Estabilización de germen de trigo mediante lecho fluidizado

Abstract

El germen de trigo es el embrión del grano de trigo y presenta un elevado contenido de tocoferoles, lípidos y proteínas de alta calidad. A pesar de sus buenas características nutricionales, contiene enzimas con elevada actividad que generan pérdidas en su calidad lo que limita su periodo de aptitud, y por esta razón es removido del proceso de molienda de trigo. Los volúmenes de producción de este subproducto industrial lo convierten en un material con un gran potencial para agregarle valor y así aprovecharlo para consumo humano. En el presente trabajo se caracterizó física, química y geométricamente las partículas de germen de producción industrial. Se determinaron los parámetros de diseño para un proceso de estabilización térmica mediante fluidificación con aire, proceso que permitió limitar la actividad de las enzimas presentes en el germen. Las dimensiones de las partículas fueron determinadas mediante análisis de imágenes y sus parámetros geométricos fueron calculados junto a la densidad y porosidad de lecho fijo. Los estudios fluido-dinámicos permitieron determinar los coeficientes laminar (277,46±17,48) y turbulento (7,79±0,69) de la ecuación de Ergun, necesarios para determinar la velocidad de mínima fluidificación del germen (0,35±0,02 m/s). Se modeló matemáticamente la transferencia de masa y energía en el proceso de estabilización térmica de germen mediante lecho fluidizado con temperaturas de aire de entrada comprendidas en el rango 90-150°C. El coeficiente de difusión de agua efectivo varió entre 3,22 x 10 -11 y 2,38 x 10 -10 m2/s. Los valores del coeficiente de difusión y la energía de activación determinada (39,27 kJ/mol) estuvieron dentro de los valores esperados para el procesado de alimentos a elevadas temperaturas. El balance macroscópico de energía fue resuelto para el sistema, los coeficientes de transferencia de calor efectivos se estimaron a partir de los datos experimentales, los mismos estuvieron comprendidos entre 7,87 y 16,55 W/m2°C. Con el fin de inactivar las enzimas presentes en la matriz y extender la vida útil del germen reduciendo las pérdidas en el contenido de tocoferoles, se analizaron los efectos de dos procesos térmicos. El germen de trigo fue sometido a diferentes tratamientos térmicos mediante lecho fluidizado (LF) y mediante calentamiento infrarrojo (IR). Las actividades residuales finales (ΔGA/ΔGA0), después de 15 minutos de tratamiento térmico mediante LF, fueron 15,5%, 34,1% y 69,1% para 150; 130 y 110 °C, respectivamente. El elevado contenido de tocoferoles totales (TTC) se mantuvo en el germen tratado térmicamente. Los parámetros de color de las muestras tratadas térmicamente mediante LF fueron similares a los de la muestra cruda. Se aplicó un modelo de primer orden para describir la cinética de inactivación lipásica mediante LF.En el proceso de calentamiento IR, el efecto de las variables tiempo de tratamiento, distancia emisores-muestra y potencia aplicada fueron optimizadas mediante la utilización de la metodología de superficie de respuestas. El tratamiento óptimo obtenido (4800 W/m2, 3 min y 0,2 m) permitió mantener sin variaciones significativas el TTC (p≤0,05). Las muestras de germen estabilizadas mediante IR y crudas fueron almacenadas durante 90 días bajo condiciones controladas de temperatura (25°C). Las muestras crudas tuvieron una vida útil no mayor a 10 días debido al desarrollo de altos valores de acidez en el aceite, mientras que para las muestras tratadas mantuvieron su calidad química por al menos 90 días. Finalmente, se llevó a cabo el análisis sensorial descriptivo y de preferencia de las muestras de germen sin tratar y las muestras estabilizadas de acuerdo a las condiciones óptimas de los procesos de LF e IR determinadas en el presente trabajo. El análisis sensorial descriptivo, permitió obtener el perfil sensorial del germen y evaluar los efectos de los procesos térmicos de estabilización, mientras que el análisis de preferencia determinó que la muestra estabilizada mediante lecho fluidizado fue la de mayor agrado.Es importante destacar que los desarrollos logrados brindan a los molinos harineros la posibilidad, mediante la aplicación de un proceso térmico corto con elevada capacidad de adaptación a las actuales operaciones de molienda, de ampliar su oferta de productos agregándole valor a un subproducto del proceso. Los tratamientos térmicos no afectaron la cantidad y proporción de tocoferoles del germen, es decir, no se detectó efecto negativo sobre estos componentes tan importantes nutricionalmente. En este sentido, los resultados mostraron que la estabilización térmica lograda mediante la aplicación de ambas tecnologías permitió obtener un ingrediente de atractivas características nutricionales para su consumo directo o la formulación de alimentos, lo que puede mejorar la competitividad de los molinos.