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Productos derivados de la soja
Procesos Industriales I 2007Universidad Nacional de Luján
Soja (Glycine max)
Familia Fabaceae planta herbácea anual originaria de China gran diversidad morfológica la altura de las plantas varía entre
30 y 150 cm.
RAÍZ. Raíz pivotante con abundantes ramificaciones laterales y un tallo principal también ramificado.
HOJAS Sus dos primeras hojas son unifoliadas y las restantes, trifoliadas, de tamaño mediano, forma más o menos oval, largamente pecioladas.
FLORES Las flores aparecen dispuestas en racimos axilares. Son pequeñas, y según el genotipo: blancas,
rosadas o violetas. FRUTO El fruto es una vaina de 2 a 5 cm de largo.
Puede contener entre 1 y 5 semillas.
SEMILLA La semilla es redondeada con un diámetro de 5 a 10 mm.
Estructura de la Semilla de soja
Composición de aminoácidos de la proteína de soja (harina)
Esenciales Lisina 6,9 Metionina 1,6 Cisteína 1,6 Triptofano 1,3 Treonina 4,3 Isoleucina 5,1 Leucina 7,7 Fenilalanina 5,0 Valina 5,4
No Esenciales Arginina 8,4 Histidina 2,6 Tirosina 3,9 Serina 5,6 Ácido glutámico
21,0 Ácido aspártico 12,0 Glicina 4,5 Alanina 4,5 Prolina 6,3
componentes
Características de sus componentes: lípidos
Principalmente triglicéridos y fosfolípidos. El aceite de soja pertenece al grupo de
aceites del ácido linolénico junto con el de lino y el de cáñamo.
Además, tiende a modificar su sabor: “reversión”. Sabor a “pasto”, “pescado” o “pintura”. Principal precursor: ácido linolénico.
También es “secante” (polimerización mediante reacciones de condensación).
Características de sus componentes: hidratos de carbono
Fracciones solubles e insolubles en agua.
Hidratos de carbono solubles: sacarosa, rafinosa, estaquiosa y verbascosa (trazas).
Hidratos de carbono insolubles: galactomanano, hemicelulosas y probablemente lignina. Sustancias pécticas.
Características de sus componentes: flavonoides.
Isoflavonas: si bien se las considera fitoestrógenos se podrían clasificar con mayor precisión como SERM (moduladores selectivos de receptores de estrógeno)
Efectos favorables en la salud
Distintos estudios sugieren que el consumo frecuente de soja:
Reduce el riesgo de ECV (enfermedades cardiovasculares).
Reduce del riesgo de cáncer de mama (cuando se consume en etapas tempranas de la vida) y próstata.
Reduce el riesgo de osteoporosis. Atenúa de síntomas menopáusicos. Tiene efectos protectores sobre el riñón, en
particular en individuos diabéticos.
AGENTES ANTINUTRICIONALES
Inhibidores de la tripsina (IT). Otras sustancias biológicamente
activas: ácido fítico, hemaglutininas, saponinas, isoflavonas.
La actividad IT se puede eliminar calentando a 100°C durante 15 minutos
FACTORES ANTINUTRICIONALES
PRINCIPALES EFECTOS “IN VIVO”
Inhibidores trípsicos Reducción de la actividad quimo-tripsinaHipertrofia pancreáticaAumento de la secreción de enzimas pancreáticas
Lectinas Daño mucosa intestinalRespuesta inmunológicaAumento pérdidas proteína endógena
Oligosacáridos Fermentación en el colon causante de flatulencia y diarreas
Proteínas antigénicas Interferencia con absorción intestinal, respuesta inmunológica
FACTORES ANTINUTRICIONALES
PRINCIPALES EFECTOS “IN VIVO”
Fitatos Forman complejos insolubles con calcio y zinc inasimilables desde el punto de vista nutricional
Saponinas Inhibición de enzimas
Fitoestrógenos Posible actividad estrogénica
Fosfolípidos Fosfatidilcolina,
fosfatidiletanolamina, fosfatidilinositol.
Emulsionantes. Comercialmente se los denomina
como “lecitina” (mezcla de fosfolípidos), se distinguen de la lecitina que es el éster de la colina.
Insolubles en acetona.
PRODUCCIÓN DE OLEAGINOSASPARTICIPACIÓN MUNDIAL
60%10%
9%
7%10%
2%
2%
SOJA
ALGODÓN
MANÍ
GIRASOL
COLZA
COCO
PEPITA DE PALMA
Antecedentes de la industria sojera
China: país de origen. Manuscritos de Tzar Gan mu (2838 AC).
De allí se extendió a Manchuria, Japón, Corea e India.
Europa: en 1901 llega el primer barco a Londres transportando soja. Estos primeros embarques fueron a sustituir la semilla de algodón en la industria jabonera.
Estados Unidos: el cultivo de soja es fuertemente impulsado por Henry Ford.
Antecedentes de la industria sojera
Desde 1940 hasta la fecha la producción comercial asume un desarrollo notable, al punto de constituirse en una de las principales materias primas para aceites y harinas, considerado el consumo conjunto mundial.
Mercado Internacional La soja es el cultivo oleaginoso de mayor importancia
mundial. Estados Unidos, Brasil y la Argentina son los principales productores.
Parte de la producción de la semilla se comercializa para su molturación en otros países. China es el principal demandante a nivel mundial.
El aceite de soja es el de mayor producción mundial
Fuente: Ing. Daniel Franco (SAGPyA)
La soja en la Argentina (antecedentes)
Bolsa de Cereales. En 1925, primeras publicaciones sobre la soja.
Primeros ensayos. Estación experimental de Pergamino (1956).
Estación experimental de Salta (1961).
Primera exportación: 6000 t a Alemania (1960).
La soja en la Argentina(antecedentes)
Década del´60: arraigo del cultivo.
Década del´70: despegue de la producción.
Década del ´90: desarrollo de complejo agroindustrial oleaginoso.
Producción Nacional La soja ha modificado profundamente la
estructura de la producción agropecuaria de la Argentina:
Fuente: Ing. Daniel Franco SAGPyA
• La expansión del cultivo reemplazó a otros tradicionales.
• Numerosos productores ganaderos y lecheros abandonaron su actividad para dedicarse al cultivo de soja.
Producción Nacional La semilla transgénica tuvo amplia
aceptación entre los productores. Casi la totalidad de la superficie sembrada corresponde a la semilla genéticamente modificada.
En la producción primaria se verifica una marcada atomización, a medida que se avanza en los procesos de industrialización y exportación la actividad muestra una concentración creciente.
Fuente: Ing. Daniel Franco SAGPyA
Indicadores sector sojeroINDICADORES DEL SECTOR SOJERO 2003/2004
• Producción Mundial: La Producción Total mundial de soja es de 190 millones ton, ocupando una superficie total de 86.3millones ha.
• Producción MERCOSURLa producción del MERCOSUR es de 88.17 millones ton, lo que representa el 46.40% del total mundial. Hacia dentro del Mercado Común, 49.7 millones de toneladas se producen en Brasil; 32 millones de toneladas en Argentina; 4 millones en Paraguay (50% transgénicos); 1.95 millones en Bolivia y 0.52 millones en Uruguay.
• Producción USA: La Producción total de Estados Unidos es de 65.8 millones ton, lo que representa el 34.66% del total mundial, en una superficie de 29.7 millones ha, con un rendimiento promedio de 23 qq/ha.
FUENTE: SAGPyA
PRODUCCIÓN 2006/2007: 47,5 MILLONES DE TONELADAS
Producción por provincia (sagpya)
PORCENTAJE DE PRODUCCIÓN TOTAL POR PROVINCIA (datos promedio del último quinquenio)
7,5%21,1%
1,6%
30%30%
3,6%
3,6
2,6%Buenos AiresTucumánCórdobaChacoSanta FeSantiago del EsteroSaltaResto
Razones del aumento de la superficie sembrada
Adaptación a amplio rango de ambientes Gran rentabilidad relativa Simplificación de la producción del cultivo
(siembra directa, cultivares tolerantes a glifosato).
Razones del aumento de la superficie sembrada
Crecimiento de la demanda internacional.
“Transición dietética”: A medida que se incrementa el ingreso
per capita de una sociedad, sube el consumo de proteínas animales.
Existe una relación positiva entre PBI per capita y consumo de aceite vegetal.Fuente: Clarín Rural (ed. especial) 15/09/07
Esquema de mecanismo de la tolerancia al glifosato en la soja GM
Azúcares + fosfoenolpiruvato Compuestos aromáticos
EPSPS
GLIFOSATO
CP4 EPSPS
ogm
ARGENBIO
OGMs: proceso de aprobación
Información nutricional
Perfil de aminoácidos esenciales de soja argentina (Bonino et al. 1984)
17%
9%
11%
4%10%17%
11%
6%
15%
arginina
treonina
valina
metionina
isoleucina
leucina
fenilalanina
histidina
lisina
Base de Datos Internacional del ILSI: www.cropcomposition.org
Aplicaciones de la soja en la tecnología alimentaria
Derivados más utilizados en la alimentación humana
Eliminación de goma
Hidrogenación
Desodorización Desodorización
Winteriización
ACEITE PARA FRITURASMARGARINAS
ACEITE PARA ENSALADA
ESCAMAS DE SOJA DESGRASADAS
MOLIDO
HARINA DE SOJA DESGRASADA
Cáscaras
Calentamiento
Molido
ALIMENTACIÓN ANIMAL
Astillas
HARINA DE SOJA CON GRASA TOTAL
SEMOLÍN DE SOJA CON GRASA TOTAL
Tratamiento con vapor
Tostado
Enfriamiento
Molido
Gomas
LECITINA
Extrusión
TSP
Extracción
CONCENTRADO AISLADO
Agua
Separador magnético, tamices
12% de humedad
Rodillos corrugados
aspiración
11% humedad 63-74°C
Rodillos
Hexano, 50°C
OBTENCIÓN DE ACEITE
OBTENCIÓN DEHARINA
Tostador eliminador de solvente
ESCAMAS DE SOJA DESGRASADAS
MOLIDO
FINO
HARINA DE SOJA DESGRASADA
MEZCLADOLecitina y/o aceite
HARINA DE SOJA LECITINADA Y/O DE BAJO CONTENIDO GRASO
GRUESO
SEMOLÍN DE SOJA DESGRASADO
OBTENCIÓN DE HARINA DESGRASADA Y/O LECITINADA
PRODUCCIÓN DE HARINAS PROTEICASPARTICIPACIÓN MUNDIAL
70%
6%
3%
5% 10%
1%
2%
3%SOJA
ALGODÓN
MANÍ
GIRASOL
COLZA
COCO
PEPITA DE PALMA
PESCADO
OBTENCIÓN DE ACEITE
micela
Eliminación solvente Evaporación, inyección de vapor
filtración
Desgomado
Hidrogenación
Desodorización
ACEITE PARA FRITURASMARGARINAS
ACEITE PARA ENSALADA
Agua calientecentrifugación
LECITINASecado al vacío
30% aceite70% fosfolípidos
Formación de jabonesSe eliminan saponificables
(ácidos grasos libres)
Bentonita carbón activado
105-110°C
NaOH,Na2CO3
combinación
60-70°C
Mejora colorEstabilidad del sabor
260°C Vacío (1-3 mm de Hg)Últimas etapas: ácido cítrico o fosfórico
Luego, antioxidante
Estabilización desde el punto de vista oxidativoGrasas semiblandas
Lentamente a 13°C durante 12 hsEnfriamiento adicional: 5°C en 18 hs
5°C durante 12 hs
125-200°C0,5 –3 atm
Cristalización triglicéridos de alto punto de fusión
Ag aceite de sojaÁCIDOS GRASOS EN EL ACEITE DE SOJA
11%
22%
7,5%
54%
4,1%
C16 (ácido palmítico) C18 (ácido esteárico)
C18:1 (ácido oléico) C18:2 (ácido linoléico)
C18:3 (ácido linoléico)
C12 (láurico), C14 (mirístico), C20 (araquidónico) C16:1 (palmitoléico): trazas.
(ácido linolénico)
PRODUCCIÓN MUNDIAL DE ACEITES VEGETALESPARTICIPACIÓN
Fuente: SAGPyA
Produccion aceite de soja
Producción mundial de aceite de soja
. 1999/00 2000/01 2001/02 2002/03 * 2003/04 **
Total Mundial (miles de ton) 24.640 26.750 28.870 30.490 32.010
Estados Unidos 8.090 8.360 8.570 8.360 7.430
Brasil 4.030 4.320 4.710 5.250 6.040
Argentina 3.120 3.190 3.850 4.390 4.740
China 2.480 3.240 3.580 4.730 5.300
Unión Europea 2.510 2.980 3.110 2.810 3.110
* Datos preliminares ** Datos estimadosFuente: Dirección de Industria Alimentaria sobre la base de datos del USDA y la SAGPyA
DATOS REFERENTES A LA ARGENTINA
Industria aceitera en la Argentina
El proceso de reconversión agroexportadora comenzó en la década del 80, con la consolidación del cultivo de soja.
Primer etapa: extracción con solvente reemplaza en parte a la prensa.
Años 80: inversiones para generar nuevas instalaciones o expandir las ya existentes para un nivel mínimo de elaboración de 1500 toneladas de grano por día y ubicarse cerca de las vías de salida al exterior, contando en general con puertos de embarque propio.
Industria aceitera en la Argentina
En los 90: megafábricas con una capacidad de molienda superior a las 3000 toneladas por día.
Dreyfus (Gral. Lagos): 12000t/día. La más grande del mundo.
Inversiones proyectadas para los años 2000-2010: construcción de nuevas plantas y ampliaciones de las ya existentes.
aislado
Solubilización proteínas (85%),azúcares, sales.
(fibras)
NaOH, OH PH = 9 15-20 minutos
40-50°C
HCl, pH = 4,6
Centrifugación
Separación de azúcares y cenizasSolubilización de antitripsina (70%)
LavadoCentrifugación
CentrifugaciónNaOH hasta
PH = 7
Secador spray Secador spray
Producto: 90% proteínas 30% de antitripsina
(90% de proteínas)
CONCENTRADO DE SOJA(70% DE PROTEÍNAS)
Escamas de soja desgrasadas
Remoción dehidratos de carbono
solubles
Insoluble
Secado
Concentrado de proteínas de soja
Azúcares,cenizas,
componentes menores,etc.
Métodos para elaborar concentrados de soja
Lavado isoeléctrico: el carbohidrato es lixiviado de la proteína con una solución acuosa a un pH aproximado de 4,3 donde la proteína tiene su mínima solubilidad.
Lixiviado: con solución acuosa de alcohol al 60-70%. En estas condiciones las proteínas son insolubles mientras que los carbohidratos son solubles.
Calor: desnaturalización de la proteína hasta insolubilizarla seguida por una lixiviación con agua para remover los carbohidratos.
Las TSPs son harinas desgrasadas o concentrados de proteínas mecánicamente procesados por extrusores para obtener una textura elástica y masticable similar a la de la carne cuando se rehidratan y se cocinan.
PROTEÍNAS DE SOJA TEXTURIZADAS:PREPARACIÓN DE ALIMENTOS PARA MASCOTAS SIMULANDO CARNE
ALIMENTOS PARA CONSUMO HUMANO
Extrusión Las proteínas se “desenredan”. La masa pasa por una zona de flujo
ininterrumpido y las proteínas se alinean. El agua permanece en estado líquido a
elevadas presiones. Cuando el producto sale por el agujero de la
matriz el agua se evapora instantáneamente, ya que el producto sufre un brusco cambio de presión.
Se produce la expansión.
Extrusión Se humedece la harina o concentrado
hasta alcanzar 18-22% de humedad. Se pasar estos productos
humedecidos a través de los agujeros de una matriz a presión por medio de un tornillo sinfín que gira a cierta velocidad.
La temperatura va aumentando.
extrusión
ALIMENTACIÓNCILINDRO DE MEZCLADO
SALIDAHARINA DESGRASADAO CONCENTRADO +
AGUA
Cualidades funcionales de las proteínas
Influyen en los componentes de un alimento, pero no desde el punto de vista nutricional, sino sobre las características sensoriales y el comportamiento que puedan tener durante su preparación o procesamiento.
PROPIEDADES DE HIDRATACIÓN
PROPIEDADES DEPENDIENTES DE LA INTERACCIÓN PROTEÍNA-PROTEÍNA
PROPIEDADES SUPERFICIALES
INTERACCIÓN ENTRE LAS PROTEÍNAS Y EL AGUA SEGÚN EL PH
(PROPIEDADES FUNCIONALES)
pH<pI Acidificado pH
cerca de pI
pH = pI Alcalinizado pH cerca de
pI
pH>pI
viscosidad(soja en salsas)
espumas (clara de huevo,
crema de leche).
emulsificante (salsas)
viscosidad(salsas)
precipitación(caseína pH 4.6)
espuma(estructura gluten en bizcochuelo)
viscosidad(clara de huevo)
viscosidad(estructura del
gluten en mezcla del
panqueque)
Estructura proteica abierta
Estructura proteica cerrada
Estructura proteica abierta
Interacción proteína/agu
a(las proteínas
se despliegan)
Interacción proteína/agua
proteína/proteína(cadenas
laterales con carga de igual
signo se repelen)
Interacción proteína/proteí
na(la proteína es
insoluble)
Interacción proteína/agua
proteína/proteína(cadenas laterales con carga de igual signo se repelen)
Interacción proteína/agu
a(las proteínas
se despliegan)
TIPOS DE INTERACCIONES QUE ESTABILIZAN LA ESTRUCTURA PROTEICA
INTERACCIÓN ENTRE EL AGUA Y LAS MOLÉCULAS PROTEICAS
Propiedades funcionales(gelificación)
Etapas: desnaturalización agregación (interacción proteína- proteína):
enlaces cruzados intra e inter moleculares.
Formación y agregación del gel: puentes disulfuroEstabilización y ordenamiento: puentes de
hidrógeno, interacciones hidrofóbicas.
Propiedad funcional
Modo de acción
Sistemaalimentario
Productosde soja
Solubilidad Solvatación de la proteína dependiente delPH
Bebidas HarinasConcentradosAisladosHidrolizados
Absorción yretención deagua
Formación depuentes de hidrógeno con el agua
Carnes, salchichas, panes,tortas
HarinasConcentrados
Viscosidad Espesamiento,retención de agua
Sopas,salsas
HarinasConcentradosAislados
PROPIEDADES FUNCIONALES(productos de soja)
Propiedad funcional
Modo de acción
Sistemaalimentario
Productosde soja
Gelificación Formación deuna matrizproteica y endurecimiento
CarnesQuesos
ConcentradosAislados
Emulsificación
Formación y estabilización de emulsiones o/w
SalchichasSopasTortas
HarinasConcentradosAislados
Absorción de grasa
Retención de grasa libre
CarnesSalchichasDonas
HarinasConcentradosAislados
PROPIEDADES FUNCIONALES(productos de soja)
Propiedad funcional
Modo de acción
Sistemaalimentario
Productosde soja
Formación de espuma
Formación de films que atrapan aire
Productos batidos Rellenos
HidrolizadosAislados
Cohesión-adhesión
La proteína actúa como material adhesivo
CarnesSalchichasProductos horneados
HarinasConcentradosAislados
PROPIEDADES FUNCIONALES(productos de soja)
Propiedad funcional
Modo de acción
Sistemaalimentario
Productosde soja
Elasticidad Enlaces disulfuro en geles deformables
CarnesProductos de panadería
HarinasConcentradosAislados
Control de color
Blanqueado (lipoxigenasa)
Panes Harinas
PROPIEDADES FUNCIONALES(productos de soja)
Factores que afectan a las propiedades funcionales de las proteínas de soja
Solubilidad Fuerza iónica Desnaturalización por calor