Ingeniería

1. Sieving fractionation and jet mill micronization affect the
functional properties of wheat flour
Ponente: José David Torres González
Docente: Ricardo David Andrade Pizarro
Asignatura: Separaciones Mecánicas
Programa: Maestria en Ciencias Agroalimentarias
Universidad de Córdoba - Monteria, 2015
S. Protonotariou, A. Drakos, V. Evageliou, C. Ritzoulis, I. Mandala
Laboratory of Food Process Engineering, Department of Food Science & Nutrition, Agricultural University of Athens, Greece
Laboratory of Food Chemistry and Analysis, Department of Food Science & Nutrition, Agricultural University of Athens, Greece
Department of Food Technology, ATEI of Thessaloniki, 57400 Thessaloniki, Greece
Journal of Food Engineering 134 (2014) 24–29

2. Abreviaturas:
• (CF) fracción gruesa; (MF) fracción intermedia;
• (FF) fracciones finas; (JCF), fracción gruesa, molida por lecho fluidizado;
• (WHC), Capacidad de Absorción de Agua (g. H2O/g. harina);
• (OHC) Capacidad de Retención del Aceite (g. aceite /g. harina);
• (SP) poder de hinchamiento; (SS) sólidos solubles;
• (G ‘) módulo de almacenamiento (Pa); (G“) módulo de pérdida (Pa);
• d50, diámetro medio volumétrico (m); d43, diámetro medio De Brouckere; d32 diámetro
medio Sauter
Palabras clave: harina de trigo; Molino de lecho fluidizado; Tamaño de las partículas; Gelatinización; Viscoelasticidad

3. Molino Jet de lecho fluidizado
• Productos duros y/o sensible a la temperatura
• Este innovador molino jet por aire es capaz de moler finamente todo tipo de
productos en vía seca y garantiza una molienda ultra fina libre de
contaminación.
• La micronización se realiza de forma totalmente autógena, es decir con la única
intervención del propio producto.
• No se produce desgaste de herramientas de molienda.
• El clasificador dinámico por aire integrado en el alojamiento, puede ser
ajustado a la finura deseada. Esto garantiza un control muy preciso de los
parámetros de molienda y una calidad reproducible del producto.
• Otra gran ventaja es que materiales extremadamente sensibles a la temperatura
pueden procesarse en continuo.
• La optimización del proceso, al adaptar las condiciones de molienda, aporta
ahorros energéticos de hasta un 30 % si se compara con el método tradicional
de molienda.
Sturtevant Micronizer®Molino Martillos

4. ¿Cómo se mide el tamaño de las partículas?
-Difracción por rayos Láser
• El principio de la difracción por rayos láser consiste en hacer pasar una muestra pulverizada, en seco o en
suspensión en un líquido no reactivo, a través de un rayo láser monocromático; lo cual produce una dispersión de
luz cuya intensidad y ángulo son dependientes de su tamaño de las partículas.
• La difracción láser determina el tamaño de partícula según el principio básico que las partículas grandes dispersan
la luz a ángulos bajos y las partículas pequeñas dispersan la luz a altos ángulos.
• Hoy en día, es una de las técnicas más empleadas, ya que es capaz de medir partículas desde 20 nm a 10 mm, en
unos pocos segundos, requiriendo para ello un mínimo de 3 ó 5 gramos de muestra (peso en seco).
El equipo utilizado en granulometría por difracción laser
láser, es el Mastersizer 3000.

5. Resumen
El tamaño de partícula de harina de trigo tiene un efecto significativo en sus propiedades funcionales.
Tres fracciones harina de trigo se obtuvieron utilizando un molino de rodillo y tamizado: una fracción gruesa (CF)
con d50> 200 µm, una fracción media (MF) con 100 µm <d50 <200 µm y una fracción fina (FF) con d50 <100 µm.
Una fracción gruesa adicional fue pulverización en un molino de lecho fluidizado (JCF). Se determinaron las
distribuciones de volumen del tamaño de partícula y caracterizaron otras muestras, en cuanto a: composición
química, capacidad de retención de agua, y aceite, daño del almidón, capacidad de hinchamiento, y se evaluó la
viscoelasticidad de las mezclas.
CF presentó distribución del volumen de gránulos bimodales, conteniendo muchos aglomerados de formas
irregulares.
Las fracciones finas difirieron de manera significativa, en cuanto a la distribución.
JCF contenía gránulos esféricos, mientras los fragmentos FF gránulos irregulares con algunos gránulos de almidón
libres.
JCF presentó la mayor WHC y los gránulos se hincharon rápidamente (hasta 75 °C) con una gran fuga de sólidos
solubles. FF presentó una gelatinización retardada y baja elasticidad, lo que indica una estructura débil.

6. 1. Introducción
• El tamaño de partícula tiene un efecto significativo sobre la funcionalidad de la harina de trigo.
• Específicamente, las partículas grandes disminuyen la absorción de aceite durante la fritura cuando se utilizan en
formulaciones y aplican como recubrimientos, mientras que las partículas pequeñas son responsables de la mayor
parte de la absorción de agua, la viscosidad, la plasticidad y la suavidad de las masa.
• La reducción de tamaño puede tener efectos sobre la harina siendo los más significativos los cambios
fisicoquímicos debido al aumento de la superficie (Toth et al., 2005; Chamayou y Dodds, 2007).
• Una mayor trituración, va acompañada de un mayor nivel de daño en el almidón, lo que afecta negativamente el
rendimiento de la harina en muchos productos finales.
• El refinamiento de la harina reduce la cantidad de proteínas y minerales.
• Molienda de chorro (lecho fluidizado) puede ser un proceso alternativo para reducir el de tamaño de partícula de
la harina.
• Es una técnica de molienda para producir tamaños de partícula de menos de 40 µm y es ampliamente utilizado en
la industria química, farmacéutica y mineral (Sanguansri y Agustín, 2006).

7. 1. Introducción (continuación)
• Los polvos superfinos se producen mediante la aceleración de las partículas en una corriente de aire a alta
velocidad, siendo la reducción de tamaño el resultado de las colisiones entre partículas o impactos contra la
superficie sólida.
• Existe poca información sobre el efecto de la molienda de lecho fluidizado en las características fisicoquímicas de
los ingredientes alimenticios ", pero existe un interés por sus aplicaciones en los alimentos.
• Diferentes métodos de micronización se han utilizado para producir fracciones finas insolubles a partir de cáscara
de naranja (Chau et al., 2006).
• Con respecto a los cereales, molienda por lecho fluidizado, ha sido utilizada con éxito para separar el almidón de la
proteína a fin de producir harinas finas ricas en almidón.
• En un estudio reciente se procesó salvado de trigo, usando un molino por lecho fluidizado y se produjeron panes
de buena calidad enriquecidos con polvo de salvado de trigo (Kim et al., 2013).
• El aumento de almidón dañado, cuando se utilizan métodos de micronización intensos, debe ser investigado a fin
de precisar los límites de aplicación de dichas tecnologías.

8. 1.1 Objetivo
• En el presente estudio dos procesos de molienda fueron empleados, uno en rodillos y otro por lecho fluidizado,
para producir diferentes fracciones de harina de trigo.
• Fue investigado el efecto del tamaño de partícula, la forma y composición fisicoquímica, de las fracciones harina
de trigo (CF, MF, FF y JCF) sobre las características funcionales de WHC, OHC, viscoelasticidad, hinchazón de
almidón.

9. 2. Materiales y métodos
Harina de trigo blando Comercial donada por la
Compañía Loulis Mills SA, fue clasificada como fracción
media (MF) con 100 µm <d50 <200 µm.
Se obtuvieron dos fracciones más utilizando un proceso
de tamizado extra: una fracción fina (FF) con d50 <100 µm
y una fracción gruesa (CF) con d50> 200 µm.
2.1 Obtención de la Harina de Trigo
Una muestra de la fracción gruesa se ​​pulverizó
en un molino de lecho fluidizado, utilizando aire
comprimido a un máximo de 8 × 105 bar, dando
un polvo extra fino (JCF) en la velocidad de
alimentación se utilizaron 15 kg/h.

10. 2.2 Distribución de tamaño de partícula
El instrumento proporcionó distribuciones de tamaño de partículas como:
• Diámetro medio de volumen (d50) - Divide a la población exactamente en dos mitades iguales
• Diámetro medio De Brouckere y Diámetro medio Sauter
• Donde ni es el número de gotitas de diámetro di.
Por granulometría láser con un medidor de partículas (Malversizer, 2000 - Instruments, Worcestershire, Reino Unido),
equipado con una unidad de polvo seco.

11. 2.3 Observaciones microscópicas, técnica análisis de imágenes
Se registraron imágenes con un microscopio óptico (Kruss Optronik, Alemania) conectado con una cámara (Sony, Topica
TP-1002DS).
Las muestras se prepararon mediante la mezcla de harina y alcohol isopropílico en un portaobjetos y se colocaron
cubreobjetos sobre la suspensiones.
El análisis de imágenes se llevó a cabo usando el software (Image Pro Plus-7.0, Media Cybernetics, EE.UU.)
Se calcularon redondez, aspecto y el tamaño de caja de X/Y (Fig. 2 b).
2.4 Análisis de Color
Utilizando un colorímetro Minolta (CR-200, Minolta Company, Ramsey, NJ, EE.UU.) utilizando
estándares de color laboratorio de Hunter.
Los ensayos se hicieron por triplicado y los parámetros registrados fueron:
L = luminosidad (negro / blanco), a = tonalidades (verde/rojo) y b = tonalidades (azul /
amarillo).

12. 2. Materiales y
Métodos
2.5 Análisis de la composición
Humedad, gluten (húmedo y seco) y cenizas se determinaron por los métodos
925.10, 38-10 y 08-01 de la AOAC (2000).
El contenido de nitrógeno por el método de Kjeldahl con la unidad de destilación
manual Kjeltec 8100 y un factor (Nx5,7) para la conversión del contenido proteico (46-
10 – AOAC (2000).
2.6 Propiedades funcionales*
2.7 Las medidas reológicas
Mediciones reológicas dinámicas de dispersiones de harina de 25% w/w un reómetro
de tensión controlada (Rheometrics Scientific, Inc., Nueva Jersey).
Se encontró la región viscoelástica lineal (LVR) a diferentes temperaturas.
Se registraron las características (G', G", tanδ) durante los ensayos de calentamiento-
enfriamiento (40-90-55°C).
Las muestras se mantuvieron a 90 ° C durante 10 minutos. La frecuencia utilizada fue
de 1 Hz. Se realizaron dos réplicas de cada medición.
2.8 Análisis y procesamiento de
los datos
Se realizó con Statgraphics Centurion XV (Statgraphics, Rockville, MD, EE.UU.) y la
prueba de ANOVA se aplicó con el fin de comparar los valores medios de las
propiedades seleccionadas en un 95% de nivel de confianza.

13. 2.6 Propiedades
Funcionales
2.6.1 Capacidad de agua y
Retención de aceite
0,5 g de Harina se agitó en un mezclador de vórtice con agua destilada (5 ml) y con aceite (5 ml) en el
tubo pesado previamente y después se centrifugó a 1000 g durante 30 min.
El sobrenadante se decantó, el ​​tubo se pesó, y el agua absorbida o aceite, se calculó por diferencia
(peso del sedimento menos el peso de la muestra × 100).
2.6.3 Poder de hinchamiento
200 mg (base seca) de harina de trigo se colocaron en un tubo y se añadieron de 5 ml de agua
destilada.
Los tubos se colocaron en un mezclador de vórtice durante 10 s y se incubaron en un baño de agua a la
temperatura deseada (65, 75, 85 y 95 ° C) durante 20 min con mezcla frecuente, después se enfriaron
en un baño de agua a 20 °C durante 5 min y se centrifugaron a 3000 g durante 10 min.
El poder de hinchamiento de la Harina se calculó de acuerdo con la Ecu. (1)
Los sólidos solubles se calcularon según la Ecu. (2):
Las mediciones se realizaron por triplicado.
2.6.4 Daño en el almidón
Daños Almidón (absorción de yodo) se midió con un SDmatic (Chopin, Villeneuve-la-Garenne, Francia)
de acuerdo con 76-33,01 (AOAC, 2000).
Cuanto más dañado esté el almidón, más yodo absorbe

14. Fig. 1. Distribución de tamaño de Partículas en volumen de harina de
trigo: CF (fracción gruesa), MF (fracción de media), FF (fracción fina) y
JCF (fracción gruesa molida por lecho fluidizado).
Fracción de harina d 3,2 (µm) d 4,3 (µm) d 50 (µm)
FF 22.533 41.768 30.129
CF 19.643 113.144 63.188
MF 33.976 81.674 60.611
JCF 13.065 41.388 19.143
Tabla 1. Tamaño de partícula de las fracciones de harina de trigo:
CF (fracción gruesa), MF (fracción de media), FF (fracción fina) y JCF
(fracción gruesa, molida en lecho fluidizado).
3. Resultados y Discusión

15. Fig. 2. (a) las imágenes microscopio con diámetros medios indican diferentes fracciones de harina JCF, FF, MF, CF y simulación
esquemática de gránulos y (b) factores de forma definición y valores de las diferentes fracciones de harina de trigo.

16. Fracción de harina CF MF FF JCF
Capacidad de retención de agua (%) 68.04b±1,24 68.49b ±0,72 80.35a ±1,67 95.35c ±1,95
Capacidad de retención de aceite (%) 99.18a ±3,16 83.99b ±2,06 108.74c ±2,62 78.11d ±2,56
Humedad (%) 13.73a ±0,09 12.26b ±0,04 11,25c ±0,16 7.66 d ±0,05
Cenizas (%) 0.43ab ±0,04 0.39a ±0,03 2.91c ±0,13 0.51 b ±0,03
Gluten Húmedo 22.48a ±1,04 27.1b ±0,51 Nd 24.47a ± 0,16
Seco 7.87a ±0,13 9.2b ±0,23 Nd 8.38c ±0,00
Proteína (%) 8,40a ±0,05 9.08b ±0,01 16.60c ±0,01 9.00d ±0,00
Almidón dañado (%) 2.5 4.7 7.27 4.73
Color
L 88.60b ±0,45 91.36c ±0,06 86.87a ±0,06 92.29d ±0,18
a -1,91b ±0,06 -1.40c ±0,04 -1.12a ±0,02 -1.33d ±0,06
b 12.18a ±0,15 9.16b ±0,07 12.29a ±0,06 6.91c ±0,03
Tabla 2. Composición química y propiedades funcionales de las fracciones de harina de trigo CF (fracción
gruesa), MF (fracción de media), FF (fracción fina) y JCF (fracción gruesa molida por lecho fluidizado).
Takahashi et al. (2013) también encontró que la pulverización a una micro-escala de harina de arroz mejoró su
blancura, que es uno de los índices más importantes para harinas a granel.
Berton et al. (2002) el aumento de la cantidad de almidón dañado podría dar lugar a valores más altos WHC.
Manley et al., 2011 y Pauly et al., (2013) El alto WHC puede estar relacionado con el incremento del área
superficial

17. Fig. 3. (a) poder de hinchamiento y (b) Sólidos solubles
de diferentes fracciones de harina de trigo: JCF fracción
gruesa, molida por lecho fluidizado), CF (fracción
gruesa), MF (fracción media) y FF (fracción fina).
El Poder de Hinchamiento fue dependiente de la
Temperatura.
Se encontró que los valores más bajos en FF, fue atribuido
a su alta cantidad de almidón dañado, lo cual restringe
la hinchazón gránulos de almidón.
CF presentó los valores más altos SP seguido por valores
de MF.
MF presentó los valores más bajos de solidos solubles.
FF mostró la mayor cantidad de solidos solubles.

18. Fig. 4. (a) Comparación de JCF (fracción gruesa,
molida por lecho fluidizado) y CF (fracción gruesa)
espectros mecánica. Variación de G '(Pa) y G "(Pa) a
principios de la calefacción. El cruce de los G ', los
valores G "se muestra.
(b) La variación de G' (Pa) con la temperatura (°C)
para diferentes fracciones de harina de harina de
trigo: JCF (fracción gruesa, molida por lecho
fluidizado), CF (fracción gruesa), MF (fracción de
media) y FF (fracción fina). Calefacción refrigeración
ciclo (45-95-55 ° C, mantenga a 95 ° C durante 10
minutos).
JCF presentó mayores valores G´ = Elastico
CF mostró valores más altos de G´´ = Viscoso

19. 4. Conclusiones
Sobre la base de los resultados anteriores el proceso de molienda y la distribución de tamaño de partícula
determinan las propiedades funcionales y la composición de la harina de trigo.
En comparación con la molienda estándar, la realizada por lecho fluidizado tuvo un efecto notable sobre las
características de la harina de trigo.
Las partículas de harina molidas, mediante molino jet tenían un tamaño medio más bajo (d50: 19 µm), en el
rango de gránulos de almidón libres, y la forma regular.
Ellos presentaron significativamente alta capacidad de absorción de agua, mientras que la cantidad de
almidón dañado aumentó ligeramente, en la fracción procesada en lecho fluidizado. Además su color se
mejoró y la ligereza aumentó.
Además, esta harina se calentó e indujo a una de gelatinización más rápida del almidón.
Presentó aumento valores G‘ con calentamiento, indicativo de un desarrollado rápido de una estructura
elástica, lo cual es muy importante para el establecimiento de la estructura de la masa durante la cocción.
En otros trabajos de investigación fracciones de harina de trigo molidas mediante lecho fluidizado en
diferentes condiciones deben ser investigados con el fin de comprender mejor sus atributos.

20. 5. Gracias - ¿¿¿Preguntas???