Proceso y aplicaciones Soja texturizada (TSP), análogos de la proteína de carne y torta integral de soja

Transcripción

1 Proceso y aplicaciones Soja texturizada (TSP), análogos de la proteína de carne y torta integral de soja Caena, Seminario de extrusión, Buenos Aries, 18 de Septiembre de 2012 Joe Kearns Wenger Manufacturing, Inc.

2 Productos innovadores de soja extruida

3 Temas para analizar? Fundamentos del procesamiento por extrusión? Productos de proteína de soja texturizada? Snacks fortificados con proteína o a base de proteínas

4 Alimentación Preacondicionamiento Extrusión

5 Productos de proteína de soja texturizada TSP en trozos Estructura aleatoria similar a la carne Estructura análoga a la carne (SMA) Estructura laminada similar a la carne Proteínas de soja fibrosa (FSP) Fibras largas similares a las fibras musculares Análogos de carne con alto contenido de humedad (HMMA) La estructura fibrosa/laminada simula la textura y composición de los músculos cárnicos completos

6 Proteínas texturizadas SMA EN TROZOS FSP HMMA

7 TSP en trozos La estructura aleatoria similar a la carne de este producto lo convierte en apto para: Alargador de carne Análogo básico de la carne En general se seca después de la extrusión, lo que genera un producto con gran estabilidad de almacenamiento La rehidratación del producto está a cargo del procesador del alimento o del usuario final Los productos se suelen saborizar en el paso de la rehidratación

8 TSP en trozos, triturado y en copos? Formas Trozos: > 6 mm Triturado: > 2 mm Copos: > 2 mm Bastones Fideos? Absorción de agua Harina de soja: hasta 2,5 veces Concentrado de soja: hasta 4,5 veces

9 Materias primas para la opción en trozos Proteína de soja texturizada? Harina de soja? 60 a 70 PDI? 50 a 55% de proteína? Concentrado de soja? Bajo tipo de solubilidad (lavado con alcohol)? 70% de proteína? Color caramelo (carnes rojas cocidas)? Colorantes rojos (carnes curadas)? Color natural (aves)

10 PROPIEDADES IMPORTANTES DE LOS ALARGADORES DE CARNE Textura similar a la carne Tamaño compatible con la carne molida Producto con la coloración adecuada Natural (aves) Caramelo (carnes rojas cocidas) Rojo (carnes curadas) Absorción de agua Absorción de aceite Para retener los jugos después de la cocción

11 Pérdida de cocción (%) Efecto de la proteína texturizada en la pérdida de cocción de hamburguesas de carne picada ,6 5,3 8 Agregado de concentrado de soja texturizada (%)

12 Similitudes entre la proteína de soja texturizada hidratada y la carne 40 kg de TSP + 60 kg de agua = con 52% de proteína 100 kg de producto hidratado con 21% de proteína Este escenario representa una absorción de agua de 2,5 veces 30 kg de TSP + 70 kg de agua = con 70% de proteína 100 kg de producto hidratado con 21% de proteína Este escenario representa una absorción de agua de 3,3 veces

13 Ejemplo de aplicación de la proteína de soja texturizada triturada 100 kg de carne picada (U$S 300) 70 kg de carne picada (U$S 210) 12 kg de TSP (U$S 25) kg de agua (U$S 0) IGUAL A 100 kg de carne alargada (U$S 235)

14 Ejemplo de aplicación de la proteína de soja texturizada triturada Salchicha de proteína de soja vegetariana Ingredientes: proteína de soja texturizada, proteína de suero, aislado de proteína de soja, aceite de soja, salsa de soja, condimento vegetariano, rojo allura AC.

15 Ejemplo de aplicación de los bastones de proteína de soja texturizada Carne de soja guisada y saborizada Ingredientes: proteína de soja texturizada, hongos, proteína de suero, aceite de soja, especias y condimentos vegetarianos

16 PROPIEDADES IMPORTANTES DE LOS ANÁLOGOS DE CARNE Aspecto similar a la carne Textura similar a la carne Absorción de agua Características de la cocción similares a la carne

17 Estructura análoga a la carne La estructura laminada similar a la carne de este producto lo convierte en apto para: Platos vegetarianos con carne en cubos "Guiso de carne" vegetariana En general se seca después de la extrusión, lo que genera un producto con gran estabilidad de almacenamiento La rehidratación del producto está a cargo del procesador del alimento o del usuario final Los productos se suelen saborizar en el paso de la rehidratación

18 Estructura análoga a la carne Estructura laminada similar a la carne Tamaño: 6 20 mm Absorción de agua: hasta 3 veces Tiempo de rehidratación 30 minutos en agua hirviendo

19 Materias primas de SMA? Harina de soja? 60 a 70 PDI? 50 a 55% de proteína? Concentrado de soja? Bajo tipo de solubilidad (lavado con alcohol)? 70% de proteína? El contenido de proteína debe diluirse para evitar la expansión excesiva? Gluten de trigo vital? Vital: retiene la capacidad de moldeado de la masa? 80% de proteína? Se usa en combinación con ingredientes de soja en bajas cantidades

20 Similitudes entre análogos de carne estructurada hidratada y la carne 40 kg de SMA + 60 kg de agua = con 52% de proteína 100 kg de producto hidratado con 21% de proteína Este escenario representa una absorción de agua de 2,5 veces 33 kg de SMA + 67 kg de agua = con 52% de proteína 100 kg de producto hidratado con 17% de proteína Este escenario representa una absorción de agua de 3 veces

21 Proteína de soja fibrosa La estructura fibrosa de este producto, similar a la fibra muscular, lo convierte en apto para: Carnes vegetarianas reestructuradas Charqui de carne vegetariana reestructurada En general se seca después de la extrusión, lo que genera un producto con gran estabilidad de almacenamiento El producto se rehidrata mediante el procesador de alimentos que elabora el producto vegetariano reestructurado Los productos se saborizan durante el proceso de reestructuración El productos es similar a aquellos que utilizan el proceso de hilado de fibras pero mucho más económico

22 Proteína de soja fibrosa Tamaño: 6 20 mm Estructura fibrosa Absorción de agua: 3 veces Usado para elaborar análogos de carne reestructurada

23 Materias primas de FSP? Concentrado de soja? Alta solubilidad (lavado con ácido/agua)? 70% de proteína? Aislado de soja? Alta solubilidad/alta viscosidad? 90% de proteína? Gluten de trigo vital? Vital: retiene la capacidad de moldeado de la masa? 80% de proteína? Almidón? Maíz o trigo

24 Uso de la proteína de soja fibrosa Se hidratan el FSP Se extraen las fibras Se agregan aglutinantes, aceites, saborizantes, etc. Se congela Se modela y se cocina al vapor

25 Ejemplo de aplicación de la proteína de soja fibrosa Jamón vegetariano Ingredientes: fibra de soja (FSP), aceite vegetal, condimento vegetariano puro (proteína vegetal hidrolizada, azúcar, sal, polvo de salsa de soja, polvo de espirulina, condimento natural)

26 Ejemplo de aplicación de la proteína de soja fibrosa Pescado vegetariano Ingredientes: fibra de soja (FSP), aceite vegetal, sal, azúcar, condimento vegetariano puro, algas marinas.

27 Ejemplo de aplicación de la proteína de soja fibrosa Medio pollo vegetariano Ingredientes: Fibra de soja (FSP), hidrolizado de proteína de soja, aceite de soja, sal, condimentos vegetarianos. Métodos de cocción: Abrir la bolsa y cocinar al vapor durante unos minutos, cortar en tajadas y servir Asar Saltar Freír Guisar

28 Análogos de carne con alto contenido de humedad La estructura fibrosa y laminada de este producto, similar a la fibra muscular completa, lo convierte en apto para: Análogo de la carne vegetariana de músculo completo El producto tiene una composición similar a la carne magra puesto que sale de la extrusora En general, se congela después de la extrusión Existen limitaciones de capacidad para este proceso

29 Análogos de carne con alto contenido de humedad Tamaño: 12 mm de espesor x 80 mm ancho Estructura laminada y fibrosa Composición similar a la carne 60-70% de humedad 2-5% de aceite 10-15% de proteína Se deben congelar o envasar en bolsa esterilizable Tamaño y forma similar a un corte de carne Se pueden saborizar en el proceso de extrusión

30 Materias primas de HMMA? Concentrado de soja? Alta solubilidad (lavado con agua)? 70% de proteína? Aislado de soja? Alta solubilidad/alta viscosidad? 90% de proteína? Gluten de trigo vital? Vital: retiene la capacidad de moldeado de la masa? 80% de proteína? Almidón? Maíz o trigo? Aceite? Normalmente aceite vegetal

31 COMPOSICIÓN DE LOS HMMA TÍPICOS EN COMPARACIÓN CON VARIAS CARNES HMMA Pechuga Pata Costilla Falda Solomillo típico de pollo de pollo Lenguado Bagre de cordero de vaca de ternera % agua % proteína % grasa

32 Análogos de carne con alto contenido de humedad? Limitaciones del proceso:? Transferencia de temperatura en la extrusora? Transferencia de temperatura en la boquilla? Necesidad de otros equipos especializados distintos de la extrusora

33 PROCESO POSTERIOR A LA EXTRUSIÓN PARA HMMA Corte/modelado Enfriado Recubrimiento Adición de aromatizantes Adición de colorantes Congelado Esterilización Envasado

34 Productos basados en tecnologías de proteína texturizada Mayor expansión que las proteínas texturizadas Textura más suave Saborizantes salados TROZOS PEQUEÑOS FORMA DE PASTA

35 Productos basados en tecnologías de cereal expandido Menor expansión que los cereales expandidos Textura más dura Saborizantes dulces CROCANTES DE PROTEÍNA FORTIFICADOS CON PROTEÍN SNACKS DE MAÍZ

36 Agregar proteína a los snacks amiláceos: Dificulta el moldeado 50% Proteína 60% Proteína 70% Proteína 80% Proteína

37 Los porotos de soja son importantes por su valor nutritivo

38 Por qué los porotos de soja crudos requieren procesado? Componentes porotos de soja Compuestos biológicos conocidos: - Inhibidores de la tripsina (quimotripsina) - Glicina y β-conglicinina - Ureasa, lipasa, lipoxigenasa - Lectinas (fitohemaglutinina) UGF (factores de crecimiento desconocidos) Maximiza la disponibilidad de aceite Pasa por alto proteína/grasa Impacto nutricional Inhibidores del crecimiento Alergenos Suprime la ingesta de alimentos Cataliza reacciones no deseadas Igual que para "conocidos" Baja utilización de energía Rumiantes Crédito de la imagen de glicina: ASNTO

39 Impacto del procesamiento de factores antinutricionales en porotos de soja crudos Componentes porotos de soja Compuestos biológicos conocidos: - Inhibidores de la tripsina (quimotripsina) - Glicina y β-conglicinina - Ureasa, lipasa, lipoxigenasa - lectinas (fitohemaglutinina) UGF (factores de crecimiento desconocidos) Maximiza la disponibilidad de aceite Pasa por alto proteína/grasa Impacto procesamiento Termolábil Termolábil Calor y cizalla Calor

40 Variables de procesamiento que impactan en la mejora del valor nutricional 1) Temperatura 2) Tiempo de retención 3) Humedad

41 Beneficios del tratamiento con temperatura optimizada 1) Destruye inhibidores de la proteasa y alergenos 2) Desnaturaliza la proteína de soja que conduce a una mayor digestibilidad al aumentar la susceptibilidad a los ataques enzimáticos 3) Produce un sabor suave y agradable al paladar 4) Genera una larga vida de almacenamiento "El calor húmedo es más eficaz que el calor seco"

42 Procesamiento térmico eficaz de los porotos de soja integrales "Los porotos de soja integrales se procesan por calor mediante cocción por extrusión 1) para eliminar factores no nutricionales y 2) para aumentar la disponibilidad del aceite 3) a la vez que se preserva la calidad nutricional de la proteína.

43 Efecto del inhibidor de tripsina sobre el aumento de peso en pollitos de 0-21 días * Weight Gain (grams) TI Destroyed (%) * Araba & Dale, 1990b Al menos el 85% de la destrucción necesaria, por encima de la cual, no existe ningún beneficio nutricional a menos que se preserve la calidad de la proteína (Schumacher).

44 Inhibidor de la tripsina destruido (% de destrucción) Relación de los inhibidores de tripsina-ureasa para la extrusión en seco (<10% de humedad) 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 Actividad de la ureasa (aumento del ph)

45 Inhibidor de la tripsina (% de destrucción) Relación de los inhibidores de tripsina-ureasa para la extrusión con bajo contenido de humedad (10-15% de humedad) 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 R 2 = 0, ,00 0,00 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 Actividad de la ureasa (aumento del ph)

46 Preacondicionamiento

47 Precision Processing of Soybean Meal por el Dr. J.W. Hayward, publicado con el número del 28 de abril de 1975 de FEEDSTUFFS, páginas Guía de calidad nutricional Grado de procesamiento Actividad de la ureasa (aumento del ph) Actividad de la ureasa (prueba de color) PDI (índice de dispersabilidad de la proteína) Calidad nutricional Crudo 1,90-2,10 Rojo No seguro, mediocre Poca cocción 0,8-1,5 Rosa En el límite de aceptación Cocción moderada Cocción moderada a elevada 0,05-0,3 Rosa Seguro 0,05-0,10 Rosa claro Seguro Mucha cocción 0,02-0,05 Ámbar 8-12 Seguro

48 Efectos del procesamiento sobre la energía metabolizable de la soja integral en pollitos* Proceso Cocinado al vapor y extruido Cocinado por extrusión en seco EM (MJ/kg de alimento consumido) 17,88 17,40 Micronizado 17,26 Tostado 15,82 Jet-Sploded 15,47 * Mezclador agrícola, Wiseman

49 Efecto del procesamiento sobre el rendimiento de las gallinas ponedoras* Proceso Extrusión al vapor Tostado en seco % de producción (huevos/100 gallinas) Peso huevo (g) Ingesta alimento (g/día) Peso del alimento (g/huevo) 80,14 61,21 98,9 123,5 77,82 62,30 102,7 132,5 Crudo 53,84 58,10 87,0 164,0 * Waldrop & Hazen

50 Efecto del procesamiento sobre los pollos de engorde* Proceso Aumento de peso en 28 días (g) Cocinado al vapor y extruido Extruido en seco Tostado en seco *Waldrop & Cotton FCR (alimento consumido/aumento de peso) 549 1, , ,64

51 Métodos de procesamiento de los porotos de soja integrales (FFS) 1) Autoclave 2) Tostado 3) Micronizado 4) Extrusión en seco (<10% de humedad) 5) Extrusión con bajo contenido de humedad (10-15% de humedad) 6) Extrusión en húmedo (15-18% de humedad)

52 Extrusión 1) Proceso continuo 2) Poco tiempo/alta temperatura 3) Control de la humedad, temperatura y tiempo de retención del proceso

53 Efecto del tamaño de partícula sobre la velocidad del proceso* Tamaño de partícula de poroto de soja crudo Índice de velocidad Porotos integrales 1,0 4 mm de tamaño máximo de partícula 1,5-3 mm de tamaño de partícula 1,2 1,5 *La humedad y la temperatura del poroto de soja también afecta la velocidad

54 Procesamiento por extrusión de los porotos de soja integrales 1) Extrusión con bajo contenido de humedad 2) Extrusión en seco

55 Costos de procesamiento de varios sistemas de extrusión Costos de procesamiento (U$S/ton) Extrusión en seco (<10% de humedad) Extrusión con bajo contenido de humedad (10-15% de humedad) Energía térmica 0 0,64 Energía mecánica 6,18 2,80 Desgaste 2,68 1,21 Total 8,86 4,65 Supuestos: U$S 0,08/kW suministro eléctrico; U$S 277/kW vapor

56 Post extrusión Al salir de la boquilla de la extrusora Fuera del ingreso a la extrusora Cinta transportadora hacia la prensa Entrada a la prensa o a la cámara de refrigeración

57 Prueba de color posterior a la extrusión en seco para la actividad de la ureasa Después en la prueba de color Después en la prueba de color Levemente rosado Color ámbar Antes en la prueba de color Antes en la prueba de color Nivel de tripsina = TIU/g Nivel de tripsina = TIU/g

58 Análisis típico del proceso comercial de la soja integral a kg/h (extrusión en seco) Ubicación de la muestra Antes de la extrusión Después de la extrusión Después de la prensa Humedad (%) Proteína (%) Grasa, hidrólisis ácida (%)* Actividad ureasa, aumento del ph 8,3 37,9 20,8 2,07 6,0 39,2 22,5 0,54 4,7 48,0 8,1 0,03 * El análisis de la grasa vía extracto etéreo será 2-3% menor que el valor indicado