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Tecnología de Alimentos 2 Ing. MSc. Victoria Ancasi Concha 1 El almidón es la sustancia con la que las plantas almacenan su alimento en raíces (yuca), tubérculos (patata), frutas y semillas (cereales). El almidón se diferencia de los demás hidratos de carbono presentes en la naturaleza en que se presenta como un conjunto de gránulos o partículas. Estos gránulos son relativamente densos e insolubles en agua fría, aunque pueden dar lugar a suspensiones cuando se dispersan en el agua. Suspensiones que pueden variar en sus propiedades en función de su origen. El almidón es muy utilizado en la industria alimentaria como aditivo para algunos alimentos. Tiene múltiples funciones entre las que cabe destacar: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante de espumas, conservante para el pan, gelificante, aglutinante, etc. Los objetivos a alcanzar son: Ampliar conocimientos sobre la gelatinización y dextrinización del almidón. Conocer el proceso físico-químico dado en la gelatinización y dextrinización del almidón.

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El almidón es la sustancia con la que las plantas almacenan su alimento en raíces

(yuca), tubérculos (patata), frutas y semillas (cereales). El almidón se diferencia de los

demás hidratos de carbono presentes en la naturaleza en que se presenta como un

conjunto de gránulos o partículas. Estos gránulos son relativamente densos e insolubles

en agua fría, aunque pueden dar lugar a suspensiones cuando se dispersan en el agua.

Suspensiones que pueden variar en sus propiedades en función de su origen.

El almidón es muy utilizado en la industria alimentaria como aditivo para algunos

alimentos. Tiene múltiples funciones entre las que cabe destacar: adhesivo, ligante,

enturbiante, formador de películas, estabilizante de espumas, conservante para el pan,

gelificante, aglutinante, etc.

Los objetivos a alcanzar son:

Ampliar conocimientos sobre la gelatinización y dextrinización del almidón.

Conocer el proceso físico-químico dado en la gelatinización y dextrinización

del almidón.

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ALMIDONES MODIFICADOS

GELATINIZACION Y DEXTRINIZACION DE ALMIDONES

GELATINIZACION DE ALMIDON

La gelatinización son las modificaciones que ocurren cuando los gránulos de

almidón se tratan con calor y en medio acuoso. Cuando aplicamos calor a una disolución

de almidón, se hinchan los gránulos de almidón por absorción de agua. Desaparece la

estructura cristalina de la amilopectina.

El intervalo de temperatura en el que se produce el hinchamiento de los gránulos

se denomina temperatura de gelificación y dependerá del alimento.

Durante el hinchamiento, la amilosa, se solubiliza en el agua y produce el hinchamiento

de los gránulos, dando lugar a la formación de una pasta (pasta de almidón) que tiene una

elevada viscosidad.

Si se sigue calentando, llega un punto en el que los gránulos se fragmentan

disminuyendo la viscosidad

drásticamente. Agitar la mezcla

contribuye a que se fragmente los

gránulos.

En tercer lugar tiene lugar la

formación del gel o gelificación. Se

forma un gel por formación de

puentes de hidrogeno entre las

moléculas de amilosa y amilopectinas

desenrolladas dejando espacios en

donde queda agua atrapada.

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Determinación del punto de gelatinización

Cuando una suspensión de almidón es calentada en exceso de agua, los gránulos se

hinchan a partir de una temperatura (superior a 50° C) variable según su origen botánico,

produciendo una perdida de la estructura cristalina, denominada gelatinización. La

temperatura de pasta (depende de la concentración de la suspensión y de la sensibilidad

del viscoamilógrafo) pero, con frecuencia en este punto se determina la temperatura de

gelatinización. (Mestres y Mouquet, 1996)

Microscopia del proceso de Gelatinización

El proceso de gelatinización se puede seguir microscópicamente y determinar la

temperatura de gelatinización al calentar una suspensión de almidón en agua. La

observación de este proceso por medio de la microscopia representa una herramienta

valiosa para explicar el comportamiento durante la cocción de los almidones con

diferentes cantidades de amilosa. Los almidones de amilopectina forman una pasta

viscosa a medida que el granulo gelatinizado absorbe agua y permanece en suspensión

(Flint, 1996)

Figura N°1. Comportamiento del almidón en el viscoamilograma Fuente: Rosales Papa (2009)

Etapa de calentamiento Etapa cte Etapa de enfriamiento

Punto de gelatinización

25°C 25°C

93°C

Veloc.=1.5°C/min 15min

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(a) Etapa de calentamiento: con el aumento de temperatura los gránulos de almidón

absorben agua y se hincha mas, los gránulos son transparentes y aumenta la

viscosidad. A esto se le denomina punto de gelatinización. Al intervalo de

temperatura en la que ocurre la gelatinización se le denomina temperatura de

gelatinización y al tiempo de inicio tiempo inicial de gelatinización.

(b) Etapa a temperatura constante: durante el calentamiento en el viscoamilografo, la

velocidad de calentamiento es de 1.5 °C por minuto desde la temperatura ambiente

hasta 93°C.

A 93°C la temperatura se mantiene por 15 minutos en este periodo la viscosidad sigue

disminuyendo o se mantiene constante.

(c) Etapa a temperatura de e3nfriamiento: en le viscoamilografo las moléculas de

amilo pectina y amilosa dispersos en el medio acuoso, se agitan mientras se

enfrían, la viscosidad suele aumentar por la formación del gel; estos se debe a que

la amilosa tiene tendencia a establece enlaces intermoleculares y se re asocian

entre sí, a este proceso se llama retrogradación. La retrogradación disminuye la

acción hidrolítica delas enzimas.

ALMIDÓN PREGELATINIZADO

Conocido como almidón instantáneo (Pregeles)

Son generalmente utilizados como espesantes en los

alimentos que reciben un calentamiento mínimo.

Los gránulos están por lo general en fragmentos o en

una forma física disociada.

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TÉCNICAS DE PREGELATINIZACIÓN

SECADO DE TAMBOR

Método más común de producir pregeles.

Los preparados en secador de doble tambor tienden a tener

una viscosidad un poco más alta que los de un solo tambor.

El perfil de viscosidad de un pregel muestra "inmediata“

viscosidad , los gránulos actúan como una esponja, de forma

inmediata absorben agua y producen viscosidad.

Los cambios más significativos que ocurren en el almidón

pregelatinizado se encuentran en dispersión y la textura.

Estas propiedades son por lo general una función de el tamaño de las

partículas.

SPRAY COOKING

Se realiza generalmente mediante la cocción de una suspensión de

almidón con alta presión, inyección de vapor y luego su bombeo a través

de un secador por aspersión.

El almidón producido por este método esta cocido uniformemente o

gelatinizados con una mínima cantidad de cortes y daño por calor.

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PROCESAMIENTO A BASE DE SOLVENTES

Consiste en calentar un 20% de almidón

en un alcohol como el etanol con el 20-

30% de agua a aproximadamente 160-

175 ° C entre 2-5 min.

El producto resultante se conoce

generalmente como un almidón granular CWS.

La integridad granular se mantiene, pero su birrefringencia se pierde.

EXTRUSIÓN

En términos muy básicos, la extrusora puede ser considerada como un

reactor de alta temperatura.

Los gránulos de almidón con diferentes niveles de humedad se comprimen

en una fundición densa y compacta.

Este es después secado y molido.

Los gránulos son desestructuradas por la

alta presión, calor y corte mecánico de la extrusora.

Debido a su alto rendimiento y el

relativamente bajo consumo de energía, la cocción por

extrusión es un proceso relativamente de bajo costo

para la producción de pre geles.

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Partes de un extrusor

APLICACIONES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

Se usa mucho en alimentos de preparación

rápida, flanes, rellenos y salsas.

En adhesivos se utiliza para laminar papel

aluminio a papel o cartón, pero su secado es

lento dado su bajo contenido de sólidos.

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DEXTRINIZACIÓN DEL ALMIDÓN

Las dextrinas (pirodextrinas) son productos de degradación parcial del almidón

obtenidas por calentamiento, con o sin catalizadores, en un mecanismo de conversión que

involucra procesos de ruptura hidrolítica, reorganización de moléculas y repolimerización.

Una de las características es que el calor rompe parte de las uniones 1-4 del almidón e

incrementa las uniones 1-6, con lo que se disminuye la longitud de las cadenas

moleculares, al tiempo que se incrementa la ramificación. Debido a esto se presentan las

siguientes propiedades:

Buena solubilidad en agua fría.

Menor tendencia a la

retrogradación.

Mayor resistencia a las enzimas.

MANUFACTURA DE DEXTRINAS

Método seco

El almidón es calentado solo o en presencia de pequeñas cantidades de un catalizador.

Dextrinas blancas

Se preparan calentando almidón con una cantidad relativamente grande de

catalizador ácido, a pH bajo, baja temperatura entre 80-120 ºC y tiempos de tostación

relativamente cortos de 3-8 horas.

Características:

• Color blanco similar al almidón

• Solubilidad en agua limitada

• Retrograda en grados variables

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Dextrinas amarillas o canarias

Se obtienen por tratamiento del almidón con trazas de ácido, a pH bajo y alta

temperatura entre 150-220 ºC, por largo tiempo de tostación de 6-18horas.

Características:

• Color amarillo

• Alta solubilidad en agua

Gomas británicas

Se forman cuando el almidón solo se

calienta a temperatura de 180-220 ºC, a

alto pH y por un tiempo largo de proceso

de 10-20 horas.

Características:

• Color marrón oscuro

• Variación en solubilidad

• Poder viscosante

• Aroma de caramelo

Método húmedo

El almidón se dispersa en agua y es calentado en presencia de un catalizador o

tratado con enzimas. Cuando se usa un catalizador ácido las dextrinas son producidas por

simple calentamiento de suspensiones acuosas de almidón con ácido.

La conversión con enzimas se lleva a cabo por tratamiento de una pasta de almidón,

con enzimas hidrolíticas. Según el tipo de enzima pueden ser:

Maltodextrinas

Se obtienen por tratamiento del almidón con α-amilasa. El jarabe resultante es

filtrado y refinado con carbón activado antes del secado por aspersión. Su equivalente de

dextrosa (DE) varía entre 3-20.

Usos:

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• Encapsulantes de sabor, aromas y color

• Espesantes y estabilizantes de emulsiones y espumas

• Formulaciones de alimentos infantiles y dietéticos.

Ciclodextrinas

También llamadas dextrinas de Schardinger. Se producen por tratamiento del almidón

con la amilasa de Bacillus macerans; esta enzima tiene la propiedad de transformar las

cadenas lineales del almidón en moléculas cíclicas. Su acción es compleja y parece

catalizar al menos tres reacciones que implican los fenómenos de ciclización, de

acoplamiento y de hidrólisis.

Usos:

• Estabilización de sustancias volátiles, emulsiones y compuestos aromáticos

• La formación de complejos de inclusión mejorando la estabilidad de la molécula en

diferentes ambientes y aumentando su solubilidad(industria farmacológica)

• Eliminación del colesterol de la materia grasa de la leche

• Como transportador de aromas y sabores

• Agentes encapasulantes, para el tratamiento de aguas residuales

• Aumento de la germinación de semillas de cereales.

APLICACIONES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

Recubrimiento de alimentos.

Confitería, glaseados, pastas de pescados, etc.

Encapsulamiento (aromas y aceites

esenciales).

Como adhesivo en bolsas de papel,

etiquetas, etc.

Algunas dextrinas de alta viscosidad se

pueden utilizar como sustitutos de grasa en

productos de panadería y lácteos.

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Otras aplicaciones

Como adhesivo para la elaboración de tubos en espiral

Formado de sacos multipliego y bolsas de papel

Cierre de cajas de cartón

Pegado de etiquetas sobre vidrio

como aglutinantes, diluyentes para colorantes y aromas.

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La gelatinización del almidón es una modificación física consistente en la absorción

de agua de gránulos de almidón con una fuente de calor.

En la dextrinización se produce degradación parcial del almidón obtenida por

calentamiento, con o sin catalizadores involucrando procesos de ruptura

hidrolítica, reorganización de moléculas y repolimerización.

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Flint, O.(1996)Microscopia de los alimentos. Manual de métodos prácticos utilizando

microscopia óptica. Editorial Acribia. Zaragoza.

Mestres C.,Mouquet C.,(2002) principios fisicoquímicos de la viscosidad dela suspensión

de almidones. Conferencia internacional. Quito. Ecuador.

Rosales Papa, H.(2009) “Química de alimentos “Universidad Nacional Del Centro Del Perú.

Facultad De Ingeniería En Industrias Alimentarias. Huancayo. Perú

Toraya Avilés, R. (2010)“Almidones Modificados “Universidad autónoma de

Yucatán. Posgrado institucional en ciencias químicas y bioquímicas. México.