I diplomado tecnología agroindustrial de los

cerealesModulo V: Industria del Maíz

Universidad Centro occidental “Lisandro Alvarado”

Decanato de AgronomíaPrograma Ingeniería Agroindustrial

Ing. Fernando López

INTRODUCION

Actualmente es el cereal más plantado en el mundo en volumen de producción, superando al trigo y el arroz. Su nombre deriva de la palabra taína mahís con que los indios del Caribe llamaban a esta planta.

El Maíz (Zea mays) es una planta gramínea anual originaria de México, con unos 7.000 años de antigüedad. Fue introducida en Europa en el siglo XVI.

Origen del Maíz• Origen en México y centro América• Restos arqueológicos revelan que el maíz comenzó a

cultivarse hace casi 5000 años en América. • constituyó la base de muchas culturas americanas

antiguas. Aztecas, Incas o Mayas centraban su alimentación en él.

• Los colonizadores españoles lo trajeron a España en el siglo XVI.

• A principios del siglo XVI comenzó a extenderse su cultivo por el norte de la península ibérica para pasar a extenderse en el siglo XVIII por el resto de Europa

• Se cree que los navegantes portugueses introdujeron el maíz en África a principios de 1500

• El maíz también llegó al sur del Asia a principios del 1500 (Brandolini, 1970), por medio de los comerciantes portugueses

• el maíz fue introducido en China a principios del siglo XVI por rutas marítimas y terrestres.

• El maíz se difundió como un cultivo alimenticio en el sur de Asia alrededor de 1550 y hacia 1650 era un cultivo importante en Indonesia, Filipinas y Tailandia.

• Hoy en día se encuentra cultivado prácticamente en todas las zonas del mundo.

Origen del Maíz

Composición química proximal de las principales partes del grano de maíz

(%)Componente químico pericarpio endospermo germen

Proteínas 3,7 8 18,4Grasa 1,0 0,8 33,2Fibra cruda 86,7 2,7 8,8Cenizas 0,8 0,3 10,5Almidón 7,3 87,6 8,3azúcar 0,34 0,62 10,8

Fuente: Watson, (1998)

Estructura del grano de maíz• Pericarpio: Capa exterior, capa protectora dura y fibrosa .Representa del 5 al 6% del peso del grano.

• Endospermo: Reserva energética, representa del 80-84% del peso del grano constituido por:– Endospermo periférico: Alto

contenido proteico, unidades de almidón pequeños y angulares.

– Endospermo vítreo: Gránulos de almidón recubierto por una matriz proteica adquiriendo forma poligonal.

– Endospermo harinoso: Se encuentra en la parte mas céntrica del grano, encapsulado por el endospermo vítreo. Gránulos de almidón mas grande y menos angulares.

• Germen, fuente del aceite de maíz, importante para usos alimenticios, medicinales o industriales.

Tipos de maízDentado

Envainado

Ceroso

Dulce

Reventón

Blando o harinoso

Duro

TIPOS DE MAIZ

Diferentes tipos de maíz obtenidos por cruzamientos e hibridación

.Producción De Maíz En Venezuela Dividido En Tres Partes.Estados Centrales: Aragua, Carabobo, algunas partes de Guárico.Estados Orientales: Monagas, Bolívar.Estados Occidentales: Yaracuy, Portuguesa, Barinas y Cojedes.

ZONAS DE PRODUCCION

La calidad de uso del maíz• La calidad de uso del maíz

• Dureza Endospérmica• resistencia mecánica. La dureza se debe a complejas

interacciones entre los componentes del endospermo, principalmente las proteínas y el almidón.

Estructura y composición del granoDepende de: VariedadPráctica de manejoClima, sueloCosecha y post-cosecha

Endospermo vítreo

Endospermo Harinoso

La calidad de uso del maíz

GrasaComponente

menor del grano de maíz, siendo su

concentración de alrededor del 5%.

La composición de ácidos grasos

determina, en gran medida, la calidad del aceite de maíz.

AlmidónLas aplicaciones del almidón son

múltiples. La modificación ya sea por vía química o

vía genética

El almidón waxy  100% de amilopectina. El

amilose extender original tenía 55-60 %de

amilosa, llegando a aproximadamente 80%.

Carotenoides

son constituyentes del grano que determinan aspectos de

calidad. Precursores de la

vitamina A

El contenido de carotenoides: de 25-

30 ppm para los maíces colorados y de 15-18 ppm en los

dentados.

Usos del maíz• Principal uso: • Alimentación Animal• Aceites, margarinas• Grits o copos de maíz (harinas), sémola para cerveza, Hojuelas

consumo humano• Jarabes de glucosa, maltosa, fructuosa, dextrosa. • Jarabes de alta fructuosa, otros edulcorantes y cristalizantes

Industria Farmacéutica: Almidones simples y modificados para obleas, comprimidos y grageas.Industria Textil: Almidones para el engomado, apresto y espesante para estampados. Industria papelera: Para masas y adhesivos

Productos del maíz

• Productos y bebidas en polvo. Se utilizan maltodextrinas que facilitan el proceso de secado sin alterar ni enmascarar sabores.

• Salsas y aderezos. El almidón modificado provee una excelente consistencia bajo condiciones de acidez, agitación y calentamiento

• Edulcorantes. Jarabe de maíz, Fructosa, Sorbitol, Glucosa.

• Productos lácteos. Utilizan maltodextrinas como agentes de secado por su capacidad de encapsular sabores y grasas. En quesos, el almidón aporta textura y retiene agua. En yogurt, budines y helados, las maltodextrinas aportan cuerpo y cremosidad.

Productos del maíz

Productos del maíz• Panificación. Las maltodextrinas, sólidos de jarabe

de maíz y almidones modificados, ayudan a controlar propiedades como la retención de agua en pasteles, la inhibición de cristalización en fórmulas de alto contenido de azúcar, la consistencia en rellenos cremosos, crema pastelera, etc.

• Productos cárnicos. Utilizan maltodextrinas y sólidos de jarabe de maíz para controlar propiedades de jamones y embutidos (sabor, agente de relleno, ligador de agua, apariencia más brillante, etc.)

• Confituras. Las maltodextrinas se utilizan como agentes de formación de pastillas comprimidas; humectantes y mejoradores de flexibilidad en caramelos suaves, etc.

Productos del Maíz

Molienda secaProductos elaborados:• Harina Cruda: Principal producto de la molienda, esta

constituida por partículas muy finas de endospermo. – Los rendimientos en la molienda seca: 48% de grits y 23%

de harina con una eficiencia de molienda del 65% al 70%.• Grits (Sémolas). Son fragmento de endospermo, más

o menos cubiertos de cáscara. Su tamaño es muy variable: de 0,5 mm a 0,3 mm.

• Harina precocida. Llamada también pregelatinizada, Presenta variados usos, para la preparación rápida de arepas y tortillas y para reemplazar parcialmente harina de trigo en la preparación de pastas y pan.

• Torta de germen. Procedente de la prensa, vendida directamente o utilizada para la elaboración de una harina para la alimentación animal, junto con el salvado.

MOLIENDA SECAMAÍZ AMARILLO

BOTANAS

MOLIENDA SECA

CEREALES PARA EL

DESAYUNO

CERVEZA

ALIMENTOS TRADICIONALES

FORRAJE

GRITS GRANULAD

O

Tecnología involucrada en el procesamiento de maíz. Molienda

seca

Tecnología involucrada en el procesamiento de maíz. Molienda

seca• El proceso de molienda seca consiste en la reducción del tamaño del grano y su posterior cernido y clasificación a fin de separar las diferentes fracciones.

Etapas del proceso: Limpieza de granos

• En esta etapa se elimina mediante una limpiadora y una separadora de piedras, restos de materiales gruesos (tusas y palos), restos de materiales extraños de menor tamaño. Separador vibratorio: Su función es separar las partículas mas pequeñas y más grandes que los granos de maíz, mediante dos tamices de diferente calibre y con el movimiento vibratorio longitudinal que ofrecen los dos motores, las partículas se extraen con un flujo de aire.

Limpieza de granos• Aspirador de aire: Su función es

separar las partículas ligeras como el polvo del maíz. Posee unas membranas que ajustan el aire de los canales de aspiración y otras regulan el total de aire aspirado.

Separador de gravedad: Permite separar las partículas ligeras que no fueron separadas por los equipos anteriores, mediante el movimiento vibratorio generado por dos motores se separan la pequeñas partículas y se extraen por succión de aire.

Limpieza de granos• Separador magnético: Su función es separar

las partículas metálicas de los granos de maíz mediante unos magnetos.

Acondicionamiento del grano• Pre mojo: Se aplica humectación mediante una rosca

humectadora, con el fin de lograr una mejor separación del germen, pericarpio y endospermo.

Humectador: Su función es humectar y remover el maíz antes de pasar al pulidor, controla automáticamente la entrada simultánea de agua y maíz.

Con vapor: el grano es humectado y luego acondicionado con vapor a baja presión, la temperatura de vapor es de 100ºC, Este acondicionamiento es vital para facilitar el desprendimiento o rotura vertical del pericarpio del grano de maíz en el pulidor.

Desgerminación• Definición: Implica la eliminación o separación del

salvado, es decir, el pericarpio, la cubierta de la semilla, epidermis nuclear, capa de aleurona y el germen. En esta operación el grano se fractura y se separa en dos corrientes. Corriente 1: concha + germen + endospermo pequeño. Corriente 2: endospermo con poco germen y concha.

• Desgerminadores:– Impacto– Masa cilíndrica (Pulidores)

Desgerminación• Desgerminadores de Impacto: la separación se basa en el

impacto de las tetillas del roto contra en grano– Desgerminador beal y el modelo MHXK buhler

• Desgerminadores de masa cilíndrica o pulidor:– Remueve la concha y el germen del maíz por la fricción

interna entre grano y grano.– Funcionan bajo el concepto de la pulidora de arroz

Laminacion• Acondicionamiento del grist:

– El endospermo se acondiciona para la pre cocción en un tornillo sin fin con rociador incorporado.

– la cantidad de agua que se agrega es de aproximadamente 10 % en relación a la cantidad de maíz.

• Pre cocción: Proceso hidrotermico, en la cual ocurre la pre gelatinización de los almidones aumentando la capacidad de absorción de agua.

• presión de vapor entre 20-25 PSI y una temperatura entre 90 y 110ºC.

laminación• Objetivo de la laminación:

– Conferir al endospermo la característica de formar una masa adecuada para su uso final entregándola como hojuela a la molienda

• Conceptos asociados a la laminación:– Gránulos de almidón: Forma natural en que se

presenta los almidones, con características y forma especifica para cada tipo de fuente

propiedad Maíz dentado Maíz ceroso Maíz amiláceo

trigo arroz papa yuca

fuente cereal cereal cereal cereal cereal Raíz Raíz

Diámetro (µ) 5-30 5-30 5-30 1- 45 1 - 3 5 - 100 4 - 35

forma Ppligonal redonda

Poligonal redonda

Poligonal redonda irregular

Redonda lenticular

Esférica poligonal compuesta

Oval esférica Oval truncada

Tabla 1. forma y tamaño de los gránulos de almidón

Laminación• Gelatinización: gránulos de almidón se exponen al

calor y a humedad al mismo tiempo, gelatinizan; es decir, se hinchan por la adsorción de agua por los grupos hidroxilo, aumenta su viscosidad, los gránulos pierden su birefringencia.

La gelatinización depende de:• Tipo de almidón.• Concentración del almidón.• Temperatura.• Presencia de otros solutos• Esfuerzo cortante o la fricción durante el procesamiento

laminación•Retrogradación: incremento progresivo de las asociaciones intermoleculares con expulsión del agua atrapada y el consiguiente aumento de la rigidez.

Cambios producidos por la retrogradación de los almidones:

• Reducción de la viscosidad o consistencia• Perdida de la capacidad de absorber agua• Cambios texturales de los productos (endurecimiento)• Cambios sensoriales (arenosidad, sequedad)• Deshidratación• Pérdida de la claridad de las pastas.

Laminación• Proceso de laminación de hojuelas: El endospermo

pre cosido se dosifica a través de un cilindro de alimentación, el par de rodillos laminadores se obtienen las hojuelas con un tamaño de 1 cm de diámetro y 1 mm de espesor. Este proceso depende de:– Tamaño del grano– Acondicionamiento del grano– Presión de los rodillos– Condiciones físicas de los rodillos

Secado: secadora de lecho fluidizado, el cual transmite calor por convección.

• aire caliente a una temperatura entre 100 y 110ºC,

• el tiempo de residencia: entre 5 y 7 minutos,

• las hojuelas son enfriada con aire a temperatura ambiente.

Descripción del proceso de laminación

Consistencia• CONCEPTO DE CONSISTENCIA:

• MEDIR

• IMPORTANCIA DE LA CONSISTENCIA:– CONOCER SUAVIDAD AMASADO

– CONSISTENCIA

GRADO DE PRECOCCION

CAPACIDAD DE ABSORCION DE AGUA

MASA SUELTA

MASA DURA

ALTA

BAJA

MoliendaConcepto: reducir la granulometría de la hojuela, de tal forma que ayude a la formación de la masa

– Producto grueso masa áspera– Producto muy fino grumos

Objetivo de la molienda: • Llevar la hojuela a la granulometría, humedad y nivel

vitamínico requerido, cumpliendo con los estándares de calidad y volumen de producción requerido

molinos• La harina precocida era producida por molinos

de martillo• En la actualidad se utiliza cilindros estriados

con velocidad diferencial y diferente tamaño de estría

• Molinos cilíndricos inclinados:– 27º de inclinación.– Uso muy común en la industria.

• Molinos cilíndricos horizontales:– Disposicion horizontal– Celda de carga en la alimentacion– Molinos OCRIM: modelo con cernido y aspirado

intermedio

Molinos• Estrías y ángulo de inclinación:El numero de estrías varia para un molino de 250 mm.

– Molino pre-molienda: entre 200 y 300.– Molino B1: de 400 a 500– Molino B2: de 600 a 700.– Molino C1: de 800 a 900.– Molino C2: 900 a 1000.

• Angulo de corte:– Entre 30 y 45º para Angulo de corte– Entre 65 y 70º para ángulo de espalda

Descripción del proceso de molienda

Molienda Húmeda

MOLIENDA HÚMEDA: Es un proceso altamente sofisticado que por medios físicos y químicos separa los componentes del grano de maíz en una serie de productos útiles.

INDUSTRIALIZACION DEL MAIZMOLIENDA HUMEDA

MAÍZ AMARILLO

ACEITE

MOLIENDA HUMEDA

ÁCIDO CÍTRICO

GLÚTEN

GERMEN

FORRAJE

LECHADA DE ALMIDON

PASTA

DEXTROSA MONOHIDRATADA

SORBITOL

LISINA

COLOR CARAME

LO

ETANOL

GLUCOSA Y

JARABES

ALMIDÓN MODIFICADO

DEXTRINASFÉCULA DE MAÍZ

MALTO DEXTRINAS

ALMIDÓN INDUSTRIAL

DEXTROSA

ALTA FRUCTOSA

DEXTROSAANHIDRA

Molienda HúmedaSub. Productos • Almidón de maíz (maicena):En productos

horneados baja la fuerza del gluten , suaviza la miga, texturiza y dora la corteza.

• Almidón modificado - vía ácida: En confitería se utiliza para creación de gomas, usado también en industria textil.

• Ester de almidón : Usado en industria textil . • Glucosa: Utilizada en creación de confites,

caramelos, helados y jarabes. • Dextrinas: Se usa como insumos para

adhesivos.

Molienda Húmeda• Caramelo (colorante): Producto de la tostación

de la glucosa, provee de color a bebidas sin alcohol.

• Adhesivos: De la unión de glucosa, dextrina, jabón anhidro, bórax.

• Gluten feed: Se le da al ganado, por su contenido proteico.

• Gluten meal: Alimento para aves de corral.• Malto dextrina: Sirve en alimentos para

extender y dar cuerpo. Posee moderado poder edulcorante, sabor dulce.

INDUSTRIALIZACION DEL MAIZ

MAÍZ BLANCO

BOTANAS

NIXTAMALIZACIÓNTORTILLA

MASA

OTROS ALIMENTOS TRADICIONA

LES

FORRAJE

MOLIENDA HUMEDA HARINA

PROCESO DE NIXTAMALIZACIÓN

NIXTAMAL (CAL GRANO

COCIDO)

COCCION CON CAL/ REMOJO/LAVADO

CALAGUA

MOLINOS DE PIEDRA

MASA (CAL PASTA

COCIDA)

MOLINO DE PIEDRA O MOLINOS DE MARTILLO

MODIFICADO

HORNEADOSECADO MOLINO DE

MARTILLO TAMIZADO MEZCLADO

FREIDO

EXTRUSIÓN

Cocción: Maíz al 12.5% H (base 1 kg) se le agrega cal (8-10g) y agua (3 L). Tiempo 10-40 min a 85-100 C

PROCESO DE NIXTAMALIZACIÓN

Molienda húmeda: molino de piedras (lava o de óxido de aluminio) : se obtiene masa a 51% H

Remojo 14-18 hrs.

Drenado y lavado: se obtiene nixtamal aprox. a 48 % H.

A partir de la masa se siguen tres opciones: Laminado, cortado y horneado (280-300 C/1 min): Tortillas 42 % H Extruído y freído (160-180 C/1 min): para botanas (2% H) Obtención de harina de maíz nixtamalizada

OBTENCIÓN DE HARINA NIXTAMALIZADA

SECADO

Etapa 1: Instantáneo alta temperatura

Etapa 2: A contracorriente baja temperatura

Molienda seca (molino de martillo o rodillos)

Clasificación y mezclado por granulometría

Tamizado/aspiración

Masa (36 % Humedad)

HARINA DE MAIZ (10 % Humedad

AUMENTA LA BIO DISPONIBILIDAD DE VITAMINAS

CAMBIOS DEL GRANO POR NIXTAMALIZACIÓN

DESPRENDIMIENTO Y REMOCIÓN DEL PERICARPIOHINCHAMIENTO DE LOS GRÁNULOS DE ALMIDÓN:

GELATINIZACIÓN

RETROGRADACIÓN

AUMENTA LA CONCENTRACIÓN DEL CALCIÓ

OTROS PRODUCTOS DEL MAIZ

Flujo grama del proceso de elaboración de aceite de maíz

Recepción de la materia prima (Germen acondicionado)

Prensado

Agotado con hexano

Filtrado

Neutralización

Lavado acuoso

Blanqueo (105ºC)

solvente

Impurezas solidas

Jabón remanente

Arcilla activada

Flujo grama del proceso de elaboración de aceite de maíz

filtrado

winterizado

Filtrado

Desodorizacion (218-235ºC)

Envasado

Aceite refinado

Constituyentes volátiles

Material insoluble

arcilla

Flujograma del proceso de elaboración de cereales para

desayuno

Diagrama de Flujo Componentes de la Máquina para producir cereal de desayuno1. Mezclador de harina

2. Transportadora de tornillo3. Extrusora de tornillo doble 4. Transportadora de aire5. Maquina de producir hojuelas6. Transportadora de aire7. Secadora con cinta continua

8. Trasportadora elevada 9. Alimentador vibrante

10. Maquina para hornear11. Transportadora de aire12. Maquina de revesimiento de azúcar13. Secadora con cinta continua extendida14. Transportadora de enfriamiento

Obtención de etanol a partir de maíz

Obtención de etanol a partir de maíz

PLA = Acido Polilácticoun polímero versatil obtenido del maíz, u otros cultivos renovables, con alto contenido de almidón que se utilizaran para obtener dextrosa, que es un azúcar naturalLa dextrosa se convierte en ácido lactico mediante un proceso de fermentación, para convertírse en una materia de características similares al plástico a través de un proceso de polimerización

El proceso necesita dextrosa para obtener PLA, el maíz es un producto que tiene abundante almidón. Se utiliza maíz porque es el producto más abundantedel que se puede obtener azúcar natural que actualmente existe en todo el mundo

¿Qué es PLA?

PROCESO DE PRODUCCION DEL PLA

Polymer Modification

Acido lácticoFermentaciónDextrosa que es un tipo de azúcar

MAÍZ

Proceso fisico quimico se obtiene el monómero

PolimerizaciónLactide el producto quimico que se obtiene

Proceso de fabricación del envase

PLA Obtención del ácido poliláctico

ALMIDÓN

PROPIEDADES INDUSTRIALES DEL PRODUCTO

Vasos y envases fabricados con PLA posee excelentes propiedades:

Gran claridad y brillo (similar al APET)Gran rigidez (similar al PS)Gran resistencia (similar al APET)Barrera a sabores y oloresResistencia a grasas y aceiteExcelentes propiedades de impresiónCosto de producción mas economico

VENTAJA DE ESTA TECNOLOGIAPLA

• Al nivel ambiental estos envases plásticos se descomponen mucho mas fácil y en menor tiempo

• Las condiciones óptimas para realizar un proceso controlado de compostaje industrial deben ser a 60ºC y 95% de humedad.

• Bajo estas óptimas condiciones, los envases de PLA se descomponen en compost en un plazo de 45-60 días (6-8 semanas)

día 1 día 15 día 30 día 45 día 58

Pasos a seguir para mantener una buena calidad

del grano de maíz1. Sanidad de las instalaciones:

– Limpieza y cordón sanitario de los silos.2. Análisis de recepción:

– Normas COVENIN a utilizar. 612-1982. “muestreo” y 1935-87 “maíz para uso industrial”

3. recepción

4. Acondicionamiento:– Limpieza– Secado– Protector contra insectos

5. Almacenamiento y conservación.

6. Ventilación:– Ventilación secante hasta estabilizar el

grano– Ventilación de mantenimiento

Pasos a seguir para mantener una buena calidad

del grano de maíz

Pasos a seguir para mantener una buena calidad

del grano de maízOBJETIVOS DE LA VENTILACION:• Impedir la migración y condensación de

humedad debido a los cambios de la temperatura durante el día y la noche, sobre todo cuando se almacena en silos metálicos.

• Evitar la formación de focos de calor.• Remover los olores de la masa de granos,

generados por la respiración.•  Establecer condiciones para refrescar el

grano.

Migración de la humedad• Grano caliente y temperatura ambiente fresca. En

este caso, la temperatura del aire y del grano decrece cerca de la pared,

• Grano fresco y temperatura ambiente caliente. La temperatura del aire y del grano aumenta cerca de la pared del silo, el aire caliente asciende por disminución de su densidad y al chocar con el techo,

Pasos a seguir para mantener una buena calidad del grano de

maíz7. Perfil de calidad:

– Humedad– Impurezas– G.D.T– G.D. por calor– Germen dañado

8. Despachos9. Control de plagas

Importancia del laboratorio de control de

calidad1. Importancia económica del

laboratorioa) Para determinar las condiciones de recibo

de los granos de los productores.b) Para controlar los procesos internamente

2. Funciones del laboratorio de granos

a) Predictivas: Durante la recepción, seguimiento de los procesos.

b) De controlc) De investigación

Importancia del laboratorio de control de

calidad3. Características del laboratorioa) Repetitividadb) Imparcialidadc) Seguridadd) Planificacion de los trabajos

Higiene y seguridad en el laboratorio de control de

calidada) Normas de higiene

• Trabajar con orden y limpieza• Actuar responsablemente• Atención a lo desconocido

b) Protección• Cuidar los ojos.• Vestimenta en el laboratorio• Uso de guantes

c) Precauciones especificas