Читать книгу Alternativas de aprovechamiento de los residuos en la agroindustria - Luis Octavio González Salcedo - Страница 26

Los cereales son los productos agrícolas que más nutrientes aportan al organismo humano; por su contenido de carbohidratos son una fuente importante de energía, así como de aporte de proteínas (salvado, germen) y minerales. Los RyS que se producen en el procesamiento agrícola del maíz, el arroz y los salvados de cereales ricos en celulosa contienen fibras, que al aislarlas se convierten en aplicaciones en una amplia gama de industrias, incluyendo los sectores de alimentos, energía, biocombustibles, cosméticos, medicina, envasado, construcción y alimentación animal. Así mismo, la industria procesadora de alimentos se convierte en una oportunidad de mercado para los productos de biomasa lignocelulósica, por su contenido nutricional en fibras dietéticas, benéficas funcionalmente, y usadas principalmente como espesantes que mejoran la textura y disminuyen el contenido de grasa y calorías. A continuación se describen los procesamientos de cereales cultivados en Colombia como el maíz y el arroz, mencionando los RyS generados en las etapas de transformación.

La mayoría de los cereales presentan una estructura común, puesto que son granos (frutos monospermos) con una envoltura en la parte exterior, la cual contiene la semilla (pericarpio). En este sentido, el arroz se diferencia sustancialmente de los demás cereales por tener un hollejo que envuelve el pericarpio (Chakraverty y Singh, 2014). Durante el procesamiento los cereales son sometidos a molienda, con el fin de eliminar el pericarpio, llamado salvado en la agroindustria molinera, y los gránulos proteicos que se localizan en el exterior del endospermo (Balandran-Quintana, 2018).

Todos los procesos de transformación industrial de los cereales generan grandes cantidades de RyS, como el salvado y el germen, ricos en una variedad de compuestos nutricionalmente valiosos. De acuerdo con Balandrán-Quintana (2018) la biomasa resultante del procesamiento de los cereales está conformada básicamente por los componentes y proporciones mostradas en la tabla 1.3 y por los elementos descritos a continuación:

• Cáscara: algunos granos son revestidos por una cáscara (por ejemplo, el arroz) que no hace parte del grano, cumpliendo una función de protección contra los agentes externos, como son los insectos y la humedad.

• Salvado: es una capa externa protectora de la semilla (pericarpio), que consiste básicamente en células muertas, ricas en celulosa, lo cual hace que sea rica en fibra insoluble. Contiene en su estructura fibra, vitamina B, fitoquímicos y minerales.

• Germen: nutriente almacenado que tiene antioxidantes, vitaminas B y E y grasas. Es una parte del grano propensa a ser atacada por microorganismos.

• Endospermo: es el órgano de almacenamiento del grano, rico en almidón, y contiene cantidades significativas de carbohidratos y proteína.

Tabla 1.3

Proporciones típicas de las partes anatómicas principales de los granos de cereal (g/100 g de grano, en base seca)

Fuente: adaptación de Balandrán-Quintana (2018, p. 127).

Figura 1.3

Subproductos de los procesos de molienda en seco y en húmedo de maíz

Fuente: elaboración propia con base en Boucqué y Fiems (1988) y Méndez (1995).

El maíz es un cultivo transitorio, representativo en la agricultura colombiana, con una producción para el 2015 de 631 342 t (Dane, 2016; 2017). Durante la molienda en seco de los granos se producen subproductos como granos, salvado y harina. Boucqué y Fiems (1988) reportan cantidades aproximadas de subproductos obtenidos después de moler en seco 100 kg de trigo y maíz: harina (60 %), salvado (20 %-22 %), sémola (8 %-10 %), harina de germen (8 %-5 %) y aceite (1.5 %). En la figura 1.3 se presenta el esquema del procesamiento del maíz cuando se somete a molienda seca y humedad, mostrando los RyS generados.

Por otra parte, el arroz es el tercer producto más cultivado en Colombia después del café y el maíz, cuya producción se concentra en los departamentos del Huila, Tolima, Meta y Córdoba. El Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural en Agronet (2017b) reporta 89 754 ha sembradas y una producción de 168 957 t para el 2016. La cascarilla de arroz representa aproximadamente el 20 % del peso total del grano, y por sus características se considera no aprovechable para la alimentación humana, siendo empleada para otras aplicaciones en el sector no alimentario (aislantes térmicos, energético).

Actualmente, hay un gran interés en recuperar compuestos bioactivos de los RyS de los cereales, debido a su gran potencial de aprovechamiento de sus efectos en la salud humana. Entre estos compuestos se encuentran los polifenoles, las vitaminas, los alquilresorcinoles, la fibra dietética y las proteínas, los cuales han mostrado tener efectos protectores contra enfermedades no transmisibles como el cáncer, la diabetes y enfermedades cardiovasculares.

Otro aspecto a considerar es el aprovechamiento del poder calorífico (PC) de los residuos del procesamiento de los cereales para sustituir combustibles. En la tabla 1.4 se reportan datos del PC de algunos residuos agrícolas, que muestran el potencial que tienen para su utilización en la generación de energía. Un ejemplo de este aprovechamiento es la cascarilla de arroz la cual, por su alto contenido de sílice, se aprovecha principalmente para la generación de energía a partir de su combustión con el fin de producir gases empleados para calentar el aire de secado de arroz y otros cereales, sustituyendo combustibles y, por ende, haciendo los procesos agroindustriales más económicos.

Tabla 1.4

Poder calorífico de residuos de productos agrícolas

Residuo agrícola	Poder calórico (kcal/kg)	Referencias
Amero de maíz	4.468	Méndez (1995)
Cascarilla de maíz	4.168
Cascarilla de avena	4.166
Tallos de tabaco	3.416
Cascarilla de arroz	3.721	Méndez (1985 Jenkis et al. (1980), citado en Motghare et al. (2016)
Paja de trigo	3.785	Anwar e Irshad (2014)
Tusa de maíz	4.400
Briquetas (cascarilla arroz-palma)	4.593	Channiwala (2002), citado en Motghare et al. (2016)
Residuos de café (cisco seco)	4.275	Porres et al. y Roa et al., citados en Rodríguez y Zambrano (2010)
Bagazo de caña	4.140	Garcés y Martínez (2007)

Fuente: elaboración propia.

Nota: la tabla fue construida en kcal/kg, unificando unidades y haciendo la respectiva conversión de estas.

En relación con otros usos, Sierra (2009) en su monografía ofrece algunas alternativas para el aprovechamiento de la cascarilla de arroz en Colombia, al incorporarla en materiales de construcción mediante la quema de la cascarilla y eliminación de la sílice, y la posterior adición al cemento para mejorar sus propiedades de resistencia a la compresión. Así mismo, la cascarilla de arroz se puede aglomerar para aprovechar su baja conductividad térmica (0.036 W/m.K), propiedad que la convierte en un buen aislante térmico, permitiendo explotar su potencial con la oportunidad de dar uso a productos vegetales de desecho.

Algunos subproductos que se generan en el procesamiento de cereales tienen un alto potencial de ser usados para alimentación de animales rumiantes, con capacidad de utilizar la fibra, lo que significa que los subproductos (harinas, salvado, granos agotados) pueden ser empleados para sustituir alimentos como maíz, soya, forrajes, entre otros. Aparte de la alternativa de usar los residuos de cereales como combustibles y fertilizantes, se puede mencionar su aporte como fuente de carbohidratos para los procesos de fermentación microbiana.