El Maíz y su transformación en Harina

2. Elementos nutritivos
3. Tipos de maíz
4. Molienda seca
5. Molienda húmeda
6. Sub productos de la molienda
7. Test de la dureza y espectrofotometría NIR
8. Prueba de flotación de maíz
9. Bibliografía

INTRODUCCIÓN

El maíz es originario de América, donde era el alimento básico de las culturas americanas muchos siglos antes de que los europeos llegaran al Nuevo Mundo. El origen de esta planta sigue siendo un misterio. Hay pruebas concluyentes, aportadas por los hallazgos arqueológicos y paleobotánicos, de que en el valle de Tehuacán, al sur de México ya se cultivaba maíz hace aproximadamente 4.600 años. El maíz silvestre primitivo no se diferenciaba mucho de la planta moderna en sus características botánicas fundamentales. En España empezó a cultivarse en 1604, introducido en Asturias por el gobernador de la Florida. Durante el siglo XVIII, el cultivo se difundió de forma gradual por el resto de Europa. Las numerosas variedades de maíz presentan características muy diversas: unas maduran en dos meses, mientr que otras necesitan hasta once. El follaje varía entre el verde claro y el oscuro, y puede verse modificado por pigmentos de color marrón, rojo o púrpura. La longitud de la mazorca madura oscila entre 7,5 cm y hasta 50 cm, con un número de filas de granos que puede ir desde 8 hasta 36 o más. En el maíz de harina predomina el almidón blando o menos compacto, que facilita la molienda del grano. Se cultiva mucho en los Andes sudamericanos, en los territorios que ocupaba el antiguo Imperio inca.

El grano de maíz maduro está compuesto por 3 partes principales:

Pericarpio: : Capa exterior de cubierta protectora dura y fibrosa que encierra al grano. Comprende el pericarpio la testa y la cofia, en un pequeño casquete que cubre la punta del grano y protege al embrión. En el cereal ya maduro, tiene la función de impedir el ingreso de hongos y bacterias

Endosperma : Reserva energética, representa el 80-84% de peso total del grano. Compuesta por 90% de almidón y 7% prot. acompañadas de aceites, minerales y otros compuestos . Funciona como dador de energía a la planta en su desarrollo.

Germen: : En el extremo más bajo del grano ocupando el 9,5 al 12 % del volumen total de grano. Posee dos partes destacables, el eje embrionario (planta nueva) y el escutelo que constituye una gran reserva de alimento. En el grano maduro el germen contiene alto porcentaje de aceites ( 35 – 40%).

ELEMENTOS NUTRITIVOS

La semilla es una cariopsis. Sus constituyentes en promedio son:

agua 13,5 % proteína 10% aceite 4,5 %

almidón 61,0 % azucares 1,4 % otras sustancias 9,6 %

Carbohidratos: De esta forma se almidón en un 61%, azucares 1,4%, pentosanos 6,0% y fibra cruda 2, 3 % . El almidón presente está compuesto en un 27% por amilosa y un 73% por amilopectina

Proteína: Representa un 10% y es biológicamente balanceada. La zeina que es la principal proteína del endosperma , es muy deficiente en lisina (2%), triptofano (0.5%). Para el crecimiento y mantención de tejidos del cuerpo humano, estos niveles deben duplicarse a 4 y a 1% respectivamente.

Grasas: existe aprox. 4,5 % en el grano entero, encontrándose los ácidos linoleicos, palmítico y araquidónico entre otros. El 80% de lípidos se hallan en el germen

Sustancias Minerales: Las cenizas que están constituidas por P (0.43%), K (0.40%) , Mg (0.16%) S (0.14%) y otros minerales 0.27%

Vitaminas: Existan cantidades significativas de caroteno 4,85 mg/kg , vit A 4188,71 mg/kg , tiamina 4.54 mg/kg , riboflavina 1.32 mg/kg , niacina 14.11mg/kg, ácido pantoteico 7,41 mg/kg y vitamina E 24,71 mg/kg. La cantidad de vit A varía con el color amarillo del grano, al punto que el maíz de granos blancos prácticamente carece de vitamina A

TIPOS DE MAÍZ

Maíz Tunicado ( Zea mays tunica Sturt): Es un tipo escaso de maíz, cuyos granos están encerrados en una vaina. La mazorca está cubierta por una envoltura foliar como las de otros tipo de maíz. Normalmente no se cultiva en forma comercial

Maíz Reventón ( Zea mays everata Sturt): Los granos son pequeños, redondeados, amarillo intenso o anaranjado, o aguzados y blanquecinos. Este maíz es una forma extrema del maíz duro, cuyo endosperma sólo contiene una pequeña parte de almidón blando. Se usa para Pop corn e industria contera

Maíz Cristalino (Zea mayz indurata Sturt) Sus granos son corneos y duros, vítreos de forma redondeada o puntuda. El color del grano es amarillento o anaranjado y su velocidad de secado comparativamente más lenta

Maíz Dentado ( Zea mays indenata Sturt): Es el tipo más extensamente cultivado. Se caracteriza por una depresión en la corona del grano. El almidón corneo está acumulado en la periferia del grano , mientras que el blanco o harinoso llega hasta la corona, produciendo el indentado a la madurez.

Maíz amilaceo ( Zea mays amilacea Sturt) : Maíz harinoso o amilaceo, algo parecido al maíz cristalino en las características de las planta y de la mazorca. Los

granos están constituidos principalmente por almidón blando y son escasamente o no dentados. Es uno de los tipos más antiguos de maíz . Es usado en la fabricación de harinas porque le confiere un color más blanco

Maíz dulce ( Zea mays saccharata Sturt): Granos con alto contenido de azúcar, de aspecto transparente y consistencia cornea cuando inmaduros. Al madurar la superficie se arruga. El maíz dulce difiere del dentado por un gen que permite la conversión de parte del almidón en azúcar. Se consume fresco, congelado o enlatado.

Maíz Cereo o ceroso ( Zea mays ceritina Kulesh): Granos de aspecto ceroso. El almidón está constituido exclusivamente por amilopectina, mientras que en los otros tipos el almidón es 73% amilopectina, 27 % amilasa. Se cultiva para producir almidón semejante a la tapioca.

MOLIENDA SECA

La molienda es una arte antiguo, cuya principal función es hacer que los cereales resulten más agradables y más deseados como alimentos. La molienda seca generalmente implica la eliminación de lo que el molinero llama salvado, es decir: el pericarpio, las cubiertas de la semilla, epidermis nuclear y la capa de aleurona. Además generalmente se elimina el germen por ser relativamente ricos en aceite, lo que hace que el producto se enrancie rápidamente disminuyendo su calidad . El salvado y el germen son relativamente ricos en proteínas, vitamina B, sustancias minerales y grasa, de modo que el producto molido si bien gana en paladar, pierde en valor nutritivo.

Mollienda Seca via fractumadores

Después de las inspecciones características del maiz que los molinos hacen a los productores de cereal, previo almacenamiento, este es sometido a un sistema de pre- limpia , en el cual no se descarta el fumigado. Las impurezas que acompañan el maiz son similares a las que se encuentran en otros cereales. Las que se adhieren al grano pueden ser eliminadas con aire seco que las arrasttra, y las de mayor tamaño o menor tamaño, se separan por medio de tamices o cribas de material perforado. El material ferrroso que pueda perjudicar las maquinarias sucesivas, se desechan por vía magnética. Las piedras y arena son eliminadas en las llamadas mesas de gravedad o máquinas de flotación de aire, las que separan el material por diferencia de peso específico. En el acondicionamiento se mejora el estado fisico del maiz , aumentando humedad en productos secos y disminuyéndolos en los muy húmedos. Esta etapa no solo depende de la humedad del grano , sino también del desgerminador empleado.

En la desgerminación, como su nombre lo indica , se separa el germen del resto del grano utilizando los fractumadores, esta etapa es imprescindible, el germen es empleado para la elaboración de aceite comestible, por otro lado las harinas que se obtienen sin una desgerminación, alcanzan un alto contenido de materia grasa lo que dificulta su conservación. A causa de la desgerminación se obtienen harinas, trozos y gérmen. La clasificación comienza por enviar los productos de la desgerminación a un planchister en donde son retiradas las harinas, y el resto se envía a un conjunto de mesas densimétricas para separar el germen y dejar diferentes trozos del grano, los que van a una segunda etapa de refinación. El producto obtenido de las mesas no está seleccionado totalmente, las que deben ser recicladas en las mismas máquinas. En esta etapa el germen es xtraído , y es almacenado oenviado a equipos de extracción de aceite. Un segundo acondicionamiento tiene como objetivo humedecer el endosperma hasta el punto que se produzca un máximo de grits y un mínimo de harina. Aquí con una rociadora se le adiciona agua, para luego enviarlos a los silos de reposo por cierto tiempo. Luego a base de bancos de cernidores, cilindros y sasores y múltiples aspiraciones para separar aquellas párticulas más livianas que puedan contaminar mercaderías; se logra una calibración más homogenea de los trozos. Los rendimientos generales que se obtienen son:

Molienda Seca vía molino Beall

Las diferencias con el otro tipo comienzan en el acondicionamiento: Se adiciona agua hasta que el grano alcance 22-25% de humedad. De esta forma la membrana que cubre el germen permanece adherida al salvado, evitando la presencia de pecas que contaminen el grits, además permite un mayor porcentaje de trozos gruesos. Con el molino Beall se procede a desgerminar y debido a las protuberancias del rotor , se desprende la cascara y germen rompiendo el endosperma en 2 o 3 pedazos. Luego se baja la humedad a 15 – 15.5% de humedad, en tubos rotatorios calentados a temperatura de 60-71°C, enfriándolo luego a 32-38°C por aspiración con aire frío, para luego cernir y separar el germen. Ya en este punto se pasa una sección de molinos de cilindros que pueden constar hasta 16 de estos. En los primeros molinos se separa germen que aún queda y se fragmentan trozos grandes, hasta que al final de la serie se dimensionan del tamaño requerido. Todo el sistema se acompaña de cernidores planos que ayudan a la clasificación. Harinillas y fracciones de gruesa granulometría se someten a desecación en tubos rotatorios calentados por vapor con una hunedad de 12 – 14%

Rendimientos generales para molino Beall:

MOLIENDA HÚMEDA:

La molienda seca se ocupa fundamentalmente de la separación de las partes anatómicas del grano. La molturación húmeda separa de igual forma , pero avanza mucho más y separa algunas de sus partes en sus constituyentes químicos. Por esto, los productos primarios son : almidón , proteína, aceite y fibra en lugar de salvado, germen y endosperma.

Luego de limpiar el maiz como en la molturación seca, se macera el maiz. Se sumerge el maiz en agua con 0.1 -0.2 % de dióxido de azufre. Se controla la temperatura alrededor de 48-52° C y la duración varía de 30 a 50 horas. A causa de esto el maiz presenta un 45 % de humedad y se ablanda suficientemente ( se puede detectar tocándolo). Durante este proceso de maceración se solubiliza el 6% del maiz. Comercialmente se realiza este proceso en cubas que contienen hasta 105000 lts. Normalmente el sistema de maceración utiliza 10 cubas en batería , trasladando el maíz desde la cuba 1 a la 10 y el agua de maceración desde la 10 a la 1. El dioxido de azufre se suele producir quemando azufre. El dioxido sirve para detener el crecimiento de organismos de la putrefacción, y es que el ion bisulfito reacciona con los enlaces disulfuro de la mattriz proteica del maiz y reduce el peso molecular de las proteinas haciendolas más hidrófilas y más solubles. El resultado es que el almidón se libera con más facilidad de la matriz proteica y el rendimiento de almidón es superior. Durante la maceración, va disminuyendo el nivel de dióxido de azufre en el agua de maceración a medida que van reaccionando más iones bisulfitos con la proteína. Al macerar con bisulfito, el maiz que se ha secado con temperaturas excesivas, proporciona cantidades inferiores de proteína soluble que el maiz no calentado. Ese maiz también produce rendimientos de almidón muy reducidos, por lo que no es aconsejable para la molturación húmeda Aunque el dioxido de azufre frena el desarrollo de algunos organismos, no detiene algunos lactobacilos. La maceración a 45-55°C, favorece la producción de organismos lácticos y las temperaturas más bajas conducen a la producción de ácido butírico . El propio maíz parece ser la fuente de los microorganismos. El papel del ácido láctico producido en la maceración, no está claro. Parece que solamente tiene un mínimo efecto en el ablandamiento del grano de maíz . Quizas su principal efecto sea el de bajar el pH y de detener el crecimiento de otros organismos. Despues de la maceración , el líquido de maceración contiene unos 60 grs de solubles totales por litro. Generalmente, el líquido de maceración se concentra hasta un 55% de sólidos y se mezcla con la cascara ( o más correctamente el salvado) y/o el germen agotado, para destinarlo a la alimentación animal. Los sólidos del líquido de maceración, también forman parte de medios de crecimiento, para la producción de ciertos microorganismos de interés. Los sólidos desecados contienen un 35% de nitrogeno proteico, 26% de ácido láctico, 18% de cenizas y 7% de ácido fítico, además contienen niveles razonables de vitamina B. Despues de la maceración, se muele groseramente el grano ablandado en un molino de fricción. Esto tiene por objeto romper el grano y liberar el germen sin fragmentarlo. A consecuencia de la maceración , el germen se hincha y vuelve gomoso. Para liberar el germen pueden ser necesarios dos pases por el molino, tras de lo cual, se separa del resto del grano con un separador de ciclón para líquidos o hidrociclone. La separación se basa en la densidad , a causa de una mayor riqueza de aceite, el germen tiene menor densidad. El germen recuperado se lava para quitarle el almidon adherido y se deseca. Despues se destina a la producción de aceite. Despues de la separación del germen , se criba el material restante . Las párticulas más gruesas , la cáscara ( salvado) y trozos de endospermo ( principalmente endospermo duro y corneo), se muelen otra vez . Esta vez se muele con molinos de piedra o con molinos de puntas de acero o con molinos de tipo de impacto. El objetivo ahora es separar el almidon, proteinas y fibra. La fibra (salvado) tiende a permanecer en piezas más grandes y se elimina por tamizado . Generalmente se da a la fibra una serie de tratamientos de criba por tamices de distintos tamaños y sae lava para quitar el almidon adherido. El tamiz más fino puede tener 75 μm . Despues de lavada la fibra, se escurrre (con presión ) y se deseca para su utilización como alimento animal. Por las otras salidas van el almidón y proteína. Como el almidon es más denso que la proteína , se pueden separar entre sí mediante grandes centrifugas continuas o con hidrociclones adicionales. El gluten, menos denso , con su 60 -70% de proteína en producto seco, es liberado de agua mediante centrifugación y luego desecado. Es un valioso subproducto utilizado como alimento animal. En este punto, el almidón contiene mucha proteina y debe sepurificado por recentrifugación o con hidrociclones. Los hidrociclones que se utlizan en este caso, funcionan bajo el mismo principio que los utilizados para separa el germen; no obstante son de un tamaño mucho más pequeño y se disponen secuencialmente en mucho mayor número. El almidón que se obtiene de ellos , contiene menos de 0.3 % de proteina, y queda listo para modificación química, conversión a jarabe, o para ser vendido como almidón previa desecación. La mayoría de la desecación se realiza con secadores flash. El almidón escurrido se inyecta a un chorro rápidamente movil de aire caliente. Los granos se secan rápidamente y se recogen en ciclones de polvo.

SUB PRODUCTOS DE LA MOLIENDA:

Molienda seca:

Grits para cervezas: Semolas utilizada en la elaboración de bebidas malteadas, el contenido de grasa no debe superar el 1% , para no afectar producción de espuma, sabor y conservación.

Grits para destilería: Se usa toda la cariopside del grano , excluido, el germen y algunas veces el salvado.

Grits para productos soplados:la planta maicera provee semola de maiz, con mat. grasa ( 0.8 -0.9%), exento de salvado.

Grits para polenta: La polenta se obtiene calentando el agua caliente , salada adecuadamente

Trozos: Generalmente se forman trozos pelados, sin germen que se emplean para Corn- Flakes.

Harinas para bizcochos y galletas: La harina de maiz sirve para disminuir el porcentaje de gluten de la harina de trigo y dar friabilidad a los bizcochos, confiere a tortas sabor dulce y almendrado.

Harina para pan

Germen para aceite: El alto contenido de grasa del germen, permite la extracción de éste a través de prensas o extracción por solvente ( hexano, etc)

Los siguientes 3 subproductos son para animales:

Harina Zootecnica: Para fabrica de piensos, reemplaza el maiz entero, esta formado ppalmente por la cascara.

Harina de extracción: Se usa el contenido proteico del germen ya sin aceite.

Trozos: Para cria de aves

Molienda Húmeda

Almidón de maiz ( maicena) : Carbohidrato de elevado peso molecular, es un polvo fino de color blanco. En prod. 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 tambien en ind. textil

Ester de almidón: usado en ind. textil

Stalok 300: Usado en la fabricación de papel.

Glucosa: Viene de la hidrólisis parcial del almidón. Utilizada en creación de confites, caramelos, helados. Se usa también en creación de jarabes y regulador de humedad en cecinas

Dextrinas: prod. de baja viscosidad se usa como insumo para adhesivo.

Caramelo (colorante): Producto de la tostación de la glucosa, provee de color a bebidas (an)alcoholicas

Adhesivos: De la union de glucosa, dextrina, jabon anhidro, borax.

Gluten Feed: Mezcla de agua de maceración concentrada,torta de germen, fibra. Se le da al ganado , por su contenido proteico (21 %).

Gluten Meal: Posee proteina que ha sido separada del endosperma en el almidon (60%) . Alimento para aves de corral.

Malto dextrina: Producto obtenido a través de procesos enzimáticos, sirve en alimentos para extender y dar cuerpo . Posee moderado poder edulcorante, sabor suave.

TEST DE LA DUREZA Y ESPECTROFOTOMETRÍA NIR:

Metodo en el cual debido a la relación dureza y ruptura es directa, influye enormemente en las aplicaciones del maiz . Es un metodo rápido y simple en cuanto a la preparación de la muestra. Ahora porque se usa el NIR (espectrofotometría de infrarrojo cercano), porque evita y resuelve problemas como largo tiempo de ejecución de análisis, resultados muy precisos, la preparación de la muestra es mínima, es ecologica ya que no requiere de reactivos químicos y es económico por que no utiliza ningún consumo adicional. Los enlaces básicos que absorven energía en el Nir son los grupos aminos , carboxilos, aldehidos, cetonas, entre otros. De modo que es una técnica para determinar constituyentes de sólidos de muy pequeño tamaño o finamente divididos.

Dentro de las aplicaciones de los equipos nir además del maiz, tenemos los cereales y granos de todo tipo, snack; polvos y pastas.

PRUEBA DE FLOTACIÓN DE MAIZ:

Método útil que sirve para comparar la densidad de diversos lotes de maiz. En un cilindro que contiene una mezcla de kerosene desodorizado más tetracloroetileno, ajustado a una densidad de 1.275 se agregan 100 grs de maiz. Se hace cuenta de los granos que flotan y se va a una tabla que relaciona lo cuantificado con el contenido de humedad del grano , con el porcentaje de granos que flotan , de modo que se obtiene la dureza relativa. Esta tabla se desarrolla con determinados factores de molienda seca de diferentes lotes de maiz que han sido secados a excesivas temperaturas, ya que estos pueden alterar los resultados. Se debe tener en cuenta que el maiz debe tener un contenido de humedad uniforme de caso contrario se debe aplicar un factor de corrección.

Bibliografía

• Araya, Julio.1996. Producción de Harinas. Tesis para obtención de titulo Técnico Universitario en Industria Alimentaria. Universidad de Santiago de Chile. Chile
• Marchese, pascualino. Las harinas. Pagina web http://www.pasqualinonet.com.ar/las_harinas.htm.

Sebastián Acuña Verrugio

Estudiante Universitario

Categoría: Agricultura