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03 DE MAYO DEL 2018

AGROINDUSTRIAS Y ALIMENTOS I - EPIQ

PRACTICA N° 3 CEREALES: CARACTERIZACION DE HARINAS Y PANIFICACION 1. RESUMEN El objetivo de este trabajo fue caracterizar harinas de diferentes fuentes, además de determinar los diferentes tamices para la distinción de harinas mediante el método de Pékar, como también caracterizar las harinas por medio de su densidad y por último la determinación del contenido de gluten en las harinas. Se utilizaron nueve muestras de harina tanto de trigo, maíz y de arroz para llevar a cabo los objetivos deseados. Se determinaron parámetros relacionados con la calidad del grano de trigo, la molienda y la composición de las harinas. Además, se llevaron a cabo ensayos relacionados con el comportamiento del gluten. Para ello se empezó con la determinación de Pékar, con la finalidad de distinguir los diferentes tamices de las harinas, luego se procedió con la determinación de la densidad de la harina, tanto en bulbo seco como bulbo húmedo y por último se llevó acabo la determinación del gluten tanto en la harina de maíz y de trigo, con el fin de distinguir que harina tiene gluten y cual no. Estas relaciones podrían resultar beneficiosas en la evaluación de la aptitud de las harinas para la elaboración de diferentes productos panificados, ya que constituyen determinaciones más sencillas y no requieren de equipamiento de alta tecnología ni grandes cantidades de muestra.

2. OBJETIVOS 

Caracterizar harinas de diversas fuentes obtenidas por molturación.



Determinar experimentalmente los diferentes matices de color de harinas de diferentes procedencias por el método del Pékar.



Caracterizar harinas de consumo general en panificación en términos de sus valores de densidad.



Determinar experimentalmente el contenido de gluten de una harina y comprobar que el gluten es exclusivo de la harina proveniente del trigo.

3. FUNDAMENTO TEÓRICO A. EL COLOR Es una propiedad física, más exactamente, organoléptica, de las harinas y depende casi exclusivamente de la naturaleza de su procedencia (trigo, cebada, etc.), de la eficiencia del sistema de limpieza, el grado de extracción, de la finura y de los tratamientos físicos, químicos o enzimáticos empleados en su decoloración. La harina debe presentar diferentes matices cremosos pues cuando se use en panificación el pan producido no debe tener una miga excesivamente blanca. El brillo y buen gusto de una harina disminuyen a medida que su tamaño de partícula disminuye debido a lo cual deben presentar una finura adecuada para su uso panadero. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA | CEREALES: CARACTERIZACION DE HARINAS Y PANIFICACION

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FIGURA N°1. COLOR DE LOS DIFERENTES TIPOS DE HARINA (TAMICES). Para controlar el color de una harina se pueden usar tres métodos: Prueba de Pékar, método fotoeléctrico utilizando el colorímetro de Kent & Jones y mediante Atlas de color. B. LA DENSIDAD Global de las harinas es definida como la masa de partículas que ocupan una unidad de volumen determinada. Además las partículas que conforman la harina poseen su propia densidad definida como la masa de cada partícula sobre su volumen. Debido a que las harinas son compresibles la densidad global se debe referir a especificaciones adicionales como la disgregación y la compactación, así corno la humedad o contenido total de agua del producto. Heldman y Singh señalaron el conocimiento de las siguientes propiedades: a) Densidad de bulto floja (bulk density, dbf): cuando el producto se coloca en un recipiente de volumen (v) conocido sin vibración 𝑫𝑭𝑩 =

𝑴 𝑽

(𝟏)

b) Densidad de bulbo apretada (tap densíty, dba): si se utiliza vibración hasta que se mantenga el mismo volumen constante. 𝑫𝑩𝑨 =

𝑴 𝑽

(𝟐)

C. GLUTEN Esencialmente, una harina es una mezcla de almidón, agua, azúcares, sales y proteínas. Una harina de trigo posee en su composición química entre un 8 y 15% en peso de proteínas totales, valor aire depende de la calidad de trigo utilizado para su molienda y de su coeficiente de extracción; una harina con un 75% de extracción posee entre 8 y 11% de proteína total y una con 100% de extracción tiene más de 12% (entre 12,2% y 13,5%). Este contenido proteínico de una harina puede ser dividido en: a) Solubles o que no forman masa: como la albúmina, globulina y muchos péptidos; aproximadamente son el 15% del contenido total proteico. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA | CEREALES: CARACTERIZACION DE HARINAS Y PANIFICACION

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b) Insolubles o que forman masa: son la gliadina y la glutenina que constituyen el 85% de la proteína total de una harina.

FIGURA N°2. ESTRUCTURA MOLECULAR DEL GLUTÉN. Tanto la gliadina como la glutenina en una harina constituyen un hidrogeno proteínico desecado y sus propiedades dependen de su capacidad de inhibición, es decir, de su capacidad de absorción cie agua. Con la acción de agua y sal utilizados durante el amasado para la elaboración de pan y otros productos horneados, formarán el denominado gluten que resulta en una red proteica coloidal casi totalmente impermeable cuya mayor utilidad es retener el gas carbónico generado en la fermentación por levaduras ocasionando el aumento de volumen de una masa. Tenemos entre otras pruebas para caracterización de las harinas las siguientes: tamaño de partícula (batería de tamices Tyler), determinación de cenizas, pH y acidez titulable de harinas, ángulo de reposo y coeficiente de fricción de harinas (en función a la superficie de contacto), detección de bromafos, persulfatos y yodatos en harinas, fuerza y estabilidad de una harina, determinación de vitamina c como ácido ascórbico en harinas, etc.

FIGURA N°3. ELASTICIDAD DEL GLUTÉN. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA | CEREALES: CARACTERIZACION DE HARINAS Y PANIFICACION

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4. METODOLOGIA 4.1. DETERMINACION DE PEKAR PARA EL COLOR DE HARINAS A. VARIABLES Y PARAMETROS

B. MATERIALES Y EQUIPOS  Harinas de diferentes marcas y procedencias. HARINA DE ARROZ

HARINA DE MAIZ

HARINA EXTRA

HARINA ESPECIAL

 Tablilla de madera o una placa de vidrio (15*10cm).  Espátula y cubeta PLACA DE VIDRIO

ESPATULA

C. PROCEDIMIENTO  Escoger una harina y tomarla como estándar.  Colocar las muestras de 10 gr de las harinas sobre la placa de vidrio tratando de poner en contacto unas con otras que deben ser aplanadas firmemente con la espátula hasta que dejen una superficie laminar no desgranable.  Observar la forma de matices en esta forma seca. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA | CEREALES: CARACTERIZACION DE HARINAS Y PANIFICACION

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 Sumergir cuidadosamente la placa de vidrio en una cubeta de agua teniendo cuidado de hacerlo formando un ángulo de aproximadamente, 30° con la horizontal ya que si este ángulo de inmersión fuera demasiado grande las muestras tenderán a deslizarse o a formar burbujas de aire bajo la superficie humedecida.  Retirar la placa de vidrio y dejar secar al medio ambiente.  Observar ahora las graduaciones obtenidas de color. 4.2. DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE HARINAS A. VARIABLES Y PARÁMETRO

B. MATERIALES Y EQUIPOS  Harinas de diferentes calidades HARINA DE ARROZ

HARINA DE MAIZ

HARINA EXTRA

HARINA ESPECIAL

 Balanza analítica (mg de precisión)  Picnómetro o matraz aforado BALANZA ANALITICA

PICNÓMETRO

C. PROCEDIMIENTO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA | CEREALES: CARACTERIZACION DE HARINAS Y PANIFICACION

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 Pesar el picnómetro o matraz aforado en la balanza analítica.  Llenarlo con harina hasta la marca y volver a pesar (m).  Repetir la prueba haciendo vibrar el recipiente hasta que la harina introducida se compacte y se llene hasta la marca. Volver a pesar (M). D. CALCULOS Con los datos obtenidos en las harinas aplicar las ecuaciones (1) y (2) y calcular los valores de las densidades de bulto floja y apretada. 4.3. DETERMINACION DE GLUTEN EN HARINAS A. VARIABLES Y PARÁMETRO

B. MATERIALES Y EQUIPOS  Harinas diversas. HARINA DE ARROZ

   

HARINA DE MAIZ

HARINA DE TRIGO

HARINA ESPECIAL

BAGUETA

PROBETA

Vaso precipitado de 200 ml. Pipeta de 10 ml Bagueta de vidrio Probeta de 100 ml

VASO PRECIPITADO

PIPETA

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 Balanza analítica (mg de precisión)  Horno o estufa  Luna de vidrio o capsula BALANZA

HORNO

CAPSULA

PROCEDIMIENTO  Ordenar y etiquetar las harinas de diversas procedencias a ensayar  Pesar 20 ±0.001 g de harina y adicionar 15 ml de agua de caño en dos tandas, una de 10 ml y una de 5 ml secuencialmente y, con ayuda de la bagueta, formar una masa consistente que se despegue de las paredes del vaso y que forme una pequeña mal formada esfera.  Si fuera necesario agregar más agua gota hasta obtener el efecto deseado. Anotar el gasto de agua utilizado.  Dejar reposar esta pequeña esfera en el vaso lleno de agua por una media hora, luego exprimirla entre los dedos y posteriormente moverla entre una corriente de agua hasta que todo el almidón se arrastrado y el agua de lavado escurra clara.  El residuo obtenido entre los dedos es una masa elástica de color pardo amarillenta y debe ser movida entre las palmas de las manos para formar una esfera tratando de hacer escurrir la mayor cantidad de agua de ella.  Pesar la esfera de gluten en una luna de vidrio o capsula tarada y colocar en la estufa a 80°C por unas tres horas.  Pesar la esfera seca y anotar este peso como gluten seco.  Repetir el procedimiento para las otras muestras de harinas.

5. DESARROLLO DE LA PRACTICA: ACTIVIDADES 5.1. DETERMINACION PEKAR PARA EL COLOR DE HARINAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA | CEREALES: CARACTERIZACION DE HARINAS Y PANIFICACION

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 ¿Existen diferencias de matices entre las mismas muestras originalmente secas y humedecidas? Pues como observamos en la imagen se puede ver que en la muestra humedecida los matices se pueden ver con mejor claridad, las diferencia de colores y textura entre las diferentes harinas.

FIGURA N°1. MUESTRA SECA

FIGURA N°2. MUESTRA HUMEDA  ¿Llega a visualizar alguna cantidad relativa de partículas de salvado en las muestras? ¿En cuál existe mayor cantidad? Exprese sus observaciones en términos de grado de extracción y grado de preparación de harinas.

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MAIZ 2

EXTRA

ARROZ

TRIGO

PREMIUM

BLANCA FLOR

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ESPECIAL

INTEGRAL

MAIZ 1

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Se visualizó partículas de salvado en la muestra de harina integral, de trigo y de maíz 2.  



HARINA INTEGRAL: producto que se obtiene de la molturación del grano pero sin separar ninguna de sus partes HARINA DE MAÍZ: Es la modalidad más comercial y más práctica para utilizar en las ciudades y por comensales urbanos, haciendo que sea aún más fácil el procedimiento de los alimentos tradicionales. En Venezuela se le conoce como harina PAN, por vulgarización. También existen mixturas de la misma: con harina de arroz (masa extra suave), con harina de trigo (especial para freír) y con salvado de trigo y avena (mezcla integral). HARINA DE TRIGO: La harina de trigo es un alimento que se engloba dentro de la categoría de los cereales. Una sola ración de harina de trigo (consideramos como ración 1 taza, es decir, unos 120 gramos de harina de trigo) contiene aproximadamente 408 calorías.

 ¿Cuál es la propiedad que otorga las harinas estudiadas el agua utilizada para el método de Pékar utilizado? La

harina de fuerza o gran fuerza, tiene hasta un 15% aproximadamente de proteínas, y puede absorber hasta 750 g. de agua por kg. Una harina floja, en cambio, contiene un porcentaje de proteínas alrededor del 9%, y puede absorber hasta 500g. De agua por kg. Esta capacidad de absorción de agua es lo que se conoce por tasa de hidratación Harina de fuerza y harina floja Las harinas de fuerza o gran fuerza provienen de granos de trigo duro, generalmente de especies exóticas o especiales. Las propiedades de adsorción de agua pueden ser estudiados por medio de las isotermas que son representaciones gráficas del contenido del agua presente en el alimento analizado frente a la humedad relativa, donde el alimento se encuentra en equilibrio higroscópico con el ambiente en que se encuentra sin cambios de masa del alimento (García & Martínez, 2006). Las propiedades de adsorción de agua relacionan la humedad y la energía del producto en determinadas condiciones de humedad relativa y temperatura; además infieren la cantidad de energía a usar para conservar el producto en un ambiente adecuado por períodos de tiempo prolongados. Teniendo en cuenta que las harinas y otro materiales amiláceos se modifican después del proceso de extrusión y que la adición de fibras en las formulaciones disminuye la calidad de los extrudidos en comparación con los producidos con cereales de maíz y arroz, los estudios de las propiedades reológicas y de adsorción de agua son de gran importancia por fornecer informaciones sobre el comportamiento de las pastas de las harinas producidas de los extrudidos, en función de la ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA | CEREALES: CARACTERIZACION DE HARINAS Y PANIFICACION

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temperatura y cizallamiento, y la estabilidad de las harinas, en función del tiempo, temperatura y humedad.  ¿Cómo funciona un colorímetro de Kent & Jones? ¿Qué es y cómo se utiliza un Atlas de color? Generalmente los colorímetros miden el color en función de tres variables fácilmente comparables e indispensables para la medición completa y con precisión del color. Estas variables son conocidas como coordenadas o valores triestímulo. El estudio de la luz y de los objetos de nuestro entorno introduce la física en el estudio de los fenómenos visuales, como ciencia que estudia dichos fenómenos. La física explica entonces las complejas relaciones entre la luz y la materia, las cuales juegan un papel capital en la apariencia visual. Este vasto dominio de estudio forma en su conjunto la ÓPTICA, donde una parte se interesa más especialmente en la producción de imágenes por reflexión y refracción. La evaluación de la radiación, que además no se desarrolla hasta el siglo XVIII, constituye el dominio de la RADIOMETRÍA y de la FOTOMETRÍA, la parte de la óptica que se interesa por los colores y la medida de estímulos luminosos es la COLORIMETRÍA. La luz forma parte de las radiaciones electromagnéticas, que, en general (por ejemplo las ondas radioeléctricas) no estimulan el sistema visual humano. Se reserva el nombre de radiación luminosa o de LUZ a las que tienen un efecto visual, y que no representan más que una ínfima parte del dominio de las radiaciones y deben poseer una longitud de onda comprendida entre unos límites, mal definidos, fijados entre los 380 y 780 nm. 5.2. DETERMINACION DE DENSIDAD DE HARINAS  Utilizar los siguientes valores teóricos reportados de densidad, comparar y evaluar resultados obtenidos, para verificar si la densidad de una harina depende de su contenido de agua.

HARINA TRIGO

DENSIDAD (kg. m-3) DFA

DBA

397

730

5.3. DETERMINACION DE GLUTEN DE HARINAS  ¿Qué proteínas principalmente, contiene el gluten húmedo obtenido? El gluten seco ¿Contiene las mismas? Si contiene las mismas solo que en el proceso de maduración las proteínas del gluten que la constituyen la gluteina y la glutamina se hidratan.

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 ¿Qué relación aproximada existe entre el peso de gluten húmedo y de gluten seco? ¿Se mantiene para todas las muestras de harina utilizadas? ¿Podemos afirmar que el porcentaje de extracción tiene nuestras muestras? Masa total

Masa gluten húmedo

Masa gluten seco

20 gr

6.935 gr

4.460 gr

Rendimiento Harina de Trigo 20 gr ---------------------100% 6.935 gr --------------------- x X=34.68% de gluten húmedo

20 gr------------------------100% 4.460 gr-------------------- x X=22.3 % de gluten seco

Calculando el porcentaje de humedad 6.935 gr  4.460 gr .100 6.935 gr % H  35.68

%H 

% sólidos  62.34

Los valores fueron los esperados porque de cada 20 gr obtuvimos 34.68% de gluten húmedo y 22.3 % de gluten seco.No se mantiene para todas las muestras porque para algunas ni se forma el gluten, ejemplo es el maíz.Solo se realizo una prueba en gluten de trigo .

 Exprese el contenido proteico de un harina tomando como base el peso de gluten seco obtenido ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA | CEREALES: CARACTERIZACION DE HARINAS Y PANIFICACION

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CUADRO N°1. INFORMACION NUTRICIONAL DE LA HARINA

 Las muestras de harina de otras fuentes ¿contienen gluten? Fundamente su respuesta. En el siguiente cuadro se muestra cuáles granos contienen gluten y cuáles no. La espelta, el kamut y el triticale son formas o híbridos del trigo. La harina de los granos libres de gluten tiene que estar certificada libre de gluten para su consumo por personas celíacas o con sensibilidad al gluten no celíaca. Debe molerse en molinos independientes de los cereales con gluten, pues de lo contrario no sería apta, debido a la presencia de contaminaciones cruzadas. TABLA N°1. GRANOS CON GLUTEN Y SIN GLUTEN. GRANOS CON GLUTEN

GRANOS SIN GLUTEN

Trigo

Trigo sarraceno

Espelta

Maíz dulce

Centeno

Mijo

Cebada

Maíz

Avena

Arroz

Kamut

Quinua

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AGROINDUSTRIAS Y ALIMENTOS I - EPIQ Triticale

Amaranto

Escanda La proteína principal del gluten de centeno es la secalina y la de la cebada es la hordeína, aunque ambos contienen algo de gliadina.28 El arroz en sí mismo no contiene gluten, pero al procesarse o refinarse muchas veces se le añaden sustancias que lo contienen. El arroz integral, que conserva su cáscara y que no está procesado, no presenta residuos de gluten. Desde la primera década del siglo XXI se ha potenciado el cultivo de especies ricas en gluten, a través de la hibridación, y al mismo tiempo se están investigando cultivos transgénicos para producir trigo sin gluten.

6.- ANALISIS DE RESULTADOS TAPA + TAPA + PESO BULBO PESO BULBO PICNOMETRO PICNOMETRO FLOJO (gr) APRETADO (gr) BULBO FLOJO BULBO APRETADO HARINA TRIGO TRIGO

DE 40,085

46,515

14,21

20,64

43,800

49,645

17,67

23,505

SIN TAPA PESO PICNOMETRO VACIO 25,875

CON TAPA 33,365

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6.1 DETERMINACION DEL GLUTEN

Maíz Trigo

PESO (gr)

VOLUMEN DE AGUA (ml)

20

18 ml

20

10 ml

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7.- CONCLUSIONES. Se puede denotar a simple vista viendo en el caso de la masa y de acuerdo a la humedad que requirieron ambas para poder formar una masa que no se pegue en la mano, que es determinante e importante la cantidad de gluten que contenga una harina y su debido % de humedad; es por ello que la harina de trigo en el aspecto panificador se ha convertido en la única harina comercialmente favorable para el empleador de esta, haciendo que mundialmente el mercado de la harina mueva economías grandes y su necesidad se ha visto ampliada con el pasar de las décadas. Concluimos también que la practica en sí, nos sirvió para poder ver experimentalmente la diferencia de la harina de trigo con otras harinas alternativas y la ventaja que esta les lleva a las demás harinas de cereales gramíneas en el aspecto panificador, debido a su mayor cantidad de la proteína gluten. BIBLIOGRAFIA  Nutrición y Alimentación Humana.Jose Mataix y Verdú. Barcelona (España). Oceano/Ergon.  Food & Nutrition Therapy, International Edition, 12e. Missouri, 2008.  Cuaderno de la enfermedad celíaca. FACE e Instituto Tomás Pascual. 2ª Ed. [pdf]  Reglamento de Ejecución (UE) No 828/2014 .

6. ANEXOS

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