Junto con las proteínas, el almidón es uno de los principales ingredientes utilizados en los piensos. Pero los almidones de diferentes fuentes ofrecen un rango de propiedades funcionales que deben ser consideradas. No sólo desde una perspectiva nutricional sino también desde un aspecto tecnológico.
Desde el punto de vista químico, los almidones son polisacáridos que consisten en unidades de glucosa que se repiten. Las moléculas de almidón tienen una de dos estructuras moleculares: una estructura lineal, conocida como amilosa, y una estructura ramificada, conocida como amilopectina. La amilosa y la amilopectina se asocian a través de la unión de hidrógeno y se disponen radialmente en capas para formar gránulos. Los gránulos de almidón vienen en una amplia variedad de tamaños que van desde 3 micrones a más de 100 micrones. El almidón de trigo, por ejemplo, tiene una distribución de gránulos grandes y pequeños, mientras que el almidón de maíz tiene una distribución estrecha de gránulos bastante grandes. También la relación amilosa:amilopectina puede variar. Todos los almidones están compuestos de proporciones variables de amilosa y amilopectina. La proporción varía no sólo entre los diferentes tipos de almidón, sino también entre las muchas variedades de plantas dentro de un mismo tipo. Los almidones cerosos son aquellos que no tienen más del 10% de amilopectina. Los almidones estándar de trigo y maíz contienen entre 25% y 28% de amilosa y entre 72% y 75% de amilopectina, no es una gran diferencia para este parámetro específico. También existen otras variaciones en los almidones. En general, la mayoría de estas variaciones consisten en la presencia de componentes no almidonados en el gránulo (o cerca de él), como lípidos o proteínas. Esos elementos pueden influir en gran medida en la gelatinización, incluso en concentraciones bajas.
Diferentes fuentes
Cuando miramos los diferentes productos vemos lo siguiente. El maíz tiene 4 clases de almidón de maíz. El almidón de maíz común tiene un 25% de amilosa, mientras que el maíz ceroso está casi totalmente compuesto de amilopectina. Los 2 almidones de maíz restantes son almidones de maíz de alta amilosa; uno tiene de 55% a 55% de amilosa, mientras que el segundo tiene de 70% a 75%. El tamaño de los gránulos oscila entre 15 y 20 micras, una distribución bastante estrecha. El almidón de patata tiene alrededor de 20% de amilosa. Su tamaño de gránulos varía entre 15 y 75 micrones, una distribución bastante amplia. El almidón de arroz común tiene una relación amilosa:amilopectina de aproximadamente 20:80, mientras que el almidón de arroz ceroso tiene sólo alrededor de 2% de amilosa. Ambas variedades tienen pequeños tamaños de gránulos que van de 3 a 8 micrones. El almidón de tapioca tiene entre 15% y 18% de amilosa. Los gránulos de la tapioca son esferas lisas e irregulares con tamaños que van de 5 a 25 micras (gran distribución) y el almidón de trigo tiene un contenido de amilosa de alrededor del 25%. Sus gránulos son relativamente gruesos, de 2 a 15 micrones.
¿Cómo caracterizar el almidón en el granulado?
El almidón tiene un efecto en la peletización. Cuando el almidón entra en el acondicionador, el agua penetra en el gránulo de almidón desde el exterior hacia el interior hasta que el gránulo está completamente hidratado. Una vez hidratado, la unión de hidrógeno entre la amilosa y la amilopectina mantiene la integridad del gránulo y comienza a hincharse desde el centro. Una vez gelatinizados, los gránulos hinchados pueden aumentar la viscosidad de la dispersión creando en la mayoría de los casos un buen gránulo, o cuando la gelatinización no está bajo control, bloqueando el colorante. Los gránulos de almidón grandes tienden a aumentar la viscosidad, pero la viscosidad es delicada porque el tamaño físico del gránulo lo hace más sensible al cizallamiento. Pero traer la viscosidad no es necesariamente malo en la peletización. Puede proporcionar una capacidad de unión extra, y eso es lo que pedimos a las materias primas basadas en el almidón. Así, más que el tamaño del gránulo, la estrecha o gran distribución de los tamaños de los gránulos tiene aún más influencia en la gelatinización. El almidón de trigo, por ejemplo, tiene una distribución bimodal de gránulos pequeños y grandes, y esos gránulos, por lo tanto, se gelatinizan en diferentes momentos en el acondicionador dependiendo del calor y la humedad disponibles. Esto permite un control suave y fácil de la gelatinización. El almidón de maíz tiene gránulos grandes con una distribución estrecha, y por lo tanto la gelatinización se produce de una sola vez, lo que puede crear un bloqueo en el tinte. Las ventanas de temperatura de gelatinización pueden variar con las materias primas (Tabla 1). El trigo es el primer almidón que se gelatiniza, lo que lo convierte en un aglutinante fácil de peletizar. El almidón de cebada también es bastante fácil de peletizar. Sin embargo, el almidón de maíz sólo comienza a gelatinizarse entre 70 y 72°C. Alrededor de estas temperaturas, también puede producirse otra polimerización de los lípidos y las proteínas.
Efecto de los lípidos y las proteínas
Se sabe que los lípidos inhiben la hinchazón de los gránulos. El maíz contiene aproximadamente el doble de lípidos que el trigo, y puede ser uno de los elementos que afectan a la facilidad con que el almidón de trigo se gelatiniza en comparación con el maíz. Durante la gelatinización, si la proteína está directamente disponible en el entorno cercano de los gránulos de almidón, entonces esta proteína puede asociarse con la superficie de la polimerización de los gránulos. Esto crea un polímero de almidón proteínico, que aumenta la viscosidad del alimento. Este es el caso cuando se utiliza la harina de gluten de maíz en una formulación de alimento, que es rica en proteínas y almidón. La proteína y el almidón se recombinarán durante la gelatinización y generarán una masa plástica en el colorante, lo que a menudo conduce a bloqueos.
Resolver los problemas de gelatinización
El proceso de gelatinización puede mejorarse teniendo suficiente humedad durante el proceso de acondicionamiento. El lignosulfonato y los ácidos lignosulfónicos son surfactantes muy conocidos (ya que pueden actuar como agentes humectantes). Estas macromoléculas polifenólicas tienen una importante capacidad para ligar el agua y reducir así la actividad del agua. La actividad del agua se mide como el valor aW. Las sustancias de mayor aW tienden a soportar más microorganismos. Un valor aW más bajo también mejora el proceso de acondicionamiento. Un surfactante comercial (aglutinante a base de lignina, LignoBond, en adelante denominado aglutinante a base de lignina) se probó por su efecto en la actividad del agua (valor aW). En un experimento se demostró que, con el mismo contenido de humedad, la actividad del agua se reducía en un 22% cuando se utilizaba el aglutinante basado en la lignina en el alimento (1%). Esto se debe a que el aglutinante a base de lignina atrapa la humedad libre y la convierte en humedad ligada en el acondicionador. El aglutinante a base de lignina comienza a absorber la humedad alrededor de 45°C, lo que promueve un suave proceso de gelatinización.
Conclusión
La gelatinización del almidón es probablemente uno de los cuatro factores más importantes y eficaces para mejorar la peletización (junto con la gestión del vapor, la relación de compresión y la fricción). Por ello, la información sobre el almidón (tipo de materia prima, fecha de cosecha, cómo se almacenó y/o procesó) debe comunicarse con mucha frecuencia dentro de una planta de elaboración de piensos, es decir, compartir la información entre los formuladores, los responsables de la producción y los operadores. Esto se hace con el fin de ajustar los parámetros del proceso en paralelo a la reformulación de las materias primas.
