Carbohidratos en la Industria Alimentaria. 1.- Carbohidratos en la Industria.-
Los carbohidratos son de gran importancia en la Industria fabril, o sea la que modifica los productos de la naturaleza y de la agricultura; que comprende la fabricación, la construcción, la manufactura, la elaboración y la molienda. Como se ha dicho anteriormente, los glúcidos se encuentran en grandes cantidades en la naturaleza y, gracias a sus diversas propiedades han sido utilizados en los procesos de elaboración, ya sea como ingrediente principal o complementario en diversas industrias.
Como por ejemplo:
Fabricar tejidos: Fabricar tejidos: cáñamo, lino, algodón. Película Fotográfica: es una superficie transparente, en la mayoría de los casos flexible, compuesta de, acetato de celulosa Plásticos: Naturales que Son los polímeros cuyos monómeros son derivados de productos de origen natural con ciertas características como la celulosa (el celuloide, el celofán y el cellón.), polímeros biodegradables (PLA) Papel: es un material constituido por una delgada lámina elaborada a partir de pulpa de celulosa Películas de cine, cemento, pólvora de algodón (El celulosa, nitrocelulosa). Bioetanol: es un alcohol etílico deshidratado, que se produce por la fermentación de biomasa rica rica en hidratos hidratos de carbono.
2.- Carbohidratos en la Industria Alimentaria.-
Los Glúcidos son importantes en la industria alimentaria ya que son un componente principal de los alimentos. Los alimentos ricos en hidratos de carbono suelen ser los más baratos, en comparación a los ricos en proteínas o grasas, lo que los hace más asequibles para las personas de medianos y bajos recursos. Los carbohidratos más empleados son de tipo mono y disacárido; entre los que se pueden encontrar glucosa, sacarosa, el azúcar invertido, lactosa y otros más relevantes como el azúcar de alcohol, son muy empleados por su origen natural y dichos usos dependen de las propiedades funcionales de cada tipo de azúcar ya sea hidratación, retención de agua, por su poder edulcorante, propiciar las reacciones de Maillard, caramelización, fermentación, o inhibir el crecimiento microbiano dependiendo la concentración a la cual se empleen. Todos los monosacáridos son reductores, es decir, su grupo carbonilo es capaz de reaccionar como tal. Esto es importante en la industria alimentaria, porque el poder reductor está relacionado directamente con la capacidad de formar colores y aromas de tostado por reacción con las proteínas. En la conservación de los alimentos se emplea adición de azucares, así aumentar la presión osmótica y regular la actividad del agua para poder tener control microbiológico de hongos,
levaduras y bacterias. Dependiendo su propiedad de cristalización en diversas formas, esto en una determinada proporción es bueno para lograr las propiedades sensoriales deseadas teniendo también control adecuado de parámetros como la temperatura y las concentraciones generalmente para la elaboración de lácteos, confitería y otros productos en los que la cristalización de los azucares sea de mucha importancia. La mayoría de los azucares tienen a característica de ser dulces y se pueden clasificar como edulcorantes naturales y artificiales, el poder edulcorante depende de los factores como la solubilidad, cristalización, temperatura y la concentración del azúcar
Hidratos de Carbono en la
Industria Alimentaria
Almíbar Mermelada
Pectina Agar Alginatos Metil celulosa Gomas almidón
Leche condensada Queso Mantequilla Yogurt Helado
Maltodextrina E-404 carragenatos Fibra Dietaría Pectina Amidada Fosfato de Dialmidon Agar, alginatos Pectina
Productos molinería
gluten de trigo harina de cereales sémola pellets de cereales Harina embolsada
almidón Inulina.
Productos Alimentación Animal
Enlatados pellets
fibra cruda
Tortas Galletas Industriales
Glucosa Pectina Gomas Gelosa almidón
Conservas de frutas y hortalizas
Industria láctea
Pan, pastelería y galletas
blanquilla refinada rubio
glucosa
Chocolates Manteca de cacao Licor de cacao
Glucosa Jarabe de maíz Sorbitol Carboximetil celulosa Azucares Simples
Azúcar
Cacao
Vinos tranquilos Vinos espumosos
Vinos
Bebidas alcohólicas
Aguas y bebidas analcohólicas
Derivados de carbohidratos Alcohol Goma Arabiga
Cerveza
Taninos dextrina
Bebidas gasificadas Jugos
Glucosa fructosa
Dulces y Caramelos
Alimones Manitol Glucosa fructosa
Otros
2.1.- Glucosa.- C6H12O6
Jarabe de Glucosa: se obtiene por la hidrólisis enzimática de almidón de distintos productos naturales, de la patata, del maíz, del trigo… se puede realizar una hidrólisis parcial o total, dando paso a distintos productos. Es un producto muy utilizado en la industria con distintas finalidades, por ejemplo en las masas fermentadas y masas batidas (panadería, repostería, etc.) Dextrosa: Hablamos de Dextrosa cuando la molécula de Glucosa diluida en agua desvía un rallo de luz polarizada hacia la derecha. Se utiliza mucho la Dextrosa monohidratada, que es un polvo blanco cristalino e inodoro, como aditivo en productos alimenticios y bebidas.
2.3.- Azúcar invertido.-
El azúcar invertido es la combinación de glucosa y fructosa. Su nombre hace referencia a que el poder rotatorio de la solución frente a la luz polarizada es invertido por el proceso de hidrólisis que separará la sacarosa en sus dos subunidades.
Se obtiene a partir de la hidrólisis del azúcar común (sacarosa).
Tiene mayor poder endulzante que el azúcar común (un 30% más)
Dificulta la cristalización del agua
Acelera la fermentación de la masa de levadura
Se utiliza mucho en la industria alimenticia, sobre todo en la elaboración de helados por su poder anticristalizante.
2.4.- Alginatos.-
El alginato es un polisacárido anionico distribuido ampliamente en las paredes celulares de las algas marinas pardas. Estas sustancias corresponden a polímeros orgánicos derivados del ácido algínico. Poseen una propiedad de hidrocoloides esto es, su capacidad de hidratarse en agua caliente o fría y formar soluciones viscosas, dispersiones o geles.
2.5.- D- Tagatosa.-
La tagatosa es un monosacárido de seis carbonos con un grupo cetona por lo que pertenece al grupo de las cetosas y dentro de este al de las cetohexosas. Es utilizado en diversos productos como edulcorante. Presenta una textura muy similar a la sacarosa y un 92% de su capacidad edulcorante, pero con solo el 38% de calorías. La tagatosa está admitida y reconocida como segura por la FAO desde 2001. La tagatosa es metabolizada por el organismo a través de rutas que difieren de las que utiliza la glucosa, lo que da lugar a que la tagatosa apenas afecte a los niveles de glucosa y de insulina en sangre. La tagatosa también ha sido aprobada como un ingrediente que previene la salud dental. 2.6.- Inulina.Es el nombre con el que se designa a una familia de glúcidos complejos (polisacáridos), compuestos de cadenas moleculares de fructosa. La inulina está comenzando a utilizarse de manera creciente en alimentos, debido a sus inusuales características nutricionales y en especial a sus propiedades como ingrediente alimentario (según la legislación europea, no es un aditivo alimentario). Propiedades que van desde un sabor moderadamente dulce en los miembros más sencillos de la familia, hasta los más complejos que Pueden servir como sucedáneos de harinas; pasando por una enorme cantidad de compuestos de mediana complejidad sin sabor y con una textura y palatabilidad muy similar a la de las grasas (a las que de hecho reemplaza en numerosos productos de bajas calorías, en especial lácteos y helados). 2.7.- Agar.-
El agar, o agar -agar, es un polisacárido que se obtiene de algas del genero Gelidium, algas que se han utilizado en la cocina tradicional japonesa, por sus propiedades gelificantes, desde hace muchos siglos.
El agar es un polisacárido relativamente caro, por lo que se utiliza en forma limitada, y en muchas aplicaciones se ha sustituido por el carragenano. Como gelificante, se emplea en productos carnicos y de pescado de gama alta, para mimetizar la gelatina, que tiene el inconveniente de fundir a temperatura baja, así como en otros productos "gelatinosos". Como estabilizante, puede utilizarse en productos lácteos y helados, combinando con la goma de algarroba.
2.8.- Carragenatos.-
El carragenato es un producto natural extraído de algas marinas rojas de la clase Rhodophyceae mediante diversas técnicas con propiedades substancialmente diferentes. La versatilidad de este hidrocoloide le hace idóneo como estabilizante, espesante o gelificante, en una gran cantidad de aplicaciones en la industria alimentaria. Es ideal para proporcionar una textura específica así como optimizar el producto final. • Lácteos (natillas, batidos, yogures, flanes, helados, mousse de chocolate, leche condensada, queso fresco y en polvo, cremas) • Cárnicos, aves y pescados (salchichas, jamones cocidos, carne de cerdo, pollo, pavo, hamburguesas, gelatinas de pescado) • Pastelería (tartas, postres de gelatina, mermeladas, siropes, gominolas, glaseados) • Salsas y bebidas (zumos de frutas concentrados, cerveza, sopas, salsa de alino) • No alimenticios (pasta de dientes, cosméticos, ambientadores, champús)
2.9.- Goma Arábiga.-
La goma arábiga es la secreción gomosa desecada de las ramas y troncos de la Acacia Senegal o de otras especies de acacias de la familia de las Fabáceas (antes denominadas leguminosas).
La goma arábiga tiene como componentes una mezcla de polisacáridos y proteínas cuya cantidad varía según su origen. Los polisacáridos tienen como componentes principales:
Galactosa Arabinosa Ramnosa Acido glucuronico
Se utiliza como emulsificante, especialmente en la industria de bebidas refrescantes, para formar películas protectoras, para encapsular y dispersar aromas, pigmentos y aceites esenciales en productos concentrados y en polvo. El empleo de la goma arábiga en enología se describe a finales de 1800 y en 1933 Ribereau-Gayon demostraba que la adición en cantidad media de goma arábiga constituía una técnica útil para mejorar globalmente la estabilidad y consolidar las características organolépticas en los vinos blancos y tintos. Spindal, sociedad del grupo AEB, es líder mundial en la producción de goma arábiga para uso enológico y es la única empresa capaz de controlar todo el proceso productivo, desde la recolección hasta su utilización final.
2.10.- Tragacanto.-
La goma tragacanto es un polisacárido obtenido por incisión de tallos de varias especies de Astrágalos, La goma es de color blanco o blanco amarillento muy pálido, traslúcida y córnea. Se rompe con fractura breve, es inodora y tiene ligero sabor. Cuando se pone en agua, la goma tragacanto se hincha, dando una masa gelatinosa, pero sólo se disuelve una pequeña porción. Actúa como emulsionante, debido a la presencia de proteínas, y como estabilizante de suspensiones y de dispersiones de sólidos en materiales pastosos.
2.11.- Pectinas.-
La pectina se extrae con agua caliente acidificada, precipitando la de la disolución con etanol o con una sal de aluminio. Las pectinas están formadas fundamentalmente por largas cadenas formadas por unidades de acido galacturonico, que puede encontrarse como tal acido, con el grupo carboxilo libre, o bien o con el carboxilo esterificado por metanol (metoxilado). Las pectinas se comportan muy bien como estabilizantes de las caseínas frente a los tratamientos térmicos a pH acido. Dado que a pH por encima de 3,5 las pectinas tienen carga negativa, son capaces de unirse a las regiones con carga positiva de las micelas, formando una "bola peluda" que se mantiene en suspensión.
2.12.- Almidón.-
El almidón es un polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas, y proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. El almidón se diferencia de todos los demás carbohidratos en que, en la naturaleza se presenta como complejas partículas discretas (gránulos).
Derivados del almidón: E 1404 Almidón oxidado E 1410 Fosfato de monoalmidón E 1412 Fosfato de dialmidón E 1413 Fosfato de dialmidón fosfatado E 1414 Fosfato de dialmidón acetilado E 1420 Almidón acetilado E 1422 Adipato de dialmidón acetilado E 1440 Hidroxipropil almidón E 1442 Fosfato de dialmidón hidroxipropilado E 1450 Octenil succinato sódico de almidón Utilizado en la preparación de productos alimenticios, sin contar el que se encuentra presente en las harinas usadas para hacer pan y otros productos de panadería. Los almidones comerciales se obtienen de las semillas de cereales, particularmente de maíz (Zea mays), trigo (Triticum spp.), varios tipos de arroz (Oryza sativa), y de algunas raíces y tubérculos, particularmente de patata (Solanum tuberosum), batata (Ipomoea batatas) y mandioca (Manihot esculenta). Tanto los almidones naturales como los almidones modificados tienen un numero enorme de posibles aplicaciones en los alimentos, que incluyen las siguientes: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante de espumas, agente anti-envejecimiento de pan, gelificante, glaseante, humectante, estabilizante, texturizante y espesante.
2.13.- Sacarina.-
Edulcorante no calórico descubierto en 1879. Es el más antiguo de los endulzantes ya que se lo utilizó comercialmente para endulzar alimentos y bebidas desde el comienzo del siglo XX. Es 300-500 veces más dulce que la sacarosa. Pueden reducirse las calorías de alimentos y bebidas al sustituir el azúcar por la sacarina. Se produce a partir del metilantronilato, el cual se extrae y purifica de las uvas, tiene un sabor metálico, es estable a altas temperaturas. Se puede usar en: Edulcorantes de mesa Bebidas instantáneas Bebidas dulces carbonatadas Jugos 2.14.- Sucralosa.-
Es el más reciente de los endulzantes bajos en calorías, es 600 veces más dulce que el azúcar. La Sucralosa es el único endulzante de bajas calorías que se fabrica a partir del azúcar. Posee una alta calidad de dulzura, buena solubilidad en agua y excelente estabilidad en una amplia gama de alimentos procesados y bebidas. Tiene una gran estabilidad al calor por lo cual se puede calentar y no se pierde su poder endulzante. Se ha comprobado su seguridad en niños, mujeres embarazadas y pacientes diabéticos. La Sucralosa fue aprobada en 1998 por la FDA como el mejor endulzante de mesa 2.15.- Sorbitol.- (E-420)
El sorbitol es un polialcohol o alcohol poli hídrico de azúcar descubierto por el francés Boussingault en 1872 en las vallas de serbal de cazadores o capudre. Industrialmente el sorbitol, cuya fórmula empírica es C 6H14O6, se obtiene por reducción del monosacárido más común, la glucosa. Es un sólido higroscópico que se utiliza en la industria como humectante para mantener diversos productos con un grado de humedad apropiado, se utiliza en la elaboración de alimentos, fármacos y productos químicos. El sorbitol se emplea como edulcorante en los alimentos dietéticos. Se le califica como edulcorante nutritivo porque cada gramo contiene 2,4 calorías, bastante menos que las 4 de la sacarosa o el almidón. Es el edulcorante que contienen generalmente los chicles "sin azúcar ”. 2.16.- Taninos.-
Se extraen de las plantas con agua o con una mezcla de agua y alcohol, que luego se decanta y se deja evaporar a baja temperatura hasta obtener el producto final. Los taninos son unas sustancias orgánicas vegetales que en la uva se encuentran en la piel y en las pepitas. También residen en la madera y en el raspón del racimo, su color va desde el amarillo hasta el castaño oscuro
Los taninos son los responsables de las sensaciones, que podemos experimentar en los tintos, de aspereza, astringencia y sabor amargo también tiene un papel fundamental en el contenido de color de los vinos.
3.- Procesos de Transformación de Glúcidos para su Utilización en la Industria.-
3.1.- Química de la Caramelización.-
Es una serie compleja de reacciones que comienza cuando los azucares se calientan por encima de los 150˚C. Aunque es frecuente partir de sacarosa, que por acción del calor se hidroliza y se descompone en glucosa y fructosa, reacciones muy similares tienen lugar a partir de otros azucares o de mezclas de varios. Como consecuencia de la desestabilización térmica de los azucares aparecen dos grupos diferentes de compuestos: Compuestos de bajo peso molecular, formados por deshidratación y ciclación. Constituyen entre el 10-5% del total y entre ellos se encuentran carboxílicos y piranonas, muchos de ellos volátiles y responsables del olor y sabor típicos del caramelo. También aparecen 5hydroximetil-furfural (HMF) y hydroxiacetil-furano (HAF) que al polimerizar dan los colorantes característicos. Polímeros de azucares de tipo muy variado y complejo. Forman entre el90-95% del total y en su mayoría son polidextrosas, oligosacaridos de glucosa. Sin embargo los productos mas típicos de la caramelización son los di anhídridos de fructosa (DAF) o mixtos de fructosa y glucosa. El intervalo de temperatura en el que se produce una caramelización correcta es bastante estrecho. A partir de 170˚C, empieza la aparición de sustancias amargas como consecuencia del comienzo de la carbonización.
3.2.- Reacción de Maillard.-
Con este nombre se designa un grupo muy complejo de transformaciones que traen consigo la producción de melanoidinas coloreadas que van desde amarillo claro hasta café oscuro, o incluso negro; para que se lleven a cabo se requiere de un azúcar reductor (cetosa o aldosa) y un grupo amino libre proveniente de un aminoácido o de una proteína. Al principio se forman aldosa minas (compuestos de Heyns) y cetosaminas (compuestos de Amadori), estos productos apenas tienen color. Aldosa minas y cetosaminas se transforman en premelanoidinas, cuyos colores y aromas son variados y apreciados por los consumidores. Están en el origen del olor a "tostado" de los alimentos.
Estas reacciones las observo por vez primera el químico francés Maillard, en1913, pero no fue sino hasta 1953 cuando se aclaro su mecanismo general. El característico y deseado color de la costra de los alimentos horneados se debe a esta reacción, al igual que el de los diversos postres a base de leche; sin embargo, es indeseable en otros productos, como en las leches evaporadas y azucaradas y en algunos jugos concentrados. 4.- Producción de Azúcar.4.1.- Etapas de producción a partir de la caña de azúcar.-
El procesamiento del azúcar se puede estructurar en las siguientes etapas:
Cosecha. Cortado y recolección de la caña de azúcar. Almacenaje. Se determina la calidad, el contenido de sacarosa, fibra y nivel de impurezas. La caña es pesada y lavada. Picado de la caña. La caña es picada en máquinas especialmente diseñadas para obtener pequeños trozos. Molienda. Mediante presión se extrae el jugo de la caña. Se agrega agua caliente para extraer el máximo de sacarosa que contiene el material fibroso. Clarificación y refinación. En la clarificación se eleva la temperatura del jugo, se separa un jugo claro. Es posible también refinarlo y para ello se agregan huesos o cal que ayuda a separar los compuestos insolubles. También suele tratarse con dióxido de azufre gaseoso para blanquearlo. No todo el azúcar de color blanco proviene de un proceso de refinado. Evaporación. Se evapora el agua del jugo y se obtiene una meladura o jarabe con una concentración aproximada de sólidos solubles del 55 % al 60 %. La meladura es purificada en un clarificador. La operación es similar a la anterior para clarificar el jugo filtrado. Cristalización. De la cristalización se obtienen los cristales (azúcar) y líquido. Centrifugado. Se separan los cristales del líquido. Secado y enfriado. El azúcar húmedo es secada en secadoras de aire caliente en contracorriente y luego enfriada en enfriadores de aire frío en contracorriente. Envasado. El azúcar seca y fría se empaca en sacos y está listo para su venta.
4.2.- APPAB.-
La Asociación Peruana de Productores de Az úcar y Biocombustible, APPAB, es una asociación civil sin fines de lucro, fundada el 17 de setiembre de 1999. La APPAB está constituida por los 10 ingenios azucareros del Perú
San Jacinto S.A.A. Empresa Agraria Azucarera Andahuasi S.A.A. Complejo Agroindustrial Cartavio S.A.A. Empresa Agroindustrial Laredo S.A.A. Agro Pucal S.A.A. Empresa Agroindustrial Pomalca S.A.A. Empresa Agroindustrial Tumán S.A.A. Empresa Agroindustrial Casa Grande S.A.A. Agro Industrial Paramonga S.A.A. Central Azucarera Chucarapi-Pampa Blanca
Según datos de la sucursal del Banco Central de Reserva (BCR) en Trujillo, la región La Libertad mantiene su liderazgo en la participación nacional de producción de azúcar con un 50.4% a setiembre del 2011. Las principales empresas del rubro azucarero en el Perú que aportan con la participación en la economía azucarera son Casagrande, Cartavio y Laredo.
