UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AGRÓNOMOS GRADO EN INGENIERÍA ALIMENTARIA DEPAR
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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AGRÓNOMOS GRADO EN INGENIERÍA ALIMENTARIA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA Y TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS
Tecnologías de elaboración de panes con masas madre: diseño y dimensionamiento de una línea de elaboración de pan con masa madre a escala piloto
TRABAJO FIN DE GRADO Autor: Guillermo Martín Ordóñez Tutor: María Jesús Callejo González y Antonio Morata Barrado Abril de 2015
Tecnologías de elaboración de panes con masas madre: diseño y dimensionamiento de una línea de elaboración de pan con masa madre a escala piloto
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ÍNDICE DE CONTENIDO
ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................... 5 ÍNDICE DE TABLAS ..................................................................................................... 6 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS. ........................................................................ 9 2. ANTECEDENTES. ................................................................................................ 11 2.1. TECNOLOGÍAS DE ELABORACIÓN DE PAN CON MASAS MADRE: EVOLUCIÓN, SITUACIÓN ACTUAL Y PERSPECTIVAS DE FUTURO. ...... 11 2.1.1. DEFINICION DE MASA MADRE ....................................................... 11 2.1.2. HISTORIA Y EVOLUCIÓN .................................................................. 12 2.1.3. CLASIFICACIÓN DE MASAS MADRE ............................................. 16 2.1.4. NUEVAS TENDENCIAS: EL USO DE CULTIVOS INICIADORES 17 2.2. ANALISIS DE LAS DIFERENTES ALTERNATIVAS EN LA ELABORACIÓN DE MASAS MADRE. ............................................................... 18 2.2.1. MASA MADRE TIPO I .......................................................................... 18 2.2.2. MASAS MADRE TIPO II ....................................................................... 20 2.2.3. MASAS MADRE TIPO III ..................................................................... 20 2.3. LAS MASAS MADRE EN PANIFICACIÓN: SU PAPEL EN LA CALIDAD NUTRICIONAL Y SENSORIAL DEL PAN. .................................... 21 2.3.1 CALIDAD NUTRICIONAL ................................................................... 22 2.3.2 CALIDAD SENSORIAL ......................................................................... 23 Atributos de flavor .......................................................................................... 23 2.3.3 PRINCIPALES ASPECTOS QUE INCIDEN EN EL IMPACTO DE LAS MASAS MADRE SOBRE LA CALIDAD DEL PAN .............................. 27 2.3.4 PROPIEDADES DE CONSERVACIÓN ............................................... 32 2.4. PAPEL DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LOS PROCESOS DE ELABORACIÓN DE PAN CON MASAS MADRE ............................................ 33 3. PAPEL DE LAS LEVADURAS ENOLÓGICA COMO CULTIVO INICIADOR DE UNA MASA MADRE. ................................................................... 35 3.1. MATERIALES EMPLEADOS EN EL ESTUDIO. ...................................... 35 3.1.1 MATERIAS PRIMAS PARA ELABORACIÓN DE MASAS MADRE. 35 Harina: ............................................................................................................... 35 Levadura: .......................................................................................................... 36 3
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Extracto de malta: ............................................................................................ 36 Extracto de malta con agar: ............................................................................ 37 3.1.2 EQUIPAMIENTO. ................................................................................... 37 Equipamiento usado durante la elaboración de la masa madre: ............. 37 Equipamiento usado durante la panificación: ............................................. 39 3.2. MÉTODOS PARA EVALUAR LA INFLUENCIA DE LA LEVADURA ENOLÓGICA SOBRE LA CALIDAD DEL PAN. ............................................... 40 3.2.1 PREPARACIÓN DE MASAS MADRES A PARTIR DE LA LEVADURA ENOLÓGICA. .............................................................................. 40 Protocolo ........................................................................................................... 40 3.2.2 PROTOCOLO PANIFICACIÓN CON MASAS MADRES. ............... 43 3.2.3 EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL PAN .................................... 47 4. RESULTADOS DE LA LEVADURA ENOLÓGICA SOBRE LA CALIDAD DEL PAN. ..................................................................................................................... 55 4.1. ELABORACIÓN DE MASA MADRE A PARTIR DE LEVADURA ENOLÓGICA. .......................................................................................................... 55 4.1.1 RECUENTOS DE LEVADURA 979 EN EXTRACTO DE MALTA DESPUÉS DE 24H A 23ºC, CÁMARA THOMA: ............................................ 55 Ensayo 1 (24h): ................................................................................................. 55 Ensayo 2 (24h): ................................................................................................. 55 4.1.2 RECUENTOS DE LEVADURA 979 EN MASA MADRE CULTIVO EN PLACAS. ........................................................................................................ 55 Ensayo 1 (24h, 200ml): ..................................................................................... 55 Ensayo 2 (72h, 200ml): ..................................................................................... 56 4.2. PARÁMETROS EVALUADOS DURANTE EL AMASADO, FERMENTACIÓN Y COCCIÓN. .......................................................................... 56 4.3. PARÁMETROS DE TEXTURA, COLOR, VOLUMEN Y HUMEDAD DE LOS PANES. ............................................................................................................. 57 4.4. PRUEBAS DE ANÁLISIS SENSORIAL ..................................................... 60 5. CONCLUSIONES. ................................................................................................ 61 6. DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DE UNA PLANTA PILOTO DE ELABORACIÓN PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS PRODUCTOS DE PANIFICACIÓN. ......................................................................................................... 63 6.1. PROCESO PRODUCTIVO E IMPLEMENTACIÓN DE LA MAQUINARIA ........................................................................................................ 64 4
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6.2. EQUIPO Y MAQUINARIA NECESARIA ................................................. 65 6.3. PRESUPUESTO DEL EQUIPAMIENTO .................................................... 69 7. BIBLIOGRAFÍA. ................................................................................................... 71 8. ANEJOS. ................................................................................................................. 73
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2-‐‑1 Pintura mural Egipcia, taller de elaboración de pan. .......................... 12 Figura 2-‐‑2 Mosaico de Horno griego. Fuente: www.sofiaoriginals.com ............. 13 Figura 2-‐‑3 Esquema de procesos de elaboración de masa madre tipo I,II y III. (Fuente: Chavan and Chavan, 2011) ....................................................................... 21 Figura 2-‐‑4 Efecto de las masas madre en la calidad nutricional del pan. (Fuente: Arendt et al, ,2007.) ...................................................................................................... 23 Figura 3-‐‑1 Autoclave, esterilización de medios de cultivo, y material de laboratorio de la UPM. Fuente: Elaboración propia. .............................................. 37 Figura 3-‐‑2 Peso para medir materias primas tanto de masas madre como de panes laboratorio de la UPM. Fuente: Elaboración propia. ................................... 37 Figura 3-‐‑3 Microscopio electrónico para recuento de colonias. Fuente: Elaboración propia. ..................................................................................................... 38 Figura 3-‐‑4 Centrifugadora de eppendorf, para concentrar la carga de levaduras de las masas madre. Fuente: Elaboración propia. ................................................... 38 Figura 3-‐‑5 Campana de flujo laminar para trabajar en esterilidad durante las siembras en placa. Fuente: Elaboración propia. ...................................................... 38 Figura 3-‐‑6 Amasadora Bear Teddy de 5 l de capacidad para amasar las masas madre. Fuente: Elaboración propia. .......................................................................... 38 Figura 3-‐‑7 pHmetro del laboratorio de la UPM. Fuente: Elaboración Propia. ... 39 Figura 3-‐‑8 Congelador para conservar el pan hasta el momento de su análisis. Fuente : Elaboración propia. ...................................................................................... 39 Figura 3-‐‑9 Horno para cocción de panes de la marca “Sveba Dahlen”. Fuente: Elaboración propia. ..................................................................................................... 39 Figura 3-‐‑10 Bandeja de enfriado. Fuente: Elaboración propia. ............................. 39 Figura 3-‐‑11 Amasadora “Subal” de 10 l de capacidad. Fuente: Elaboración Propia. ........................................................................................................................... 39 Figura 3-‐‑12 Cámara de fermentación para mm y panes. Fuente: Elaboración propia. ........................................................................................................................... 39 Figura 3-‐‑13 Levadura 979, en medio de cultivo agar malta .................................. 41 Figura 3-‐‑14 Cultivo de Saccharomycodes ludwigii 979 al microscopio. Fuente: elaboración propia ....................................................................................................... 41 Figura 3-‐‑15 muestra de masa madre para siembra en placa. Fuente: Elaboración propia. ........................................................................................................................... 42
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Figura 3-‐‑16 Campana de flujo laminar, para mantener la esterilidad de la siembra de placas. Fuente: Elaboración propia. ...................................................... 42 Figura 3-‐‑17 Centrifugadora de tubos eppendorf para concentrarlos cultivos para la masa madre del ensayo 2. Fuente: Elaboración propia. ............................ 43 Figura 3-‐‑18 Toma de medida de pH en masa de pan antes de la fermentación. Fuente: elaboración propia. ........................................................................................ 45 Figura 3-‐‑19 Pasos para tomas de medida de volumen del pan. 1. Introducir el pan, 2. Rellenar de nabina hasta enrasar, 3. Se mide el volumen sobrante. Fuente: elaboración propia. ........................................................................................ 48 Figura 3-‐‑20 procedimiento de análisis de humedad de la miga del pan, paso por paso. Fuente: Elaboración propia. ............................................................................. 50 Figura 3-‐‑21 Texturómetro TVT-‐‑300Xp. Fuente elaboración propia. .................... 51 Figura 3-‐‑22 Colorímetro. Fuente: elaboración propia. ........................................... 52 Figura 3-‐‑23 Cortadora eléctrica, para hacer las rebanadas de cata. Fuente: elaboración propia. ...................................................................................................... 53 Figura 3-‐‑24 Sala de cata y aspecto final del mantel a catar con las muestras. Fuente : elaboración propia. ....................................................................................... 53 Figura 4-‐‑1 De derecha a izquierda, Pan control, ensayos 1 y 2. ............................ 59 Figura 4-‐‑2. diagrama de araña de los atributos sensoriales. ................................. 60 Figura 6-‐‑1. Esquema de procesos del laboratorio. Fuente: elaboración propia. . 64 Figura 8-‐‑1 Consistograma del pan control. .............................................................. 74 Figura 8-‐‑2 .Consistograma del ensayo 1. .................................................................. 75 Figura 8-‐‑3 Consistograma del ensayo 2. ................................................................... 76
ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2-‐‑1 Clasificación de masas madre. (Brandt, 2007). ..................................... 17 Tabla 2-‐‑2 Compuestos voláties y no volatiles presents en masas madre de harina de trigo fermentadas con distintas cepas de levaduras (Rehman et al, 2007). .............................................................................................................................. 25 Tabla 2-‐‑3. Compuestos volátiles y no volátiles presentes en masas madre de harina de trigo fermentadas con cepas de BAL hetero-‐‑ (A-‐‑E) and homofermentativas (F-‐‑J) strains (Rehman et al, 2007). ......................................... 26 Tabla 3-‐‑1 Características de la harina de trigo Flaman. ......................................... 35 Tabla 3-‐‑2: Tabla de ingredientes del Pan control, ensayo 1 y 2. ........................... 46 Tabla 3-‐‑3. Resumen del experimento. Fuente: Elaboración propia. ..................... 47 Tabla 3-‐‑4 Parámetros de análisis sensorial para la elaboración de la ficha de cata. ................................................................................................................................ 54 Tabla 4-‐‑1: Parámetros de amasado, fermentación y cocción de los distintos ensayos. ......................................................................................................................... 56 Tabla 4-‐‑2 Análisis de la varianza (cuadrado medio de los panes) y puntuaciones de los parámetros de textura, color, densidad y humedad de la miga. ............... 58 6
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Tabla 4-‐‑3 Comparación múltiple de medias de los parámetros de color, textura de la miga, volumen del pan y humedad de la miga para las 3 muestras de pan. Procedimiento LSD (Mínima diferencia significativa) de Fisher. ......................... 58 Tabla 6-‐‑1. Características de equipos y maquinaria de la sala obrador. Fuente : Elaboración propia. ..................................................................................................... 65 Tabla 6-‐‑2. Características de equipos y maquinaria de la sala de análisis instrumental. ................................................................................................................ 66 Tabla 6-‐‑3. Presupuestos de maquinaria y equipos del laboratorio. ..................... 69 7
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1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS. En la última década se constata una tendencia al alza en el consumo de panes especiales. Al hablar de panes especiales, hacemos referencia a aquellos con características distintas de la mera pistola comercializada en nuestro país de forma generalizada. Es decir, aquellos que bien porque incluyen en la formulación de la masa harinas especiales, bien porque atienden a los parámetros del proceso productivo, aumentando los tiempos de fermentación o reduciendo las dosis de mejorantes, o bien porque incorporan algún tipo de prefermento o masa madre, transmiten a la calidad del producto final un valor diferenciado que mejora su percepción por parte del consumidor. Con ello el uso de las masas madre adquiere una importancia creciente en el sector de la panificación. La biotecnología, está logrando desarrollar cultivos o starters para masas madre, que logran aumentar en mayor medida la calidad del pan. Esto lo está consiguiendo mediante el estudio de las rutas metabólicas e interacciones de los microorganismos (levaduras, bacterias del ácido láctico (BAL)) en las masas. Estos conocimientos, permiten seleccionar los microorganismos de interés en la mejora de la calidad del pan. La idea principal de este trabajo, es diseñar y dimensionar una planta de elaboración de pan con masas madre a escala piloto, de cara al desarrollo de nuevos productos de panificación que incorporen los últimos avances biotecnológicos. Además, se va a realizar un estudio para valorar el impacto de una levadura enológica de la colección del departamento de Química y Tecnología de los alimentos de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos (ETSIA) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), sobre la calidad del pan cuando se emplea como cultivo iniciador de una masa madre de panificación.
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2. ANTECEDENTES. Para poder abarcar este estudio, el lector, necesitará unos conocimientos previos, que son los que se proponen a continuación. Entre ellos se considera básico saber qué es una masa madre, la repercusión del empleo de masa madre en panificación, desde un punto de vista nutricional y sensorial, métodos de elaboración y cómo avanza la biotecnología en el estudio de las masas madre.
2.1. TECNOLOGÍAS DE ELABORACIÓN DE PAN CON MASAS MADRE: EVOLUCIÓN, SITUACIÓN ACTUAL Y PERSPECTIVAS DE FUTURO.
Para comentar evolución, situación actual y perspectiva de futuro, se hace necesario definir qué es una masa madre. A continuación se presentan varias definiciones de diversos investigadores acreditados, que destacan entre las más referidas en esta área de conocimiento:
2.1.1. DEFINICION DE MASA MADRE
“Una masa madre es una mezcla de harina y agua que se fermenta con bacterias acido lácticas (BAL), de cepas predominantemente heterofermentativas, que producen ácido láctico y acético en la mezcla, lo que concede un sabor agrio al producto final. Las masas madre son un producto intermedio que contienen levaduras metabólicamente activas y cepas de BAL.“(De Vuyst and Neysens, 2005). “Es una mezcla de harina (trigo, centeno, arroz, etc…) y agua, fermentada por bacterias del ácido láctico y levaduras, que son responsables de su capacidad para levar la masa, mientras que al mismo tiempo e inevitablemente la acidifican” (Gobbetti et al, 1998.). “Es un ingrediente que contiene componentes cereales, líquidos y microorganismos activos (lactobacilos y levaduras). Cuando se emplean, las m.m. generan acidez continuamente, sin una completa interrupción de la actividad microbiana en ningún momento. Los microorganismos endógenos de la harina pueden ser activados durante este proceso. En adición a las reacciones microbianas y enzimáticas, tienen lugar cambios en las propiedades físicas de la masa” (Arendt et al., 2007).
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“La masa madre es un proceso mediante el cual la harina y el agua (y otros ingredientes) son fermentados con microorganismos que provienen de una masa madre, de un cultivo comercial, del propio obrador o de la harina“(Rehman et al, 2007).
2.1.2. HISTORIA Y EVOLUCIÓN
Se puede hablar de masa madre, desde el momento en que surge y se desarrolla la fermentación. Se estima que hacia el tercer milenio antes de nuestra era, en Oriente, se comienza a utilizar este mecanismo que se descubre posiblemente de manera fortuita, al dejar una masa de harina y agua en un lugar cálido y húmedo, favoreciendo la fermentación ácida de las levaduras salvajes y bacterias lácticas. Algunos autores sugieren que hay más probabilidad de que fuesen descubiertas primero las bebidas fermentadas. Son los babilonios, herederos de la civilización sumeria, los primeros en editar documentos sobre la cerveza y el pan. En estos se mencionan una cerveza espesa así como una cerveza madre (pie de cuba), que servía para fermentar las siguientes cervezas. Varios siglos más tarde, los egipcios usan estás técnicas. Esto queda reflejado en sus pinturas murales, que muestran talleres de fabricación de cerveza y de pan (Figura 2-‐‑1). Se han encontrado panes de trigo en las pirámides, lo que indica que el pan, era un alimento muy apreciado por los Faraones y llegó a convertirse en moneda de cambio entre sus súbditos .
Figura 2-‐‑1 Pintura mural Egipcia, taller de elaboración de pan. Fuente: www.europasoberana.blogspot.com.es
De los egipcios, la técnica pasó a los griegos (Figura 2-‐‑2) y de estos últimos a los 12
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romanos, que lo extendieron por todo su vasto imperio. La mejora en la elaboración de harinas, hizo posible que la elaboración de pan se convirtiera en una actividad artesanal con vocación comercial en el 171 de nuestra era, con la creación de la primera corporación de panaderos. Las primeras directrices técnicas sobre la masa madre son de Plinio el Viejo: “El mijo sirve sobre todo para preparar las masas madre ; amasado con mosto, se conserva un año. Hacemos una masa madre con el salvado más fino y mejor del trigo barbado que amasamos con un mosto blanco fermentado tres días y secado al sol. Hacemos pastillas que utilizamos cuando vamos a hacer pan, y que hacemos hervir con la fina flor del maíz. Se mezcla todo: así se cree que se hace el mejor pan…”. Con la caída del Imperio Romano se produce una regresión en el cultivo de los cereales y en las técnicas de molienda y panificación. Sin que conozcamos exactamente su amplitud, a falta de documentos, rencontramos en Francia al final del primer milenio, la molienda con morteros y pilones, el amasado manual realizado a nivel familiar, la fermentación a partir de masa madre guardada de la fabricación precedente, etc. (Montagud, 1996)
Figura 2-‐‑2 Mosaico de Horno griego. Fuente: www.sofiaoriginals.com
El pan continúa produciéndose a partir de levadura de masa hasta 1665, año en el que un parisino decide utilizar levadura de cerveza en la masa madre para acelerar la fermentación y conseguir un pan de miga más ligera. Es en 1670 cuando se autoriza este estilo de panificación con levadura inoculada en masa madre. Esta levadura se vendía sólida y líquida. La líquida se conservaba peor, y la sólida se obtenía del escurrido, secado y prensado de la líquida en sacos. Su calidad dependía de la calidad de la cerveza de la que procedía. 13
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Durante el siglo XVIII, los panaderos desarrollaron ampliamente su arte en obras extensamente documentadas como “l´Encyclopédie” de DIDEROT Y d´ALEMBERT (1754), “le parfait boulanger” de PARMENTIER (1778). Es en este momento en el que se perfecciona la fermentación con masa madre con el desarrollo del sistema de tres masa madres, que será usado hasta el siglo XX y la actualidad. Es en estas fechas en las que quedan fijadas las características de la panadería francesa. Algunas de las técnicas de panificación con masas madre eran: • • •
Panificación con masa madre natural, variando el número de refrescos o amasados y en sistema de dos y tres levaduras. Panificación con masa (método del siglo XVII), reservando una porción de masa que se usará para sembrar al día siguiente. Amasado “sur éponge”, de origen inglés, que permitía obtener en cinco horas masa madre operativa gracias al uso de levadura de cerveza.
A inicios del período de 1793 a 1862 se legaliza el uso de ciertos aditivos a la harina (harina de habas, gluten y jarabe de dextrina). A pesar de la afirmación de BOLAND: “es imposible dictar reglas precisas concernientes a la preparación de masas madres”, realmente, había una regla que indicaba que si habían pasado doce horas de interrupción entre el fin del trabajo y su reinicio, la masa madre debía recibir tres refrescos. Por entonces, el peso de la masa madre suponía un tercio de la amasada definitiva en verano y la mitad en invierno. En este mismo momento se empiezan a mostrar atisbos del uso de levadura en sustitución de la masa madre, ya que se reducía el tiempo de producción, pero según documenta el mismo Boland, estos panes tenían un sabor agradable pero corto y al día siguiente el pan estaba seco. Con el descubrimiento en 1837 por parte de la casa real francesa de ciertas panificaciones en una visita a la corte de Viena, se produce una llegada masiva de trabajadores austríacos a Francia, que traen consigo, (según ARPIN), el “poolish” (nombre debido a su origen polaco), un líquido fermentado sembrado con levadura de cerveza. Esta práctica ya se daba en Inglaterra con anterioridad. Ya en estás fechas eran utilizadas amasadoras mecánicas, pero solo por parte de los grandes establecimientos. En 1867, con ocasión de la exposición universal se presentó por primera vez en Francia la levadura de grano, que reemplazó por completo a la levadura de cerveza anteriormente utilizada. Aunque al principio se opusieron a su uso, realzando las bondades del uso de la masa madre, al final, la masa madre se 14
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usó de forma paralela y finalmente se fue abandonando de forma progresiva. En oposición al uso de masa madre denominado “sur français”, se dio el “sur pouliche”, uso de levadura que se generaliza a partir de 1889, según HENDOUX. Al principio solo se usaba en panecillos de lujo y al final invadió la panificación común. Paralelamente, la maquinaría sigue avanzando y se sigue innovando, se crean maquinas para la elaboración de masas madre. En esta época se desarrolla la fermentación directa, que consistía en una primera fermentación con dosis bajas de levadura, muy larga, y una segunda más corta previa al horneado, lo que hacía más cómodo el trabajo del panadero. A final de los años 30 del pasado siglo aparecen las primeras refrigeraciones de masas, sin grandes éxitos. Las dos guerras mundiales acaecidas en la primera mitad del siglo (1913-‐‑1919 y 1939-‐‑1945) conllevan un deterioro sustancial en la calidad del pan, y el desprestigio del pan se hace notorio. Debido a la disminución en el consumo de pan durante la postguerra, organismos como el Centro Nacional de Coordinación de Estudios e Investigaciones sobre la Nutrición y los Alimentos en Francia (C.N.E.R.N.A). intentaron buscar apoyos en la clase médica para estimular el consumo (1948-‐‑1962). Después de 1955 se produce la intensificación del amasado, con amasados cortos e intensos y la congelación de las masas. Además, se busca imperiosamente la producción de pan blanco con la máxima rapidez , mediante el uso de estos amasados y de aditivos mejorantes. Se modificaron las fermentaciones, buscando fermentaciones lentas mediante el retado en cámara frigorífica (1958), para retrasar el enhornado, así como la fermentación controlada, que quedaba bloqueada casi por completo mediante frío. Con la prolongación de la refrigeración aparece la congelación (1960) con cocción final en el punto de venta o en casa del consumidor. En los años 70, los diagramas de producción fueron altamente optimizados. Mientras que el volumen, la blancura y el aspecto exterior eran mejorados, se deja de lado la textura de la miga y el sabor. Debido a esta pérdida de sabor y textura, surge el rechazo del diagrama de panificación intensificado por parte del consumidor lo que provoca en los noventa del pasado siglo una regresión a los métodos de fabricación anteriores, y al uso de la masa madre con ellos (Montagud, 1996). En los años 70 se hace necesario el desarrollo de masas madre preparadas para la industria, para mejorar el sabor y textura de los panes y es entonces cuando empiezan a crearse los actuales métodos de fabricación de masas madre 15
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(Montagud, 1996). No hay consenso a nivel internacional sobre la clasificación de masas madre, según los métodos de fabricación empleados. Una primera aproximación nos permitirá hablar de:
2.1.3. CLASIFICACIÓN DE MASAS MADRE
Si atendemos a Chavan and Chavan (2011), se establece la siguiente clasificación: • Tipo 1: proceso tradicional, la masa madre se reactiva usando una porción de la fermentación anterior. • Tipo 2: tipo industrial, con cepas adaptadas para activar la fermentación. Puede ser líquida para facilitar el bombeo a través del sistema. • Tipo 3: proceso industrial, puede ser seca, tiene un calidad constante, esta última técnica es la mejor para introducir las bondades de la masa madre en los panes de alta tecnología de hoy en día. Hay diferentes técnicas de secado: mediante spray o tambor de secado. Los tipos 2 y 3 requieren de la adición de levadura de panadero, la tipo 1 no la necesita. En las tipo 1 hay una gran presión selectiva de cepas de BAL, debido a la gran competencia y a la adaptación. En estas masas madre predomina L Sanfranciscensis (Chavan and Chavan, 2011). Brandt (2007),diferencia entre masas pastosas (Pasty sourdough), secas (Dried sourdough), líquidas (Liquid sourdough), y acidificantes de masas (Dough acidifiers). En la Tabla 2-‐‑1, se explica la clasificación de forma esquemática.
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Tecnologías de elaboración de panes con masas madre: diseño y dimensionamiento de una línea de elaboración de pan con masa madre a escala piloto Tabla 2-‐‑1 Clasificación de masas madre. (Brandt, 2007).
2.1.4. NUEVAS
TENDENCIAS: INICIADORES
EL
USO
DE
CULTIVOS
Como consecuencia del uso extendido de cultivos iniciadores comerciales para fermentaciones de carne y lácteos, recientemente se impuso el uso de cultivos iniciadores comerciales para la fermentación de masa madre. Por lo general, dan lugar a productos estandarizados, aunque su selección no se haya hecho de forma racional; por otra parte, no permiten flexibilidad en las aplicaciones y debido a la pérdida de material genético a través del uso repetido, su aplicación afecta negativamente a la biodiversidad (De Vuyst and Neysens, 2005). Los cultivos iniciadores comerciales para fermentación de masa madre deberían al menos acidificar la masa de forma razonable y por tanto ser aislados de un ambiente cereal para ser adaptados al proceso, sobrevivir al proceso de secado (para producir formas en polvo, fáciles de manejar), y contribuir al aroma del producto final. La mayoría de las cepas en uso no están bien adaptadas al ambiente cereal, no pueden competir con la microflora endógena y requieren una frecuente inoculación. También, se han introducido en la práctica cultivos iniciadores de una cepa y multicepas, tales como las preparaciones secas que contienen L. Delbruedkii y L. Brevis o L. Plantarum. Asimismo, se han desarrollado preparaciones liofilizadas con L sanfranciscensis. Finalmente, están disponibles cultivos de L. plantarum, L. brevis y L. fructivorans o L. brevis, L. pontis y S. Cerevisae (De Vuyst and Neysens, 2005).
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2.2. ANALISIS DE LAS DIFERENTES ALTERNATIVAS EN LA ELABORACIÓN DE MASAS MADRE. Para la exposición de las diferentes alternativas tecnológica para fabricación de masas madre, se ha seleccionado la clasificación tipo I, II y III. A continuación se exponen las principales diferencias y particularidades de cada una de ellas. La masa madre se ha clasificado en 3 tipos, según la tecnología aplicada para su producción en los procesos artesanales e industriales (De Vuyst and Neysens, 2005): Masas madre Tipo I o masas madres tradicionales. • Masas madre Tipo II o masas madre aceleradas. • Masas madre Tipo III o masas madre secas. Cada tipo de masa madre se caracteriza por una microflora BAL de masa madre específica. 2.2.1. MASA MADRE TIPO I
Las masas madre Tipo I se producen mediante técnicas tradicionales y se caracterizan por continuos refrescos diarios para mantener los microorganismos en estado activo, como indica una alta actividad metabólica, sobre todo relacionada con la fermentación, i.e. producción de gas. El proceso se lleva a cabo a temperatura ambiente (20-‐‑30 ºC) y el pH está en torno a 4.0. Ejemplos de panificación elaboradas con este tipo de masa madre son el pan francés de masa madre San Francisco, panetone y otros brioches, pugliese, el pan de toscanon y altamura y el pan de centeno de masa madre de tres etapas. La masas madre tradicionales comprenden las preparaciones iniciadoras de masa madre pastosa de cultivo puro de diferentes orígenes (Tipo Ia), masas madre de cultivo mixto desarrolladas espontáneamente , hechas de trigo y centeno o de mezcla de las mismas y preparadas mediante múltiples etapas (Tipo Ib), y masas madre elaboradas en regiones tropicales fermentadas a altas temperaturas (Tipo Ic) (De Vuyst and Neysens, 2005). Las masas madre de cultivo puro (Tipo Ia) se derivan de fermentaciones naturales de la masa madre. Estas masas madre se componen de una microflora bien adaptada, que es típica de la masa madre. Mantienen una composición estable, tienen una alta actividad “agriante” y son resistentes a la contaminación microbiana. Un ejemplo de una masa madre Tipo Ia es la preparación iniciadora que contiene L. Sanfransicensis para la producción de pan francés San Francisco. 18
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L. sanfranciscensis (antes llamada L. Sanfrancisco o L. Brevis subesp. Lindneri) fue descrita por primera vez como responsable de la producción de ácido en el pan francés de masa madre San Francisco (Kline & Shuhigara, 1971). Es una especie obligada heterofermentativa que puede producir grandes cantidades de ácido láctico y ácido acético a partir de maltosa. Es por tanto responsable de la actividad agriante en este pan de masa madre y ayuda en la fermentación de la masa mediante la producción de gas (De Vuyst and Neysens, 2005). Tradicionalmente, para elaboración de masas madre de trigo y centeno se usan tiempos de fermentación de entre 3 y 48 h. Por ejemplo, un proceso de producción de masa madre tradicional de centeno (Tipo Ib) consiste en 3 etapas de fermentación, que incluyen agrio fresco, agrio básico y agrio completo. La masa madre (mother dough) o iniciadora, cuando está completamente desarrollada sirve para inocular cada lote de masa de pan (bread dough). La continuidad de la microflora está garantizada por la reinoculación consecutiva de un nuevo lote a partir del lote anterior, la llamada fermentación inidrecta con refrescos. La microflora juega un importante papel en la acidificación y fermentación de la masa así como en la formación de aromas. La mayor parte de la microflora de las preparaciones de masa madre de Tipo Ib consiste en cepas heterofermentativas obligadas de L. sanfranciscensis, seleccionadas sólo por las condiciones ambientales inducidas por las tecnologías de fermentación de masa madre que se apliquen. Dependiendo de las condiciones de fermentación, otras especies pueden presentarse en recuentos celulares relevantes. La actividad metabólica más importante de estos microorganismos en la masa madre es la producción de ácido y dióxido de carbono. La producción de gas es necesaria para la fermentación de la levadura a menos que se adicione levadura de panadero. Si la levadura está presente de manera natural , C. Humilis se asocia con frecuencia con L. Sanfranciscensis y L. Pontis. La coexistencia estable de estos microorganismos en el mismo sustrato se explica en parte por sus tasas de crecimiento idénticas, determinadas, a su vez, por la temperatura y el pH (De Vuyst and Neysens, 2005). Las masas madre Tipo Ic son, por ejemplo, masas madre de sorgo Africano que se producen a temperaturas superiores (> 35ºC). Contienen el heterofermentativo obligado L. Fermentum, Lactobacillus spp relacionado con las especies L. Ppontis y L.reuteri, así como el heterofermentativo obligado L amylovorus (De Vuyst and Neysens, 2005). La levadura que se asocia con más frecuencia con este tipo de masa madres es L. orientalis.
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2.2.2. MASAS MADRE TIPO II
La industrialización del proceso de panificación para el pan de centeno, y la demanda industrial de procesos fermentativos de masa madre más rápidos, más eficientes, controlables y a mayor escala dieron lugar al desarrollo de masas madre tipo II, que son preparaciones de silo semi-‐‑fluidas. Estos pre-‐‑ productos de panadería sirven fundamentalmente como acidificadores de masa. Hay diferentes procesos modificados y acelerados de fermentación de masa madre. Los procesos de masa madre con propagación continua y fermentaciones largas (long-‐‑term) de una etapa son ahora muy comunes (están muy extendidos). Hay una tendencia reciente en la panadería industrial a instalar plantas de fermentación continua de masa madre (De Vuyst and Neysens, 2005) Los procesos típicos del tipo II duran entre 2-‐‑5 días y con frecuencia se llevan a cabo a temperaturas de fermentación más elevadas (generalmente, >30ºC) al objeto de acelerar el proceso (De Vuyst and Neysens, 2005). Esas masas madre presentan un mayor contenido de ácido a un pH 1075 Lux
106 kg
220-‐‑240V, AC, 50Hz, 1ø
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Colorímetro PCE-‐‑RGB 2
Condiciones ambientales 0 ... +50 °C / máximo 80 % H.r.
Capacidad
Estufa de secado “RAYPA D-‐‑20”
20 l
Estufa de incubació n “RAYPA I-‐‑20” Baño termostáti co “RAYPA BAE-‐‑2”
20 l
Peso 600 g
Dimensiones (sensor) 45 x 92 x 160 mm
Alimentación
Áreas cromáticas RGB y HSL
Pila de 9 V
Temperatura
Regulación
Homogenei zación
+5 ºC a +200 º50
Analógica
Convección natural
Rango espectral 400 nm a 700 nm
Dimensiones
Potencia
Peso
Estabilidad de temperatura
610×440×400
600 W
27 kg
-‐‑
610×440×400
160 W
27 kg
-‐‑
230×340×190
600 W
4,5 kg
+-‐‑ 1ºC
+5 ºC a +80 ºC
Convección natural
Analógica
5 l
+5 ºC a +110 ºC
Analógica
-‐‑
Alimentación
Texturómetro “PERTEN TVT 300-‐‑xp”
100-‐‑250 VAC 50-‐‑60 Hz
Peso Dimensiones neto
20 kg
600x340x440 mm
Rango de fuerza
Precisión de fuerza
Rango de velocidad
+/-‐‑ 3, 5, 7, 10, 15, 20, 30, 50, 75, 100 kg
Mejor que 0.017%
0.1-‐‑30 mm/s
Precisión de velocidad a 5mm/s 0.01%
Precisión de posición
Temperatura de operación
+/-‐‑ 0.02mm
0-‐‑40ºC
Balanza de analítica “KERN ABS 80-‐‑ 4N”
Alimentación
110 V -‐‑ 230 V AC
Campo de pesaje
[Max]: 82 g
Intervalo de estabilización
Lectura (d)
Linealidad
Dimensiones
Peso
3s
0,100 mg
0,300 mg
210 x 340 x 325 mm
6 kg
.
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Peso 22 kg
Dimensiones 1550 x 550 x 650
Capacidad de grano en peso 10 kg
Microscopio “DIAPLAN LEITZ”
Potencia 100 W
Dimensiones 300x450x500mm
Peso 25kg
Material fungible -‐‑ de laboratorio
-‐‑
-‐‑
Aplicaciones Dimensiones cereales y harinas 545 x 460 x 185 Falling (trigo, malta, mm number “FN centeno, sorgo, 5100” sémolas, etc)
-‐‑
Peso neto
Alimentación
Certificaciones
27 kg
220V 50Hz
CE (estánda Europeo) y TSE
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6.3.
PRESUPUESTO DEL EQUIPAMIENTO
A continuación en la tabla 3-‐‑7, se presentan los presupuestos de cada elemento de las salas obrador y análisis instrumental. Con estos precios se calcula un presupuesto estimado para toda la instalación. Tabla 6-‐‑3. Presupuestos de maquinaria y equipos del laboratorio.
Maquinaria o Equipo
Precio (€)
Presupuesto de la sala obrador Armario refrigerador: STOCKLOW LS Batidora sobremesa: Bear teddy Batidora-‐‑mezcladora: RN 20 VL2 con pie. Mesa de trabajo de acero inoxidable Formadora: Mini TL 60 CSM Fermentador: “Smartbox refrigeradora/fermentadora” Dahlen,(+2ºC/+50ºC) Horno: Minihornos de carro serie s200, Sveba dahlen, (Tª máx.:300ºC) Arcón congelador: “COMBATEMP L-‐‑40” (hasta -‐‑45ºC) Balanza industrial “KERN ECB 10K5” Instrumental vario(paleta rascadora, jarras medidoras TOTAL
Sveba
3000 3000 8500 1000 8700 26000 34000 3000 200 250 87650
Presupuesto de la sala de análisis instrumental Autoclave: “RAYPA AES 8” (127ºC, 1,5 bar) pH-‐‑Meter BASIC 2.0
2000 615
Alveoconsistógrafo”Chopin” Colorímetro PCE-‐‑RGB 2 Estufa de incubación “RAYPA I-‐‑20” Baño termostático “RAYPA BAE-‐‑2” Texturómetro “PERTEN TVT 300-‐‑xp” Estufa de secado “RAYPA D-‐‑20” Balanza de analítica “KERN ABS 80-‐‑4N” Campana de flujo laminar “ESCO Airstream AVC 3D” Centrifugadora “Eppendorf Centrifuges 5810/5810 R” Panvolúmetro Microscopio “DIAPLAN LEITZ” Falling number “FN 5100” Material fungible de laboratorio TOTAL
20000 1500 3000 1500 15000 1500 1000 3500 5000 2500 2000-‐‑3000 7000 200 72350
Presupuesto del laboratorio Presupuesto de la sala obrador Presupuesto de la sala de análisis instrumental TOTAL
87650 72350 160000
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7. BIBLIOGRAFÍA. •
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8. ANEJOS. En el aparatado Anejos, se recogen los consistogramas realizados durante el estudio y los planos del dimensionamiento de la planta piloto. En primer lugar se encuentra el consistograma del pan control, después el ensayo 1, el ensayo 2 y por último los dos planos de la planta piloto, el de distribución de maquinaria y equipo y el plano de cotas.
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Tecnologías de elaboración de panes con masas madre: diseño y dimensionamiento de una línea de elaboración de pan con masa madre a escala piloto Figura 8-‐‑1 Consistograma del pan control.
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Tecnologías de elaboración de panes con masas madre: diseño y dimensionamiento de una línea de elaboración de pan con masa madre a escala piloto Figura 8-‐‑2 .Consistograma del ensayo 1.
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Tecnologías de elaboración de panes con masas madre: diseño y dimensionamiento de una línea de elaboración de pan con masa madre a escala piloto Figura 8-‐‑3 Consistograma del ensayo 2.
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