino de granos
	
	Recipientes
	
	Cedazo
	
	Bisulfito
	
3.2 Métodos:
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
A. RESULTADOS:
B. DISCUSIONES:
· La figura muestra los resultados obtenidos en la obtención del almidón de cebada, se puede observar en la imagen que lo obtenido muestra un color gris, esto se debe a que no se pudo separar correctamente el almidón, fibra y proteínas, ya que la molienda no se realizó en el molino adecuado para granos. En la bibliografía se menciona que el grano de cebada previamente acondicionado, es molido en un molino para granos, con la finalidad de sólo quitar la cáscara, luego se tiene que realizar una molienda más fina en una licuadora.
· Otra razón por lo que la práctica no resultó, fue el tiempo de macerado, que probablemente no fue el adecuado, ya que los granos de almidón no se encontraban muy blandos, según la revisión bibliográfica, El macerado o remojo, es el paso más importante del proceso ya que con este da inicio la molienda húmeda. En este paso la mayor parte del germen es liberado de manera íntegra ya que se tendría el riesgo de liberar lípidos, los cuales serían absorbidos en su mayoría por el gluten dificultando su extracción. Más de la mitad del almidón y gluten está siendo liberado en esta etapa.
 
· En la práctica se trabajó con cebada sin descascarar; según la bibliografía citada, se menciona que en la obtención de almidón de cebada con cáscara, durante la molienda húmeda, ésta pierde parte del endospermo al quedar adherido con el pericarpio, el endospermo ocupa la mayor parte del grano y constituye la reserva alimenticia de la planta (almidón). Esta puede ser una razón más por el cual no se pudo distinguir el almidón de la fibra.
· En la bibliografía citada se menciona que la cebada descascarada es una mejor fuente de materia prima para la obtención de almidón, debido a acondicionamiento. 
· Probablemente se pudo haber obtenido almidón de la cebada, centrifugando a 10000 rpm durante 10 minutos, así lo indica la revisión bibliográfica. No se pudo realizar este proceso, porque no se contaba con el material necesario. 
CONCLUSIONES
· La extracción de almidón del grano de cebada se debió realizar retirando la cascara, ya que obtuvimos dificultad en la separación de fibra y almidón.
· El contenido de almidón del grano de cebada es inferior al del trigo y maíz.
· El almidón de cebada obtenido en el laboratorio fue de color gris claro.· No se debe dejar por mucho tiempo el proceso de decantación ya que se observó que empezaba a fermentarse.
BIBLIOGRAFÍA
· Caracterización Física y Química Proximal de Paja, Grano y Almidón de Cebada de la Variedad Esmeralda. Disponible en:
http://www.smbb.com.mx/revista/Revista_2012_3/variedad_esmeralda.pdf
· COFUPRO. 2003. Programa estratégico de Investigación y transferencia de tecnología de la cadena cebada. Coordinadora Nacional de Fundaciones Produce, A.C. Mayo 2003. [En línea] Disponible:
http://www.cofupro.org.mx/Publicacion/Archivos/penit16.pdf.
· TESIS: CARACTERIZACIÓN DE SOLUCIONES FORMADORAS DE PELÍCULAS ELABORADAS CON HARINA Y ALMIDÓN DE CEBADA DISPONIBLE EN: http://www.repositoriodigital.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/6877/TESIS%20ISAIMB.pdf?sequence=1
· Lady Carolina Espitia Rocha. Determinación De La Concentración De Alfa Y Beta Amilasas Comerciales En La Producción De Etanol A Partir De Almidón De Cebada. Pontificia Universidad Javeriana. Bogotá. 2009, disponible en: http://www.javeriana.edu.co/biblos/tesis/ciencias/tesis206.pdf
CUESTIONARIO
1.- EN EL PROCESO DE REMOJO DE GRANOS DE MAÍZ, ¿POR QUÉ SE DICE QUE EL ÁCIDO LÁCTICO GENERADO POR LOS LACTOBACILLUS ACTÚA SINÉRGICAMENTE CON EL DIÓXIDO DE AZUFRE?
Lactobacillus lactis necesita compuestos complejos para desarrollar, por lo que el costo de producción de nisina es alto, y éste se incrementa por la dificultad de su purificación. Por lo tanto, es razonable sugerir que deben desarrollarse medios de cultivo alternativos que contengan los componentes necesarios para maximizar la producción de nisina (González-Toledo et al., 2009).
A nivel industrial el maíz es hidratado en varios pasos, siendo tres los principales; hidratación de los granos, tratamiento con dióxido de azufre y una fermentación bacteriana.
Después de alguno de éstos pasos, el maíz puede pasar a la molienda húmeda previo remojo. Ésta agua de remojo del maíz (ARM) está compuesta principalmente por carbohidratos, siendo glucosa y fructosa los monosacáridos predominantes. Éstos se encuentran mayormente en aquellos pasos donde no ocurre fermentación microbiana, ya que al ser éstos metabolizados se convierten en ácido láctico. El ARM también es rica en aminoácidos como glutamina, leucina, prolina, ácido aspártico, entre otros; lo cual lo hace una buena fuente de nitrógeno. 
Adicionalmente, se ha demostrado la presencia de diversas enzimas, principalmente -amilasa y -D-glucosidasa (Hull et al. 1996).
2. ESQUEMATICE UN HIDROCICLÓN Y EXPLIQUE SU FUNCIONAMIENTO 
HIDROCICLÓN
La separación por sedimentación de partículas se da en la naturaleza en cualquier lago o estanque donde se introduce agua turbia. Las partículas se posan en el fondo, formando un sedimento que posee un grado de espesado en relación con la concentración de la alimentación, mientras que el agua sobrante es clarificada y eliminada como flujo superior.
Los mismos fenómenos ocurren en una suspensión en rotación, donde fuerzas centrífugas mucho mayores a las producidas por la gravedad producen los efectos de separación por el aumento del grado de sedimentación. Los equipos que se emplean normalmente para este propósito son las centrífugas con camisa maciza, y los hidrociclones pueden ser considerados como una centrífuga de camisa maciza, en la cual esta permanece fija, mientras que la rotación de la suspensión es producida por la propia alimentación al ciclón, tangencialmente y a presión.
La suspensión de alimentación forma un torbellino primario a lo largo de la superficie interior de la pared de las partes cilíndrica y cónica, dirigiéndose al exterior a través del vértice cónico. Al ser este estrecho, solamente una parte de la corriente es evacuada como flujo inferior, transportando las partículas gruesas o inclusive todos los sólidos con ella. La mayoría del líquido (que ha sido limpiado por la sedimentación de los sólidos en el torbellino primario, o bien que transporta las partículas finas sobrantes con el), es forzado a abandonar el ciclón a través de la tobera del flujo superior, formando un torbellino secundario ascendente alrededor del núcleo de la carcasa. En el interior del núcleo se crea una depresión, que recoge todo el aire que ha sido transportado como burbujas o disuelto en el agua de alimentación. También el vapor creará esta visible columna central de aire. Debido al incremento de la velocidad tangencial en el torbellino secundario, las altas fuerzas centrífugas generadas traen consigo una creciente separación secundaria. Las partículas finas rechazadas sedimentan radialmente y se unen al torbellino primario; la mayoría de estas partículas son evacuadas normalmente a través de la boquilla formada por el vértice del cono. Por consiguiente, la separación dentro de un hidrociclón tiene lugar como resultado de estos dos procesos, y el punto de corte final será determinado principalmente por la aceleración centrífuga del torbellino secundario interior.
Principios Básicos de Funcionamiento de los Hidrociclones
Las fuerzas que actúan sobre las partículas livianas dentro de un medio denso, provocando la flotación de estas, producen además que estas asciendan a la superficie, mientras que las partículas más densas, al ser más pesadas que el fluido que desplazan, se hunden.
Las magnitudes de estas fuerzas, gravitacionales y de empuje, son de mucha importancia, ya que estas son las que regirán la velocidad con la que se producirá la separación de las partículas, lo cual a su vez determinara cual debe ser la capacidad del estanque (hidrociclón).
Para separadores centrífugos, el balance entre estas fuerzas gravitacionales (centrifugas) y de rotación (empuje) puede escribirse como:
La fuerza resultante sobre la partícula se balanceará, sin embargo, cuando la partícula en cuestión alcance la velocidad terminal. Las partículas que estén sujetas a una fuerza resultante pequeña, se comportarán según la Ley de Stokes, donde la resistencia del fluido se debe principalmente a su viscosidad.
Las partículas que estén sujetas a fuerzas de mayor magnitud, se regirán según Newton, donde la resistencia del fluido es principalmente inercial e independiente de la viscosidad. A raíz de esta disyuntiva, es que no es posible lograr una única ecuación que describa la velocidad terminal que alcanzaran las partículas en el medio.
En un hidrociclón típico, las fuerzas actuando sobre una partícula que se encuentra en el cilindro de alimentación son del orden de 20 veces mayores que la fuerza de gravedad. En la sección cónica del hidrociclón sin embargo, la velocidad tangencial de la partícula aumenta siguiendo la siguiente relación:
3. MEDIANTE UN DIAGRAMA DE FLUJO, EXPLIQUE EL PROCESO DE OBTENCIÓN DE ALMIDÓN DE UNA MATERIA PRIMA DIFERENTE A LAS USADAS EN PRÁCTICA 
OBTENCIÓN DE ALMIDÓN DE PLATANO MORADO
Se remojó la cebada con agua en una relación 1:4 agregando bisulfito por 24 horas 
Se molió la cebada remojada en un molino de granos y se recepcionó en un recipiente con agua
Se realizó el tamizado con ayuda de un cedazo, lavando varias veces la parte fibrosa , obteniendo así la lechada
Se dejó reposar la lechada por una hora para poder obtener el almidón sedimentado
Una vez sedimentado el almidón se elimina el líquido sobrenadante y se procede a un nuevo lavado hasta que el agua sea clara
Una vez obtenido el almidón humedo, se retira del recipiente y se coloca en una bandeja encima de un papel metálico
La bandeja se lleva al secador y se deja por un lapso de 24 horas
Una vez secado el almidón se procede a moler nuevamente para así poder obtener un almidón seco y homogéneo
ING. VICTORIA ANCASI CONCHA