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UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLAREAL FACULTAD DE OCEANOGRAFÍA, PESQUERÍA, CIENCIAS ALIMENTARIAS Y ACUICULTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ALIMENTARIA BROMATOLOGÍA PRÁCTICA Nº21 ANALISIS DE CEREALES Tercer Año Integrantes: Arpi Príncipe, Caleb Esaú Luna Durand, Nury Salinas Altamirano Angela Vargas Garcia, Betsabet Vidal Llanos, Diego Profesor de Curso: Ing. Luis Encinas Príncipe

Miraflores, Lima 2019

I.

OBJETIVOS Objetivo general:  Determinar la calidad de diferentes muestras de cereales, mediante pruebas de grado de pureza, densidad y granos quebrados. Objetivos específicos:  Aprender a reconocer los granos de cereales  Comparar los resultados obtenidos de las muestras de cereales analizadas

II.

FUNDAMENTO Los cereales se consideran la base de nuestra alimentación y la principal fuente de energía y de hidratos de carbono de nuestra dieta. (Marquina, s.f.) Aquellos destinados a la alimentación humana deben presentarse libres de impurezas, impurezas, productos extraños, materias terrosas, parásitos y en perfecto estado de conservación y no se hallarán alterados, averiados o fermentados (Verdini, 2018) El grado de pureza es el porcentaje de cereales, excluyendo las materias extrañas. Es difícil una selección perfecta por lo que solo puede alcanzar el 99% de pureza. El peso hectolitro, es la masa de grano por unidad de volumen, significa cuanto más pesado es mejor su calidad porque los granos quebrados indican fragilidad, resequedad o mal almacenamiento.

III.

MARCO TEORICO CEREALES Los cereales son plantas de la familia de las gramíneas cuyos frutos, ricos en almidón, sirven para la alimentación del hombre y los animales. Los más importantes son el trigo, centeno, arroz, maíz, cebada, mijo y avena. Los cereales se encuentran entre los vegetales que antes comenzó a cultivar el hombre, su cultivo tiene unos 8 mil años de antigüedad. Constituye la base de la alimentación humana y suministran entre el 50 y 65 % del aporte energético recibido por el total de la población humana. Los cereales contienen, además de almidón, importantes cantidades de proteínas, sales minerales y vitaminas. Tras la molturación que los transforma en harina sirven para la fabricación de pan, pastas alimenticias, pasteles, etc.; constituyen también la materia prima para la industria cervecera y para la obtención de almidón y de diversas bebidas alcohólicas elaboradas en destilerías. (Salinas, 2000)

Contaminación de los cereales Durante el crecimiento de los granos cereales se desarrolla sobre su superficie:  Una microflora epífita que se alimenta de las secreciones normales de las células de la planta y que recubren la superficie.  Secundariamente se da una contaminación de los granos de cereales y productos procedentes del suelo y del aire sobre todo durante la

recolección. Durante el almacenamiento de los granos de cereales y productos procedentes de los mismos, si su contenido en agua supera ciertos márgenes, pueden sufrir ataques microbianos causados generalmente por hongos y bacterias que producen alteraciones importantes: acidificación, aparición de gases, degradación de determinadas sustancias contenidas en los granos y en ocasiones acúmulo de metabolitos tóxicos como micotoxinas. También pueden infectarse los cereales por las heces y secreciones de diversos parásitos.  Los microorganismos tienen una singular importancia práctica durante el almacenamiento de los cereales que tan imprescindibles son durante todo el año. Se calcula que entre los microorganismos y los parásitos animales ocasionan durante el almacenamiento la pérdida del 10% de la cosecha mundial de cereales. En cambio, las pérdidas producidas por los gérmenes fitopatógenos como la roya y tizón; que tan graves daños causaban en otros tiempos, pueden ser erradicados gracias al tratamiento químico desinfectante de las semillas.  Durante el almacenamiento de los granos de los cereales el desarrollo microbiano está íntimamente relacionado con la temperatura y humedad del almacén. Se recomienda que el grano tenga un contenido de agua no mayor que el 14-15%, que la humedad relativa del aire no pase del 75% y que la temperatura esté comprendida entre 10 y 18 ºC. (Hart, 2006).

El crecimiento de los microorganismos en los granos de cereales ocasiona distintos problemas:     

Pérdidas de almidón. Disminución de la capacidad de germinación. Alteración de las propiedades del gluten. Aparición de sustancias tóxicas. Producción de sabores y olores a moho.

Las especies microbianas más frecuentemente encontradas en los cereales son bacterias en los géneros Flavobacterium, Micrococcus, Lactobacilus, Bacilus y Aerobromobacter y hongos de los géneros Penicillium y Aspergillus. (Hart, 2006) Microflora de los cereales. Durante el crecimiento, la cosecha y el almacenamiento, la microbiología de los cereales está dominada por los mohos por lo que es conveniente tener en cuenta dos grupos de hongos. Los hongos de campo están perfectamente adaptados a las condiciones a veces rápidamente cambiantes existentes en la superficie de la materia vegetal que envejece en el campo. (Hart, 2006)

El género fusarium incluye especies que tienen actividades tanto patógenas como saprofitas. Así Fusarium culmorum y Fusarium graminearum pueden causar tanto la putrefacción como el tizón de la cabeza del trigo y de la cebada en el campo porque estas infecciones de campo pueden conducir a una alteración más amplia una vez cosechados estos cereales si se almacenan con una actividad de agua elevada. (Salinas, 2000) Los hongos que interesan al panadero son los hongos que crecen en el pan: Mucor, un zigomiceto; Aspergillus y Penicillium, que son Ascomicetos.

Las bacterias y los hongos se cultivan en medios diferentes. Los mohos crecen en medios más concentrados que las bacterias. Los Mucor son menos exigentes que la mayor parte de los mohos y soportan variaciones más amplias de acidez y alcalinidad. La reproducción de las bacterias es generalmente por bipartición asexual. El de los hongos es de forma asexual y por formación de esporas. Los Mucor se distinguen de los Penicillium y Aspergillus por sus masas como de fieltro gris, con aparatos reproductores negros o pardos. Dentro de los hongos muchos son útiles como las setas y hongos comestibles, los mohos azules responsables de las vetas de los quesos de Stilton y Gorgonzola y los que se utilizan para clarificar jaleas de fruta, así como las especies de Penicillium, de las que se obtiene el importante antibiótico Penicilina. (Gray, 1995) Existencia de mohos en productos cereales En el grano almacenado tienden a reproducirás mohos, a menos que se ponga mucho cuidado en las condiciones de almacenamiento; y, si se desarrollan, se produce el olor característico. El grano que se ha d almacenar en cantidad no e puede dejar durante mucho tiempo, pues corre el riesgo de que se estropee; por esto en la práctica, se airea el trigo regularmente, transportándolo de uno a otro silo. La primera parte del grano atacada por los mohos es el germen, destruyéndose así la facultad de germinación. El resultado de esta acción es el aumento en el contenido de ácidos grasos libres y esto puede servir de medio para estimar el ataque de los mohos en las muestras sospechosas.

El pan, al salir del horno, está libre de mohos en cuanto a su exterior se retire, pero las esporas de mohos de tipo resistente pueden sobrevivir al proceso de la cocción cuando está cerca del centro de la pieza. (Culbertson, 2004) Alteraciones en las características físico-químicas y bromatológicas El apilado del cereal en el suelo o en estructuras sencillas en forma de montones permite, si el plazo del tiempo es corto, es una buena eliminación de agua y un mínimo deterioro de la capa superficial, que afecta a una o dos pulgadas. Si el periodo de tiempo es más largo las pérdidas van en aumento debido a que el cereal retiene agua de lluvia y a que actúan roedores pájaros e insectos. (Culbertson, 2004)

Durante el almacenamiento en grandes contenedores, el grano se sedimenta o encaja tanto más cuanto menos sea su tamaño. A verter el cereal en el silo los granos más pesados caen a mayor velocidad y más derechos, mientras que las partículas más ligeras quedan desplazadas hacia las paredes. Sin embargo, si el vertido se realiza sobre otros granos rotos, polvo, cizaña, etc., quedan retenidas entre los granos grandes situadas en el centro del montón la que fluye con mayor rapidez, hecho que se manifiesta por la aparición de una depresión con forma de cono en la superficie. (Gray, 1995)

El grano almacenado conserva durante bastante tiempo una respiración que conducirá a la lenta pérdida de peso si las condiciones de almacenamiento han sido apropiadas. Es difícil separa la respiración correspondiente al grano de la de los microorganismos e insectos que siempre van unidos al; el mejor método es la determinación del CO2 producido a la del oxígeno consumido, o ambas a la vez, lo que se conoce como cociente respiratorio, que es variable para los diferentes principios inmediatos. Los aumentos de la humedad relativa de la temperatura se acompañan de una aceleración de la respiración. A su vez, la respiración puede generar una indeseada producción de calor y vapor de agua. Para evitar el acumulo de calor se precisa una buena aireación, que afortunadamente, en el caso del trigo se consigue gracias a que los espacios libres que quedan entre los granos suponen de 30% al 40% del volumen total. (Culbertson, 2004) El cereal que se ha conservado bien es el cereal enfermo. Si se trata del trigo, la enfermedad se detecta por un oscurecimiento del germen que denota su muerte asociado al desarrollo de hongos que inhiben la germinación. El oscurecimiento se debe a una reacción del tipo Maillard que torna el germen fluorescente. En otros casos lo que ocurre es una germinación, después de un periodo de una actividad a consecuencia de una proteólisis y una amilólisis o desfavorable para la panificación. La capacidad panificadora también puede verse afectada cuando se aplican altas temperaturas para proceder al secado de granos. Si la temperatura sobrepasa 65, pueden modificarse las proteínas del gluten y los enzimas precisos para la formación del pan.

En el caso del arroz del código alimentario español establece las siguientes denominaciones para los defectos que aparecen: hay una secuencia de consecuencias observables del proceso del crecimiento de los mohos en los cereales que empiezan con una disminución de la capacidad del grano por germinar. Este proceso va seguido de decoloración de la producción de metabolitos de los mohos que incluyen micotoxinas, de un aumento demostrable de la temperatura, de la producción de olores a enmohecido, de la formación de costra y de un aumento rápido de la actividad de agua que conduce finalmente el deterioro completo del grano acompañado del crecimiento de una larga lista de microorganismos. (Gray, 1995) IV.

PARTE EXPERIMENTAL

I.1 Materiales, Equipos e Instrumentos  Balanza  Tamiz  Fuente  Agua  Probeta 1 L  Placa Petri grande

 Espátula 4.2 Método 1.

Grado de pureza

 Se pasa el grano por la criba de orificio triangular de 1.98 mm para trigo, o la correspondiente a cada grano y se colectan todas las impurezas como piedras, terrones, paja, tallos hierbas, malezas, hojas, excretas o pelos de roedores, vidrios, insectos (registrando si están vivos o muertos) o cualquier otra materia extraña al grano.

Fig. 1 Eliminación de impurezas del maíz.

Fig. 2 Eliminación de impurezas del trigo.

 Pesar y reportar el % de impurezas y se especifica en la hoja de reporte qué impurezas se encontraron.

Fig. 3 Impurezas del trigo.

Fig. 4 Impurezas del maíz.

 El grano limpio se utilizará en otras determinaciones.

Fig. 5 Trigo sin Impurezas.

2.

Fig. 6 Maíz sin Impurezas.

Densidad

2.1. Peso de un hectolitro  Coger una probeta de 1 L; se deja caer el grano limpio, libremente, desde una altura de 30 cm, hasta que se desborde. Se rasa el recipiente con una reglilla, haciendo 3 movimientos en zigzag.

 Se pesa el grano y se calcula el peso en Kg que corresponde a 1 HL (100 L).

Fig. 7 Peso del maíz.

Fig. 8 Peso del arroz.

2.2 peso de 1000 granos  Para determinar el peso de mil granos, se pesan en balanza analítica, 50 piezas del grano, tomadas al azar, de la muestra limpia, y se hace el cálculo correspondiente (x 20). La determinación se repite 3 veces.

Fig. 10 50 granos de trigo.

Fig. 9 50 granos de maíz.

3. Análisis selectivo 3.1 granos partidos  Se pesa 100 gramos de cereal

 Los granos que están rotos o fragmentados se separan

 Pesar y reportar el % de granos partidos

 Se acepta el 1%

Fig.11 Peso de granos de trigo.

V.

RESULTADOS

1. Grado de pureza Tabla 1. Grado de pureza del arroz, maíz y trigo TIPO DE CEREAL Arroz Maíz Trigo

GRADO DE PUREZA (%) 99.992 99.013

GRADO DE IMPUREZA (%) 0.008 0.987

-

-

2. Densidad  Peso de un hectolitro Tabla 2. Peso hectolitro del arroz, maíz y trigo

OBSERVACIONES Presento un gorgojo vivo -

TIPO DE CEREAL

PESO HECTOLITRO (kg/L) 0.55 0.81 0.81

Arroz Maíz Trigo  Peso de 1000 granos

Tabla 3. Peso de 1000 granos de arroz, maíz y trigo TIPO DE CEREAL Arroz Maíz Trigo

PESO DE 50 GRANOS (g) 1.0587 34.9506 2.1402

PESO DE 1000 GRANOS (g) 21.17 699.01 42.80

3. Análisis selectivo  Granos partidos Tabla 4. Granos partidos de arroz, maíz y trigo TIPO DE CEREAL Arroz Maíz Trigo

GRANOS ENTEROS (%) 0 -

GRANOS PARTIDOS (%) 100 -

CÁLCULOS 1. Grado de pureza % GRADO DE IMPUREZA=

peso de impurezas ×100 pesototal− peso de impurezas

%GRADO DE PUREZA=100 %−% GRADO DE IMPUREZA  Arroz 0.0204 ×100 =0.008 % % GRADO DE IMPUREZA= 250−0.0204 %GRADO DE PUREZA=100 %−0.008 %=99.992 %

 Maíz  Trigo

% GRADO DE IMPUREZA=

2.4449 ×100 =0.987 % 250−2.4449

%GRADO DE PUREZA=100 %−0.987 %=99.013%

2. Densidad  Peso de un hectolitro PESO DE UN HECTOLITRO = -

Peso total(Kg) Volumen (L)

Arroz

PESO DE UN HECTOLITRO =

0.17 =0.55 kg/ L 0.31

Maíz

-

PESO DE UN HECTOLITRO =

-

0.25 =0.81kg / L 0.31

Trigo

PESO DE UN HECTOLITRO =

0.25 =0.81kg / L 0.31

 Peso de 1000 granos PESO DE1000 GRANOS (g)=PESO DE 50 GRANOS × 20 -

Arroz PESO DE1000 GRANOS=1.0587 ×20=¿ 21.17 g

-

Maíz PESO DE1000 GRANOS =34.9506 ×20=699.01 g

-

Trigo PESO DE 1000 GRANOS=2.1402× 20= 42,80

3. Análisis selectivo  Granos partidos

-

%GRANOS PARTIDOS =100 %−%GRANOS ENTEROS Arroz

g

-

DIMENSIONES Cereal Longitud Anchura (mm) (mm) Centeno 4.5 – 10 1.5 – 3.5 Arroz (Vestido) 5 – 10 1.5 - 5 Avena 6 – 13 1 – 4.5 Cebada 8 – 14 1 – 4.5 Trigo 5–8 2.5 – 4.5 Maíz 8 – 17 5 - 15 %GRANOS PARTIDOS =100 %−0 %=100 % Maíz

-

Trigo

VI.

PESO DE 1000 GRANOS Promedio Márgenes (gr.) (gr.) 21 15 - 40 27 32 35 32 – 36 37 27 – 48 234 150 - 600

DISCUSIONES

 Según (Kent, 1987) en la tabla de Dimensiones y Peso de 1000 granos del cereal se encuentran los siguientes pesos y medidas según el tipo de cereal.

-

En nuestra práctica de peso en 1000 granos, el trigo obtuvo un peso de 42.80 el cual se encuentra en el rango de margen (g) dicho por el autor al igual que el peso del arroz, el cual obtuvo 21.17 g.

-

En el caso del maíz, en nuestra práctica obtuvimos un peso de 699.01 g en cual se encuentra fuera del rango de Márgenes en donde (Kent, 1987) indica que el maíz tiene un peso promedio de 234g y un margen de 150-600. Este resultado obtenido está sujeto a la variedad y al tamaño que tenga el maíz.

VII.

CONCLUSIONES

 La determinación de calidad de cereales nos permite determinar el valor y propiedades de estos granos; existen varios métodos de análisis, los más conocidos y sencillos son grado de pureza, densidad y granos quebrados. Estos resultados permiten reconocer el

deterioro de los granos, uniformidad de los granos, y con ello establecer estándares de calidad y asignación de uso.  La importancia de los cereales se debe a que son ricos en almidón y proveen al organismo de combustible y energía; aprendemos a reconocer estos cereales y sus propiedades, para poder asignar su uso, los cuales son destinados para la elaboración de pan, sopas, pastelería y bebidas.  Se obtuvo durante las pruebas ensayadas un porcentaje de pureza para el arroz de 99.992% y maíz 99.013%; en cuanto a densidad, para el arroz 0.55kg/L, maíz 0.81kg/L, trigo 0.81kg/. Estos resultados obtenidos permiten establecer jerarquías de calidad entre los granos de la misma especie.

VIII. REFERENCIAS  Marquina, E. (s.f.) Cereales. En: https://www.google.com/url?

sa=t&source=web&cd=3&ved=2ahUKEwj225uSi7HlAhXVB9QKHQwiDZEQ FjACegQIBhAB&url=http%3A%2F%2Fbadali.umh.es%2Fassets %2Fdocumentos%2Fpdf%2Fartic %2Fcereales.pdf&usg=AOvVaw3kEkOpUCaJmNDXwDgDe9sZ  Verdini, R. (2018) Cereales y derivados. En: https://www.google.com/url? sa=t&source=web&cd=4&ved=2ahUKEwj225uSi7HlAhXVB9QKHQwiDZEQ FjADegQIBBAB&url=https%3A%2F%2Fwww.fbioyf.unr.edu.ar%2Fevirtual %2Fmod%2Fresource%2Fview.php%3Fid%3D10009&usg=AOvVaw2PcD18RvGddo96dqu-jXs  Salinas. (2000). Alimentos y Nutrición. Bromatología aplicada a la salud. Argentina. Ed. El Ateneo.  Hart. (2006). Análisis moderno de los alimentos. Buenos Aires. Argentina pág. 78-79.  Culbertson. (2004). Procesamiento de cereales: principios y Aplicaciones. México. Ed Blackwell  Gray. (1995). Rol de la extrusión en el procesamiento de alimentos: Desarrollos recientes. Madrid. Ed. Elsevier Science.  Kent, N. (1987). Tecnología de los Cereales. Editorial Acribia S.A. España....