Propiedades, almacenamiento y control de calidad de granos: guía técnica para la conservación de cereales

Propiedades físicas de los granos

Ángulo de reposo: Comportamiento similar a materiales con fricción. El ángulo de reposo es función del tamaño de grano, rugosidad, humedad, impurezas y forma. Se utiliza para el cálculo de la capacidad estática de silos, descarga por gravedad, bandas transportadoras y diseño de ductos. Método de determinación: deslizamiento en plano inclinado.

Porosidad: Volumen ocupado por el aire en la masa de granos. Granos grandes → menor número de poros pero poros grandes; granos pequeños → mayor número de poros pero poros pequeños. Porosidad típica: 30–50 % en granos con 10 % de humedad. Aplicaciones: presión estática, dimensionamiento de ventiladores para secado y aireación.

Los granos son aislantes: 1 cm de trigo equivale a 9 cm de concreto (ejemplo de conductividad térmica).

Higroscopicidad: Los cristales adsorben o ceden agua hasta alcanzar el equilibrio higroscópico. Método para obtener curvas.

Respiración de los granos

Respiración aerobia → CO₂ + H₂O; respiración anaerobia → ácido láctico, etanol.

Factores internos y externos que afectan la respiración: edad, sustrato, hidratación, temperatura, humedad, daño mecánico, O₂.

Almacenamiento

Objetivos: conservar propiedades físicas y químicas; limpiar, estandarizar, clasificar y seleccionar por valor comercial.

Causas de deterioro:

• Intrínseco: respiración y germinación.
• Extrínseco: insectos, microorganismos, roedores y aves.

Muestreo en granel en reposo: la dimensión del granel, profundidad, tonelaje, tipo de vehículo y diseño de la instalación afectan el número y ubicación de los puntos de extracción.

Control de calidad

Control en recepción, almacenamiento y salida. Parámetros: color, humedad, peso hectolítrico, material extraño, % de granos quebrados, % de granos picados, actividad diastásica y presencia de micotoxinas.

Métodos para humedad: medidor Motomco (conductividad eléctrica), balanza de humedad, estufa (vacío/no vacío).

Peso hectolítrico = masa (kg) / 100 L. Es un indicador comercial y de calidad física.

Granos quebrados: de tamaño menor, extraños y dañados se separan manualmente o por tamices; se usan cribas.

Actividad diastásica: mención de la prueba Falling Number para medir la actividad amilásica.

Aflatoxinas y control: detección por luz UV (cualitativa) y por HPLC (cuantitativa). Límites máximos citados: maíz 20 ppb; sorgo 200 ppb (si se excede por poco, posible uso en consumo animal).

Limpieza de impurezas

Métodos para separar impurezas: tamizado, aspiración, superficies alveoladas, superficie inclinada en tobogán, lavado, acción mecánica (pelado/despuntado) y procedimientos especiales (imanes).

Equipos: tarara (aspiración), cribas, separador aspirador, trieur, separador de discos, desinadora, despuntadora-satinadora, mesas densimétricas.

Transporte de granos

Sistemas: cangilones, banda transportadora y transportadora con paletas.

Control de plagas

Insectos: coleópteros (gorgojo de cereales, capuchino, tribolio, trogoderma, gusano de trigo) y lepidópteros (palomilla de cereales). Ejemplos: P. truncatus en maíz, Trogoderma, capuchino.

Fumigantes

Compuestos volátiles que penetran bodegas. Requieren instalaciones y condiciones adecuadas. Características: alta volatilidad, toxicidad para insectos, no corrosivos. Riesgo humano.

Fosfina (PH₃) / pastillas de fosfuro de aluminio: liberan gas al contacto con la humedad: fosfina (PH₃), CO₂ y amonio. Rápida penetración y fácil aplicación; ideal para bodegas, furgones y barcos. Peligro para humanos (la inhalación causa efectos severos). Dosificación indicada: 3–6 pastillas/ton (las pastillas se descomponen a 25–36 °C).

Otros fumigantes: tetracloruro de carbono (CCl₄), disulfuro de carbono (CS₂), cloropicrina (CCl₃NO₂).

Atmósferas controladas: en recinto hermético el O₂ se consume y el CO₂ aumenta → insectos controlados si O₂ < 2 %.

Irradiación y zonificación

Rayos gamma: efectivos pero costosos; causan mutaciones, esterilización o muerte según dosis y tiempo.

Control biológico y feromonas

Uso de insectos benéficos (Xylocoris flavipes), insectos estériles o feromonas y trampas para detección y control.

Microorganismos

La estructura y composición química del grano influyen en la inhibición o propagación de hongos. La respiración descontrolada genera calor y vapor; el trigo es mal conductor, lo que provoca acumulación de calor y humedad.

La proliferación de mohos produce hidrólisis de glicolípidos y fosfolípidos, con formación de micotoxinas (ergotismo por Claviceps purpurea; especies de Fusarium, Cladosporium, Aspergillus).

Tipos de microorganismos en granos y harinas

• Hongos de campo: Alternaria, Fusarium, Rhizopus, Cladosporium (Aw 0.9–1.0; humedad > 13 %).
• Hongos de almacén: Aspergillus, Penicillium (Aw 0.7–0.9; humedad 15–16 %).
• Microflora total en granos: bacterias, levaduras y mohos filamentosos según condiciones.

A. alliaceus, A. restrictus: Aw 0.65–0.7; humedad mínima (grano en bruto) 12.5–13.5 %; (otros valores para pulido, sémola y harina indicados en la tabla).

A. glaucus, Sporendonema sebi: Aw 0.7–0.75; humedad ≈ 14.5–15.0 %.

A. chevalieri, A. candidus, A. ochraceus, A. versicolor, A. nidulans: Aw 0.75–0.8; humedad ≈ 15.0–15.5 %.

A. flavus, Penicillium citrinoviride, P. citrinum, A. versicolor: Aw 0.8–0.85; humedad ≈ 18–18.5 %.

A. oryzae, A. fumigatus, A. niger, P. notatum, P. islandicum: Aw 0.85–0.9; humedad ≈ 19–20 %.

Levaduras, bacterias y mohos mucosos: Aw 0.95–1; humedad 22–24 %.

Hongos y sus micotoxinas

Aspergillus: aflatoxinas, ocratoxina A, fumonisinas. Penicillium: patulina, citrinina. Fusarium: tricotecenos (DON, T-2), zearalenona. Alternaria: altenuol. Rhizopus: pudrición y fermentación. Cladosporium: ácido epicladospórico.

Sistemas de almacenamiento

• Bodegas al aire libre (acumulado en piso).
• Elevadores planos mecanizados (bodegas para almacenamiento a granel).
• Silos: depósitos profundos (metal, cemento o asbesto) con capacidad de 50 a mil toneladas. Parte inferior en tolva con válvulas de descarga.

Explosiones en bodegas de almacenamiento

Causa raíz: polvo o partículas suspendidas en el aire + atmósfera oxidante + fuente de ignición.

Prevención: ventilación, remover polvo, proteger equipo eléctrico, controlar la electricidad estática, sistemas de filtración y uso de aditivos (aceites emulsificantes) para limitar el polvo.

Estructura del grano

• Pericarpio: capas externas, rica en fibra.
• Capa de aleurona: rica en proteínas, vitaminas B y enzimas.
• Endospermo: 70–80 % del grano, rico en almidón y proteínas de reserva.
• Germen (embrión): concentrado en lípidos, proteínas de alta calidad y vitaminas (E y B).

Clasificación de proteínas por solubilidad

• Albúminas: solubles en agua.
• Globulinas: solubles en soluciones salinas.
• Prolaminas: solubles en etanol (gliadina, zeína, hordeína).
• Gluteninas: insolubles, solubles en álcalis diluidos.

Trigo: gliadina + glutenina forman el gluten (elasticidad + extensibilidad). Maíz: zeína (deficiente en lisina y triptófano). Cebada: hordeína. Avena: avenina. Arroz: glutelina (80 % de sus proteínas).

Enzimas

• Amilasas (α, β): degradan el almidón.
• Lipasa: activa en la germinación.
• Fitasa: libera minerales ligados.
• Lipoxigenasa: degrada pigmentos; debe inhibirse en panificación.
• Proteinasas: afectan el gluten (suavidad/extensibilidad).
• Polifenoloxidasa: oscurecimiento (enzima tirosinasa).

Almidón

Composición: 25 % amilosa + 75 % amilopectina. Propiedades: gelatinización, gelificación, retrogradación. Los almidones cerosos (waxy) contienen casi toda amilopectina.

Fibra dietaria

Pectinas, FOS, GOS, almidón resistente, inulina.

Lípidos

Total: 1–4 %, concentrados en el germen.

• Fracción saponificable: triglicéridos, fosfolípidos.
• Fracción insaponificable: esteroles, tocoferoles, carotenoides.

Función: emulsificantes naturales y antioxidantes (tocoferoles).

Gelatinización

Ocurre a 60–70 °C en trigo y maíz; hasta 80 °C en arroz. El agua penetra y rompe enlaces de hidrógeno → el gránulo pierde su forma cristalina. Se libera amilosa hacia la solución → aumento de viscosidad.

Gelificación

Al enfriarse el sistema de almidón gelatinizado, las moléculas de amilosa liberada forman una red tridimensional que atrapa agua → se forma un gel firme. Depende del contenido de amilosa (más amilosa = gel más firme).

Retrogradación

Durante el almacenamiento de un gel de almidón, las cadenas de amilosa y amilopectina tienden a reordenarse y cristalizar con el tiempo.

Consecuencias: pérdida de textura blanda; el producto se vuelve más duro o seco.