Productos derivados de la soja

Procesos Industriales I 2007Universidad Nacional de Luján

Soja (Glycine max)

Familia Fabaceae planta herbácea anual originaria de China gran diversidad morfológica la altura de las plantas varía entre

30 y 150 cm.

RAÍZ. Raíz pivotante con abundantes ramificaciones laterales y un tallo principal también ramificado.

HOJAS Sus dos primeras hojas son unifoliadas y las restantes, trifoliadas, de tamaño mediano, forma más o menos oval, largamente pecioladas.

FLORES Las flores aparecen dispuestas en racimos axilares. Son pequeñas, y según el genotipo: blancas,

rosadas o violetas. FRUTO El fruto es una vaina de 2 a 5 cm de largo.

Puede contener entre 1 y 5 semillas.

SEMILLA La semilla es redondeada con un diámetro de 5 a 10 mm.

Estructura de la Semilla de soja

Composición de aminoácidos de la proteína de soja (harina)

Esenciales Lisina 6,9 Metionina 1,6 Cisteína 1,6 Triptofano 1,3 Treonina 4,3 Isoleucina 5,1 Leucina 7,7 Fenilalanina 5,0 Valina 5,4

No Esenciales Arginina 8,4 Histidina 2,6 Tirosina 3,9 Serina 5,6 Ácido glutámico

21,0 Ácido aspártico 12,0 Glicina 4,5 Alanina 4,5 Prolina 6,3

componentes

Características de sus componentes: lípidos

Principalmente triglicéridos y fosfolípidos. El aceite de soja pertenece al grupo de

aceites del ácido linolénico junto con el de lino y el de cáñamo.

Además, tiende a modificar su sabor: “reversión”. Sabor a “pasto”, “pescado” o “pintura”. Principal precursor: ácido linolénico.

También es “secante” (polimerización mediante reacciones de condensación).

Características de sus componentes: hidratos de carbono

Fracciones solubles e insolubles en agua.

Hidratos de carbono solubles: sacarosa, rafinosa, estaquiosa y verbascosa (trazas).

Hidratos de carbono insolubles: galactomanano, hemicelulosas y probablemente lignina. Sustancias pécticas.

Características de sus componentes: flavonoides.

Isoflavonas: si bien se las considera fitoestrógenos se podrían clasificar con mayor precisión como SERM (moduladores selectivos de receptores de estrógeno)

Efectos favorables en la salud

Distintos estudios sugieren que el consumo frecuente de soja:

Reduce el riesgo de ECV (enfermedades cardiovasculares).

Reduce del riesgo de cáncer de mama (cuando se consume en etapas tempranas de la vida) y próstata.

Reduce el riesgo de osteoporosis. Atenúa de síntomas menopáusicos. Tiene efectos protectores sobre el riñón, en

particular en individuos diabéticos.

AGENTES ANTINUTRICIONALES

Inhibidores de la tripsina (IT). Otras sustancias biológicamente

activas: ácido fítico, hemaglutininas, saponinas, isoflavonas.

La actividad IT se puede eliminar calentando a 100°C durante 15 minutos

FACTORES ANTINUTRICIONALES

PRINCIPALES EFECTOS “IN VIVO”

Inhibidores trípsicos Reducción de la actividad quimo-tripsinaHipertrofia pancreáticaAumento de la secreción de enzimas pancreáticas

Lectinas Daño mucosa intestinalRespuesta inmunológicaAumento pérdidas proteína endógena

Oligosacáridos Fermentación en el colon causante de flatulencia y diarreas

Proteínas antigénicas Interferencia con absorción intestinal, respuesta inmunológica

FACTORES ANTINUTRICIONALES

PRINCIPALES EFECTOS “IN VIVO”

Fitatos Forman complejos insolubles con calcio y zinc inasimilables desde el punto de vista nutricional

Saponinas Inhibición de enzimas

Fitoestrógenos Posible actividad estrogénica

Fosfolípidos Fosfatidilcolina,

fosfatidiletanolamina, fosfatidilinositol.

Emulsionantes. Comercialmente se los denomina

como “lecitina” (mezcla de fosfolípidos), se distinguen de la lecitina que es el éster de la colina.

Insolubles en acetona.

PRODUCCIÓN DE OLEAGINOSASPARTICIPACIÓN MUNDIAL

60%10%

9%

7%10%

2%

2%

SOJA

ALGODÓN

MANÍ

GIRASOL

COLZA

COCO

PEPITA DE PALMA

Antecedentes de la industria sojera

China: país de origen. Manuscritos de Tzar Gan mu (2838 AC).

De allí se extendió a Manchuria, Japón, Corea e India.

Europa: en 1901 llega el primer barco a Londres transportando soja. Estos primeros embarques fueron a sustituir la semilla de algodón en la industria jabonera.

Estados Unidos: el cultivo de soja es fuertemente impulsado por Henry Ford.

Antecedentes de la industria sojera

Desde 1940 hasta la fecha la producción comercial asume un desarrollo notable, al punto de constituirse en una de las principales materias primas para aceites y harinas, considerado el consumo conjunto mundial.

Mercado Internacional La soja es el cultivo oleaginoso de mayor importancia

mundial. Estados Unidos, Brasil y la Argentina son los principales productores.

Parte de la producción de la semilla se comercializa para su molturación en otros países. China es el principal demandante a nivel mundial.

El aceite de soja es el de mayor producción mundial

Fuente: Ing. Daniel Franco (SAGPyA)

La soja en la Argentina (antecedentes)

Bolsa de Cereales. En 1925, primeras publicaciones sobre la soja.

Primeros ensayos. Estación experimental de Pergamino (1956).

Estación experimental de Salta (1961).

Primera exportación: 6000 t a Alemania (1960).

La soja en la Argentina(antecedentes)

Década del´60: arraigo del cultivo.

Década del´70: despegue de la producción.

Década del ´90: desarrollo de complejo agroindustrial oleaginoso.

Producción Nacional La soja ha modificado profundamente la

estructura de la producción agropecuaria de la Argentina:

Fuente: Ing. Daniel Franco SAGPyA

• La expansión del cultivo reemplazó a otros tradicionales.

• Numerosos productores ganaderos y lecheros abandonaron su actividad para dedicarse al cultivo de soja.

Producción Nacional La semilla transgénica tuvo amplia

aceptación entre los productores. Casi la totalidad de la superficie sembrada corresponde a la semilla genéticamente modificada.

En la producción primaria se verifica una marcada atomización, a medida que se avanza en los procesos de industrialización y exportación la actividad muestra una concentración creciente.

Fuente: Ing. Daniel Franco SAGPyA

Indicadores sector sojeroINDICADORES DEL SECTOR SOJERO 2003/2004

• Producción Mundial: La Producción Total mundial de soja es de 190 millones ton, ocupando una superficie total de 86.3millones ha.

• Producción MERCOSURLa producción del MERCOSUR es de 88.17 millones ton, lo que representa el 46.40% del total mundial. Hacia dentro del Mercado Común, 49.7 millones de toneladas se producen en Brasil; 32 millones de toneladas en Argentina; 4 millones en Paraguay (50% transgénicos); 1.95 millones en Bolivia y 0.52 millones en Uruguay.

• Producción USA: La Producción total de Estados Unidos es de 65.8 millones ton, lo que representa el 34.66% del total mundial, en una superficie de 29.7 millones ha, con un rendimiento promedio de 23 qq/ha.

FUENTE: SAGPyA

PRODUCCIÓN 2006/2007: 47,5 MILLONES DE TONELADAS

Producción por provincia (sagpya)

PORCENTAJE DE PRODUCCIÓN TOTAL POR PROVINCIA (datos promedio del último quinquenio)

7,5%21,1%

1,6%

30%30%

3,6%

3,6

2,6%Buenos AiresTucumánCórdobaChacoSanta FeSantiago del EsteroSaltaResto

Razones del aumento de la superficie sembrada

Adaptación a amplio rango de ambientes Gran rentabilidad relativa Simplificación de la producción del cultivo

(siembra directa, cultivares tolerantes a glifosato).

Razones del aumento de la superficie sembrada

Crecimiento de la demanda internacional.

“Transición dietética”: A medida que se incrementa el ingreso

per capita de una sociedad, sube el consumo de proteínas animales.

Existe una relación positiva entre PBI per capita y consumo de aceite vegetal.Fuente: Clarín Rural (ed. especial) 15/09/07

Esquema de mecanismo de la tolerancia al glifosato en la soja GM

Azúcares + fosfoenolpiruvato Compuestos aromáticos

EPSPS

GLIFOSATO

CP4 EPSPS

ogm

ARGENBIO

OGMs: proceso de aprobación

Información nutricional

Perfil de aminoácidos esenciales de soja argentina (Bonino et al. 1984)

17%

9%

11%

4%10%17%

11%

6%

15%

arginina

treonina

valina

metionina

isoleucina

leucina

fenilalanina

histidina

lisina

Base de Datos Internacional del ILSI: www.cropcomposition.org

Aplicaciones de la soja en la tecnología alimentaria

Derivados más utilizados en la alimentación humana

Eliminación de goma

Hidrogenación

Desodorización Desodorización

Winteriización

ACEITE PARA FRITURASMARGARINAS

ACEITE PARA ENSALADA

ESCAMAS DE SOJA DESGRASADAS

MOLIDO

HARINA DE SOJA DESGRASADA

Cáscaras

Calentamiento

Molido

ALIMENTACIÓN ANIMAL

Astillas

HARINA DE SOJA CON GRASA TOTAL

SEMOLÍN DE SOJA CON GRASA TOTAL

Tratamiento con vapor

Tostado

Enfriamiento

Molido

Gomas

LECITINA

Extrusión

TSP

Extracción

CONCENTRADO AISLADO

Agua

Separador magnético, tamices

12% de humedad

Rodillos corrugados

aspiración

11% humedad 63-74°C

Rodillos

Hexano, 50°C

OBTENCIÓN DE ACEITE

OBTENCIÓN DEHARINA

Tostador eliminador de solvente

ESCAMAS DE SOJA DESGRASADAS

MOLIDO

FINO

HARINA DE SOJA DESGRASADA

MEZCLADOLecitina y/o aceite

HARINA DE SOJA LECITINADA Y/O DE BAJO CONTENIDO GRASO

GRUESO

SEMOLÍN DE SOJA DESGRASADO

OBTENCIÓN DE HARINA DESGRASADA Y/O LECITINADA

PRODUCCIÓN DE HARINAS PROTEICASPARTICIPACIÓN MUNDIAL

70%

6%

3%

5% 10%

1%

2%

3%SOJA

ALGODÓN

MANÍ

GIRASOL

COLZA

COCO

PEPITA DE PALMA

PESCADO

OBTENCIÓN DE ACEITE

micela

Eliminación solvente Evaporación, inyección de vapor

filtración

Desgomado

Hidrogenación

Desodorización

ACEITE PARA FRITURASMARGARINAS

ACEITE PARA ENSALADA

Agua calientecentrifugación

LECITINASecado al vacío

30% aceite70% fosfolípidos

Formación de jabonesSe eliminan saponificables

(ácidos grasos libres)

Bentonita carbón activado

105-110°C

NaOH,Na2CO3

combinación

60-70°C

Mejora colorEstabilidad del sabor

260°C Vacío (1-3 mm de Hg)Últimas etapas: ácido cítrico o fosfórico

Luego, antioxidante

Estabilización desde el punto de vista oxidativoGrasas semiblandas

Lentamente a 13°C durante 12 hsEnfriamiento adicional: 5°C en 18 hs

5°C durante 12 hs

125-200°C0,5 –3 atm

Cristalización triglicéridos de alto punto de fusión

Ag aceite de sojaÁCIDOS GRASOS EN EL ACEITE DE SOJA

11%

22%

7,5%

54%

4,1%

C16 (ácido palmítico) C18 (ácido esteárico)

C18:1 (ácido oléico) C18:2 (ácido linoléico)

C18:3 (ácido linoléico)

C12 (láurico), C14 (mirístico), C20 (araquidónico) C16:1 (palmitoléico): trazas.

(ácido linolénico)

PRODUCCIÓN MUNDIAL DE ACEITES VEGETALESPARTICIPACIÓN

Fuente: SAGPyA

Produccion aceite de soja

Producción mundial de aceite de soja

. 1999/00 2000/01 2001/02 2002/03 * 2003/04 **

Total Mundial (miles de ton) 24.640 26.750 28.870 30.490 32.010

Estados Unidos 8.090 8.360 8.570 8.360 7.430

Brasil 4.030 4.320 4.710 5.250 6.040

Argentina 3.120 3.190 3.850 4.390 4.740

China 2.480 3.240 3.580 4.730 5.300

Unión Europea 2.510 2.980 3.110 2.810 3.110

* Datos preliminares ** Datos estimadosFuente: Dirección de Industria Alimentaria sobre la base de datos del USDA y la SAGPyA

DATOS REFERENTES A LA ARGENTINA

Industria aceitera en la Argentina

El proceso de reconversión agroexportadora comenzó en la década del 80, con la consolidación del cultivo de soja.

Primer etapa: extracción con solvente reemplaza en parte a la prensa.

Años 80: inversiones para generar nuevas instalaciones o expandir las ya existentes para un nivel mínimo de elaboración de 1500 toneladas de grano por día y ubicarse cerca de las vías de salida al exterior, contando en general con puertos de embarque propio.

Industria aceitera en la Argentina

En los 90: megafábricas con una capacidad de molienda superior a las 3000 toneladas por día.

Dreyfus (Gral. Lagos): 12000t/día. La más grande del mundo.

Inversiones proyectadas para los años 2000-2010: construcción de nuevas plantas y ampliaciones de las ya existentes.

aislado

Solubilización proteínas (85%),azúcares, sales.

(fibras)

NaOH, OH PH = 9 15-20 minutos

40-50°C

HCl, pH = 4,6

Centrifugación

Separación de azúcares y cenizasSolubilización de antitripsina (70%)

LavadoCentrifugación

CentrifugaciónNaOH hasta

PH = 7

Secador spray Secador spray

Producto: 90% proteínas 30% de antitripsina

(90% de proteínas)

CONCENTRADO DE SOJA(70% DE PROTEÍNAS)

Escamas de soja desgrasadas

Remoción dehidratos de carbono

solubles

Insoluble

Secado

Concentrado de proteínas de soja

Azúcares,cenizas,

componentes menores,etc.

Métodos para elaborar concentrados de soja

Lavado isoeléctrico: el carbohidrato es lixiviado de la proteína con una solución acuosa a un pH aproximado de 4,3 donde la proteína tiene su mínima solubilidad.

Lixiviado: con solución acuosa de alcohol al 60-70%. En estas condiciones las proteínas son insolubles mientras que los carbohidratos son solubles.

Calor: desnaturalización de la proteína hasta insolubilizarla seguida por una lixiviación con agua para remover los carbohidratos.

Las TSPs son harinas desgrasadas o concentrados de proteínas mecánicamente procesados por extrusores para obtener una textura elástica y masticable similar a la de la carne cuando se rehidratan y se cocinan.

PROTEÍNAS DE SOJA TEXTURIZADAS:PREPARACIÓN DE ALIMENTOS PARA MASCOTAS SIMULANDO CARNE

ALIMENTOS PARA CONSUMO HUMANO

Extrusión Las proteínas se “desenredan”. La masa pasa por una zona de flujo

ininterrumpido y las proteínas se alinean. El agua permanece en estado líquido a

elevadas presiones. Cuando el producto sale por el agujero de la

matriz el agua se evapora instantáneamente, ya que el producto sufre un brusco cambio de presión.

Se produce la expansión.

Extrusión Se humedece la harina o concentrado

hasta alcanzar 18-22% de humedad. Se pasar estos productos

humedecidos a través de los agujeros de una matriz a presión por medio de un tornillo sinfín que gira a cierta velocidad.

La temperatura va aumentando.

extrusión

ALIMENTACIÓNCILINDRO DE MEZCLADO

SALIDAHARINA DESGRASADAO CONCENTRADO +

AGUA

Cualidades funcionales de las proteínas

Influyen en los componentes de un alimento, pero no desde el punto de vista nutricional, sino sobre las características sensoriales y el comportamiento que puedan tener durante su preparación o procesamiento.

PROPIEDADES DE HIDRATACIÓN

PROPIEDADES DEPENDIENTES DE LA INTERACCIÓN PROTEÍNA-PROTEÍNA

PROPIEDADES SUPERFICIALES

INTERACCIÓN ENTRE LAS PROTEÍNAS Y EL AGUA SEGÚN EL PH

(PROPIEDADES FUNCIONALES)

pH<pI Acidificado pH

cerca de pI

pH = pI Alcalinizado pH cerca de

pI

pH>pI

viscosidad(soja en salsas)

espumas (clara de huevo,

crema de leche).

emulsificante (salsas)

viscosidad(salsas)

precipitación(caseína pH 4.6)

espuma(estructura gluten en bizcochuelo)

viscosidad(clara de huevo)

viscosidad(estructura del

gluten en mezcla del

panqueque)

Estructura proteica abierta

Estructura proteica cerrada

Estructura proteica abierta

Interacción proteína/agu

a(las proteínas

se despliegan)

Interacción proteína/agua

proteína/proteína(cadenas

laterales con carga de igual

signo se repelen)

Interacción proteína/proteí

na(la proteína es

insoluble)

Interacción proteína/agua

proteína/proteína(cadenas laterales con carga de igual signo se repelen)

Interacción proteína/agu

a(las proteínas

se despliegan)

TIPOS DE INTERACCIONES QUE ESTABILIZAN LA ESTRUCTURA PROTEICA

INTERACCIÓN ENTRE EL AGUA Y LAS MOLÉCULAS PROTEICAS

Propiedades funcionales(gelificación)

Etapas: desnaturalización agregación (interacción proteína- proteína):

enlaces cruzados intra e inter moleculares.

Formación y agregación del gel: puentes disulfuroEstabilización y ordenamiento: puentes de

hidrógeno, interacciones hidrofóbicas.

Propiedad funcional

Modo de acción

Sistemaalimentario

Productosde soja

Solubilidad Solvatación de la proteína dependiente delPH

Bebidas HarinasConcentradosAisladosHidrolizados

Absorción yretención deagua

Formación depuentes de hidrógeno con el agua

Carnes, salchichas, panes,tortas

HarinasConcentrados

Viscosidad Espesamiento,retención de agua

Sopas,salsas

HarinasConcentradosAislados

PROPIEDADES FUNCIONALES(productos de soja)

Propiedad funcional

Modo de acción

Sistemaalimentario

Productosde soja

Gelificación Formación deuna matrizproteica y endurecimiento

CarnesQuesos

ConcentradosAislados

Emulsificación

Formación y estabilización de emulsiones o/w

SalchichasSopasTortas

HarinasConcentradosAislados

Absorción de grasa

Retención de grasa libre

CarnesSalchichasDonas

HarinasConcentradosAislados

PROPIEDADES FUNCIONALES(productos de soja)

Propiedad funcional

Modo de acción

Sistemaalimentario

Productosde soja

Formación de espuma

Formación de films que atrapan aire

Productos batidos Rellenos

HidrolizadosAislados

Cohesión-adhesión

La proteína actúa como material adhesivo

CarnesSalchichasProductos horneados

HarinasConcentradosAislados

PROPIEDADES FUNCIONALES(productos de soja)

Propiedad funcional

Modo de acción

Sistemaalimentario

Productosde soja

Elasticidad Enlaces disulfuro en geles deformables

CarnesProductos de panadería

HarinasConcentradosAislados

Control de color

Blanqueado (lipoxigenasa)

Panes Harinas

PROPIEDADES FUNCIONALES(productos de soja)

Factores que afectan a las propiedades funcionales de las proteínas de soja

Solubilidad Fuerza iónica Desnaturalización por calor