Práctica 5

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DEBIOTECNOLOGÍA

CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS II

PRÁCTICA 5

MOLIENDA Y TAMIZADO DE LOS GRANOS DE CEREALES Y DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD DE LOS PRODUCTOS.

1. OBJETIVOS

EL alumno:

1.1. Obtendrá harina a partir de la molienda del grano.

1.2. Caracterizará y determinará la calidad de los productos de molienda del trigo de acuerdo mediante pruebas físicas y químicas.

2. INTRODUCCIÓN

La molienda de los cereales consiste en la reducción del endospermo del grano para la obtención de harinas, producto de partícula fina, con características específicas dependientes de su uso. Su objetivo es la separación del endospermo “harinoso” del salvado y germen. Tanto los granos como sus productos de molienda se transforman en una multitud de alimentos y productos industriales. Así el trigo se utiliza en la elaboración de productos de panificación, galletería, pastelería y de pastas. También se emplea al trigo en la fabricación de cereales para desayuno, alimentos dietéticos y especiales. Los subproductos de la molienda del trigo se utilizan en la manufactura de alimentos para animales, la producción de concentrados proteínicos y enzimáticos, y en las industrias orgánica y microbiológica.

La molienda seca del trigo consiste en un sistema de reducción y separación del grano. Las etapas previas a la molienda son la limpieza (remoción de impurezas y granos dañados) y acondicionamiento del grano. Este último tiene por objeto la adición de agua con el fin de ablandar el endospermo y hacer correoso al salvado, lo cual facilita la separación de estas partes del grano y la posterior

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MANUAL DE PRÁCTICAS DECIENCIA Y TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS II

reducción del endospermo. Los trigos duros (panaderos) requieren de una humedad entre 15 y 16% y los blandos (galleteros), 13-14%. Según el método empleado y los contenidos de humedad inicial y final del grano, el acondicionamiento puede durar de unas cuantas a 24 horas. La molienda del trigo consiste en cuatro etapas: trituración, tamizado, purificación y reducción.

Los tres últimos pueden ser o no consecutivos. En la trituración se emplean un sistema de 6 a 8 pares de rodillos con estrías y conectados en paralelo, que giran a diferentes velocidades para así poder detener y fragmentar el grano y sus partes. Las distancias y ángulo de separación entre los rodillos de cada par y de las estrías, así como su densidad de éstas varían de acuerdo a la fracción a triturar. Alternadamente son la trituración, se van separando las partes anatómicas del grano triturado por medio de tamizadores verticales u horizontales (menos empleados). Las fracciones más finas provenientes del endospermo, se separan del salvado mediante ciclones (proceso de aspiración),

Estas fracciones se reducen por medio de pares de rodillos lisos. Se pueden producir un número variado de tipos de harinas, combinando los productos de diferentes corrientes.

Durante la molturación se lesiona una pequeña, pero significativa cantidad de gránulos de almidón. La intensidad del daño varía con la severidad de la molturación y con la dureza del trigo, por lo cual, el trigo blando puede molerse sin que apenas se lesione el almidón.

El control de calidad de los productos de molturación comprende pruebas físicas y químicas. Las primeras se relacionan con las propiedades reológicas de la masa, determinadas por el gluten. Las propiedades físicas de la masa dependen enormemente de la cantidad de gluten que pueda formar una harina y de su calidad; éstas son absorción de agua, capacidad de retención de agua y gas y tolerancia al amasado y fermentación, así como durante el horneado la formación de la miga, su porosidad y elasticidad, etc.

Dentro de las pruebas químicas aplicadas a los productos de molienda se encuentran las determinaciones de humedad, cenizas, proteínas, grasa, actividad diastásica, presencia de aditivos, pH y tamaño de partícula. Existen tres pruebas básicas utilizadas en todos los laboratorios de fábricas harineras: humedad, cenizas y proteínas, conocidas como el triunvirato. Con la cifra de Pelshenke se determina la resistencia a la desintegración de la masa en el agua, resistencia que se relaciona con el origen de la harina (si provienen de trigos duros o suaves).

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3. INVESTIGACIÓN PRELIMINAR

3.1. Con la ayuda de un diagrama de flujo, explique detalladamente el proceso de la molienda seca del trigo.

3.2. ¿Por qué se daña el almidón durante la molturación? ¿Por qué es mayor en trigos duros? Y ¿cuál es su importancia tecnológica?

3.3. ¿En qué consiste y cuál es su importancia de la prueba de granulometría?. Explique otros métodos diferentes al del tamizado para la determinación del tamaño de partícula de los productos de molienda.

3.4. Explique en qué consisten las pruebas físicas de la masa que se realizan con el farinógrafo, alveógrafo y extensígrafo. Indique que información se obtiene de sus gráficos correspondientes.

3.5. ¿Cómo se clasifican las variedades de trigo de acuerdo a la calidad del gluten y los requerimientos de la industria harinera y de panificación?

3.6. Explica la importancia y en qué consisten cada una de las pruebas químicas de la harina de trigo.

3.7. ¿Cuáles son los parámetros de calidad que deben cubrir las harinas de trigo de acuerdo a las normas internacionales y mexicanas?

4. MATERIALES Y EQUIPO

Trigo, 3 kg MaltosaHarinas de trigo obtenidas en la práctica Aceite de cacahuateAgua destilada Molino de laboratorio Quadrumat JuniorHidróxido de sodio Tamizador Ro-Tap, modelo B, TylerSulfato de potasio Serie de tamicesTiosulfato de sodio pentahidratado Balanzas granataria y analíticaÁcido bórico TermobalanzaÁcido 3,5- dinitrosalícilico MuflaFenolftaleína EstufaEtanol Alveógrafo NG, ChopinÁcido clorhídrico ReglaRojo de metilo Digestor y destilador MicrokjeldahlAzul de metileno o bromocresol Cronómetro Ácido sulfúrico Matraces MicrokjeldahlCloruro de sodio Material común de laboratorioLugol

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5. DESARROLLO EXPERIMENTAL

5.1. Molienda de Trigo

1. Se pesan 2 kg del cereal (granos limpios, sanos y acondicionados a 15% de humedad).

2. Se introducen los granos a la tolva del molino Quadrumat y se pone en marcha el molino.

3. Se pesan por separado los productos de molienda.

4. Cada producto de molienda se divide en 2 lotes, A y B. Cada lote se pesa por separado.

5.2. Evaluación de los Productos de Molienda

5.2.1. Pruebas Físicas

5.2.1.1. Granulometría

1. En el tamizador se colocan de cinco a ocho tamices uno sobre de otro, cuyo diámetro de malla se encuentre entre los 1.219 y 0.130 mm (números 18-100, aproximadamente).

2. El tamiz con la malla más gruesa (número menor de malla) ocupa la parte superior y el de la malla más fina (número mayor), la parte inferior. Al fondo se coloca la charola base.

3. En el tamiz superior se colocan aproximadamente 100 g del grano molido lote A, se tapa y se sujeta se enciende el tamizador, programando un tiempo de 5 minutos.

4. Se determinan las cantidades retenidas en cada tamiz.

5. Repítase las operaciones del tamizado con la parte restante del lote A. Las fracciones retenidas correspondientes al mismo tipo de tamiz de las dos partes del lote A se suman.

6. Trabájese el lote B de la misma manera que el lote A.

7. Se calcula el rendimiento de fracción retenida en cada tamiz por lote.

8. Las desviaciones entre las mediciones del mismo tipo de fracción retenida (mismo tamiz) no deben exceder al 2%.

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5.2.1.2. Evaluación Sensorial

La muestra de harina se homogeniza, agitando manualmente el recipiente en el cual se encuentra la muestra y conservarlo perfectamente cerrado y a temperatura ambiente.

Color

El color de la harina se observa, colocando la harina sobre una superficie negra (papel cartón) y bajo una fuente de luz natural incidiendo a 90°. El color puede variar desde amarillento hasta grisáceo, dependiendo de la cantidad de la cascarilla incorporada.

Olor

Colocar una pequeña porción de harina sobre la palma de la mano, frotarla suavemente sobre la superficie y percibir el olor característico de la harina, la cual no debe presentar ningún olor extraño.

Sabor

Deberá identificarse un sabor farináceo característico del producto sin presencia de sabores extraños o desagradables.

5.2.1.3. Determinación de Propiedades de la Masa Mediante el Alveógrafo

Preparación de la muestra

1. Mezclar muy bien los productos de molienda para obtener muestras homogéneas y atemperarlas a la temperatura de laboratorio.

2. Determinar la humedad (ver prueba siguiente).

3. Calcular la cantidad adecuada de la disolución de cloruro de sodio (sal de cocina) a 250 g (± 0.5 g) de harina según su porcentaje de humedad (ver anexo 1). La temperatura de la disolución también debe ser la del laboratorio.

Procedimiento

1. Ajustar las temperaturas de la amasadora y alveógrafo y los cronómetros de la amasadora según las instrucciones del manual del equipo.

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2. Se introduce la harina a la amasadora (anexo 2) por medio de un embudo, se pulsa la tecla de amasado y se le agrega con la bureta la cantidad de la disolución del cloruro de sodio previamente determinada en 20 segundos.

3. Al cabo de un minuto, incluyendo los 20 s, se detiene el amasado para despegar la harina de las paredes de la amasadora en menos de un minuto.

4. Se amasa durante 6 minutos.

5. Se aceitan las placas de laminado, extracción y de reposo con la cantidad necesaria de aceite de cacahuate.

6. Extraer la masa pulsando las teclas de extracción y poniendo en marcha la amasadora. Al aparecer la señal de alarma se pulsa la tecla de parado.

7. Se libera el orificio de extrusión, se extrae la masa laminada y se corta con la espátula.

8. Se retira la placa de extracción y se desliza la masa en la placa de laminado.

9. Se extraen sucesivamente cinco trozos de masa sin detener el motor.

10.Se laminan los cuatro amasijos por medio del rodillo doce veces (ida y vuelta).

11. Se trasladan con el sacabocados a las placas de reposo y se trasladan a la cámara de fermentación (anexo 2) a 25°C durante 20 minutos.

12.La quinta se lamina, corta y traslada al espacio restante de la cámara.

13.Ajustar el manómetro y poner la plumilla en contacto con el cilindro.

14.Para colocar las masas en el alveógrafo, se aflojan la anilla y se retira el tapón) previamente aceitados (anexo 2).

15.Se introduce la masa y se centra con relación a la pletina. Se colocan el tapón y se atornilla la anilla.

16.Se pulsa la tecla de arranque, se hincha la masa y arranca el tambor (anexo 2) registrador del manómetro.

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17.En cuanto se observe el rompimiento de la burbuja se detiene con la tecla el alveógrafo.

18.Se procede de la misma forma para las masas restantes.

19.Se obtienen cinco curvas con el mismo origen.

Interpretación

Los parámetros a calcular a partir de las cinco curvas (anexo 3) son:

1. Presión máxima, P. Es la media de las ordenadas (alturas) de las curvas en mm y multiplicada por 1.1. Se expresa con números enteros, sin decimales.

2. Es la media de las abscisas (longitudes) de las curvas hasta el rompimiento, L.. Es la longitud de la curva desde su origen hasta la vertical de la curva en el punto de rompimiento. Se expresa con números enteros, sin decimales.

3. Índice de hinchamiento, G. Es la media de los índices de hinchamiento tomados de la escala de hinchamiento de la escala de conversión (suministrada con el aparato). Su valor es la raíz cuadrada del volumen de aire necesario para inflar la masa hasta su ruptura. Se expresa en mm con una precisión de 0.5 mm.

4. El cociente P/L.

5. Energía de deformación de la masa, W. El diagrama medio se establece a partir de las medias de las ordenadas hasta la abscisa media en el punto de ruptura “L” ; sustituye a las curvas reales en la realización de los cálculos. La superficie del diagrama en centímetros cuadrados se mide por medio del ábaco planimétrico o de un planímetro. El trabajo de deformación de la masa, referido a un gramo de masa, representado por el símbolo “W” y expresado en 10-4 julios se calcula del modo siguiente:

Para un gramo de masa se expresa en 10-4 J y se calcula como:

W = 1.32 (V/L) x S

Donde:

V = volumen de aire insuflado, mm3

L = abscisa media en la ruptura, mmS = superficie de la curva, cm2

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6. Índice de elasticidad, IE. Es la presión expresada en mm a 4 cm del comienzo de la curva (L = 40 mm), tras haber insuflado 200 cm3 .

% IE = PE200 / Pmax

El porcentaje de elasticidad es siempre inferior a 100

5.2.1.4. Pruebas Químicas

5.3. Determinación de Humedad

La determinación de humedad se realiza con una termobalanza siguiendo las indicaciones del uso del equipo.

Se colocan 10 g de muestra en el platillo de la balanza, se lee directamente el % de humedad de la muestra en la escala de la balanza. En caso contrario, efectuar la relación correspondiente.

5.4. Determinación de Cenizas

1. Pesar de 1 a 2 g de muestra, en un crisol o cápsula puestos previamente a peso constante.

2. Carbonizar la muestra con el mechero, lentamente para evitar pérdidas por arrastre de humo y proyecciones de muestras fuera del crisol.

3. Cuando cese el desprendimiento de humo, llevar el crisol a la mufla a una temperatura entre 500 – 600°C, hasta que las cenizas estén libres de carbón, esto es cuando se observan de color grises o blancas. Las cenizas pueden presentar otra coloración diferente al blanco, si éstas contienen en su formulación metales coloridos.

4. En caso de que esto no suceda, dejar enfriar y agregar unas gotas de agua destilada, secar nuevamente en un mechero y continuar calentando hasta peso constante.

5. Transferir el crisol a la estufa, enfriar paulatinamente, llevar al desecador. Una vez que alcance la temperatura ambiente, pesar.

6. Cálculos:

% Cenizas = (a – b) * 100 m

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Donde:

a = peso del crisol con las cenizasb = peso del crisol vacío ym = peso de la muestra en gramos

5.5. Determinación de Proteína por el Método Microkjeldahl

5.5.1. Preparación de las Disoluciones

1. Los reactivos utilizados preferentemente deben estar libres de N.

2. La disolución de NaOH - Na2S2O3 se prepara disolviendo 60 g de NaOH y 5 g de Na2S2O3 * 5 H2O en un poco de agua y diluir a 100 mL o añadir 25 mL de una disolución de Na2S2O3 * 5 H2O al 25 % a 100 mL de una disolución de NaOH al 50 %.

3. La disolución saturada de H3BO3 se prepara disolviendo el ácido poco a poco en una cantidad determinada de agua hasta que ya no se disuelva más.

4. La disolución indicadora se prepara mezclando dos partes de una disolución alcohólica al 0.2 % de rojo de metilo con una parte de una solución alcalina al 0.2 % de azul de metileno. O bien, se mezcla una parte de una solución alcohólica al 0.2 % de verde de bromocresol.

5. Para obtener una normalidad aproximada de 0.02 de HCl (36.5 – 38 %), se requiere 1.72 mL para preparar un litro de disolución. Debe valorarse la solución, con una semejante en concentración de NaOH (ver Método del AOAC).

5.5.2. Procedimiento

1. Pesar de 10 a 100 mg de muestra seca y se les transfiere a un matraz Microkjeldahl de 30 mL.

2. Adicionar 1.9 +/- 0.1 g de K2SO4, 40 +/- 10 mg, y 2.0 * 0.1 mL de H2SO4, (densidad específica de 1.84). Si la muestra es mayor a 15 mg, añádase 0.1 mL adicional de H2SO4 por cada 10 mg más de muestra.

3. Agregar perlas de ebullición que pasen por un tamiz número 10.

4. Si el tiempo de ebullición es de 2 a 2.5 min., debe digerirse por una hora después de que se halla destilado toda el agua y el ácido se encuentre en

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franca ebullición; si el tiempo de ebullición es de 2.5 a 3 min., se digiere entonces 1.5 h o bien hasta que la muestra se aclare.

5. Se enfría y se añade la mínima cantidad de agua destilada para disolver sólidos remanentes. Se engrasa ligeramente con vaselina el cuello del matraz.

6. Tanto la muestra digerida como las perlas de ebullición se transfieren al receptor del aparato destilador y se enjuaga el matraz de 5 a 6 veces con porciones de 1 a 2 mL de agua destilada.

7. Se coloca debajo del condensador un matraz Erlenmeyer de 125 mL conteniendo 5 mL de la solución saturada de ácido bórico y de 2 a 4 gotas del indicador, procurando que el extremo del condensador quede sumergido en la solución.

8. Por la parte receptora del destilador se va agregando de 8 a 10 mL de la disolución de hidróxido-tiosulfato de sodio.

9. Se colecta 15 mL de destilado y se diluye aproximadamente a 30 mL.

10. Esta solución se valora con una solución de 0.02 N de HCl. Un color violeta indica el término de la valoración.

11. Correr un blanco bajo las mismas condiciones.

Cálculos:

% N = (mL HCl – mL blanco) * Normalidad de HCl * 14.007 * 100 mg de muestra

% N proteico = % N x Factor

5.5.3. Cuantificación del Gluten Húmedo y Seco

1. Colocar 25 g de muestra en una cápsula de porcelana y adicionar suficiente agua hasta formar una masa firme (aproximadamente 15 mL).

2. Colocar la masa sobre la palma de la mano y dejar gotear sobre ella agua de al llave, lentamente, presionando poco a poco la masa para liberarla del almidón. Tener la precaución de no dejar el caer el gluten.

3. Para determinar si el gluten está libre de almidón, dejar caer unas gotas del lavado en un recipiente y agregarle una gota de la solución de lugol, si hay almidón el agua se pondrá de un color violeta o púrpura.

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4. Una vez que el gluten está libre de almidón presionarlo con las manos tanto como sea posible para eliminar el exceso de agua.

5. Pesar el gluten húmedo y se realiza su evaluación.

6. Transferir el gluten a un recipiente cerrado y secar a 100°C durante 6 horas hasta lograr peso constante.

7. Calcular los rendimientos de masa, gluten seco y húmedo.

5.6. Caracterización del Gluten

Color

Una vez formado y aislado el gluten húmedo del resto de la masa, se procede a la calificación de su color empleando la siguiente escala:

Claro Muy buena calidadBeige Buena calidadGris Regular calidad

Extensibilidad

Se toma por los extremos el gluten y se extiende dos centímetros. Inmediatamente se suelta y se observa qué tanto volvió a recuperar su tamaño normal. Un 100 % de elasticidad equivale a una total recuperación del tamaño original.

Elasticidad

Se toma una bolita de 2 g de gluten húmedo y se estira hasta su rompimiento. Este proceso debe realizarse en 10 segundos. La extensibilidad se califica de acuerdo a la extensión alcanzada antes del rompimiento:

Distancia (cm) Calificación1 … 7 Corta7 … 17 Media (óptima para pan)Mayor a 17 Larga

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5.7. Cifra de Pelshenke

1. Pesar por triplicado una muestra de 4 g y mezclar cada una con 2.2 mL de una suspensión de levadura en agua al 10 %; amasar hasta formar una bolita de masa y redondear perfectamente con las manos.

2. Colocar cada una de las bolitas en vasos de precipitados separados, y cubrirlas con 80 mL de agua, mantener la temperatura a 30°C y observar cuidadosamente.

3. Anotar el tiempo en minutos entre la inmersión, la flotación y la desintegración de la bolita de masa.

4. No debe haber una desviación de más del 5 % entre las muestras. De ser así, repetir la determinación.

5. Reportar el origen de la harina de acuerdo al siguiente cuadro.

TRIGOS SUAVES MINUTOS TRIGOS DUROS MINUTOSMuy débil 0 … 30 débil 150 … 225 minDébil 30 … 50 Medio fuerte 225 … 300Medio fuerte 50 … 100 Fuerte 300 … 400Fuerte 100 … 175 Muy fuerte Mayor a 400

5.8. Determinación del Valor del pH.

1. Pesar 10 g de muestra y agitar con 100 mL de agua destilada hervida y fría a 25 °C, hasta obtener una suspensión homogénea.

2. Mantener en maceración durante 30 min. Agitando de vez en cuando, después de 10 min. de reposo decantar el líquido el cual será empleado para determinar el pH, utilizando el potenciómetro.

5.9. Determinación del índice de acidez.

1. Pesar 5 g de harina en un frasco con tapón esmerilado, adicionar 25 mL de etanol al 96 % neutralizado. Agitar cada 8 horas, durante 24 horas.

2. Posteriormente dejar reposar 12 horas más y después tomar 10 mL del líquido separado y valorar con NaOH 0.02 N, utilizando una disolución alcohólica de fenolftaleína como indicador.

3. Calcular la acidez utilizando la siguiente fórmula:

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Acidez (g / l) = A x N x meq x 1000 m x a

Donde:

A: Mililitros de hidróxido de sodio empleados.N: Normalidad del hidróxido de sodio.m: Peso de la muestra en gramos.A: Alícuota.meq: Miliequivalentes del ácido predominante en la muestra.

5.10. Índice de Maltosa

1. Se mezcla un gramo de harina con 250 mL de agua destilada. Se agita bien y se filtra.

2. En un tubo de ensaye (etiquetado) se coloca 0.5 mL del filtrado y 0.5 mL del reactivo DNS (ácido 3, 5 – dinitro salicílico). Se tapa el tubo y se le coloca en un baño de agua hirviendo por 5 minutos (medidos con cronómetro).

3. Posteriormente se le coloca en un baño de agua fría (no inmediatamente) y se le agregan 5 mL de agua destilada.

4. Se lee la absorbancia del color rojo producido a 540 nm frente a un blanco preparado de la misma manera, utilizando agua destilada en lugar de la muestra.

5. Elaborar una curva estándar de maltosa, empleando cinco disoluciones, cuya concentración varíe de 0.1 a 1 g / L y siguiendo el procedimiento anterior.

6. Reportar el contenido de maltosa de la muestra en 100 g.

6. ANÁLISIS DE RESULTADOS

6.1. Obtener los rendimientos y grados de extracción de cada producto de molienda.

6.2. Calcular los porcentajes de retención de cada fracción en los tamices por cada lote. Reportar el porcentaje acumulativo de las fracciones.

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6.3. Con los datos promedios de una misma fracción de ambos lotes graficar el tamaño de malla (mm) contra el porcentaje acumulativo de las fracciones.

6.4. Discutir los resultados con respecto a los rendimientos de cada fracción (eficiencia de la molienda) y los usos industriales posibles para cada fracción.

6.5. Interpretar y discutir los datos obtenidos de los alveogramas.

6.6. Elaborar un cuadro con los resultados del contenido y calidad del gluten seco y del resto de las pruebas químicas .

6.7. Comparar todos los resultados obtenidos con los reportados en las normas internacionales y nacionales, así como en la bibliografía.

6.8. De acuerdo a los resultados obtenidos, determinar la calidad de cada producto de molienda obtenido e investigar su uso idóneo.

7. BIBLIOGRAFÍA

Dirección General de Normas. Norma oficial mexicana NOM-F-7-1982.

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