Molienda Seca de Granos: Procesos, Fraccionamiento y Equipos

Capítulo 6: Tecnología de Molienda Seca
1. Introducción y Procesos Generales
La molienda, en el contexto de la producción de ingredientes para el consumo humano,
implica la transformación de granos enteros en formas adecuadas para su conversión
en productos comestibles.
Aunque los esquemas de molienda se clasifican convenientemente como húmedos o secos,
esta es una diferencia de grado, ya que el agua se utiliza en casi todas las separaciones. El
amortiguamiento, el acondicionamiento o el templado son tratamientos previos a la
molienda característicos incluso de la molienda "seca".
Los cambios resultantes de las operaciones de molienda son:
●​ Cambio de la forma y el tamaño de los granos.
●​ Concentración de componentes del grano de diferente composición mediante
fraccionamiento.
●​ Cambio de la temperatura y/o el contenido de agua de las reservas.
Fraccionamiento
Las partículas se separan según:
1.​ Tamaño (Size): El tamizado (sieving) es crucial, ya sea para obtener productos
finales o para separar reservas intermedias para tratamiento posterior.
2.​ Forma (Shape): Utilizado para clasificar granos (ej. avena, arroz) antes del
tratamiento, ya que la separación de la maquinaria depende de las dimensiones del
grano.
3.​ Gravedad Específica (Specific gravity): Utilizando un medio fluido (generalmente
aire), como el aventado (winnowing) o la aspiración, que soporta las partículas
menos densas (como cáscaras o salvado ligero).
Decorticación y Molienda
●​ Decorticación (Decortication): Proceso mediante el cual se eliminan las capas
externas del grano por abrasión. Busca remover material superficial de manera
uniforme. Es más eficaz en granos casi esféricos.
○​ La abrasión puede realizarse con superficies como piedra natural,
carborundo o metal perforado.
○​ La molienda por impacto (Impact milling) es una abrasión exagerada donde
los granos son proyectados a alta velocidad contra obstáculos o paredes.
●​ Molienda por Rodillos (Roller Milling): Se utiliza para descapsular (dehulling)
(con rodillos de goma), hojuelar (flaking) (con rodillos lisos, para aumentar el área
superficial) o moler (grinding) (reducción de tamaño por presión y cizallamiento).
Eliminación de Componentes
●​ Cáscara (Hull): Estructuras vegetales que rodean el fruto, generalmente sin valor
nutricional humano, por lo que deben eliminarse.
●​ Salvado (Bran): Capas de la cariópside que rodean el endospermo almidonado y el
embrión. Aunque valioso nutricionalmente, a menudo se separa del endospermo.
●​ Embrión (Embryo/Germ): Su remoción es deseable ya que su alto contenido de
lípidos puede causar rancidez oxidativa.
2. Procesos Basados Principalmente en la Decorticación (Sec. 6.3)
En estos cereales, el proceso central es la remoción de las capas externas mediante
abrasión o impacto.
Cereal
Proceso Clave
Detalles y Maquinaria
Arroz
Remover cáscara,
salvado y embrión
sin
romper
el
endospermo
restante.
Dos
etapas:
Descapsulado
(dehulling)
y
Blanqueamiento
(whitening).
Se
utilizan
predominantemente descascaradoras de rodillos de
goma (rubber roll hullers) que reducen la rotura en
comparación con las de disco. El blanqueamiento usa
conos abrasivos o máquinas de fricción. El pulido
(polishing) elimina las capas internas de salvado para
extender la vida útil.
Sorgo
Mijo
y Decorticación
seguida
reducción
tamaño
(especialmente
sorgo).
Métodos
Tradicionales:
Trituración
manual
de (pounding) con adición de 30%–40% de agua para
de desprender el salvado. Industrial (Sorgo): Se usa la
descapsuladora PRL (Prairie Regional Laboratory)
con discos abrasivos o piedras de carborundo. El
desgerminado es importante en el mijo para prolongar
la vida útil.
Cebada
El proceso es casi
sinónimo
de
descascarado
(dehulling).
Avena
Inactivación
enzimas
descascarado.
El descascarado (dehulling) y el perlado (pearling)
eliminan la lema y la palea adherentes. La cebada
perlada típicamente ha perdido un 11% o más del
grano original por abrasión. La harina de cebada se
muele a partir de cebada perlada o sin cáscara
(hull-less) mediante molinos de rodillos.
de El descascarado se realiza por impacto (impact
y dehuller), ya que la cáscara no se adhiere al groat
(cariópside). La estabilización (inactivación de la
lipasa activa por calor/vapor seguido de horneado
(kilning)) es esencial para prevenir la rancidez. El
producto se convierte en sémola cortada con acero
(steel-cut groats) o hojuelas (flakes).
Quinoa
Eliminación de la Se utilizan métodos que combinan
saponina presente perlado/abrasión (fricción intensa).
en la cubierta de la
fruta y la semilla.
lavado
y
Trigo
Eliminación
del Se utilizan molinos de piedra, rodillos o máquinas de
Sarraceno pericarpio (cáscara) impacto centrífugo. El tratamiento con vapor puede
para obtener el aumentar la recuperación de groats intactos.
groat.
3. Molienda Seca Basada Principalmente en Molinos de Rodillos (Sec.
6.4)
Este sistema utiliza una serie de tratamientos de trituración que alternan con etapas de
clasificación (clasifying).
3.1 Molienda de Trigo Común (Panificable)
El proceso moderno es un "proceso de reducción gradual" (gradual reduction process),
donde el grano se descompone en etapas de molienda relativamente suaves.
Objetivos de la Molienda de Harina Blanca:
1.​ Separar el endospermo del salvado y el embrión para obtener harina libre de motas,
de buen color y con mayor vida útil.
2.​ Reducir la máxima cantidad de endospermo a la finura de harina (generalmente
pasa por un tamiz de 140 µm de abertura).
Sistemas Principales de Molienda por Rodillos:
Sistema
Función Principal
Rodillos
Utilizados
Sistema
de Abrir el grano, liberar Rodillos
Ruptura (Break fragmentos grandes de acanalados
System)
endospermo y separar el (fluted rolls).
salvado
en
escamas
grandes.
Sistema
Reducción
(Reduction
System)
Acción
Molienda
Principalmente
cizallamiento
raspado.
de Reducir las partículas de Rodillos
lisos Principalmente
endospermo a finura de (smooth rolls) o trituración
harina,
eliminando
el ligeramente mate. cizallamiento.
salvado
o
germen
remanente.
Equipamiento y Conceptos Clave:
de
y
y
●​ Rodillos Acanalados: Las acanaladuras no corren paralelas, sino en un patrón
espiral (4%–14% de ángulo) para generar una acción de tijera (scissor action).
Tienen una cara aguda (sharp side) y una cara roma (dull side).
●​ Clasificación (Classifying):
○​ Plansifters: Usados para separar partículas principalmente por tamaño.
○​ Purificadores (Purifiers): Usados para separar mezclas de salvado y
endospermo en función del tamaño y la velocidad terminal en corrientes de
aire. Estratifican las partículas (las más densas y pequeñas, como el
endospermo puro, se hunden).
●​ Daño del Almidón (Starch Damage): Aplicación de alta presión y cizallamiento,
principalmente en la reducción. Aumenta la capacidad de absorción de agua de la
harina, relevante para la panificación.
●​ Decorticación (Preliminar): Utilizada cada vez más para remover contaminantes
superficiales (bacterias, enzimas de germinación) antes de la molienda, permitiendo
un sistema de rodillos más corto.
●​ Germen: Se separa y aplana principalmente después de las primeras rupturas; su
recuperación es clave para el valor económico y la pureza de la harina.
3.2 Molienda de Sémola de Trigo Durum (Trigo Duro)
El Durum se muele principalmente para producir sémola, partículas de endospermo más
grandes que la harina (para pasta o cuscús).
●​ Pureza y Color: Se requiere un endospermo amarillo dorado. Los contaminantes
de salvado/germen son perjudiciales porque contienen enzimas (lipoxigenasas y
peroxidasas) que oxidan los pigmentos y causan pardeamiento (browning).
●​ Proceso: Caracterizado por la extrema dureza del grano.
○​ Templado: Se templa a un alto contenido de humedad (16%–16.5%).
○​ Molienda: Se utiliza un sistema de ruptura y calibrado (sizing) extendido
(cinco o seis pasadas suaves). Toda la trituración se realiza con rodillos
acanalados.
○​ Purificación: Se emplean purificadores extensivamente para liberar las
partículas de los fragmentos de salvado.
3.3 Molienda Seca de Maíz (Corn)
El maíz seco se procesa para producir principalmente grits (sémola gruesa).
●​ Desafío: El maíz tiene un embrión grande con alto contenido de aceite, cuya
inclusión reduce la vida útil (rancidez). También presenta endospermo córneo y
harinoso.
●​ Desgerminación (Degerming): Es un proceso previo a la molienda (a veces
llamado sistema templado-desgerminación, TD). El invento más importante es el
desgerminador Beall, que utiliza fricción abrasiva para quitar la cáscara y el
embrión. El templado se realiza a una alta humedad (alrededor del 20%).
●​ Molienda de Grits: El sistema busca maximizar la proporción de partículas de
endospermo más grandes. Se utilizan rodillos acanalados en toda la molienda de
grits. La acción de los rodillos acanalados aplasta los fragmentos de embrión para
permitir su remoción por tamizado.
●​ Molienda de Harina (Ej. África): El sistema se configura para maximizar la
producción de partículas finas. El sistema de reducción también emplea rodillos
acanalados.
3.4 Molienda de Centeno (Rye)
●​ El endospermo de centeno es más blando que el del trigo y se reduce a finura de
harina más fácilmente, pero es difícil separarlo del salvado.
●​ El proceso de molienda utiliza rodillos acanalados exclusivamente para las
reducciones, a diferencia del trigo, para lidiar con la naturaleza pegajosa del
endospermo (alto contenido de pentosanos), que causaría un hojuelado excesivo en
rodillos lisos. No se usan purificadores en molinos de centeno.
4. Procesos y Tecnologías Avanzadas
4.1 Monitoreo de Calidad y Automatización
●​ Los molinos modernos están altamente automatizados y controlados por
microprocesadores, pudiendo funcionar sin supervisión durante varios días. El
transporte neumático es común.
●​ Monitoreo en Línea: Se utiliza la Espectroscopía de Reflectancia Infrarroja
Cercana (NIR), que permite mediciones rápidas y no destructivas de la humedad, el
contenido de proteínas, el valor de ceniza y el daño del almidón, directamente en el
flujo del proceso (en línea).
4.2 Molienda Fina y Clasificación por Aire
Este proceso se utiliza para separar los componentes del endospermo basados en el
tamaño de partícula y la composición.
●​ Molienda Fina: El endospermo se fragmenta aún más (ej. usando un molino de
disco de pines) para liberar gránulos de almidón y proteína.
●​ Clasificación por Aire (Air Classification): Un proceso de elutriación por aire que
separa las partículas en el rango de subsieve (por debajo de aproximadamente 80
µm). Las partículas son influenciadas por la fuerza centrífuga y la resistencia del
aire.
●​ Resultados: Permite obtener una fracción rica en proteínas (partículas pequeñas,
generalmente menores de 15 µm, que son principalmente proteína de cuña (wedge
protein) y pequeños gránulos de almidón) y una fracción rica en almidón (15–35
µm). La fracción rica en proteínas puede usarse para aumentar el contenido proteico
de las harinas de pan.
4.3 Extracción de Harina y Pureza
●​ Extracción de Harina (Flour Extraction): Es sinónimo de rendimiento, expresado
como porcentaje del trigo recibido o acondicionado. Los molineros logran tasas de
extracción de harina blanca superiores al 75%.
●​ Pureza: La pureza se mide comúnmente mediante el valor de ceniza (ash value),
ya que el salvado tiene una mayor concentración de minerales. Los sistemas
modernos también usan métodos de conteo de partículas para cuantificar las
motas de salvado.
●​ Mezcla de Harinas (Flour Blending): El molinero combina las harinas de diferentes
etapas de molienda para crear la harina "straight run" o mezclas especializadas
(patent, bakers’). También puede añadir aditivos (ej. gluten vital, vitaminas) para
cumplir con especificaciones de calidad o legislación.
5. Tratamientos de Harina (Esquema de la Sec. 7.1 y 7.2)
La molienda es seguida por tratamientos para mejorar la calidad y las aplicaciones de la
harina.
●​ Clasificaciones de Harina (Flour Grades): Existen diferentes grados según el uso.
●​ Tratamientos del Trigo Harinero: Incluyen:
○​ Blanqueamiento (Bleaching): Uso de agentes como peróxido de benzoilo,
dióxido de cloro, o peróxido de acetona.
○​ Harinas para Diversos Usos: Harina para pan (requiere agentes
maduradores y mejoradores), galletas (biscuit/cookie), y productos de
confitería (ej. harina high-ratio para pasteles).
PREGUNTAS
Este es un conjunto de 20 preguntas y respuestas clave basadas en los extractos
proporcionados sobre la Tecnología de Molienda Seca, adecuadas para un examen.
20 Preguntas de Examen sobre Tecnología de Molienda
Seca
I. Conceptos Fundamentales y Procesos Generales
1. Pregunta: ¿Qué implica la molienda en el contexto de la producción de ingredientes
para consumo humano, y cuáles son los tres cambios principales que resultan de las
operaciones de molienda? Respuesta: La molienda implica la transformación de
granos enteros en formas adecuadas para su conversión en productos comestibles.
Los cambios que resultan de las operaciones de molienda son: 1) Cambio en la forma y
el tamaño de los granos; 2) Concentración de componentes del grano de diferente
composición mediante fraccionamiento; y 3) Cambio en la temperatura y/o
contenido de agua de las reservas.
2. Pregunta: Mencione los tres criterios principales de separación utilizados en el
fraccionamiento de partículas durante la molienda, y describa brevemente la separación
por gravedad específica. Respuesta: Los criterios de separación son: Tamaño (ej.
tamizado), Forma (ej. para granos de avena y arroz), y Gravedad Específica. En la
separación por gravedad específica, se utiliza un medio fluido (típicamente aire) para
soportar las partículas de menor densidad (como las cáscaras) en mayor grado que las
más densas. El aventado (winnowing) es un ejemplo simple de este principio.
3. Pregunta: En el contexto de la molienda, ¿cuál es el proceso conocido como
decorticación y por qué es deseable la remoción del embrión (germ)? Respuesta: La
decorticación es el proceso mediante el cual las capas externas del grano son
eliminadas por abrasión. La remoción del embrión es deseable porque su alto
contenido de lípidos puede oxidarse y causar rancidez, lo que reduce la vida útil del
producto final.
II. Procesos Basados Principalmente en la Decorticación (Granos
Específicos)
4. Pregunta: Describa las dos etapas de la molienda de arroz y cuál es la maquinaria
más utilizada a escala industrial para la primera etapa. Respuesta: Las dos etapas son:
1) Descapsulado (dehulling) y 2) Blanqueamiento (whitening) o molienda. A escala
industrial, el método más utilizado para el descascarado emplea descascaradoras de
rodillos de goma (rubber roll hullers), ya que provocan menos roturas en los granos
en comparación con las descascaradoras de disco.
5. Pregunta: ¿Cuál es el problema químico fundamental de la avena que requiere el
proceso de estabilización, y qué método se utiliza para lograr la inactivación
enzimática? Respuesta: El problema surge del alto contenido de lípidos del groat de
avena y de la presencia de una lipasa activa. La inactivación de la enzima
(estabilización) es esencial para prevenir la hidrólisis y la subsiguiente rancidez
oxidativa. Se logra tratando la avena cruda con vapor vivo (a un contenido de humedad
del 14%–20%) seguido de horneado (kilning).
6. Pregunta: En el caso de la molienda de cebada, ¿qué proceso es casi sinónimo de
molienda y cómo se define típicamente la "cebada perlada" (pearl barley)? Respuesta:
El proceso de la molienda de cebada es casi sinónimo de descascarado (dehulling). La
cebada perlada se entiende como cebada de la que se ha quitado aproximadamente el
11% o más del grano original mediante abrasión.
7. Pregunta: ¿Cuál es el contaminante que se debe eliminar de la quinoa antes de su
consumo, y qué método se ha desarrollado para su remoción industrial? Respuesta: Se
debe eliminar la saponina, presente en la cubierta del fruto y la capa de la semilla. El
método industrial comúnmente aplicado implica un rotor acanalado dentro de un
cilindro para generar fricción intensa (mutual attrition), seguida de lavado y
centrifugación.
8. Pregunta: En la molienda seca de maíz para la producción de grits (sémola), ¿por qué
es esencial la desgerminación y cuál es la máquina más importante que se utiliza en el
sistema de templado-desgerminación (TD)? Respuesta: La desgerminación es esencial
debido al gran embrión y su alto contenido de aceite. La inclusión de este aceite
reduce la vida útil del producto debido a la oxidación y rancidez. El desgerminador más
importante introducido en 1906 es el desgerminador Beall, que utiliza fricción
abrasiva para quitar la cáscara y el embrión.
III. Molienda Basada Principalmente en Molinos de Rodillos
9. Pregunta: ¿Cuáles son los dos objetivos principales de la molienda moderna de
rodillos para producir harina blanca de trigo común? Respuesta: 1) Separar el
endospermo del salvado y el embrión para asegurar que la harina esté libre de motas
y sea de buen color. 2) Reducir la máxima cantidad de endospermo a la finura de
harina.
10. Pregunta: Distinga entre el Sistema de Ruptura (Break System) y el Sistema de
Reducción (Reduction System) en la molienda de trigo, en términos de los rodillos
utilizados y su acción principal. Respuesta:
●​ Sistema de Ruptura: Utiliza rodillos acanalados (fluted rolls). Su acción es de
cizallamiento y raspado para abrir el grano y liberar grandes fragmentos de
endospermo.
●​ Sistema de Reducción: Utiliza rodillos lisos (smooth rolls) o ligeramente mate.
Su acción es de trituración y cizallamiento para reducir las partículas de
endospermo a finura de harina.
11. Pregunta: Explique la importancia de las acanaladuras en espiral en los rodillos
de ruptura y el concepto de diferencial de velocidad en el sistema de rodillos.
Respuesta: Las acanaladuras en los rodillos de ruptura no son paralelas, sino que
tienen un patrón espiral (típicamente 4%–14% de ángulo). Esto genera una acción de
tijera (scissor action) que facilita la apertura del grano. El diferencial de velocidad es
la diferencia de velocidad entre los rodillos en un par (ej. 2.5:1 en la ruptura), lo cual
hace que el rodillo rápido raspe los granos asegurados por el rodillo lento.
12. Pregunta: ¿Cómo se logra la clasificación de las reservas durante la molienda de
rodillos, y qué es un purificador (purifier)? Respuesta: La clasificación se logra
principalmente mediante tamizado (sieving) usando plansifters. Un purificador es
una máquina que utiliza un tamiz oscilante en ligera pendiente con corrientes de aire
controladas que se elevan a través de la cubierta. Los purificadores separan las
partículas basándose en el tamaño, la densidad y la resistencia al aire (velocidad
terminal), no solo en el tamaño.
13. Pregunta: Describa el proceso de molienda de trigo durum para sémola,
mencionando dos características que lo distinguen de la molienda de trigo común.
Respuesta: El trigo durum es extremadamente duro, por lo que se templa a un alto
contenido de humedad (16%–16.5%). El proceso busca producir partículas de
endospermo más grandes (semolina). Dos características distintivas son: 1) Todo el
sistema de trituración se realiza con rodillos acanalados; 2) Se emplea un uso
extenso de purificadores para liberar las partículas de los fragmentos de salvado.
14. Pregunta: ¿Por qué la molienda de centeno requiere el uso exclusivo de rodillos
acanalados para las etapas de reducción, en lugar de rodillos lisos como en el trigo?
Respuesta: El endospermo de centeno es más blando y contiene un alto contenido de
pentosanos. El uso de rodillos lisos causaría que el endospermo se volviera
excesivamente pegajoso y se hojuelara (flaking), por lo que los rodillos acanalados se
utilizan para evitar este problema.
IV. Calidad, Pureza y Tecnologías Avanzadas
15. Pregunta: ¿Qué es el valor de ceniza (ash value) y cómo se utiliza
tradicionalmente para medir la pureza de la harina? Respuesta: El valor de ceniza es la
masa de los minerales remanentes después de quemar una muestra, expresada como
proporción del peso original de la muestra. Se utiliza como indicador de contaminación
con salvado, ya que el salvado tiene una concentración de minerales mucho más alta
que el endospermo.
16. Pregunta: ¿Qué es el daño del almidón (starch damage) y cuál es su efecto
principal que lo hace relevante en la producción de harinas para panadería? Respuesta:
El daño del almidón es el cambio resultante en los gránulos de almidón individuales
por la aplicación de alta presión y cizallamiento durante la molienda,
principalmente en la reducción. Su efecto es aumentar la capacidad de absorción de
agua de la harina.
17. Pregunta: ¿Cuál es la principal ventaja de utilizar un sistema de decorticación
preliminar (o peeling) antes de la molienda de rodillos convencional en el trigo?
Respuesta: La principal ventaja es la remoción de contaminantes como bacterias,
hongos y enzimas de germinación que están asociados con las capas externas del grano,
lo que evita que entren en la harina o sémola. Otra ventaja es que permite un sistema
de molienda de rodillos de longitud reducida.
18. Pregunta: Describa la Clasificación por Aire (Air Classification) y su objetivo.
Respuesta: La Clasificación por Aire es un proceso de elutriación por aire que separa
partículas en el rango subsieve (por debajo de aproximadamente 80 µm). Su objetivo
es separar las partículas según su composición (ej. proteína vs. almidón), obteniendo
una fracción rica en proteínas (partículas pequeñas, típicamente <15 µm) y una
fracción rica en almidón (15–35 µm).
19. Pregunta: ¿Qué es una harina straight run o straight grade? Respuesta: Es la
harina que resulta de la combinación de todas las corrientes de harina producidas
en las diferentes etapas de molienda.
20. Pregunta: En los molinos modernos, la automatización es alta. ¿Qué tecnología se
ha adoptado ampliamente para el monitoreo de calidad on-line o in-line y qué
parámetros puede medir rápidamente? Respuesta: La Espectroscopía de Reflectancia
Infrarroja Cercana (NIR). Esta tecnología no destructiva puede proporcionar
evaluaciones precisas de características de la harina incluyendo contenido de
humedad, contenido de proteína, valor de ceniza y daño del almidón.