Diapositivas de datos recopilados para explicar las ventajas y desventajas de las tecnologías aplicadas en la transformación del maíz.

1. TECNOLOGÍAS APLICADAS EN LA TRANSFORMACIÓN
DEL
MAÍZ

2. Instituto Tecnológico Superior de Perote
Ingeniería en Industrias Alimentarias
TECNOLOGÍA DE CEREALES
PROF. JESÚS BARRALES HERNÁNDEZ
Integrantes del equipo:
Víctor Hugo Hernández Aburto
Ma. Esther Rodríguez
Blanca Anyerid Ricardo García
Andrea Ortiz Calixto

3. El maíz desde el principio de las eras ha sido utilizado
para un sinfín de cosas como alimentación humana,
alimentación de ganado y actualmente para obtener
combustible y bioplásticos sustituyendo a otros
materiales que contaminan en más cantidad. EL
EJEMPLO DEL MAIZ DEMUESTRA EL AVANCE DE LA
TECNOLOGIA Y EL APROVECHAMIENTO QUE SE
HACE DE ELLA PARA CONTINUAR TRANSFORMANDO
UN RECURSO NATURAL Y OBTENER MÁS
BENEFICIOS DE EL.

4. Producción de Bio-etanol
Existen dos procesos… MOLIENDA HÚMEDA Y MOLIENDA SECA
Molienda Húmeda: Es el proceso donde la mazorca debe ser separada en
todos sus componentes, en este proceso se deja fermentar solamente al
almidón. La capacidad de este proceso es de centenas de millones de litros
de etanol/año, mientras que las plantas que trabajan bajo el proceso de
molienda seca a lo sumo disponen de una capacidad de producción anual de
230 millones de litros.

5. La molienda húmeda consiste en empapar el maíz
en agua caliente en un proceso llamado
empapamiento, luego se retira el agua y los núcleos
ablandados pasan a los molinos y a los separadores
donde se separa el germen, extrayéndose de éste el
aceite de maíz. Las piezas restantes –almidón,
gluten y fibras- se muelen y se pasan a través de
separadores donde se retira la fibra, se separa el
almidón y el gluten. Luego se lava y se seca el
almidón que puede ser usado como almidón o ser
convertido en dulcificantes –jarabes de maíz,
maizenas, bioplásticos o etanol.

7. Almidones nativos y modificados El almidón se modifica
químicamente para alterar sus propiedades funcionales y así ampliar
su campo de aplicaciones. Estas modificaciones son:
adelgazamiento ácido, oxidación, “crosslinking”, derivatización,
sustitución, entre otras. Por otra parte, existen tipos de maíces
mutantes tales como el waxy y el amilose extender que también
modifican las propiedades funcionales del almidón y por ende su
espectro de usos. Los almidones nativos y modificados se usan en la
industria de…
• Papel
• Cartón
• Textil
• Farmacéutica
• Alimenticia
Por su disponibilidad a bajo costo y porque puede ser convertido en
una variedad de productos por medios químicos y bioquímicos.
El almidón puede convertirse en alcohol combustible por
fermentación. Se ha propuesto usar el almidón en la producción de
plásticos porque es una fuente renovable, biodegradable y más
ecológica que los plásticos industriales derivados del petróleo. A
partir de estos plásticos, se están desarrollando telas de secado
rápido para deportistas, CD´s, computadoras, teléfonos celulares,
frazadas, alfombras y envases de alimentos, entre otros.

8. Fructosa
Cuantitativamente es el producto derivado del almidón de mayor
importancia en nuestro país. Se produce como jarabe, a dos
niveles de concentración (42 y 55%), por hidrólisis del almidón y
posterior conversión enzimática. El jarabe de 55% se usa
principalmente en bebidas sin alcohol y aperitivos. En las bebidas
sin alcohol, brinda al embotellador ventajas logísticas, requiere
menores inversiones, permite simplificaciones de proceso. El de
42% se emplea en bebidas gaseosas, alcohólicas, jugos,
fabricación de panificados y galletitas, en sidras,etc. Igualmente
en tortas y galletas, galletas, no sólo por su poder edulcorante
sino también por sus cualidades como humectante y
texturizador.

9. • Co-productos
Del germen de maíz se extrae un aceite que es reconocido como uno de los
de mejor calidad, superior a la mayoría de los obtenidos de las oleaginosas.
Como residuo queda una torta, rica en proteína y otros nutrientes, que se
usa en alimentación animal. El gluten meal está constituido por la fracción
proteica que se separa de la lechada de almidón en la centrifugación. Se
emplea principalmente en la alimentación de aves. Contiene alrededor de
60% de proteína y la mayor parte de los pigmentos carotenoides del grano
original. El gluten feed se obtiene mezclando la porción fibrosa del grano, las
proteínas solubilizadas en la maceración y la torta de extracción del aceite.
Contiene un mínimo de 21% de proteína y se usa para alimentación de
ganado.

10. ¡ DATO CURIOSO !
• Por cada 100 kg de maíz en base seca, se obtienen
67 kg de almidón, 9 kg de germen, 8 kg de gluten
meal y 16 kg de gluten feed. De la industrialización
del almidón se obtiene 25% de glucosa, 1% de
dextrosa, 18% de fructosa al 42 y 46% de fructosa.

12.  Molienda seca
La molienda seca es un proceso de producción para
extraer el almidón contenido en el maíz ampliamente
aceptado en la industria del etanol puesto que
comparativamente con el proceso de molienda húmeda
tiene menores requerimientos de capital tanto al
momento de construir como de operar la planta.

13. En la actualidad la conversión del maíz en etanol es mucho más
eficaz y productiva que en la primera generación de plantas de
molienda seca que operaban en la década del '80. Se han
reducido en forma considerable los requerimientos de energía, se
incorporaron sofisticados procesos de automatización, las
enzimas disminuyeron su costo a su vez que vieron incrementado
su poder de conversión, logrando con ello menores tiempos de
procesamiento, el desarrollo de cedazos moleculares, todos
factores que han contribuido a disminuir los costos y aumentar el
volumen de etanol obtenido.

14. La molienda seca (pasos…)
1. Molienda: El proceso de molienda seca comienza con la
limpieza del grano de maíz (puede ser cebada, trigo o sorgo), que una
vez limpio pasa a través de los molinos que lo muelen en un polvo fino
harina de maíz.

15. 2. Licuefacción: La harina de maíz se sopla en grandes
tanques donde se la mezcla con agua y las enzimas amilasa alfa y pasa
a través de las cocinas donde se licuafacciona el almidón. A la mezcla se
le agregan componentes químicos para mantenerla con un pH de 7. En
esta etapa se aplica calor para permitir la licuefacción, en una primera
etapa a alta temperatura (120-150ºC) y luego a temperatura más baja
(95ºC). Estas altas temperaturas reducen los niveles de bacterias
presentes en el puré o mosto.

16. 3. sacarificación
• El puré de las cocinas luego es refrescado –a una
temperatura levemente debajo del punto de ebullición del
agua- y se le agrega una enzima secundaria –glucoamilasa-
para convertir las moléculas del almidón licuado en
azúcares fermentables –dextrosa- mediante el proceso de
sacarificación. Las enzimas funcionan como catalizadores
para acelerar los cambios químicos

17. 4. fermentación
El etanol es producto de la fermentación. Al puré se le
agrega levadura para fermentar los azúcares –cada molécula
de glucosa produce dos moléculas de etanol y dos de
dióxido de carbono- y con ello obtener el etanol y el
anhídrido carbónico. Usando un proceso continuo, el puré
fluirá a través de varios fermentadores hasta que fermente
completamente. En este proceso el puré permanece cerca
de 48 horas antes que comience el proceso de destilación.
En la fermentación, el etanol conserva mucha de la energía
que estaba originalmente en el azúcar, lo cual explica que el
etanol sea un excelente combustible

18. 5. destilación
• El puré fermentado, ahora llamado ginebra, contendrá
alcohol –cerca del 15%- y agua –al 85%-, así como todos los
sólidos no fermentables del maíz y de la levadura. El puré
entonces será bombeado a un flujo continuo, en el sistema
de la columna de destilación, donde la cerveza se hierve,
separándose el alcohol etílico de los sólidos y del agua. El
alcohol dejará la columna de destilación con una pureza del
90 al 96%, y el puré de residuo, llamado stillage, será
transferido de la base de la columna para su procesamiento
como subproducto.

19. 6. deshidratación
El alcohol pasa a través de un sistema que le quita el agua restante. La
mayoría de las plantas utilizan un tamiz molecular para capturar las
partículas de agua que contiene el etanol al momento de salir del
sistema de destilación. El alcohol puro, sin el agua, se lo denomina
alcohol anhidro.

20. 7. desnaturalización
El etanol que será usado como combustible se debe desnaturalizar
con una cantidad pequeña (2-5%) de algún producto, como nafta,
para hacerlo no apto para el consumo humano.

21.  Productos del proceso
Anhídrido Carbónico Granos destilados (DDGS)
Ambos son vendidos para emplear en la elaboración de bebidas gasificantes y para
congelar carne.

22.  biodiesel

23. Beneficios ecológicos:
» Proviene de un recurso renovable.
» Es bio-degradable.
» Es menos contaminante que el gasoil mineral.
» Reduce partículas (smoke) en más de un 50% y
las emisiones de CO2.
» Está libre de sulfuro, benceno y aromatizantes
potencialmente cancerígenos.
» Posee productos derivados del residuo de su
proceso como glicerina y fertilizantes orgánicos

24. Beneficios económicos
» La producción de biodiesel es alentada con importantes
incentivos y exenciones fiscales a nivel nacional e
internacional.
» El Protocolo de Kioto financia la inversión otorgando
“créditos de carbono” a quienes logren reducir las
emisiones de CO2.
» Da independencia a la indisponibilidad y variación de
precios del diésel oil fósil.
» Es menos contaminante que el gasoil mineral.
» Es un combustible seguro en su manejo y
almacenamiento.
» Utiliza las mismas instalaciones que las empleadas para
el diésel oil.
» Posibilita su propia producción en ciclo completo
(cosecha de oleaginosas prensado de aceite producción
de biodiesel) reduciendo costos e intermediarios.
» La comercialización de sus subproductos (De soja,
girasol, etc. como base para Alimento Balanceado para
ganado | Glicerol 90% Pureza) constituye un negocio
accesorio, rentable y permite diversifica riesgos.

25. Beneficios mecánicos
 Incrementa la eficiencia y duplica la durabilidad del
motor, mejorando su ignición y lubricidad.
 Alto Flash point aprox. 130 °C – (Diésel fósil aprox. 70
°C).
 Posee un importante poder lubrificante, por lo que
puede ser considerado un aditivo para mejorar la
lubricidad. Además, el gasoil sin azufre pierde
cualidades lubrificantes y para suplir dicha falencia,
deben usarse aditivos.

26.  Elaboración de cereales
• Los cereales (principalmente maíz, avena, arroz, trigo, entre otros)
pueden presentarse como cereales inflados (Puffed Cereals), cereales
aplastados, laminados, cilindrados o roleados (Rolled Cereals) o
cereales en copos (Flakes)

28.  Glosario
• GLUTEN FEED: El Gluten Feed resulta de la asociación controlada de dos fracciones importantes
del maíz:
• La pulpa de maíz que contiene una parte no desdeñable de almidón y donde la fibra presenta la
ventaja de estar poco lignificada.
• Las aguas de maceración que contienen las proteínas solubles del maíz y los fermentos
lácticos (inertes) desarrollados durante la fermentación muy controlada de la fase soluble del
maíz.
• El Gluten Feed secado en las mejores condiciones, se valorará, por lo tanto, no sólamente en las
fórmulas para rumiantes sino también en los alimentos para monogástricos.
• Rumiantes del 5 al 50 %
• Cerdos del 5 al 15 %
• Aves 5 % para carne – 10 % para ponedoras
• Conejos y caballos del 5 al 15 %
• Pet Food secos del 5 al 20 %