1. Fundamentos de tecnologa de los alimentos Editor
Horst-Dieter Tscheuschner J Este ejemplar fue donado por el I
Ministerio oe Edleccin Superior y la A O fic in a C':.'? 1 0 ' 'n r
S n H.-l 0-.^+^, P. Instituciones cu &Jucjetn Superior fi1?
:::>nc :rio corno epodo a ics dor Comeas, 200 Editorial ACRIBIA,
S.A. ZARAGOZA (Espaa)
2. Ttulo original: Grundzge der Lebensm itteltechnik, 2 edicin
Editor: H orst-D ieter Tscheuschner Editorial: B. Behrs Verlag GmbH
& Co. Averhoffstrae 10 D-22085 Hamburg, Alemania B.B ehrs
Verlag GmbH & Co., Averhoffstrae 10 D-22085 Hamburg, Germany De
la edicin en lengua espaola Editorial Acribia, S.A., Apartado 466
50080 ZARAGOZA (Espaa) I.S.B.N.: 84-200-0952-0 IMPRESO EN ESPAA
PRINTED IN SPAIN Depsito legal: HU-251/2001 Editorial ACRIBIA S.A.-
Royo, 23 - 50006 Zaragoza (Espaa) Imprime: Grafic RM Color, S.L. C/
Ganadera, parcela 27B, nave 2. 22006 Huesca. 2001
3. Del prlogo a la primera edicin En la presente obra,
Tecnologa de los alimentos, se presentan por primera vez de forma
compleja los principales elementos de esta disciplina
cientfico-tcnica. La tecnologa de los alimentos surgi en los
primeros pases industrializados hacia finales de los aos cincuenta
del siglo XX y desde ese momento se desarroll de manera
vertiginosa. Es la expresin y el resultado del gran grado de
desarrollo alcanzado por la produccin de alimentos. Todava a
principios del siglo XIX la produccin de alim entos se basaba
principalmente en el conocimiento tcnico emprico, del que eran
depositarias las industrias artesanales dedicadas a la produccin de
alimentos. El punto de vista cientfico de algunos aspectos de estos
procesos de produccin se fue imponiendo slo de modo titubeante y
espordico conforme se desarrollaban la ciencia y la tecnologa. Los
primeros progresos importantes se consiguieron gracias a la
investigacin de situaciones concretas. Ello condujo a una mayor
efectividad y estabilidad de los procesos empricos o a una mejor
calidad del producto final. Con el paso progresivo de la produccin
artesanal a la produccin industrial comenz la segunda fase del
desarrollo del punto de vista cientfico. A este desarrollo de la
tecnologa contribuyeron especialmente el anlisis y la descripcin
general de las fases de cada proceso de produccin. La abstraccin
conseguida de los procesos tecnolgicos elementales de cada
industria permiti el anlisis terico unitario de los procesos bsicos
ms importantes. Simultneamente, se crearon as los supuestos
esenciales para una base terica comn para el desarrollo de procesos
y para proyectar la produccin de alimentos como un saber
cientfico-tcnico a partir de la tradicin artesanal. Con el comienzo
de la revolucin tcnico-cientfica se instaur tambin en el mbito de
la produccin industrial de los alimentos una rama de desarrollo
cualitativamente nueva, que surgi a la vez que la tecnologa de los
alimentos. Es objeto de esta disciplina el proceso de produccin
industrial de alimentos. Reflejo de este conocimiento cientfico en
forma terica es el contenido de la disciplina cientfica de la
tecnologa de los alimentos. Los elementos importantes de esta rama
del saber con carcter integrador son las materias primas y sus
propiedades tecnolgicas, la tecnologa de los procesos de
transformacin, el proceso de produccin total y los mtodos para la
estructuracin y proyecto de los procesos. As, este estado de la
cuestin tecnolgica en el sentido Y
4. ms amplio constituye el ncleo de la tecnologa de los
alimentos y la lnea de partida para el desarrollo de nuevos
procesos y equipos. Al elegir los componentes del contenido del
libro no pudimos considerar las disciplinas bsicas de las ciencias
naturales y de la tecnologa, que pertenecen a los saberes bsicos
del ingeniero de los alimentos. Igualmente, por motivos de espacio
renunciamos a describir detalladamente los fundamentos de la
tecnologa de procesos y del procesado, as como del envasado. Estas
disciplinas se tratan exhaustivamente en la literatura
especializada, a la que remitiremos al lector. Desde este punto de
vista, las caractersticas tcnicas del procesado seleccionadas y los
mtodos de control de calidad constituyen el ncleo de esta obra, as
como el complejo tecnolgico de la transformacin de las materias
primas en alimentos. El libro proporciona importantes temas,
estructuras tecnolgicas y legislacin general y mtodos de la
tecnologa alimentaria, permitiendo as una visin de conjunto rpida
de las complejas relaciones e interacciones de la produccin
industrial de alimentos. Vaya nuestro agradecimiento a todas las
personas e instituciones que han colaborado con nosotros o nos han
proporcionado material grfico y han revisado el manuscrito. Sern
bienvenidos todos los comentarios e indicaciones sobre el texto que
puedan mejorar futuras ediciones. Dresden El Editor y la Editorial
VI
5. Prlogo a la segunda edicin La primera edicin de este libro
de texto y manual especializado fue publicado por la Fachbuchverlag
Leipzig con autorizacin de Dr. Dietrich Steinkopff Verlag,
Darmstadt tuvo tan buena acogida por parte no slo de los tcnicos de
la industria alimentaria, sino tambin especialmente entre los
estudiantes; le sigui poco tiempo despus una reimpresin sin
modificacin alguna. Despus de muchos aos, esta reimpresin tambin se
agot y la Behrs Verlag, Hamburg, tuvo el mrito especial de promover
la aparicin de una segunda edicin revisada. Esta nueva edicin se
realiz manteniendo la concepcin bsica original. Mientras que los
Captulos 1 a 4 y el 6 se actualizaron slo con pequeas
modificaciones y adiciones, los Captulos 8 y 9 requirieron una
revisin exhaustiva. Por ltimo, los Captulos 5 y 7 se escribieron de
nuevo, para lo que fue necesario recurrir a nuevos autores
especialistas en la materia. El editor agradece a todos los
autores, personas y compaas que contribuyeron al manuscrito con su
colaboracin y proporcionando material grfico. Dresden El Editor
VII
6. Autores H o r s t G o l d h a h n , Prof. Dr.-Ing. habil.,
Institut fr Verarbeitungsmaschinen, Landm aschinen und V
erarbeitungstechnik, Technische U niversitt Dresden H iltru d L ie
b e r s , Dr. rer. nat., ehem. Institut fr Lebensmittel und
Bioverfahrenstechnik, Tech nische U niversitt Dresden L o t h a r L
in k e , Prof. Dr.-Ing. habil., Institut fr Lebensmitteltechnik und
Bioverfahrenstechnik, Technische U niversitt D resden U l r ic h L
s e r , Dr.-Ing., Kraft Jacobs Suchard, RSD, Inc. Mnchen H a r t m
u t Q u e n d t , Dr.-Ing., Dr. Quendt Backwaren GmbH, Dresden H a
n s - J r g R a e u b e r , Prof. Dr.-Ing. habil., Franz Zentis
Konfitren- und Swarenfabrik, Aa chen W a lter E. L. S p ie s s ,
Prof. Dr.-Ing., Institut fr Verfahrenstechnik,
Bundesforschungsanstalt fr Ernhrung, K arlsruhe H o r s t - D ie t
e r T s c h e u s c h n e r , Prof. Dr.-Ing. habil., Dr. h. c.,
Deutsches Institut fr Lebens mitteltechnik e. V., Quakenbrck W illi
W i i t , Dr.-Ing., W estfalia Separator AG, Oelde K a r l -H e in
z W o l f , Prof. Dr.-Ing. habil., Fachhochschule Lausitz J o r is
W o 'ite , Prof. Dr.-Ing. habil., Institut fr Verfahrenstechnik,
Technische Universitt Dresden ( t 1996) Con la colaboracin de: G u
n t er A r n d t , Dr.-Ing., Dresden H e l m u t B r o s a m l e r
, Prof. D r.-Ing. habil. ( |) , ehem . Institut fr V erarbeitungsm
aschinen, Technische U niversitt Dresden S ieg fr ie d G e r h a r
d t , Dr.-Ing., Kipsdorf E rich H a e v e c k e r , Dr.-Ing.,
Bergholz-Rehbrcke J o a c h im H e n n ig , Prof. Dr.-Ing, habil.,
Institut fr K onstruktionstechnik und A nlagengestal tung (IKA D
resden) C h r is t o ph K l u g e , Dr.-Ing., Institut fr
Lebensmitteltechnik und Bioverfahrenstechnik, Techni sche U
niversitt D resden W o l fg a n g K o p s c h in a , Dipl.-Ing.,
ehem. Unilever, Kleve B e n n o K u n z , Prof. Dr.-Ing. habil.,
Institut fr Lebensmitteltechnologie, Universitt Bonn S u s a n n e
L a il a c h , Dr.-Ing., Tscheuschner LTR, Dresden H e in z N ik o
l a u s , Frankfurt/Oder IX
7. Captulo Autores Con la colaboracin de 1. 1 .1 -1 .4 H.-D. T
sc h eu sc h n er 2. 2 .1 -2 .8 H.-D. T sc h eu sc h n er 2 .9 -2
.1 1 L . L inke E . H aevecker 2 .1 2 H.-J. R a eu ber B. K u n z 2
.1 3 H.-J. R a eu ber H. N ik o l a u s 2 .1 4 H.-J. R aeu ber S .
G erh ar dt 2 .15 L . L inke G. A r n d t 3. 3 .1 -3 .5 H.-D. T sc
h eu sc h n er 4. 4 .1 -4 .1 0 H.-D. T sc h eu sc h n er 5. 5 .1 -5
.3 U. L ser 6. 6.1 K.-H. W o lf 6.2 .1 H.-J. R a eu ber 6 .2 .2
H.-J. R a eu ber 6 .2 .3 H.-D. T sc h eu sc h n er 6 .2 .4 H.-J. R
aeu ber 6 .2 .5 L . L inke 7. 7 .1 -7 .3 W . E . L . S piess 8. 8.1
H.-D. T sc h eu sc h n er 8.2 H.-D. T sc h eu sc h n e r S. L
ailach 8.3 W . W itt 8 .4 L . L inke 8.5 H.-D. T sc h eu sc h n e r
W. K o psc h in a 8 .6 L . L inke 8 .7 H.-D. T sc h eu sc h n e r S
. L ailach 8 .8 L. L inke 8.9 H.-D. T sc h eu sc h n er 8 .1 0
H.-J. R a eu ber B. K u nz 8.11 H.-J. R a eu ber H. N ik o laus 8
.1 2 H.-J. R a eu ber S . G erh ar dt 8.13 H. L iebers K.-H. W o lf
9. 9.1 H. Q u en dt 9 .2 H. G o ld h a h n H.-J. H ennig H. B rosam
ler 9.3 L . L in k e 9 .4 L. L inke C h . K luge 9 .5 L . L inke C
h . K lug e 9 .6 J. W otte X
8. ndice de contenido 1 La tecnologa de los alimentos como
disciplina cientfica i n d u s t r i a l
............................................ 1 1.1 D efiniciones fu
ndam entales 1 1.2 Objetivos y particularidades de la produccin de
alim entos 2 1.2.1 Objetivos principales de la produccin de alim
entos 2 1.2.2 Particularidades de la produccin de alim
entos.......................................... 2 1.3 Estructuracin
jerrquica del proceso de produccin 4 1.4 Los principios tecnolgicos
y su empleo en la tecnologa de los alim
entos................................... 5 2 M aterias p r im a s
............................... 92.1 C e r e a le s
................................................. 9 2.1.1
Caractersticas generales ............ 9 2.1.2 E structura, com
ponentes y partes aprovechables...................... 9 2.1.3
Propiedades fsico-qum icas 10 2.1.4 Especies y variedades
..................... 15 2.1.5 Condiciones de almacenamiento ... 15
2.2 L egum bres............................................... 16
2.2.1 Caractersticas generales.................... 16 2.2.2 E
structura, com ponentes y partes
aprovechables...................... 16 2.2.3 Propiedades fsico-qum
icas 18 2.2.4 Especies. Variedades ............................ 19
2.2.5 Condiciones de almacenam iento ... 19 2.3 Nueces y frutos
secos.......................... 20 2.3.1 Caractersticas
generales.................... 20 2.3.2 E structura, com ponentes y
partes aprovechables...................... 20 2.3.3 Condiciones de
almacenamiento ... 22 2.4 Sem illas de c a c a o
................................. 23 2.4.1 Caractersticas
generales.................... 23 2.4.2 Estructura, com ponentes,
partes aprovechables y propiedades fsico-qumicas
......................................... 23 2.4.3 Subespecies,
variedades, grados de calidad, condiciones de alm acenam
iento................................. 25 2.5 Sem illas
oleaginosas.............................. 26 2.5.1 Caractersticas
generales........................ 26 2.5.2 Estructura, com
ponentes, partes aprovechables y propiedades fsico-qum icas 27
2.5.3 Propiedades de alm acenam iento.... 27 2.6 Granos de ca
f...................................... 27 2.6.1 Caractersticas
generales.................... 27 2.6.2 Estructura, com ponentes,
partes aprovechables y propiedades fsico-qum icas 27 2.6.3
Especies, variedades y condiciones de alm acenamiento .... 30 2.7 T
............................................................... 30
2.7.1 Caractersticas generales................... 30 2.7.2
Estructura, com ponentes y partes aprovechables 31 2.7.3 Especies,
variedades y condiciones de alm acenam iento .... 32 2.8 T a b a co
..................................................... 3 3 2.8.1
Caractersticas generales.................... 33 2.8.2 Estructura,
com ponentes y partes aprovechables...................... 3 3 2.8.3
Propiedades fsico-qum icas 34 2.8.4 Especies, variedades y
condiciones de alm acenam iento .... 35 2.9 F
rutas........................................................ 3 6
2.9.1 Caractersticas generales.................... 36 2.9.2
Estructura, com ponentes y partes
aprovechables...................... 37 2.9.3 Propiedades
fsico-qumicas y particularidades de elaboracin ... 38 2.9.4
Almacenamiento de la fru ta 39 XI
9. 2.10 Hon a l iz a s
............................................... 40 2.10.1
Caractersticas generales................... 40 2.10.2 E structura,
com ponentes y partes aprovechables...................... 43 2.10.3
Propiedades fsico-qumicas y particularidades de elaboracin ... 44
2.10.4 Alm acenam iento de h o rtaliz as 45 2.11 Remolacha
azucarera .................. 46 2.11.1 Caractersticas
generales.................... 46 2.11.2 E structura, com ponentes y
partes aprovechables...................... 47 2.11.3 Propiedades
fsico-qumicas y procesos especficos de
elaboracin...................................... 48 2.11.4 A lm
acenam iento de la remolacha azucarera................ 49 2.12 L e
c h e '...................................................... 50
2.12.1 Caractersticas generales..................... 50 2.12.2 C
optposicin........................................... 50 2.12.2.1
Protenas lcteas.................................... 51 2.12.2.2
Grasa lctea ............................................. 51
2.12.2.3 L a c to s a
..................................................... 52 2.12.2.4
Com ponentes lcteos especiales.... 53 2.12.3 Propiedades fsico-qum
icas 54 2.13 C a rn
e......................................................... 55
2.13.1 Caractersticas generales..................... 55 2.13.2
Estructura, com ponentes, partes
aprovechables......................... 56 2.13.3 Propiedades
fsico-qum icas 57 2.13.4 Clases y tip o s
......................................... 59 2.13.5 Caractersticas
de alm acenam iento 59 2.14 P e sc a d o
................................................... 60 2.14.1
Caractersticas generales.................... 60 2.14.2 Condiciones
de almacenam iento ... 62 2.14.3 E sp
ecies................................................... 63 2.14.4
E stru ctu ra................................................ 63
2.15 A g u a
.......................................................... 74
2.15.1 Funcin del agua en la elaboracin de alim
entos.......................................... 74 2.15.2
Especificaciones de calidad del agua 76 2.15.2.1 Especificaciones
del agua potable .. 76 2.15.2.2 Especificaciones especiales para la
elaboracin de determinados productos.............. 7 6 2.15.3
Tratam iento del a g u a ........................... 79 2.15.4
Utilizacin econmica del a g u a 82 3 F u n d a m e n to s fsico s-q
u m ico s acerca de sustancias alim enticias en siste m a s d is p
e rs o s ................... 83 3.1 Las sustancias alimenticias
como sistemas dispersos................... 83 3.2 Interacciones
entre molculas en los sistemas dispersos.................. 86 3.2.1
Energa interfacial............................... 87 3.2.2 Fenmenos
interfaciales en sistemas bifsicos.......................... 88
3.2.2.1 Presin capilar de curvatura 88 3.2.2.2 Trabajo de cohesin
........................... 88 3.2.2.3 Adsorcin a los lmites de
fases lquidas......................... .......... 89 3.2.2.4
Sustancias tensioactivas..................... 89 3.2.2.5 Adsorcin
en interfases s lid as 92 3.2.3 Fenmenos interfaciales en partculas
pequeas y pelculas finas.................................... 95
3.2.3.1 Gotitas y cristales pequeos 95 3.2.3.2 Pelculas lquidas fin
as......................... 96 3.2.3.3 Pelculas y envolturas de
solvatos extrafinas ....................... 97 3.2.3.4 Formacin de
ncleos cristalinos y de condensacin ............................ 98
3.3 Interacciones entre partculas en sistemas
dispersos.......................... 100 3.3.1 Interacciones
electrostticas entre partculas en lquidos polares 101 3.3.2
Interacciones electrostticas entre partculas en lquidos apolares
102 3.3.3 Interacciones de Van Der Waals entre partculas
dispersas.................. 103 3.3.4 Interacciones entre partculas
con capas de adsorcin...................... 105 3.3.5 Superposicin
de interacciones entre p artcu
las.................................... 107 3.3.5.1 Agregacin y
estabilidad de floculacin ........... 107 3.3.5.2 Coalescencia y
estabilidad de la coalescencia................................ 1 10
3.3.6 A dhesin..................................................
110 3.3.7 Formacin de estructuras en sistemas
dispersos......................... 1 11 3.4 Propiedades de sistemas
dispersos especiales...............................................
113 3.4.1 Suspensiones............................................
113 3.4.2 E m
ulsiones.............................................. 115 3.4.3 E
spum as................................................... 118
3.4.4 Slidos dispersos................................... 120 3.4.5
A erosoles................................................. 121
3.4.6 P o lv o
s....................................................... 121 3.4.7
Coloides de asociacin........................ 121 3.4.8
Disoluciones m acromoleculares y g e le
s..................................................... 124 3.4.9
Sistemas dispersos com plejos 128 3 .5 Fundamentos fsico-qum icos
de la viscosidad de lquidos 129 3.5.1 Teoras cineticom oleculares
de la viscosidad..................................... 129 XII
10. 3.5.2 Influencia de la estructura molecular sobre la
viscosidad 131 3.5.2.1 Lquidos poliatmicos apolares 131 3.5.2.2
Lquidos po lares....................................... 131 3.5.2.3
Polm eros h om logos........................... 132 3.5.2.4 Hom
logos com unes.............................. 133 3.5.2.5 H om om
orfos......................................... 133 3.5.2.6
Influencia de la presin y la tem p eratu
ra..................................... 133 3.5.3 Viscosidad de
disoluciones verdaderas.................. 134 3.5.4 Viscosidad en
sistemas dispersos 134 4 R eo lo g ia de los a lim e n to s 135 4.1
Clasificacin y definicin.................... 135 4.2 Definiciones
generales de la m acrorreologa............................ 135 4.3
Cuerpos elsticos..................................... 145 4.4
Cuerpos viscosos...................................... 147 4.5 M
odelos reolgicos................................ 151 4.5.1 Modelos
de las propiedades reolgicas fundamentales ideales ... 151 4.5.2
Modelos de las propiedades Teolgicas com
plejas............................. 151 4.6 Com portamiento de
cuerpos com plejos bajo deform acin 151 4.6.1 Flujos newtoniano y
no new toniano..................................... 151 4.6.2
Fluidos no newtonianos independientes del tiem po..................
155 4.6.3 C om portam iento de flujo dependiente del tiem po 163
4.6.4 C om portam iento deform ativo
viscoelstico............................................. 168 4 .7
Solidez de cuerpos reolgicos 177 4.8 Otras propiedades y
caractersticas reolgicas 17 8 4.9 Leyes fundam entales de la
reologia....................................... 185 4.10 D eterm
inacin experim ental de las propiedades reolgicas ....... 186 5 A
seg u ram ien to de la calid ad ... 195 5.1 introduccin
.......................................... 195 5.2 A plicacin de
las normas DIN ISO 9 0 0 0 ........ 197 5.2.1 Utilidad de la
certificacin ISO 9000............ 199 5.2.2 Sistemas de gestin de
calidad 199 5.2.2.1 Particularidades de las empresas de alim
entacin.................................... 199 5.2.2.2 Estructura
organizativa de un sistema de gestin de la calidad 201 5.2.2.3
Estructura de los contenidos de los documentos ISO 9 0 0 0
........... 203 5.2.2.4 Elementos de un sistema de gestin de
calidad........................... 206 5.2.2.5 M antenimiento de un
sistema certificado de gestin de calidad 206 5.3 Direccin de
procesos estadsticos 212 6 F u n d a m e n to s de los procesos t c
n ic o s .............. 217 6.1 Procesos bsicos generales, aparatos
y mquinas de las tcnicas de procesamiento y p rocesos 217 6.1.1
Procesos m ecnicos fundam entales 217 6.1.1.1 S eparacin
............................................ 217 6.1.1.2 M ezclad o
.............................................. 223 6.1.1.3 D iv isi
n ................................................. 229 6.1.1.4 A
glom eracin...................................... 231 6.1.2
Procesos trmicos fundam entales.. 233 6.1.2.1 Transferencia de c a
lo r..................... 234 6.1.2.2 Transferencia de m
ateria................. 236 6.2 Procesos bsicos especiales,
aparatos y mquinas de la tecnologa de los alim en to s 239 6.2.1
Elim inacin de com ponentes de las materias p rim
as....................... 240 6.2.1.1 D
efinicin.............................................. 240 6.2.1.2
Agrupacin de los principios de
actuacin........................................... 242 6.2.1.3
Realizacin tcnica............................. 250 6.2.2 Fragm
entacin de materias no
quebradizas...................................... 250 6.2.2.1 D
efinicin............................................... 250 6.2.2.2
Fuerzas eficaces y realizacin t c n ic a .........................
251 6.2.3 Form acin y transform acin de
estructuras........................................ 266 6.2.3.1
Definiciones y sinopsis...................... 266 6.2.3.2 E m
ulsionado.......................................... 269 6.2.2.3
Produccin de espum as...................... 270 6.2.3.4 Elaboracin
de suspensiones y pastas por condensacin............... 273 6.2.3.5
Cambios estructurales especiales .... 275 6.2.4 Transform aciones
fsicas................... 275 6.2.4.1 Coccin trm ica
................................... 275 6.2.4.2 Ferm entacin y
desarrollo de biom asa..................... 288 6.2.4.3
Maduracin"............................................. 294 6.2.5
Conservacin ......................................... 298 6.2.5.1 S
inopsis..................................................... 298
6.2.5.2 Conservacin trm ic a......................... 300 XIII
11. 7 R efrigeracin y congelacin 8.2.4.2 7.1 de a lim e n to
s...................................... G
eneralidades...................................... 307 307 8.2.4.3
7.2 Efectos de las bajas temperaturas 8.2.4.4 en los alim
entos................................... 311 8.2.4.5 7.2.1
Alteraciones q u m icas....................... 311 8.2.4.6 7.2.2
Alteraciones m icrobiolgicas......... 313 8.2.4.7 7.2.3
Alteraciones fsicas............................. 314 8.2.5 7.2.4
Alteracin de las propiedades term o
fsicas.......................................... 322 8.2.5.1
7.2.4.1 Capacidad calorfica especfica...... 324 8.2.5.2 7.2.4.2
Entalpia esp ecfica............................. 324 7.2.4.3
Conductividad calo rfica.................. 326 8.2.5.3 7.2.4.4
Conductividad t rm ic a ...................... 329 8.2.5.4 8.2.5.5
8.2.6 7.3 Procedim iento de aplicacin del fr o
........................ 329 7.3.1 R
efrigeracin........................................ 329 7.3.1.1 E n
friam ien to ........................................ 330 8.2.6.1
8.2.6.2 7.3.1.2 A lm acenam iento refrigerado ......... 334 7.3.2
Produccin por congelacin............ 336 7.3.2.1 C
ongelacin........................................... 337 7.3.2.2
Alm acenam iento en congelador .... 341 8.3 7.3.2.3 D
istribucin........................................... 344 8.3.1
7.3.2.4 D escongelacin.................................... 345
8.3.2 8 Procesos de p ro d u cci n ............... 347 8.3.2.1
8.3.2.2 8.1 G eneralidades......................................
347 8.3.2.3 8.2 Procesado de cerea les...................... 348
8.2.1 S inopsis...................................................
348 8.3.3 8.2.2 Obtencin de productos 8.3.3.1 de la molienda
(harina de trig o )..... 348 8.3.3.2 8.2.2.1 Objetivos y procesos
implicados ... 348 8.2.2.2 Proceso general de la obtencin 8.3.3.3
8.2.2.3 de h a rin
a................................................ Fase de limpieza
y preparacin...... 349 351 8.3.4 8.2.2.4 Fase de molienda y
tamizado ......... 353 8 .3 .4 .1 8.2.2.5 Fase de proceso de
mezclado 8.3.4.2 8.2.3 de las fracciones de la molienda Obtencin de
productos 363 8.3.4.3 8 .2 .3 .1 descascarillados (arro
z)..................... Objetivos y procesos necesarios .... 364
364 8.48.2.3.2 Proceso com pleto del descascarillado del
arroz............. 364 8.4.1 8.2.3.3 D
escascarillado..................................... 366 8.4.2
8.2.3.4 Separacin de los granos descascarillados de los granos con
cscara ............................................ 366 8.4.3
8.2.3.5 Desbastado del arroz descascarillado....................
367 8 .4 .3 .1 8.2.3.6 P u lid o
...................................................... 368 8.4.3.2
8.2.4 Elaboracin de productos 8.4.3.3 panificados frescos (p an
)................. 368 8.4.3.4 8 .2 .4 .1 Objetivos y procesos
necesarios .... 368 8.3.4.5 Proceso com pleto de la elaboracin de p
an .................... 368 Fase de preparacin de las materias prim
as....................... 368 Fase de preparacin de lam asa 370
Fase de am asado................................... 379 Fase de
horneado................................ 381 Fase de tratam
ientoposterior 384 Produccin de pastas alimenticias
(espaguetis)............................................ 384
Objetivos y procesos necesarios .... 384 Proceso com pleto de la
elaboracin de espaguetis 385 Fases de preparacin y moldeado de la m
asa.............................................. 386 Fase de
secado...................................... 387 Fase de tratam
iento po sterio r 389 Elaboracin de productos cocidos y extruidos
(texturizados)................ 389 Objetivo y procesos im plicados'
389 Proceso completo de la coccin y extrusin-H T S T
.............................. 389 Obtencin de alm idn
...................... 390
Generalidades......................................... 390 Obtencin
de almidn de patata .... 393 Consideraciones
generales............... 393 Introduccin a la produccin de almidn
de p ata ta.......................... 393 Fase de obtencin del
almidn de p a ta ta
................................................ 394 Obtencin de
almidn de m az 397 Consideraciones generales............... 397
Introduccin a la produccin de almidn de m
az............................. 398 Fase de obtencin del almidn de
m az.................................................... 398
Obtencin de almidn de trig o 401 Consideraciones
generales............... 401 Introduccin a la produccin de almidn
de trig o ............................. 401 Fase de obtencin de
almidn de trig
o.................................................... 402 Produccin
de azcar....................... 404 Objetivo y procesos im plicados
404 Proceso com pleto de obtencin de azcar blanco a partir de la
rem olacha.................................... 404 Etapas de
produccin (procesos y equipam ientos) 404 Preparacin de la rem
olacha 404 Obtencin del ex tracto ..................... 408
Purificacin del ex tracto ................. 414 Concentracin del ju
g o ..................... 416 Obtencin del azcar cristalizado ..
417 XIV
12. 8.5 Produccin de aceite fino 8.8.2.3 Fases del
procedimiento de mesa y de m argarina.................. 423
(procesos v equipam ientos)............. 485 8.5.1 S
inopsis................................................... 423
8.8.3 Produccin de bebidas refrescantes 8.5.2 Produccin de aceite
vegetal sin alco h o l.............................................
495 (de girasol) refin ad o .......................... 424 8.8.4
Elaboracin de vino ........................... 499 8.5.2.1
Objetivos y procesos necesarios .... 424 8.8.5 Produccin de bebidas
alcohlicas . 502 8.5.2.2 Proceso com pleto de produccin 8.9
Produccin de estim ulantes de aceite e hidrogenacin de grasas
................................................. 424 8.9.1
portadores de alcaloides................. S
inopsis................................................... 504 504
8.5.3 Produccin de m argarina................. 431 8.9.2 Elaboracin
de caf tostado 8.5.3.1 ' Objetivo y procesos necesarios...... 431 y
molido a partir del caf cru d o ..... 506 8.5.3.2 Proceso com pleto
de produccin 432 8.9.2.1 Objetivo y procesos necesarios...... 506
de m argarina......................................... 8.9.2.2
Proceso com pleto .............................. 506 8.6 Procesado
de frutas y hortalizas ... 436 8.9.2.3 Fase de limpieza preliminar
8.6.1 Sinopsis ...................................................
436 del caf cru d o ....................................... 506
8.6.2 Produccin de conservas S.9.2.4 Fase de tostacin, relrigeracin
esterilizadas........................................... 437 y
eliminacin de pied ras................... 506 8.6.2.1 Objetivo y
procesos necesarios...... 437 8.9.2.5 Fase de limpieza del caf
tostado... 511 8.6.2.2 Proceso com pleto de produccin 8.9.2.6 Fase
de molienda del caf tostado.. 511 de conservas
esterilizadas................ 437 8.9.2.7 Fase de envasado del caf
tostado.. 512 8.6.2.3 Etapas del proceso 8.9.3 Elaboracin de t n eg
ro .................... 512 (procesos y equipam
ientos)............. 437 8.9.3.1 Objetivo y procesos necesarios 512
8.6.3 Produccin 8.9.3.2 Proceso com pleto
.............................. 512 de conservas
congeladas.................... 450 8.9.3.3 Procesado de hojas
tiernas de t 8.6.4 Produccin de zumos de frutas para obtencin del t
b ru to ............. 512 y
hortalizas............................................ 452 8.9.3.4
Procesado del t negro para 516obtener t de calidad com ercial......
8.7 Produccin de d u lc e s....................... 457 8.9.4
Procesado de cigarrillos a partir 8.7.1 S
inopsis................................................... 457 de
tabaco c ru d o .................................... 517 8.7.2
Produccin de productos a base 8.9.4.1 Objetivo y procesos
necesarios...... 517 de cacao (tabletas de chocolate) .... 458
8.9.4.2 Proceso c o m p le to .............................. 517
8.7.2.1 Objetivo y procesos necesarios...... 458 8.9.4.3 Fase de
preparacin del tabaco 5178.7.2.2 Proceso com pleto
.............................. 459
crudo........................................................
8.7.2.3 Fase de elaboracin de pasta 8.9.4.4 Fase de mezclado de
cacao .................................................. 459 y
picado del tabaco ............................. 520 8.7.2.4 Fase de
produccin de manteca 8.9.4.5 Fase de secado, refrigeracin, de cacao
y cacao en polvo............... 465 extraccin de polvo 520 8.7.2.5
Fase de produccin de pasta de ch o co
late......................................... 468 8.9.4.6 y arom
atizado ...................................... Fase de liado, corte
8.7.2.6 Fase de transformacin de la pasta y empaquetado de
cigarrillos........... 521 de chocolate en
tabletas..............:.... 473 8.10 Tratamiento 8.7.3 Elaboracin
de productos a base y procesado de leche.........................
522 de azcar (caram elos)........................ 476 8.10.1 S
inopsis................................................... 522
8.7.3.1 Objetivo y procesos necesarios...... 476 8.10.2 Objetivo y
procesos necesarios 8.7.3.2 Procedim iento co m p leto
................. 476 en el tratam iento y procesado 8.7.3.3 Fase
de produccin de masa de la
leche.............................................. 523 de caram
elo ........................................... 478 8.10.2. 1
Procesos mecnicos ........................... 523 8.7.3.4 Fase de
elaboracin de la masa 8.10.2.2 Procesos trm icos
.............................. 529 de caram elo
........................................... 480 8.10.2.3 Procesos
bioqum icos........................ 531 8.10.3 Proceso com pleto
.............................. 532 8.8 Produccin de
bebidas..................... 483 8.10.3. 1 Manejo y transporte de
la leche .... 532 8.8.1 S
inopsis................................................... 483
8.10.3.2 Produccin de leche para consumo 8.8.2 Elaboracin de cerv
eza..................... 484 y bebidas a base de lech
e................... 533 8.8.2.1 Objetivo y procesos
necesarios...... 484 8.10.3.3 Elaboracin de productos lcteos
8.8.2.2 Proceso com pleto de elaboracin
acidificados............................................ 533 de
cerveza .............................................. 485 8.10.3.4
Produccin de quesos frescos ......... 535 XV
13. 8.10.3.5 Produccin de quesos m aduros 536 8.10.3.6
Produccin de queso fundido 539 8.10.3.7 Produccin de m
antequilla............... 540 8.10.3.8 Produccin de nata para
consum o. 541 8.10.3.9 Produccin de leche en p o lv o 542 8.11
Obtencin y procesado de carne... 543 8.11.1 S
inopsis................................................... 543
8.11.2 Objetivo y procesos necesarios 543 8.11.2.1 A turdim iento
........................................ 543 8.11.2.2 D
esangrado............................................ 546 8.11.2.3
Desollado y arranque de cerdas ...... 546 8.11.2.4 A
serrado.................................................. 548
8.11.2.5 Deshuesado, extraccin de carne ... 548 8.11.2.6 Triturado,
picado y m o lid o 549 8.11.2.7 Llenado,
dosificacin........................ 551 8.11.2.8 Refrigeracin,
congelacin, descongelacin..................................... 552
8.11.2.9 Ahumado, secad o ................................ 556
8.11.2.10 Salazn y productos crnicos cu rad o
s.................................................... 560 8.11.3
Proceso c o m p le to ............................ 561 8.11.3.1
Sacrificio de ganado porcino 561 8.11.3.2 Sacrificio de ganado v
acu n o 561 8.11.3.3 Despiece de can
ales............................ 561 8.11.3.4 Produccin de
embutidos crudos .... 564 8.11.3.5 Produccin de embutidos
escaldados.............................................. 565
8.11.3.6 Produccin de embutidos cocidos .. 565 8.12 Tratamiento y
procesado del p e sc a d o
........................................... 567 8.12.1 S
inopsis................................................... 567
8.12.2 Objetivo y procesos necesarios en el procesamiento del
pescado ... 568 8.12.2.1 Refrigeracin previa del pescado ... 570
8.12.2.2 Clasificacin del pescado................ 570 8.12.2.3
Destripado del pescado..................... 572 8.12.2.4 Lavado del
pescado............................ 572 8.12.2.5 Fileteado del
pescado........................ 573 8.12.2.6 Troceado del
pescado....................... 575 8.12.2.7 Trituracin del p escad
o .................. 577 8.12.2.8 Congelacin del
pescado.................. 577 8.12.2.9 Descongelacin del pescad o
578 8.12.3 Procedim iento com pleto del procesado del
pescado................ 578 8.12.3.1 Preservacin del
pescado................. 579 8.12.3.2 Conservas de
pescado........................ 584 8.12.3.3 Produccin de
subproductos de
pescado.............................................. 587 8.13
Produccin de b io m a sa .................. 587 8.13.1 S
inopsis.................................................. 587
8.13.2 Produccin de levadura alimenticia y para p ien so
s...................................... 590 8.13.2.2 Procedim iento
com pleto en la produccin de levadura alimenticia y para
piensos............... 597 8.13.2.3 Etapas del procedim iento
(procesos y equipam ientos) 597 8.13.3 Produccin de levadura de
panadera........................................... 602 8.13.4
Cultivo masivo de algas ................... 605 9 R a cio n aliz
aci n de p ro ceso s e in s ta la c io n e s
.................................. 607 9.1 Fundamentos de la
racionalizacin de los procesos 607 9.1.1 Conceptos im portantes y
mtodos de trabajo .......................... 607 9.1.1.1 Anlisis y
racionalizacin del p ro ceso
............................................ 607 9.1.1.2 Funcin y
estructura de los sistemas tecnolgicos 610 9.1.1.3 D efectos en los
sistemas tecnolgicos 612 9.1.1.4 D esarrollo y comparacin de
variantes estructurales.................. 616 9.1.1.5 M odelos de
sistemas tecnolgicos y su
desarrollo.............................>........ 619 9.1.2
Evolucin genrica del diseo de sistemas
tecnolgicos................... 623 9.1.2.1 D esarrollo conceptual
de las variantes proyectadas 623 9.1.2.2 Traslado a la produccin de
la variante objetivo concebida .. 625 9.2 M quinas e instalaciones
de procesado 626 9.2.1 Mquinas de procesado.......................
626 9.2.1.1 Cometido, funcin y estru ctu ra 626 9.2.1.2 Modo de
trabajo.................................... 631 9.2.1.3 Com portam
iento fu n cio n al 635 9.2.2 Instalaciones de procesado 637
9.2.2.1 Variantes estructurales de la
concatenacin............................ 639 9.2.2.2 Alm acenam
iento en instalaciones de
procesado.......................................... 639 9.2.2.3
Criterios de seleccin y variantes de estructuras tecnolgicas de
instalaciones.................................... 644 9.2.2.4
Estructuras bsicas lgicas relativas a la seguridad
funcional..................... 645 9.3 Planificacin
tecnolgica/proyecto de instalaciones de produccin de alim
entos.......................................... 645 9.3.1
Establecim iento de o b jetiv o s 645 9.3.2 Procedimientos y
equipam ientos p rin cip
ales............................................. 646 9.3.3
Estructuracin y dim ensionam iento tcnico de
instalaciones.................... 650 9.3.4 Estructuracin espacial
y dim ensionado.................................... 653 9.3.5
Representacin del proyecto ........... 659 XVI
14. 9.3.6 Alm acenam iento de alimentos a granel
................................................... 660 9.3.7 M
edios de racionalizacin en el proyecto/planificacin tecn o l g ico
............................................ 660 9.3.8 Seguridad
laboral y proteccin del medio am
biente............................. 665 9.4 Tcnicas de seguridad en
las industrias alim entarias 665 9.4.1 F undam
entos.......................................... 665 9.4.2 Prevencin
de incendios.................... 668 9.4.3 Prevencin de
explosiones................ 669 9.4.4 Medidas de proteccin contra
otros efectos nocivos ......... 673 9.4.5 Dispositivos de seguridad
para instalaciones especficas 675 9.5 Tcnicas de limpieza e higiene
en las instalaciones............................ 681 9.5.1 Fijacin
de objetivos y formacin de depsitos de productos................
681 9.5.2 Detergentes y desinfectantes .......... 685 9.5.3
Procedim ientos e instalaciones de limpieza y
desinfeccin............... 687 9.5.4 Controles del estado de
limpieza y desinfeccin...................................... 696
9.6 Tcnicas de proteccin medioambiental en las industrias alim
enticias........................................... 696 9.6.1
Principios de la proteccin m edioam
biental.................................... 698 9.6.2 Aguas
residuales..................................... 699 9.6.3
Contaminacin del a ire ....................... 706 9.6.4 R
esiduos................................................... 709
9.6.5 R
uido......................................................... 711 B
ib lio g r a f a
........................................................... 713 nd
ice a lfa b tico ..................................................
733 XVII
15. 1 ---------- La tecnologa de los alimentos como disciplina
cientfica industrial 1.1 Definiciones fundamentales La tecnologa de
los alim entos (Food Process Engineering en ingls,
Lebensmitteltechnik en alemn) es una rama cientfica del campo de la
produccin industrial de alimentos que tiene por objeto el anlisis,
sntesis y realizacin industrial de procesos, mtodos e instalaciones
dirigidos a la produccin de alimentos, tomando como base los
fundamentos tcnicos de procedimientos y transformaciones, as como
los principios tecnolgicos y especficos de cada proceso en
particular. Es una parte inte grante de la ingeniera tcnica, que
comprende las bases de la realizacin de las ciencias naturales y
matemticas, de procesos y procedimientos industriales en lo
referente a su estructuracin y puesta en prctica. En trminos
generales, se ocupa de la diferenciacin progresiva de procesos
especficos de la tecnologa de alimentos y de los conocimientos en
creciente desarrollo al respecto, aprovechando a tal fin los
conceptos polivalentes relativos a mtodos y procesos y aplicndolos
a la obtencin de tcnicas, instalaciones y productos nuevos [1.1]
[1.2] [1.4] [1.8] [1.9]. Como disciplina cientfica que es, la
tecnologa tiene como objetivo principal el aspec to tcnico-prctico
de los procesos de produccin industrial. Su meta es establecer las
bases y los mtodos ms eficaces para el desarrollo prctico de los
procesos de produc cin, de acuerdo con los principios legales y
criterios tcnicos, biolgicos, econmicos y sociales; aplicar los
ltimos conocimientos cientficos a los sistemas de produccin, y
mantener el desarrollo de estos ltimos en el mayor nivel cientfico
y de calidad y con la mxima economa, respetando a la vez los
principios ergonmicos, ecolgicos y de seguri dad industrial [1.4]
[1.5]. La tecnologa de procesos es una rama cientfica que se ocupa
de los mtodos tecno lgicos de anlisis, sntesis y realizacin
industrial de los procesos de elaboracin de sustancias, sin
conceder importancia primaria a la especificidad de las sustancias
y pro ductos ni a la definicin de modelos macrogeomtricos. La
manipulacin de sustancias comprende las variaciones fsicas, qumicas
y biol gicas de los sistemas materiales [1.4] [1.5] [1.10]. La
tecnologa de la transformacin es una rama cientfica que se ocupa
del anlisis, sntesis y realizacin industrial de los diversos
procesos modificadores, as como de todos los procesos de ubicacin y
depsito de sustancias macrogeomtricamente confor 1
16. 2 Fundamentos de tecnologa de los alimentos madas, sin
conceder importancia primaria a la especificidad de las sustancias
y produc tos ni a los procesos transformadores. La tecnologa de la
transformacin se ha desarrollado histricamente en paralelo con la
tecnologa de los procesos. Ambas disciplinas se aproximan de manera
creciente en sus respectivas metodologas, por lo que se enriquecen
mutuamente. Todos los procesos de produccin de alimentos comprenden
elementos de las tecno logas de los procesos y de las
transformaciones [1.4] [1.5] [1.7] [1.11]. El de alimento es un
concepto ms amplio que los de sustancia alimenticia y artculo
comestible. Comprende todas las sustancias que, en estado crudo,
preparadas o transfor madas, son comidas, bebidas o tomadas por el
organismo humano de alguna otra manera para satisfacer las
necesidades de nutricin o para su estimulacin. Las sustancias
alimenticias son alimentos necesarios para el crecimiento, manteni
miento y correcta actividad funcional del organismo humano. Son
componentes esencia les de los productos tanto de origen animal
como vegetal los principios inmediatos (pro tenas, grasas, hidratos
de carbono), sales minerales, elementos vestigiales, vitaminas,
sustancias de lastre, pigmentos y sustancias responsables de aroma
y sabor. Los estimulantes son sustancias en su mayora de origen
vegetal (plantas comesti bles) o afines a los alimentos. Su valor
alimenticio es de importancia mnima o inexis tente. Actan sobre la
actividad nerviosa de forma inmediata o transcurrido cierto tiem
po, generando una sensacin placentera. Entre estos artculos
estimulantes se incluyen, v.gr., caf, t, betel, cola, mate, tabaco
y bebidas alcohlicas [1.6]. 1.2 Objetivos y particularidades de la
produccin de alimentos 1.2.1 Objetivos principales de la produccin
de alimentos El objetivo principal de la produccin de alimentos
consiste en cubrir cuantitativa, cualitativamente y en todo
momento, mediante una actividad productiva adecuada, las
necesidades de la poblacin en sustancias alimenticias y artculos de
consumo. Las necesidades varan de acuerdo con los diversos grupos
de consumidores, calcu lndose en trminos cuantitativos y
cualitativos. La expresin de las necesidades se ve influida por
diversos factores, como deseo de una alimentacin sana, desarrollo
de trabajo, nutricin en tiempo libre, precio de los productos
alimenticios, etc. En la transformacin de materias primas animales
y vegetales en alimentos revisten importancia los objetivos
generales mencionados en la Tabla 1.1, de acuerdo con el tipo y
caractersticas de la materia prima y del producto final a obtener.
1.2.2 Particularidades de la produccin de alimentos Las materias
primas destinadas a la produccin de alimentos son, en su gran mayo
ra, de origen animal o vegetal. Como sustancias biolgicamente
activas, estn sujetas a
17. La tecnologa de los alimentos 3 Tabla 1.1 Finalidades y
ejemplos de transformacin de materias primas animales y vegetales
en alimentos [1.7]. Finalidad Ejemplos de procesos bsicos
utilizados Aumento de la capacidad de conservacin Desecacin,
enfriado, gaseado, esterilizacin, acidificacin, ahumado Eliminacin
de suciedad y de porciones Lavado, cribado, pelado, eliminacin de
piedras o huesos, o sustancias inadecuadas o nocivas para la
nutricin filtrado, tostado, precipitacin, extraccin Fragmentacin en
trozos o partculas del tamao deseado Corte, rotura, molido,
triturado Concentracin de sustancias especialmente Extraccin,
cristalizacin, destilacin, ultrafiltracin, osmosis valiosas para la
alimentacin humana inversa, evaporacin, desecacin, compresin,
filtracin Eliminacin de sustancias para aumentar Coccin, asado,
horneado, avahado, ahumado en caliente, la digestibilidad
esponjado, salazn, acidificacin, fragmentado, plastificado,
fermentacin Transformacin de la estructura Amasado, emulsin,
dispersin, gelificacin (coagulacin, para modificar la consistencia
densificacin), compactacin, cristalizacin, espumado, disgregacin,
imbibicin Fraccionado de productos naturales complejos en
componentes con diversos contenidos y propiedades Centrifugar,
cribar, tamizar, cortar, prensar, clasificar Combinacin de diversos
componentes Mezclar, amasar, inyectar, estratificar, emulsionar, de
materias primas naturales o semi- elaboradas para obtener productos
nuevos suspender, rellenar, espolvorear Transformacin de sustancias
mediante Reacciones bioqumicas: fermentacin, acidificacin, procesos
qumicos, bioqumicos obtencin de aromas, maduracin y biolgicos para
obtener sustancias Procesos biolgicos: produccin de biomasas,
enmohecimiento y propiedades nuevas Procesos qumicos: reacciones
hidrotrmicas de desdoblamiento, reaccin de Maillard Enriquecimiento
en componentes deficitarios para aumentar el valor nutritivo del
producto Vitaminizacin, adicin de sales minerales, adicin de cidos
grasos y aminocidos esenciales, adicin de protenas de alto valor
biolgico, adicin de fermentos, adicin de sustancias de lastre
Aumento de las propiedades sensoriales Aromatizacin, envasado
protector del aroma, tostado, de los productos (valor organolptico)
ahumado, coloreado, adornado, moldeado, templado, modificacin de la
consistencia, influencia sobre la textura Obtener productos
instantneos para alcanzar cortos tiempos de preparacin Tratamiento
hidrotrmico, aglomeracin, emulsin Conformar piezas concretas con
fines decorativos o tecnolgicos Moldear, troquelar, enrollar,
laminar, filamentar a presin Preparar formas de presentacin
adecuadas Dosificar, seccionar, tabletear, rellenar, envasar,
etiquetar. para la venta cerrar
18. 4 Fundamentos de tecnologa de los alimentos una intensa
interaccin con el medio ambiente. Por ello, es necesario tener en
cuenta los siguientes extremos: - Las caractersticas de calidad y
preparacin varan mucho. - Estas sustancias suelen contar con escasa
capacidad de conservacin y pierden cali dad con rapidez. - Son por
lo general de composicin extremadamente compleja, lo cual impone
deter minados lmites en su transformacin en lo referente a
temperatura, presin y mani pulaciones mecnicas. - Las materias
primas, productos intermedios y productos terminados se alteran con
rapidez, por lo que exigen un efectivo y fiable control de calidad
y el clculo de la produccin de acuerdo con las cantidades y
calidades de las materias primas que intervienen, todo ello para
evitar prdidas y obtener artculos de alta calidad. - Los complejos
microprocesos fsicos, qumicos, bioqumicos, microbiolgicos, bio
lgicos y fsico-qumicos que discurren durante el almacenado y el
tratamiento tec nolgico, pese a los esfuerzos realizados a nivel
mundial, todava se hallan insufi cientemente investigados y
formulados matemticamente. - En la produccin de alimentos, los
productos terminados han de reunir elevados re quisitos higinicos y
organolpticos. Adems de exhibir una alta calidad, los produc tos
alimenticios deben estar exentos de sustancias nocivas para la
salud. Esto obliga a dictar especificaciones especiales para los
establecimientos y los procesos tecnol gicos correspondientes. - La
estrecha relacin existente entre la calidad de los productos
terminados y la cali dad de las materias primas requiere conservar
al mximo la actividad biolgica de estas ltimas. Por esto y por la
especial estructura de las materias primas, es frecuen te tener que
desarrollar complicados procesos tecnolgicos. - La disponibilidad,
limitada en el tiempo, de materias primas y las necesidades de
alimentos relativamente uniformes a lo largo de todo el ao, exige
cuando se trabaja con materias primas fcilmente alterables que los
productos intermedios y los ya terminados dispongan de adecuados
sistemas de conservacin y almacenado. 1.3 Estructuracin jerrquica
del proceso de produccin Para el anlisis y sntesis de un
procedimiento tecnolgico, deben distinguirse las si guientes
consideraciones cualitativas: el procedimiento comprende todas las
etapas y uni dades procesales que son necesarias, convenientemente
organizadas, para obtener un pro ducto terminado. Aqu quedan
comprendidas las etapas del procesado a que se somete la materia
prima, la transformacin de sta y la preparacin final de la misma.
Las etapas del procedimiento, como parte integrante de ste,
constituyen una agrega cin de unidades procesales, que sirven para
la realizacin de ciertos pasos parciales rela tivamente
independientes, con vistas a la ptima transformacin de la materia
prima. La unidad procesal es la base tecnolgica fundamental de una
etapa del procedi miento o de un proceso en el cual discurre el
macroproceso tecnolgico. Los lmites de la unidad procesal
corresponden a la cobertura operativa, es decir, al aparato o la
mquina
19. en que tiene lugar el proceso. La unidad procesal
caracteriza a la vez a la unidad de tecnologa y construccin, ya que
es en la unidad procesal donde tiene el macroproceso tecnolgico su
estructura material. El proceso parcial comprende los lmites de la
unidad procesal determinados geomtricamente con suficiente
exactitud y los desarrollos de diversos mecanismos aqu actuantes,
con lo cual la unidad de tecnologa y construccin se convierte en
punto de consideracin. El elemento de volumen es el plano o nivel a
considerar en el sistema material, que cojista de dimensiones muy
pequeas, pero limitadas. Aqu se suele considerar de forma combinada
la accin de los aspectos fsico-qumico y biolgico del proceso, v.gr.
el transporte simultneo de materia y energa, presentndose ya en el
elemento de volumen fuertes gradientes de magnitudes procesales de
distinta intensidad. El proceso elemental comprende los
microprocesos de naturaleza fsica, qumica o biolgica que discurren
libremente por efecto de almacenamientos excesivamente pro
longados. El proceso elemental se describe exclusivamente de
acuerdo con los princi pios de los conocimientos naturales, por lo
que constituye la base cientfica natural del anlisis y sntesis del
proceso [1.3] [1.10]. La tecnologa de los alimentos 5 1.4 Los
principios tecnolgicos y su empleo en la tecnologa de los alimentos
La puesta en prctica de los principios tecnolgicos bsicos slo es
posible tomando en consideracin las leyes fsicas, qumicas y
biolgicas fundamentales, as como las importantes directrices
econmicas y cibernticas. Mientras que en las llamadas ciencias
exactas slo una solucin es la correcta por lo general, la solucin
de los problemas tecnolgicos (que operan con un amplio sistema de
principios de ciencias fundamentales limitados en el espacio y en
el tiempo por imposicin de las condiciones concretas imperantes) no
siempre supone llegar a resultados nicos. Los requisitos a cumplir,
basados en diversas directrices fsicas, qumicas o biolgicas, pueden
estaren contradiccin con las necesidades ms convenientes [1.1]. Al
proyectar un proceso industrial, el objetivo final es crear un
conjunto de circuns tancias tcnicas y econmicas ptimas de procesos
tecnolgicos. Esta meta puede alcanzarse de diversas maneras, de
acuerdo con las clases de mquinas y aparatos exis tentes en el
establecimiento, la mano de obra disponible y su cualificacin, las
materias primas necesarias, los sistemas de abastecimiento de agua,
la energa disponible, las condiciones climticas y otros factores.
Los ndices generales que permiten valorar la idoneidad de una lnea
de trabajo son el gasto concreto por unidad de producto (dadas unas
caractersticas mnimas de calidad de ste), la existencia de
contaminaciones nocivas procedentes del medio ambiente y el
cumplimiento de las normas de proteccin laboral. Como consecuencia
de las prescrip ciones en parte contradictorias, resulta difcil la
eleccin de un mtodo tecnolgico p timo, por lo que es preciso tomar
en consideracin y comparar entre s gran nmero de posibles
variables.
20. 6 Fundamentos de tecnologa de los alimentos Principio del
mayor aprovechamiento posible de las materias primas En la
produccin de alimentos, los costes de las materias primas
constituyen una im portante fraccin (50-95%) de los costes totales.
Por ello, el mximo aprovechamiento de dichas materias primas es
medida muy principal para reducir el costo de produccin. Principio
del acortamiento de la duracin del proceso La intensificacin del
proceso industrial (incremento de la velocidad de procesado) se
alcanza aumentando las diferencias de potencial (temperatura,
presin, concentra cin, etc.), los coeficientes cinticos
(constantes) y la superficie de contacto de las fases en mutuo
intercambio. La velocidad de cualquier proceso de transformacin o
segregacin es directamente proporcional a la fuerza motriz e
inversamente proporcional a la resistencia. La fuerza mo triz es en
este caso el factor que desva el sistema considerado desde el
estado de equilibrio. Principio del aprovechamiento mximo de la
energa En la industria alimentaria hacen falta grandes cantidades
de energa para la realiza cin de los procesos tcnicos y tambin para
las operaciones de transporte y activida des auxiliares. La
eficiencia del aprovechamiento de la energa requerida para un
proceso tecnolgi co se valora mediante un balance energtico basado
en la ley de la conservacin de la masa y la energa. Principio del
aprovechamiento ptimo de las instalaciones La esencia de este
principio consiste en alcanzar cotas mximas de produccin a partir
de determinado volumen o superficie de una mquina o aparato, que
ocupan una cierta longitud o superficie de la nave de produccin.
Este principio aspira a disminuir los costos especficos, ya que los
gastos permanentes de edificaciones e instalaciones no se
modifican, y a aumentar las cantidades producidas. Principio de la
mejora de las materias primas y de la calidad de los productos La
mxima mejora de una materia prima y de la calidad de los productos
terminados permite partir de materias primas baratas y fcilmente
asequibles para elaborar artcu los de alta calidad, que alcanzan
altos precios en el mercado mundial. Este principio sirve para
aprovechar al mximo el potencial de la materia prima, ahorrar la
importa cin de productos de elevado precio y permitir la produccin
de artculos de alto valor culinario y de consumo. Aqu se incluye
tambin la produccin de biomasa a partir de productos residuales
baratos para la elaboracin de artculos de alto valor proteico.
Principio del ciclo cerrado de las materias primas Mediante el
principio del ciclo cerrado de las materias primas en la industria
alimen taria, en particular en cooperacin con la agricultura, se
evita en buena medida la conta minacin del medio ambiente, adems de
aprovecharse ampliamente todos los residuos.
21. La tecnologa de los alimentos 7 Principio de la produccin
media uniforme, independientemente de la disponibilidad estacional
de materias primas y de las necesidades de alimentos Como
consecuencia de la disponibilidad de materia prima durante cortos
perodos de tiempo (resultado a su vez de la brevedad de las pocas
de cosecha), de la escasa capa cidad de conservacin de las materias
primas y de las necesidades medias relativamente constantes de
productos alimenticios, tiene lugar un desajuste entre las
disponibilidades de materias primas, la capacidad de transformacin
de las mismas y las necesidades alimenticias. El principio de la
produccin media uniforme asegura la total transforma cin de las
materias primas con una capacidad de produccin adecuada y un
aprovecha miento uniformemente elevado de las instalaciones. La
puesta en prctica del principio requiere el depsito transitorio en
circuitos amortiguadores antes y despus de la produccin, as com o
la conservacin interm edia (v.gr., com o productos semielaborados)
o la conservacin de los artculos terminados, con objeto de asegurar
un almacenamiento prolongado y con escasas mermas. Principio de la
ubicacin y dimensiones ptimas del establecimiento De las
dimensiones del establecimiento dependen los mtodos de produccin a
utili zar, la capacidad de produccin y el grado de mecanizacin y
automatizacin de sta. Las unidades grandes de produccin pueden
rendir ms eficientemente. Con una crecien te concentracin de la
produccin se alargan, en cambio, los trayectos a recorrer por las
materias primas hasta el establecimiento, as como los trayectos a
seguir por los produc tos terminados hasta su entrega, lo que eleva
los gastos y las prdidas por transporte en concepto de daos,
alteraciones o mermas de la calidad. Por esto, las dimensiones pti
mas de un establecimiento dependen tanto de los tipos de materias
primas y productos obtenidos, del nivel tecnolgico de la produccin
y de la densidad de poblacin, como de la capacidad de
abastecimiento y otras condiciones concretas de la localidad.
Principio de la especializacin y cooperacin El complejo
abastecimiento de la poblacin con alimentos, requiere una amplia va
riedad de presentaciones dentro de cada grupo de productos. En las
lneas de produc cin de flujo continuo tiene lugar, sin embargo, el
cambio frecuente de las instalacio nes, lo que implica la
existencia de perodos de tiempo improductivos. La especializacin de
determinados establecimientos en una pequea lnea de productos,
permite una pro duccin masiva y en serie en buenos trminos
econmicos. Principio de la produccin masiva automatizada La
seguridad de una calidad uniforme en los productos, el eficaz
aprovechamiento de las instalaciones y a ser posible una produccin
al mximo con tres turnos, se logran con mxima efectividad
controlando y gobernando automticamente los procesos indus triales.
La utilizacin aqu de medios microelectrnicos proporciona una alta
precisin y una segura automatizacin de las instalaciones y procesos
ms complejos. El empleo de robots industriales, especialmente para
las operaciones de transporte, almacenamien
22. 8 Fundamentos de tecnologa de los alimentos to y
transbordos, libera a los operarios encargados de estas actividades
de todo trabajo corporal montono y pesado. Principio de las
variaciones ptimas Este principio pretende, al programar
instalaciones y mtodos de trabajo la integra cin ptima de las
diversas operaciones en lo referente a continuidad, procesos
fsicos, qumicos y bioqumicos, rgimen tecnolgico, parmetros
constructivos, calidad de los productos, reduccin de prdidas, as
como de otras variables. Los requisitos, en parte contradictorios,
de algunas especificaciones referentes a la produccin slo pueden
compaginarse resolviendo de la mejor manera posible los par metros
ms importantes, merced a considerar sus valores mximos y mnimos
como circunstancias obviables. El proceso principal de produccin se
modificar de acuerdo con las condiciones concretas imperantes, lo
que normalmente redundar en una reduc cin de los gastos comerciales
inherentes al resultado buscado. Sin embargo, en la in dustria
alimentaria resulta socialmente ms importante otro parmetro
principal de la produccin: asegurar absolutamente y en todo momento
el abastecimiento de la pobla cin en cantidad y en variedad con
productos alimenticios bsicos.
23. Materias primas Casi todas las materias primas destinadas a
la produccin de alimentos proceden de li naturaleza viva. Suelen
ser plantas y animales explotados por el hombre que, merced i
orocesos de seleccin y cra, cuentan con caractersticas especiales y
con una elevada rroporcin de partes adecuadas para la nutricin
humana. Como sustancias biolgicas que son, estn sometidas durante
su crecimiento, recoleccin, almacenamiento y proce sado a las
influencias ambientales. Esto hace que sus propiedades, componentes
y ca ractersticas de calidad flucten en el transcurso del tiempo.
Adems de su gnero y variedad, ejercen notable influencia sobre la
calidad de las materias primas agrcolas los factores geogrficos,
atmosfricos y climticos. Por esto, slo pueden expresarse valores
raedios para determinados componentes y caractersticas. En muchos
casos, para designar Lacalidad de las materias primas es
conveniente expresar el pas de origen o la regin de cultivo, as
como el ao en que tuvo lugar ste. Lo mismo puede extenderse a las
condicio nes de alimentacin y manejo de los animales de abasto. 2.1
Cereales 2.1.1 Caractersticas generales Los cereales son las
plantas superiores ms importantes para la alimentacin del hombre.
Botnicamente, los cereales pertenecen a las gramneas. Las especies
de cerea les ms importantes para la produccin de alimentos humanos
y piensos para el ganado en Europa son el trigo, centeno, cebada y
avena. En Amrica, Asia y Africa, la mayor importancia corresponde,
junto al trigo, al arroz y maz. En algunas regiones cobran
importancia el mijo y el sorgo. Los cereales poseen una alta
concentracin de nutrientes, son fcilmente transportables y, en
virtud de su bajo contenido de humedad (12-15%), toleran
almacenamientos prolongados. Los alimentos fabricados a base de
cereales se consumen principalmente en forma de pan, pasteles,
tortas, pastas y purs. 2.1.2 Estructura, com ponentes y partes
aprovechables Los granos de cereales constan de la envoltura de
fruto y semillas, el endospermo (tejido nutricio, compuesto por
aleurona = capa proteica; aceite y fculas = protena y
24. 10 Fundamentos de tecnologa de los alimentos almidn) y el
embrin. Los granos de algunas especies estn rodeados de glumas. La
Figura 2.1 muestra la estructura de diversas especies de cereales.
La proporcin de los diversos componentes morfolgicos, referida al
peso total, vara en las distintas especies y variedades (Tabla
2.1). La fraccin de cuerpos harinosos vara entre los diversos
cereales hasta en un 8% (trigo), por lo que tambin oscilan los
respectivos rendimientos en la molienda. El conteni do de los dems
componentes qumicos principales vara tambin dentro de amplios mr
genes (Tabla 2.2). Asimismo, el porcentaje de los componentes en
las diversas partes morfolgicas est sujeta a grandes oscilaciones
(Tabla 2.3); a este respecto, los compo nentes de la harina
dependen mucho del grado de molturacin aplicado. Los componentes
digestibles para el hombre se encuentran principalmente en el
endospermo. Las envolturas contienen la fraccin principal t fibra
bruta indigestible, la cual, sin embargo, es de gran importancia en
la fisiologa de la nutricin como sus tancia de lastre. Envolturas y
embrin contienen el 28% de la protena total y el 50% de la grasa
total. Esta ltima ve disminuida su proporcin en las harinas
sometidas a una molienda muy intensa, al formarse productos de
oxidacin con el oxgeno atmosfrico, reducindose considerablemente la
capacidad de almacenamiento de las harinas. Esto hace necesaria la
separacin de las envolturas y embriones en la produccin de tritura
dos, smolas y harinas. La fraccin harinosa del endospermo se
distingue notablemente de los dems componentes del grano en lo
referente a contenido de sales minerales, diferencia que se toma
como base para tipificar las harinas de acuerdo con su contenido de
cenizas. En teora, v.gr., a partir del trigo, podra obtenerse,
correspondiendo a la fraccin de endospermo, un 82,5% de harina con
una proporcin de cenizas del 0,35-0,50%. En la prctica se obtiene
como mximo un rendimiento total del 78%, con un contenido medio de
cenizas del 0,75-0,90%. 2.1.3 Propiedades fsico-qumicas Para
dimensionar los procesos tecnolgicos y valorar los diversos
cereales, resultan de importancia una serie de caractersticas. En
la Tabla 2.4 se exponen las caractersticas geomtricas de longitud,
anchura, espesor, volumen, superficie, esfericidad y relacin
volumen/superficie de los granos de distintos cereales. El tamao y
la uniformidad de los granos de los cereales revisten importancia
para el tratamiento industrial. Cuanto mayor sea el grano, ms
grande ser el correspondiente endospermo y ms alto ser el
rendimiento en harina. La uniformidad desempea un papel de
importancia a la hora de graduar las mquinas y aparatos encargados
de la limpieza y molido. Figura 2.1 Estructura anatmica de
distintos gneros de cereales. a) Trigo; b) Centeno; c) Maz; d)
Arroz; e) Cebada; f) Avena. 1 Barbas; 2 Cutcula; 3 Clulas
longitudinales; 4 Clulas transversales; 5 Clulas tubulares; 6
Cubierta seminal con capa pigmentada; 7 Tejido germinal; 8 Capa de
aleurona; 9 Cuerpo harinoso; 10 Clulas llenas de almidn; 11 Embrin;
12 Cubierta seminal (episperma); 13 Membrana intermedia; 14 Cuerpos
crneos; 15 Gluma florfera; 16 Clulas intermedias; 17 Gluma.
25. M aterias prim as 11
26. 12 Fundamentos de tecnologa de los alimentos tu o o o o - o
i o o o o o e o e n e o e o i o i o o ^ lO o o o o o < co c ''en
'^ eo v o o o O lO o o o o CN 00 !-i H U U < <
27. M aterias prim as 13 Tabla 2.2 Contenido de los principales
componentes qumicos en diversas clases de cereales (en % del
extracto seco) [2.2], Clase de cereal Protena Almidn Fibra bruta
Lpidos Sales minerales Trigo 10,0- 25,0 60,0 - 75,0 2,0 - 3,0 2,0 -
2.5 1.5 - 2.2 Centeno 8,0- 16,0 65,0 - 70,0 1.8 - 2,7 1,8 - 2,2 1.7
- 2.2 Cebada 10,5- 14,5 68,0 - 78,0 4,5 - 7,2 1,9 - 2,6 2.7 - 3.1
Avena 14,0- 16,0 40,0 - 50,0 11,5 - 14,0 4,5 - 5.8 4.0 - 5.7 Arroz
7 ,0 - 10,0 65,0 - 75,0 9,5 - 12,5 1,5 - 2,5 4.5 - 6.8 Mijo 10,0-
15,0 58,0 - 65,0 10,0 - 11,0 1,9 - 2,3 3,7 - 4.5 Sorgo 10,0- 14,0
70,0 - 80,0 1,5 - 2,8 2,7 - 3,7 1,5 - 1.8 Maz 9 ,0 - 13,0 68,0 -
76,0 2,5 - 3,0 5,0 - 6,0 1,4 - 1,8 Tabla 2.3 Distribucin de los
componentes ms importantes del grano de trigo en las principales
porciones morfolgicas de ste (en %) [2.2] [2.3]. Componente
Endospermo Envolturas Embrin Proporcin media en el grano 82,5 15,0
2,5 Protena 72,0 20,0 8,0 Almidn 100,0 0,0 0,0 Fibra bruta 8,0 88,0
4,0 Lpidos 50,0 30,0 20,0 Sales minerales 32,0 54,0 14,0 Acido
pantotnico 42,0 50,0 8,0 Riboflavina 32,0 42,0 26,0 Niacina 12,0
86,0 2,0 Piridoxina 6,0 73,0 21,0 Tiamina 3,0 33,0 64,0 Tabla 2.4
Caractersticas geomtricas de distintas clases de cereales [2.2],
Clase Longitud 1 Anchura b Espesor d Volumen V Superficie
Esfericidad Relacin A g V V/A(; mm mm mm mm3 mm2 mm Trigo 4 ,2 -
8,6 1,6- 4,0 1,5- 3,8 19 - 42 40 - 75 0,82 - 0,85 0,49 - 0,64
Centeno 5 ,0 - 10,0 1,4- 3,6 1,2 - 3,5 1 0 - 30 30 - 45 0,45 - 0,75
0,28 - 0,42 Cebada 7 ,0 - 14,6 2 ,0 - 5,0 1,4 - 4,5 20 - 40 35 - 60
0,80 0,45 - 0,65 Avena 8 ,0- 16,6 1,4 - 4,0 1,2 - 3,6 19 - 36 3 0 -
65 0,72 0,36 - 0,54 Arroz 5 ,0 - 12,0 2,5 - 4,3 1,2- 2,8 1 2 - 35
30 - 55 0,84 0,35 - 0,60 Maz 5 ,5 - 13,5 5 ,0- 11,5 2,5- 8,0 140 -
260 80 - 145 0,55 - 0,80 0,70 - 0,90 Mijo 1,8- 3,2 1,2- 3,0 1,0-
2,2 5 - 6 10 - 8 0,90 0,50 - 0,80 Sorgo 2 ,6 - 5,8 2 ,4 - 5,6 2 ,0-
5,0 50 - 85 60 - 95 0,95 0,75 - 0,85 y = A J A q, Ak superficie de
una esfera con el mismo volumen que el grano de cereal.
28. 14 Fundamentos de tecnologa de los alimentos En el trigo,
centeno, cebada y arroz se valora la vidriosidad de los granos.
Cuanto ms marcada es sta, mejor es el comportamiento tecnolgico de
los cereales correspon dientes en la molienda. Los granos vidriosos
y los farinceos exigen una tecnologa dife rente en todos los
procesos. En molinera se distinguen los siguientes grupos de
trigos: - escasamente vidriosos: < 40% - de vidriosidad media:
40-60% - muy vidriosos: > 60% El peso de 1.000 granos es mayor
en los cereales valiosos que en los de menor valor econmico. Con el
peso de los 1.000 granos aumentan el tamao de stos, la vidriosidad
y el contenido de endospermo (Tabla 2.5). Las propiedades
aerodinmicas de los granos de cereales son importantes para el
transporte de stos en corriente de aire. La resistencia Fwque
ofrecen los granos en la corriente de aire puede calcularse con la
frmula siguiente: Fw = 0,124 Ka (vl- vg)2 (2.1) En la Tabla 2.6 se
presentan los coeficientes de resistencia de diversas clases de
cereales. Las propiedades termofsicas dependen del contenido de
humedad del cereal. Tabla 2.5 Peso de 1.000 granos de diversos
cereales [2.1J. Clase de cereal Peso de 1.000 granos g Trigo 12 -
75 Centeno 10 - 45 Cebada 20 - 55 Avena 15 - 45 Maz 50 - 1.100
Arroz 15 - 43 Mijo 3 - 8 Tabla 2.6 Coeficientes de resistencia de
diversas clase de cereales [2.1]. Clase de cereal Ka kg/m vL m/s
Trigo 0,084 - 0,265 8,9 - 11.5 Cebada 0,191 - 0,272 8,4 - 10,8 Maz
0,162 - 0,236 12,5 - 14,0 Avena 0,169 - 0,300 8.1 - 9.1 Mijo 0,045
- 0,073 6,7 - 8,8
29. La capacidad calorfica especfica C del trigo es: C = Cq+
mXG+ k f (2.2) Aqu, para 20 < t < 60C y 4 < XG< 24%
humedad, k = 0,352 y n = 2 para -40 < t < 20C y 4 < XG<
24% humedad, k = 1,17 + 0,57 Xc, n = 1 La conductividad calorfica a
tiene el siguiente valor: lg a = b + gt + htXG (2.3) M aterias prim
as 15 2.1.4 Especies y variedades Las especies y variedades de
cereales son extraordinariamente diversas. De la espe cie y
variedad dependen tambin las caractersticas del tratamiento
industrial de los granos, el mtodo de elaboracin a seguir con ellos
y la idoneidad para elaborar deter minados productos. Del trigo se
conocen unas 20 especies. Son especies importantes, v.gr., el trigo
duro (Triticum durum) y el trigo spero (Triticum turidum) son
variedades, v.gr., el trigo de invierno, el trigo de verano. Son
caractersticas distintivas, v.gr., el color de la cscara
(envoltura), las glumas, el nmero de granos y la morfologa del eje
de la espiga. To mando esto como referencia, se cultiva un gran
nmero de variedades. Se conocen 14 especies de centeno, cultivndose
slo una de ellas (Secale cereale L.). Tambin se conocen unas 30
especies de cebada, de las cuales slo una (Hordenm vulgare L.) se
cultiva, contando con tres subespecies. Se distinguen la de varias
filas de granos, con dos filas de granos y las de una a tres filas
de granos. En el caso de la avena se conocen 16 especies, de las
cuales nicamente la Avena sativa L. tiene importancia. Todas las
variedades de maz (Zea L.) proceden de la especie Zea mays L. De
ella se conocen ocho subespecies. 2.1.5 Condiciones de
almacenamiento Los cereales pueden almacenarse durante varios aos,
siempre que su contenido de humedad est por debajo del 13%, la
temperatura ambiente no alcance los 14C y la humedad relativa
ambiental sea inferior al 60%. Para proteger a los cereales de
parsi tos, es necesario limpiar y gasear los silos de depsito antes
de llenarlos. Los cereales hmedos deben secarse antes de su
almacenamiento. Hasta alcanzar el deseado grado de humedad, pueden
conservarse en ambiente refrigerado. Cuando las condiciones de
depsito son inadecuadas, se producen alteraciones y elevadas
prdidas por autocalen- tamiento, accin enzimtica, infestacin por
parsitos e infecciones por microorganis mos. Los granos pierden su
capacidad germinativa cuando los cereales se almacenan
30. 16 Fundamentos de tecnologa de los alimentos en recintos
sin ventilacin. La respiracin anaerobia as generada maia los
embriones por la accin del alcohol etlico producido. 2.2 Legumbres
2.2.1 Caractersticas generales Las legumbres son las semillas de
las plantas papilionceas (orden Leguminosae), las fuentes vegetales
ms importantes para la alimentacin humana en unin de los ce
reales,. Las especies ms destacadas son: las alubias (Phaseolus
vulgas). guisantes (Pisum sativum) y lentejas (Leus culinaris). En
Asia y Amrica, la legumbre ms im portante es la soja (Glycine max),
que en Asia es la fuente ms destacada de grasa y protena. Tambin el
cacahuete (Arachis hypogaea L.), originario de Sudamrica, per
tenece botnicamente a las leguminosas y constituye en las regiones
subtropicales uno de los cultivos ms significativos para la
obtencin de grasas y protenas. Las legum bres tienen un alto valor
nutritivo, destacando su elevado contenido proteico. Sin em bargo,
la protena de las leguminosas no es del todo biolgicamente valiosa,
al faltar en ella algunos aminocidos esenciales. Slo las semillas
de soja cuentan con todos los aminocidos esenciales, por lo que
pueden sustituir por entero a la protema animal. Las legumbres se
consumen principalmente en forma de papilla, pur y menestra. Las
semillas de soja se destinan sobre todo a la obtencin de aceite y
grasa: la fraccin desengrasada se utiliza en la imitacin de
alimentos y concentrados proteicos y en la elaboracin de harinas
especiales. 2.2.2 Estructura, com ponentes y partes aprovechables
Las semillas de las legumbres (Fig. 2.2) constan de dos grandes
hojitas embrionarias (cotiledones), que constituyen la parte
principal en peso, el embrin (cotiledones con tallito y radcula) y
la envoltura celulosa y dura de la semilla. En la Tabla 2.7 se
exponen las fracciones de los componentes de diversas semillas
leguminosas. Las legumbres carecen de endospermo. Las sustancias de
reserva se acumulan en los cotiledones. En virtud de su slida
envoltura, las semillas ovales, esferoidales, lenticulares o
cilindricas cuentan con una superficie lisa. El contenido de las
principales sustancias Figura 2.2 Estructura anatmica de la semilla
de una legumbre (alubia) [2.1], a) Semilla con envoltura; b)
Semilla sin envoltura; c) Cotiledn aislado. 1Embrin; 2 Radcula; 3
Co tiledn; 4 Yema.
32. qumicas depende del clima y de la regin de cultivo,
oscilando dentro de lmitesmuy amplios (Tabla 2.8). Las semillas de
soja se diferencian de las dems legumbres especialmentepor su
elevado contenido de grasa y su escasa proporcin de almidn. 2.2.3
Propiedades fsico-qum icas Para poder evaluar las legumbres y
planificar los procesos tecnolgicos, son esencia les las siguientes
caractersticas: Las caractersticas geomtricas de longitud, anchura,
espesor y volumen (Tabla 2.9) determinan la proporcin masa/volumen,
los mtodos de limpieza a utilizar, las normas de elaboracin y el
rendimiento. Una elevada uniformidad de las semillas en lo
referente a tamao, composicin qu mica, color, etc., simplifica los
procesos de elaboracin en lo referente a los parme tros a utilizar.
El peso de 1.000 granos (Tabla 2.9) depende en gran medida de la
variedad, unifor midad, condiciones de cultivo, etc. A medida que
aumenta el tamao de las semillas, se incrementa el peso de 1.000
granos y con ello el rendimiento. La densidad es til en los
procesos de limpieza y clasificacin. Depende del grado de
maduracin, de la composicin qumica, e indirectamente, del tamao. El
parmetro masa/volumen constituye una densidad aparente; se expresa
en g/1. Depende principalmente de la densidad de las semillas, de
la densidad de envasado, tamao, forma, estado de la superficie y
consistencia de las legumbres. 18 Fundamentos de tecnologa de los
alimentos Tabla 2.9 Caractersticas geomtricas y peso de 1.000
granos de algunas clases de legumbres. Legumbres Longitud mm
Anchura mm Espesor mm Volumen mm3 Peso de 1.000 granos g Guisantes
4,0 - 10,0 3,7 - 10,0 3,5 - 10,0 114 - 320 40 - 450 Alubias 7,2 -
18,5 4,7 - 11,0 2,7 - 10,0 100 - 150 Lentejas 4,0 - 8,8 4,0 - 8,0
2,0 - 3,3 15 - 80 Soja 5,0 - 10,5 4,5 - 8,5 4,0 - 7,0 30 - 250
Tabla 2.10 Grados de humedad de diversas clases de legumbres [2.1],
Legumbres Grado de humedad: Seco Medio Hmedo Mojdo Guisantes hasta
14 > 14 - 15,5 > 1 6 - 1 8 > 18 Alubias hasta 16 > 1 6
- 1 8 > 1 8 - 2 0 > 20 Lentejas hasta 14 > 1 4 - 1 7 >
1 7 - 1 9 > 1 9
33. M aterias prim as 19 La humedad influye sobre la actividad
fisiolgica y tambin sobre la capacidad de almacenamiento. Se
distinguen cuatro grados de humedad (Tabla 2.10), que designan los
diferentes grados de actividad fisiolgica. 2.2.4 Especies.
Variedades Las mltiples especies y variedades de legumbres pueden
clasificarse en tres srupos (Tabla 2.11). Los guisantes se dividen
en tres subespecies, la ms importante de las cuales es la commune
gov., pues a ella pertenecen todas las variedades ms consumidas. En
las alubias se distinguen dos grupos, uno de procedencia americana
y otro de origen asitico. Al primer grupo pertenecen cuatro
importantes especies: la alubia de huerta (Phaseolus vulgaris L.),
alubia lunar (Ph. Innatas L.), alubia escarlata (Ph. coccineus L.)
y alubia Gray (Ph. acutifolius A. Gray). Al gnero lenteja (Leus L.)
pertenecen cinco especies, slo una de las cuales, la Leus culinaris
Medik., se cultiva en las subespecies Macrospenna Bar y Microsperma
Bar. En el gnero soja (Glycine L.) se incluyen muchas especies. Las
ms extendidas son la Glycine hispida Maxim, y Glycine max (L.)
Merrill [2.1] [2.5]. Tabla 2.11 Clasificacin de las legumbres en
especies principales [2.6], Especie principal Ejemplos Tipo arveja
Guisantes, garbanzos, habas, lentejas Tipo alubia Alubia
leguminosa, id. lunar, id. mungo, soja Tipo retama Altramuz blanco,
amarillo, azul 2.2.5 Condiciones de almacenamiento Siempre que su
contenido de humedad sea inferior al 14%, las legumbres pueden
almacenarse alrededor de 12 meses sin prdida de calidad, a condicin
de que la tempe ratura del depsito est entre 5 y 10C y la humedad
relativa ambiente sea del 70%. Los guisantes pelados slo pueden
conservarse dos o tres meses en la estacin calurosa, plazo que se
alarga a cinco o seis meses en la estacin fra. Con un contenido de
hume dad del 10%, los granos de soja pueden conservarse hasta
cuatro aos; deben almacenarse en la oscuridad y alejados de
sustancias con olores fuertes. La desecacin de las legum bres
hmedas previa a su almacenamiento debe llevarse a cabo con ms
cuidado que en el caso de los cereales (se resquebraja la cscara de
las semillas). Cuando el contenido de humedad es muy elevado
(16,5-17,5%), las semillas se en mohecen.
34. 20 Fundamentos de tecnologa de los alimentos 2.3 Nueces y
frutos secos 2.3.1 Caractersticas generales Las nueces verdaderas
son frutos de envoltura dura y una sola semilla, incluidos
botnicamente entre las frutas con cscara. Las nueces impropiamente
dichas tienen distinta filiacin botnica (los cacahuetes son
legumbres; la nuez de Brasil es realmente una semilla; nueces,
cocos y almendras son frutos secos). Los frutos secos se destinan
principalmente a la obtencin de aceites (en especial aceite de
coco, aceite de cacahuete, etc.); en la industria pastelera, se
utilizan en la elaboracin de mazapn, almendrados, crocantes, turrn,
etc., as como ingredientes de recetas de chocolates y dulces. El
coco es el ms intensamente utilizado y el mejor aprovechado en la
industria [2.5] [2.6], 2.3.2 Estructura, com ponentes y partes
aprovechables La porcin comestible (semilla) de los frutos secos
est rodeada por una cscara no comestible, por lo general dura (Fig.
2.3). La proporcin de cscara oscila entre el 25 y el 70%. La forma,
el tamao y el sabor de la parte comestible de las nueces son
extrema damente variados (Tabla 2.12). En lo referente a la
proporcin de los principales compo nentes qumicos, las diferencias
entre las diversos tipos de frutos son pequeas (Tabla 2.13). Las
castaas y los cocos constituyen una excepcin en virtud de su
elevado contenido de humedad. El ncleo comestible de estos frutos
es de alto valor nutritivo por su elevada proporcin de aceites, de
protenas y de carbohidratos digestibles. Contienen una serie de
sustancias spidas muy agradables, que se refuerzan mediante el
tostado. Figura 2.3 Estructura anatmica de los frutos en nuez. a)
Coco [2.9J; b) Avellana [2.24]. 1 Embrin; 2 Cubierta externa; 3
Cubierta intermedia; 4 Envoltura seminal; 5 Endospermo; 6 Agua del
fruto; 7 Haz conductor; 8 Primordio seminal; 9 Radcula; 10
Pericarpio; 11 Cotiledn. - ti lo n
35. M aterias prim as 21 Tabla 2.12 Forma, tamao y sabor de
diversas clases de frutos secos [2.1] [2.8]-[2.13]. Fruto
Caractersticas externas de la semilla Tamao cm Sabor Anacardo Forma
arrionada; entre blanco y amarillento; consistencia slida,
relativamente dura Longitud: 2 Neutro, ligeramente dulce Cacahuete
Tiene dos cotiledones; ovalado o cilindrico alargado, con un
extremo redondeado o truncado y otro en pico, incurvado hacia
dentro; blanco o ligeramente amarillo, entre rojizo y castao rojo;
sabor algo amargo; por lo comn, envuelto en una cscara fcilmente
separable Longitud: 0,8-2,2 Anchura: 0,7-1,3 Espesor: 0,7-1,3
crudo: ligeramente amargo, parecido a la alubia tostado: sabor
peculiar agradable Avellana Forma entre esfrica y cilindrica
alargada, ligeramente apuntada; la masa del fruto es blanquecina o
amarillenta, con envoltura lisa y de tono castao, fcil de separar
Dimetro: 1,0-2,0 Muy delicado, agradable y dulce Coco Fruto hueco;
la pulpa tiene 1,5 2 cm de espesor y es muy blanca, con fina
envoltura de semilla de color castao oscuro; en el interior del
fruto, lquido lechoso turbio Longitud: 10-25 Delicado, dulzn
Almendra Forma ovalada asimtrica, aplanada, afilada en un extremo y
redondeada en el otro; dos cotiledones planoconvexos, blanquecinos
o amarillentos, que se separan entre s fcilmente, rodeados por
envoltura de color castao canela, algo spera y con estras bastante
perceptibles dulce: Longitud: 2,3 Anchura: 1,4 Espesor: 0,8-1,0
amarga: Longitud: 2-3 Anchura: 1,2-1,5 Espesor: 0,5-1,0 dulce:
delicado, aromtico, dulzn amarga: amargo-aromtico Nuez de Brasil
Triangular, aplastada, con dos caras planas y una abultada; pulpa
blanca y consistente; envoltura castao-rojiza Longitud: 3-5 Suave,
graso, delicadamente aromtico Pistacho Redondeado, con tres
aristas, algo comprimido; superficie dorsal convexa de tono rojo
carmn oscuro y forma de quilla, surcada por un retculo de estras
claras; cara ventral verdosa, aiTugada, con una depresin umbilical;
pulpa__ entre verdosa y rojiza, rodeada por una fina envoltura
verde Longitud: 0,7-1,8 Espesor: 0,3-0,7 Dulce, que recuerda las
almendras Nuez (de nogal) Pulpa amarilla clara, separada en dos por
un tabique, arrugada, con profundos surcos; con envoltura delgada,
de color entre amarillo pajizo y castao oscuro Longitud: 2,5-4,5
Fino y delicado
36. 22 Fundamentos de tecnologa de los alimentos Tabla 2.13
Principales componentes qumicos de los frutos secos (en g,
referidos a 100 g de sustancia comestible) [2.14], Fruto seco Agua
VM IO Protena VM IO Grasa VM IO Anacardo Cacahuete 4,0 2,7 - 5,2
17,5 15,2 - 20,0 42,2 34,2 - 47,4 (pelado, tostado) 2,8 2,6 - 3,0
26,5 - 46,6 44,2 - 49,0 Avellana 6,17 5,4 - 7,11 13,9 12,7 - 14,0
61,8 60,0 - 62,7 Castaa 50,1 47,0 - 53,2 2,92 2,3 - 3,4 1,9 1,5 -
2,7 Coco 44,8 38,0 - 46,9 3,92 3,4 - 4,2 36,5 34,0 - 40,0 Almendra,
dulce 5,65 4,7 - 6,27 18,3 17,7 - 19,0 54,1 53,2 - 55,0 Nuez de
Brasil 5,62 5,3 - 5,94 14,0 13,5 - 14,4 66,8 65,9 - 67,7 Pistacho
5,9 4,0 - 8,0 20,8 19,2 - 22,6 51,6 43,4 - 58,9 Nuez (de nogal) 4,8
3,3 - 7,18 14,6 14,2 - 15,0 62,7 58,5 - 68,1 Tabla 2.13
(Continuacin). Fruto seco Hidratos de carbono VM IO Fibra bruta VM
IO Minerales VM IO Anacardo 32,0 _ 1,4 2,9 2,6 - 3,1 Cacahuete
(pelado, tostado) 19,0 - 2,4 - 2,7 - Avellana 12,6 - 3,1 3,0 - 3,17
2,49 - Castaa 42,8 36,0 - 45,6 1,42 1,1 - 1,8 1,18 1,0 - 1,43 Coco
10,3 - 3,3 3,2 - 3,39 1,18 1,0 - 1,5 Almendra, dulce 16,0 13,2 -
16,9 3,28 2,7 - 3,65 2,65 2,30 - 3,00 Nuez de Brasil 7,27 - 2,66
2,1 - 3,21 3,65 3,4 - 3,9 Pistacho 16,4 13,8 - 17,1 2,6 1,9 - 3,0
2,7 2,4 - 3,1 Nuez (nogal) 13,5 13,0 - 15,0 2,70 2,1 - 3,0 1,68
1,65 - 1,70 VM = valor medio; 10 = intervalo de oscilacin. 2.3.3
Condiciones de almacenamiento Las nueces sin pelar se conservan
mejor que las peladas. Para almacenar nueces sin pelar durante seis
o doce meses conviene hacerlo a temperaturas comprendidas entre +2
y +4C y humedad relativa del 65-70%. Las nueces peladas deben
almacenarse en recintos oscuros, al resguardo de la luz solar y de
olores extraos; adems, los locales estarn bien ventilados. La
temperatura de depsito no superar los 10C y la humedad relativa el
70%. Cuando se producen deficiencias o existen parsitos (polillas),
se regis tran prdidas. El exceso de humedad ambiental provoca
enmohecimiento, y la accin directa de los rayos solares y las
temperaturas demasiado elevadas aceleran el enranciamiento de las
grasas [2.2] [2.7] [2.10] [2.13].
37. 2.4 Semillas de cacao M aterias prim as 23 2.4.1
Caractersticas generales Los granos de cacao crudos son las
semillas, liberadas de la pulpa, del fruto del rbol del cacao
(Theobroma cacao L.), fermentadas, desecadas y limpias. Se destinan
prin cipalmente a la elaboracin de productos del cacao (como
chocolate, cacao en polvo, manteca de cacao). Los granos de cacao
son muy ricos en sustancias nutritivas como consecuencia de su
elevado contenido de grasa (manteca de cacao); tambin son ricos en
sustancias spidas especficas y valiosas (aroma de cacao). El
contenido de teobromina confiere a los productos del cacao carcter
estimulante. El rbol del cacao produce fru tos apepinados que
crecen directamente del tallo y cuyas semillas son los granos del
cacao. Procede de Amrica Central y del Sur, cultivndose en la
actualidad en zonas con clima tropical, entre los 20 grados de
latitud norte y 20 grados de latitud sur de Amrica Central y del
Sur, frica, SE asitico e islas de las Indias occidentales [2.9]
[2.10]. 2.4.2 Estructura, com ponentes, partes aprovechables y
propiedades fsico-qumicas El grano de cacao crudo (Fig. 2.4) est
compuesto por la cscara dura de la semilla (12-15%), el delicado
endospermo (cutculas plateadas), el embrin con dos cotiledones
Figura 2.4 Estructura anatmica delfruto del cacao [2.23]. 1 Fruto
(desprovisto de media cscara); 2 Cor te transversal del fruto; 3
Vista lateral de la se milla; 4 Vista frontal de la semilla; 5
Embrin; 6 Lbulos seminales.
38. 24 Fundamentos de tecnologa de los alimentos Tabla 2.14
Partes principales de los granos crudos de cacao. Parte integrante
Proporcin % Cscara 12-15 Radcula 1 Ncleo 84-87 Tabla 2.15
Componentes qumicos ms importantes del grano crudo de cacao [2.15].
Componente Ncleo VM IO Cscara VM IO Radcula VM IO Agua 5,0 3,6 -
6,9 11,0 2,0 - 13,8 7,0 6,7 - 12,0 Grasa 53,3 39,0 - 60,4 3,0 1,2 -
7,7 3.5 2,3 - 5,3 Extracto seco desengr. 41,7 37,3 -4 8 ,7 86,0
78,5 - 92,1 89,5 87,7 -9 1 ,0 Cenizas 3,0 2,1 - 4,4 6,5 2,3 - 8,9
6,5 6,3 - 6,8 Nitrgeno total 2,1 2,1 - 2,8 2,6 1,3 - 4,2 4,9 4,6 -
5,2 Protema bruta 14,3 13,3 -1 6 ,0 16,2 8,4 - 26,0 30,7 29,0 -
32,5 Protena digestible 10,0 9,4 - 11,0 13,5 11,8 - 17,1 - -
Teobromina 1,45 0,88 - 2,34 0,75 0,23 - 2,61 3.0 2,1 - 3,0 Cafena
0,17 0,05 - 0,36 0,16 _ _ Azcares 1,0 - - _ _ Almidn 7,4 6,0 - 12,7
- - 0.0 _ Fibra bruta 2,6 2,2 - 4,0 16,5 10,0 - 29,1 2,9 2,4 - 3,0
Taninos 5,3 (4,2) 1,0 - 7,2 9,0 5,1 - 9,0 Acidos orgnicos 2,5 - - -
- _ Sustancias extrables libres de N 7,5 - 45,0 - - - VM = valor
medio; 10 = intervalo de oscilacin. (ncleo de cacao 82-86%) y la
radcula (=1%). El grano es ovalado, por lo general un tanto
aplastado en sentido longitudinal; mide 20-30 mm de largo, 10-15 mm
de ancho, y tiene un grosor de =10 mm. Segn la variedad, pesa
=0,5-1,8 g (con una densidad de =1 g/cm3). En las Tablas 2.14 y
2.15 se indican las partes
