estudio de parámetros en el proceso de extrusión y enlatado de

ESTUDIO DE PARÁMETROS EN EL PROCESO DE EXTRUSIÓN Y
ENLATADO DE PASTAS DE FRIJOL OBTENIDAS A PARTIR DE RESIDUOS
DEL GRANO DE POSCOSECHA
Resumen ejecutivo
Las metas planteadas al inicio de este proyecto fueron aprovechar de manera
integral los residuos del frijol derivados del tratamiento de limpieza del mismo,
para obtener harinas a ser utilizadas en la elaboración de alimentos novedosos
tales como productos deshidratados o alimentos tipo botana. Para el
cumplimiento de estas metas, fue necesario hacer el estudio de reología del
material experimental previo a la elaboración de los productos.
En este trabajo se evaluó el comportamiento reológico de pastas de frijol
enlatado, en función de la temperatura, en pastas con 0, 2 y 3% de grasa y 60,
70 y 85% de humedad. En las propiedades dinámicas, las pastas exhibieron
una zona lineal viscoelástica pequeña, presentando un carácter más elástico
(G´) que viscoso (G´´). Los módulos G’ y G” fueron casi independientes entre sí
al incrementar la frecuencia, por lo que exhiben un comportamiento tipo gel. La
viscosidad
(|η*|)
de
las
pastas
fue
del
tipo
fluidos
nonewtonianos
(pseudoplástico) debido a que la viscosidad disminuye al aumentar la
frecuencia. Así mismo, la temperatura causó también un incremento en los
valores de los módulos G’ y G”. En los barridos de tiempo a velocidad de corte
constante se observó un incremento en el comportamiento del esfuerzo al
aumentar la velocidad de corte. Aplicando el modelo de la ley de potencia, se
obtuvieron valores del coeficiente de consistencia (m) mayores para las pastas
con menor cantidad de humedad y a altas temperaturas. Los valores del índice
de comportamiento de flujo (n) estuvieron entre 0.0916 y 0.3012 para las
muestras estudiadas.
Para las mismas combinaciones antes mencionadas, se evaluaron las
propiedades reológicas de pastas de frijol usando la reometría de capilaridad.
Las pastas de frijol siguieron un comportamiento no-newtoniano del tipo
pseudoplástico. La viscosidad (η) de las pastas disminuyó al incrementar la
temperatura y el contenido de grasa, así como al aumentar el contenido de
humedad y la velocidad de corte. Se observó la formación de una pendiente a
altas velocidades de corte, lo cual fue atribuido a una modificación de la
estructura del material debido a una mejor interacción y ordenamiento de
partículas. Con el modelo de ley de potencia los valores del coeficiente de
consistencia (m) fueron mayores para las mezclas con menor cantidad de
grasa, humedad y baja temperatura. El índice de comportamiento de flujo (n)
exhibió valores entre 0.004 y 0.21. La relación entre propiedades reológicas y
parámetros de procesado (humedad, cantidad de grasa y temperatura) con
respecto a la presión es de importancia en el procesamiento industrial de las
pastas de frijol extrudidas para una mejor calidad del producto desde el punto
de vista sensorial y de textura.
Con respecto a la caracterización reológica dinámica que llevó a cabo el
investigador, la desnaturalización de proteínas es causada ya sea por los
esfuerzos mecánicos (homogenización, amasado y bombeo), entre otros, lo
que provoca cambios hidrodinámicos en el alimento, mientras que el almidón
puede interactuar con los otros componentes de las pastas como son el agua,
proteínas, fibra dietética, lípidos, por lo que la capacidad de hidratación y
velocidad de gelatinización pudieran modificar la textura de las muestras.
Además, la temperatura y el movimiento de corte pueden establecer la
disminución de los módulos elásticos debido a que durante el calentamiento el
aceite se absorbe fácilmente por el alimento, mientras que la humedad al poner
en contacto las diferentes moléculas interaccionan entre sí, lo que resulta en
una menor consistencia de las pastas.
Demanda o problemática que atiende
Generar métodos para aprovechar de manera integral los residuos del
tratamiento de limpieza del frijol, con el fin de obtener harinas que puedan ser
utilizadas en la elaboración de alimentos novedosos, tales como productos
deshidratados o botanas.
Resultados obtenidos y/o descripción. Características de la tecnología
generada
Caracterización reológica de la harina de frijol a diferentes composiciones de
agua y grasa vegetal, mediante el uso de un rheómetro de esfuerzo controlado
(Ares 22), con el propósito de conocer la relación entre estas propiedades, la
textura del alimento y los parámetros del procesamiento (humedad, cantidad de
grasa y temperatura) de la pasta elaborada por el investigador.
Información que permite optimizar el procedimiento industrial para el procesado
y enlatado de pastas de fríjol.
Resultados importantes en cuanto al estudio de las propiedades reológicas de
la pasta de frijol a diferentes composiciones de agua y grasa vegetal, en
función de la temperatura, elaborando pruebas reológicas, dependiendo del
gradiente de presión en el reómetro capilar Rh-2000 Rosand
El conocimiento de la relación entre propiedades reológicas y los parámetros
de procesamiento (humedad, cantidad de grasa y temperatura) permite
optimizar el procedimiento industrial para el procesado en extrusión de pastas
de frijol para la elaboración de botanas tipo frituras.
Impactos
El desarrollo de este proyecto se realizó de manera estrecha con la compañía
Verde Valle, usuario de esta investigación. Su participación fue muy activa y de
suma importancia, ya que brindaron apoyo técnico desde la proporción del
material experimental así como en la compra de partes del extrusor. Se
mantuvo una comunicación permanente con el organismo y un intercambio de
información continua. La vinculación Universidad- científicos-industria fue
provechosa y fructífera.
Costos estimados de la aplicación de los resultados y/o tecnología generada
No se puede estimar costos de esta tecnología, porque depende mucho de su
difusión y de que la industria nacional del frijol la utilice.
Ámbito de aplicación
Industria nacional del frijol.
Información adicional o comentario
El frijol (Phaseolus vulgaris) forma parte fundamental de la dieta de muchos
países, en especial de América Latina. Esta semilla que pertenece a la familia
de las leguminosas es un alimento con una excelente cantidad de proteína y
fibra. Las principales sustancias responsables de proporcionar el color al frijol
son los compuestos fenólicos, los cuales se encuentran principalmente en la
cáscara del frijol. Recientemente se ha relacionado a los compuestos fenólicos
del frijol como antioxidantes, los cuales ayudan a disminuir el riesgo de ciertos
tipos de cáncer, así como de enfermedades del corazón.
Por todo lo anterior se presenta al frijol como un alimento sumamente
atractivo, el cual día a día despierta más interés por consumir este tipo de
leguminosa en lugares como Norteamérica o Europa. No obstante el problema
principal que presenta la comercialización de este producto es que para llegar
a dichos mercados es necesario emplear algún método de conservación, los
cuales hasta la fecha no han sido totalmente exitosos.
La precocción, el enlatado y la deshidratación son las formas más importantes
de procesar esta leguminosa, sin embargo estas tecnologías presentan
algunos problemas como largos tiempos de cocción, pérdidas de nutrientes,
gelatinización de almidón, desnaturalización de proteínas, cambios en el color,
sabor y textura.
La evaluación de la textura de un alimento fluido o semifluido, como es el caso
de las pastas de frijol, se realiza a través de la medición de sus propiedades
reológicas. Por lo tanto la determinación de estos parámetros sirve a la
industria de alimentos como control de calidad durante el procesamiento,
evaluación de la aceptación por el consumidor, así como la determinación de
la estructura del alimento.
Clave del proyecto: SAGARPA 2004-C01-225
Sistema Producto y/o línea estratégica de atención: industrialización del frijol;
Sistema Producto Frijol.
Investigador: doctor J. FÉLIX ARMANDO SOLTERO MARTÍNEZ
Institución: