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Información tecnológica

On-line version ISSN 0718-0764

Inf. tecnol. vol.17 no.3 La Serena  2006

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642006000300006 

 

Información Tecnológica-Vol. 17 N°3-2006, pág.: 33-39

INDUSTRIA ALIMENTARIA

Molienda de Trigo: Ensayos Comparativos de Escala Industrial con Planta Piloto

Wheat Milling: Comparative Tests between Experimental and Commercial Mills

Carlos A. Osella, Hugo D. Sánchez, Rolando J. González y María A. de la Torre
Instituto de Tecnología de Alimentos, Facultad de Ingeniería Química, Universidad Nacional del Litoral, C.C. 266, 3000 Santa Fe-Argentina
(e-mail: hsanchez@fiqus.unl.edu.ar)


Resumen

El objetivo del presente trabajo fue evaluar el potencial de la molienda experimental de planta piloto para la producción de harinas con características similares a las obtenidas en el proceso industrial. Se analizaron los aspectos físicos, químicos y tecnológicos de harinas provenientes de distintos trigos, producidas por dos molinos experimentales y por uno industrial. Las evaluaciones de las harinas fueron realizadas por triplicado y analizadas estadísticamente por el test de rango múltiple de Duncan. Se encontraron diferencias en los valores amilográficos, farinográficos y en la composición química de las harinas. Las características alveográficas y el comportamiento tecnológico mostraron diferencias no significativas (α=0.05). Se concluye que los diagramas propuestos en la molienda experimental pueden ser utilizados para predecir el comportamiento del trigo en la molienda industrial.

Palabras claves: molienda de trigo, propiedades de harinas, test de Duncan, tests estadísticos


Abstract

The objective of the present study was the evaluation of experimental milling at a pilot plant for the production of flours having characteristics similar to those obtained in an industrial process. The physical, chemical, and technological aspects of flours from different wheats, produced by two experimental and one industrial mill were evaluated. The evaluations of the flours were carried out in triplicate and statistically analyzed using a Duncan multiple range test. Differences were found among amylographic and farinographic values, as well as in the chemical compositions of the flours. The alveographic and technological behavior showed not significant  differences (a = 0.05). It is concluded that the diagrams proposed for experimental milling could be used to predict the behavior of flour in industrial mivdroppelmann@unab.cllling .

Keywords: wheat milling, flour characteristics, Duncan test, statistical analysis


INTRODUCCIÓN

El proceso gradual de ruptura del grano de trigo, la recuperación de endospermo adherido al salvado y finalmente la reducción del endospermo a harina, generan innumerables corrientes de productos en un diagrama de molienda industrial. Después de cada etapa de reducción de tamaño, el material es derivado a la zona de tamices para efectuar la separación de las distintas fracciones, primeramente de acuerdo a su tamaño y luego según su densidad (Villanueva et al., 2001).

En el acondicionamiento previo a la molienda, el objetivo principal es producir un cambio en las características mecánicas de los diferentes tejidos del grano, mejorando de esta manera las posibilidades de separación del endospermo de las restantes capas del grano. Este acondicionamiento influye no solo en el rendimiento de molienda sino también en la calidad de la harina obtenida (Gobin et al., 1996).

La primera etapa de molienda es el proceso de rotura durante el cual el grano de trigo se rompe y se facilita la separación entre el endospermo y pericarpio. El mecanismo por el cual se abre el grano es su paso a través de cilindros ranurados los cuales trabajan a velocidades diferentes. Fang y Campbell (2003b)  han demostrado la utilidad de una función matemática para predecir el comportamiento de los granos durante la primera rotura de la molienda.  En la medida en que se avanza en el proceso de rotura, los cilindros presentan una menor separación entre ellos y las ranuras van siendo progresivamente menores (Hsieh et al., 1980).

La pureza de la harina de trigo, tradicionalmente expresada por el contenido de cenizas, es mayor en el centro del grano que en las capas exteriores. Bajo contenido de cenizas en la harina indica un bajo nivel de contaminación con pericarpio o germen. (Kim y Flores, 1999).

Las harinas obtenidas de los distintos cernedores planos (plansifters) pueden ser mezcladas en su totalidad para lograr una harina global o clasificadas para realizar mezclas especiales que permitan obtener diferentes calidades de harina (Villanueva et al., 2001). La calidad panificable de estas harinas se determina evaluando su absorción de agua, sus propiedades físicas y su comportamiento tecnológico en el proceso de panificación (Menkovska et al., 2002).

Muchos tests han sido utilizados para la evaluación de harinas, desde algunos simples y de bajo costo hasta otros complejos y más costosos (Ranum, 2002).

El objetivo principal de una molienda experimental es producir, a partir de una pequeña cantidad de trigo, una harina equivalente a la producida en un molino industrial. El rendimiento y el color de la harina indican la factibilidad de molienda que tiene el grano a lo que se debe agregar un test o ensayo de panificación (Ziegler y Greer, 1978). Existen considerables progresos en el desarrollo de molinos experimentales, los que se diferencian principalmente por la calidad de producto que pueden generar (Zhu et al., 2001; Fang y Campbell, 2003a; Tronsmo  et al., 2003; Darlington et al., 2003).

El objetivo del presente trabajo fue evaluar el potencial de la molienda experimental, con dos instalaciones diferentes de planta piloto, para la producción de harinas con características similares a las obtenidas a partir del proceso de molienda industrial.

MATERIALES Y MÉTODOS

Trigo

Se utilizaron tres trigos comerciales provenientes de la zona central de la Argentina cosecha 2003/2004 identificados como  A, B, C. Los valores de humedad fueron: 13.2%, 13.5 % y 13.8% respectivamente; cenizas: 1.57%, 1.60% y 1.58 %  y los valores de peso hectolítrico fueron: 78.4, 79.2 y 81.7

Molienda

Molienda industrial:    Se llevó a cabo en Molinos Matilde, Santa Fe, Argentina cuya capacidad de molienda es de 100 ton/día. El diagrama utilizado en la molienda de los diferentes trigos consistió en 4 pasajes de rotura por cilindros ranurados, intercalando cernedores planos con tamices entre 150 y 840 μ de abertura; 10 pasajes de reducción por cilindros lisos, utilizando cernedores planos con tamices entre 100 y 420 μ de abertura. La velocidad de los cilindros para cada par, fue de 420 y 168 rpm. También se contó con dos etapas de purificación de sémolas y otras dos de recuperación de endospermo a partir del salvado obtenido. La mezcla total de las distintas fracciones de harina fue la utilizada para los ensayos comparativos

Molienda experimental: Los molinos experimentales utilizados para la molienda de los tres trigos fueron: I - Molino de laboratorio con diseño propio perteneciente a Molinos Matilde, Santa Fe, Argentina con capacidad de 5 Kg/h; y II - Molino Buhler Miag, tipo MLGV Variostuhl con Buhler Rotostar Plansifter tipo MPAR-H con capacidad de 10 kg/h. Ambos fueron usados con una carga inicial de molienda de 6 Kg. El trigo fue previamente limpiado en equipo Labofix (Brabender), luego acondicionado a 16% de humedad y finalmente almacenado en bolsas de polietileno durante 24 horas. Los ensayos en los dos molinos experimentales fueron realizados de acuerdo a los diagramas de molienda que se muestran en Figuras 1 y 2.

Análisis Químicos y Reológicos

Los análisis químicos de las harinas obtenidas por los tres sistemas de  molienda, fueron realizados por triplicado según AACC (1994): Humedad 44 -15A, Cenizas 08 - 12, Almidón Dañado 76 - 30A.

Para los ensayos reológicos se utilizaron el farinógrafo Brabender, el alveógrafo Chopin y el amilógrafo Brabender. En el farinografo se trabajó con 300g de muestra (AACC 54 - 21) para determinar absorción de agua, tiempo de desarrollo, estabilidad y ablandamiento. Con el alveógrafo y según Faridi y Rasper (1987) se obtuvieron los valores de W (energía), P (resistencia), G (índice inflamiento), y L (extensibilidad). Con el amilógrafo se obtuvo el pico amilográfico, usando 80g de muestra (14% base húmeda - b.h.) en 450 ml de agua destilada, agitando a 75 rpm y calentando a 1.5ºC/min hasta llegar a los 95ºC.

Ensayo de Panificación

Los panes fueron elaborados por triplicado según el ensayo de panificación para pan francés  [300 g harina, 6 g levadura, 6 g NaCl, 100 ppm ácido ascórbico - Nutring S.A. Argentina y 50 ppm  amilasa fungal 5000 SKB - Nutring S.A. Argentina] (Sánchez et al., 1983). El agua agregada, en todos los casos, era coincidente con el valor de absorción de agua farinográfica. El amasado fue llevado a cabo a 60 rpm en farinografo durante 15 min.

Después del amasado la masa se dejó fermentar a  27ºC y 80% de humedad relativa, controlando el levantamiento con el medidor de empuje. Este medidor de empuje consiste en un cilindro de vidrio (75 mm altura, 45 mm diámetro interior) con un pistón de plástico que se eleva por la acción fermentativa de 25 g. de  masa, ascendiendo desde los 12 a los 25 mm durante la primera fermentación.

Luego la masa fue cortada, moldeada y llevada a la segunda fermentación en iguales condiciones de temperatura y humedad relativa que en la primera fermentación. Se controló el levantamiento con el medidor de empuje, el que ascendió de 15 a 45 mm. Finalmente se llevó a cocción a 210ºC durante 30 minutos en  horno eléctrico marca Dalvo (Santa Fe-Argentina) con incorporación de vapor. Los panes fueron evaluados una hora después de la cocción. El volumen de pan fue medido por el sistema de desplazamiento de semillas. El análisis sensorial de los panes, para asignación de puntaje, fue llevado a cabo por un panel de tres expertos. Las muestras fueron servidas en rodajas y a un mismo tiempo. De acuerdo a las recomendaciones de Pyler (1973), los atributos evaluados y sus valores óptimos fueron: volumen, 15 (corresponde a vol. esp. 5cc/g); corteza, 15 (color y espesor); textura, 15 (elasticidad, pegajosidad); color de miga, 10 (blanco crema es el óptimo); textura de miga, 10 (tamaño y forma de los alvéolos); aroma, 15 (aroma a pan fresco); y sabor, 20 (flavor y masticabilidad).

Análisis Estadístico

Los resultados obtenidos por triplicado fueron analizados estadísticamente por el test de rango múltiple de Duncan (Montgomery, 1991).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El rendimiento de molienda en la escala industrial fue de 78%, 76%, y 77% para los trigos A, B, y C respectivamente. Estos valores fueron sustancialmente mayores que los obtenidos en las escalas pilotos: Molino I (56%, 55% y 56%); Molino II (54%; 52% y 55%).  Esta  gran  diferencia entre la molienda industrial y la experimental podría ser causada por la diferente extensión que presentan los correspondientes diagramas de molienda. Por su parte, no se observaron diferencias relevantes de rendimientos de molienda entre los dos molinos experimentales de planta piloto.

Fig. 1: Diagrama de molienda de Molino experimental I: R1, cilindros ranurados (6.4 por cm); R2, R3, R4, R5 y R6 cilindros lisos. Velocidad de cada par de cilindros  420 y 168 rpm.


Fig. 2: Diagrama de molienda de Molino experimental II: R1, R2, R3, R4 R5 y R6 cilindros ranurados (6.4 por cm) con velocidades de 420 y 168 rpm.

En Tabla 1 se puede apreciar los resultados de las determinaciones químicas de las harinas provenientes de los distintos trigos, obtenidas en el molino industrial y en los dos molinos experimentales. Las harinas de los molinos experimentales tuvieron valores más altos de humedad que las harinas procedentes del molino industrial, debido a la menor cantidad de etapas que se llevan a cabo en los primeros. A su vez las harinas industriales tuvieron valores de cenizas más altos como consecuencia de un mayor rendimiento, considerando que mayor contenido en cenizas indica mayor contenido en aleurona, pericarpio y germen. Por su parte, los valores de almidón dañado difieren significativamente en las harinas obtenidas por los tres diagramas de molienda. Este hecho podría deberse a la existencia de distintos niveles de separación entre cilindros lo que influiría significativamente sobre los valores de almidón dañado (Villanueva et al., 2001). Respecto a los valores de gluten húmedo de las harinas, se aprecia que no presentan diferencias significativas para  cada trigo en las distintas moliendas, en cambio existen diferencias significativas para las harinas de los distintos trigos.

Tabla 1: Resultados de las determinaciones químicas en harinas provenientes de los diferentes
trigos y de los distintos sistemas de molienda

 

Molinos

 

Industrial

 Experimental  I

 Experimental II

 

Harina proveniente de Trigo:

 

A

B

C

A

B

C

A

B

C

Humedad (%)

13.7a

13.5a

13.6a

14.9b

15.0b

14.7b

14.7b

14.8 b

14.8b

Cenizas (% b.s.)

0.673a

0.681a

0.679a

0.581b

0.588b

0.585b

0.600b

0.595b

0.603b

Almidón dañado (% b.s.)

6.00a

6.10a

5.85a

3.76c

3.58c

3.95c

  5.29b

5.32b

5.09b

Gluten húmedo (%)

28.0c

31.2b

35.4a

27.5c

30.9b

35.0a

28.1c

31.9b

34.7a

(b.s.): base seca
Diferentes letras en la misma línea indican significación estadística al nivel de 5 %

Las características reológicas de las harinas se presentan en Tabla 2 donde se puede apreciar que los valores de pico amilográfico obtenidos con cada harina de procedencia industrial fueron más bajos que los obtenidos con las harinas experimentales. Esto refleja una mayor actividad amilásica, probablemente debido a valores más altos de almidón dañado (Sánchez et al., 1986) o a la presencia de mayor contenido de amilasas en aquellas harinas procedentes de un molino con mayor rendimiento de molienda. Las amilasas del trigo se encuentran alojadas principalmente en el pericarpio, con pequeñas cantidades también en la aleurona y en la envoltura de la semilla o testa (Rani et al., 2001), consecuentemente un valor alto de cenizas, indica también una mayor contaminación de la harina con partículas de peri-carpio y germen.

Los valores obtenidos con el farinógrafo, en coincidencia con Kihlberg et al., (2004), muestran algunas diferencias entre las harinas procedentes de los distintos molinos (Tabla 2). Se observa, por ejemplo que para absorción de agua (base 14%) existe diferencia significativa entre el molino industrial y el molino experimental I; la que podría deberse al distinto contenido de almidón dañado. Sánchez et al., (1986) mostraron una alta correlación entre el contenido de almidón dañado de harinas y su capacidad de absorción de agua en el farinógrafo. Respecto a tiempo de desarrollo, estabilidad y ablandamiento los resultados muestran la existencia de valores dispares que no permiten obtener una conclusión.

En lo relativo a las características del gluten, analizadas con el alveógrafo (W, G y P/L) y para cada trigo, no se encontraron diferencias que tengan alguna significación estadística entre los tres sistemas de molienda (Tabla 2).

Tabla 2 : Características reológicas de las harinas provenientes de diferentes trigos y de los distintos sistemas de molienda

 

Molinos

 

Industrial

 Experimental  I

 Experimental II

 

Harina proveniente de Trigo:

 

A

B

C

A

B

C

A

B

C

Actividad Amilásica

                 

Pico Amilográfico (U.B.)

760b

610c

580c

930a

740b

710b

890a

710b

690b

Farinogramas

                 

Absorción de agua (%) (1)

59.5

60.5

61.0

51.9

52.8

53.2

57.6

57.2

58.0

Absorción de agua (%) (2)

59.0a

59.6a

60.2a

53.5b

54.7b

54.0b

58.9a

58.7a

59.5a

Desarrollo (minutos)

2.0d

2.5c

4.0a

2.5c

3.5b

4.5a

2.5c

3.0b

4.5a

Estabilidad (minutos)

4.5d

8.0b

8.0b

5.0d

9.0a

8.5a

6.0c

8.0b

8.0b

Ablandamiento (U.B.)

60a

60a

40c

60a

50b

30d

50b

60a

30d

Alveogramas

                 

W (J x 10-4)

260c

280b

310a

250c

275b

305a

255c

285b

320a

G (ml)

22.5a

18.0b

22.0a

23.5a

20.0b

22.0a

22.0 a

18.0b

24.0a

P/L (relación)

0.82c

1.25a

1.15b

0.78c

1.20a

1.05b

0.88c

1.30a

1.10b

Ensayo de Panificación

                 

Volumen Específico (cc/g)

4.60c

4.85b

5.30a

4.50c

4.75b

5.20a

4.65c

4.80b

5.48a

Puntaje (máx. 100)

80

85

94

79

82

90

83

88

92

(1)(base tal cual); (2) (base 14%); (U.B.: Unidades Brabender)
Diferentes letras en la misma línea indican significación estadística al nivel de 5 %

Con respecto a  los resultados de los ensayos de panificación se debe destacar que no hay diferencias significativas entre los tres sistemas de molienda y que existen diferencias entre los distintos trigos.

CONCLUSIONES

En coincidencia con Collado y De Leyn (2000) este conjunto de  resultados muestra que no todas las evaluaciones reológicas pueden predecir con certeza el comportamiento tecnológico de una harina. En cambio el ensayo de panificación aparece como una herramienta más apropiada para evaluar en forma global todos los parámetros involucrados en determinar la calidad de las harinas.

Teniendo en cuenta las consideraciones precedentes y el equipamiento experimental utilizado, se puede concluir que la molienda en planta piloto brinda abundante información relativa al futuro comportamiento del trigo en una molienda en escala industrial.

REFERENCIAS

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