REACCIONES ENZIMATICAS PARA LA OBTENCION DE ACEITES VEGETALES. DISEÑO DE UN EXTRUSOR REACTIVO.

IDENTIFICACION DEL PROBLEMA DE ESTUDIO: La extracción de aceite de soja, de contenido igual o menor al 20% en peso de materia seca, se realiza con solvente. El aceite se encuentra dentro de las células en organellas, por lo tanto las células de la semilla deben ser destruídas para que el aceite se encuentre disponible a la solubilización en el solvente. HIPOTESIS: En trabajos anteriores se ha demostrado que es posible aplicar una hidrólisis multienzimática sobre laminado de soja para aumentar el rendimiento de la extracción de aceite con hexano (Grasso, F. y col, 2002). Si esta operación es adecuada, el proceso puede aumentar la producción de aceite sin aumentar la capacidad de la planta. Utilizando un procedimiento de "extrusión reactiva", el reactor puede funcionar en forma continua con interacción completa de la solución enzimática y el laminado de soja, sin restricciones difusivas. En la convocatoria anterior del PID se desarrolló el plan de trabajo para llegar a la construcción del reactor. En esta convocatoria se plantea continuar con los estudios necesarios PLANTEO DE OBJETIVOS: Modelado y diseño de un Extrusor Reactivo Multienzimático de Tornillo Simple, adaptado a la línea de proceso convencional para la extracción de aceite de soja por solvente, para lograr aumento en el rendimiento de extracción sin modificar la capacidad instalada. MATERIALES Láminas de soja (Aceitera Bunge S. A.). Enzimas: alfa-amilasa, proteasa, celulasa, hemicelulasa, glucoamilasa y pectinasa (Enzyme Development Corporation - NY). Reómetro (Physica MCR 301-Anton Paar). Dispositivo para modelizado. Reactor. METODOS: Construcción de dispositivo para la simulación de la reacción multienzimática dentro del extrusor. Obtención de datos reológicos del material tratado. Modelado del comportamiento y comparación con las muestras sin enzimas. RESULTADOS ESPERADOS: Construcción del dispositivo para el pretratamiento multienzimático de laminado de soja para la extracción de aceite a escala de laboratorio y planteo del escalado industrial. IMPORTANCIA DEL PROYECTO: El aceite y harina de soja han evolucionado favorablemente, adquiriendo mayor importancia la obtención de aceite debido al impulso por la producción de biocombustible y la exportación a países como China, donde grandes empresas han firmado contratos por cantidades de 120mil Tn de aceite. Este tipo de reactor, permite la posibilidad de realizar una modificación química que pueda adaptarse a la línea de proceso ya existente. Se logra además mejorar aspectos operativos como la reducción en la cantidad de solvente utilizado, teniendo en cuenta los intentos actuales por prescindir del uso de estas sustancias, ahorro de energía y mejor calidad del producto final.

EFECTO DEL ALMIDÓN DAÑADO SOBRE LAS PROPIEDADES DE LAS MASAS PANARIAS Y LA CALIDAD DE LOS PANIFICADOS

Argentina procesó en los últimos años alrededor de 5 millones de toneladas de trigo pan anualmente, y obtuvo poco menos de 4 millones de toneladas de harina de trigo. El 86% de la producción de harina de trigo tuvo como destino el mercado interno. El producto se industrializó de diferente manera: 71,3% para elaborar pan de panadería, 8,6% para pastas, 8,1% para consumo como harina fraccionada y otros, 7,3% para galletitas y bizcochos y 4,7% para pan industrial (SAGPyA). Las semillas de los cereales necesitan almacenar energía para el desarrollo posterior del embrión, la principal molécula de reserva es el almidón. Durante la molturación de los granos de cereales, en la obtención de harinas, una fracción de los gránulos es lesionada, produciendo así lo que se denomina almidón dañado. El almidón dañado afecta las propiedades de las harinas, fundamentalmente, provoca un aumento en la capacidad de absorción de agua, lo que produce masas de difícil manipulación y, en ciertos productos, como galletitas, afecta los tiempos de cocción de los productos debido a que se deben eliminar excedentes de agua. En productos con mayor contenido de agua y con largos períodos de fermentación, como el pan, el incremento en el contenido de gránulos dañados de almidón disminuye la consistencia de las masas. Pese al avance en el conocimiento de las modificaciones en las propiedades de las harinas que produce la presencia de almidón dañado, no se ha establecido claramente su incidencia sobre la calidad panadera de las harinas independientemente del papel que juegan los demás componentes. Además, poco se conoce hasta el momento sobre las posibles acciones que puedan contribuir a compensar los efectos del almidón dañado sobre los productos de panificación, y las modificaciones que podrían llegar a generarse, sobre los parámetros reológicos de las masas y la calidad del pan, a causa de los efectos de una posible mitigación. En el presente proyecto se plantea como objetivo general estudiar la influencia del contenido de almidón dañado sobre la calidad de las harinas para elaborar productos de panificación y analizar los efectos ocasionados por el uso de enzimas en la atenuación de los inconvenientes provocados por el almidón dañado. Se plantea los objetivos específicos: (i) Evaluar el efecto del contenido de almidón dañado sobre las pruebas fisicoquímicas utilizadas para predecir la calidad de las harinas. (ii) Analizar el efecto del contenido de almidón dañado sobre el comportamiento reológico, la microestructura de las masas y las transiciones de fase sufridas por el almidón. (iii) Estudiar el impacto del almidón dañado sobre la calidad de los productos de panificación. (iv) Investigar el efecto del contenido del almidón dañado sobre el envejecimiento del pan. (v) Estudiar el posible efecto mitigante de diferentes enzimas sobre los problemas de calidad derivados de harinas con niveles elevados de almidón dañado.

Materiales de interés tecnológico

Este es un proyecto que tiene por objetivo general dar continuidad a las investigaciones relacionadas a materiales de interés tecnológico que el Grupo Ciencia de Materiales de Fa.M.A.F lleva a cabo. Las diferentes líneas de trabajo se pueden agrupar en tres grandes temas: aceros y superaleaciones basadas en Fe y Ni; cerámicos magnéticos [filtros moleculares de sílice del tipo ZSM-5, MCM-41 y MCM-48 modificados con Fe, Co, Mn; hematita nanométrica] y aleaciones metálicas magnéticas [CoCu, nanohilos y multicapas de CoM y FeM (M= Pt y Pd); aleaciones de tipo Heusler Mn-Ni-Ga, aleaciones CoSiB y FeSiB nanoestructuradas ]. El primer tema apunta a la optimización de las propiedades mecánicas de aceros de medio carbono y baja aleación, de producción nacional y aptos para construcciones mecánicas, y al desarrollo de superaleaciones (Fe,Ni) de alta temperatura, para su aplicación en pequeñas Turbomáquinas Térmicas. En el caso de materiales magnéticos cerámicos y metálicos, el objetivo es la producción y el desarrollo de nanoestructuras novedosas, con propiedades especiales, de potencial uso en nano-dispositivos y nanotecnología en general. En todos los casos se plantea la producción del material de interés a escala laboratorio, con control de las variables del proceso, la caracterización de la microestructura resultante y sus propiedades relevantes. Luego se establecen las correlaciones proceso-microestructura y microestructura–propiedades y se formalizan en modelos para los diferentes mecanismos que operan tanto durante la etapa de proceso (modelos de solidificación, de deposición, de aleado mecánico) como los involucrados en las propiedades de interés (modelos de magnetización, transporte, deformación). En este esquema se busca optimizar las propiedades. El presente proyecto fortalecerá además el área Ciencia de Materiales en la Universidad Nacional de Córdoba, formando en el nivel de grado y posgrado a ingenieros y físicos en esta disciplina. En el área de materiales cerámicos magnéticas nos dedicaremos (en colaboración con CiTeQ-UTN-FRC) a la producción y caracterización de filtros moleculares de sílice de amplio uso en procesos de catálisis, modificados por la incorporación de especies magnéticas. La incorporación del material magnético se realizará mediante técnicas hidrotérmicas y de impregnación. Los composites obtenidos se estudiarán con dos propósitos: evaluar los efectos de la funcionalización magnética sobre el desempeño del filtro de sílice como catalizador de diferentes reacciones y describir las propiedades magnéticas de las pequeñas (2 a 5 nm) nanoestructuras encapsuladas en los poros. Se continuará con la producción y caracterización de partículas de ferritas, con propiedades determinadas a partir del control de los distintos parámetros que intervienen en la síntesis. En la línea de aleaciones metálicas magnéticas se estudiarán las aleaciones de Heusler, con memoria de forma magnetica, las aleaciones CuCo con magneto-resistencia gigante y las aleaciones (Co,Fe)SiB con magnetoimpedancia gigante. Se aplicará la técnica de melt spinning con dos rodillos, a la producción de estas aleaciones. En el caso de aceros de medio carbono el plan propuesto apunta a identificar los micromecanismos de deformación y fractura que pueden operar en estas microestructuras. Se realizará el "collar test" con el objetivo de propagar una grieta radialmente hacia el centro del collar y luego poder observar la sección de material que la contiene. Esta serie de experimentos y observaciones permitirán localizar el inicio de la grieta y avanzar sobre la determinación del tipo de partículas que actúan como intermediarios en la propagación. Se espera que estos antecedentes más los resultados metalográficos arrojen luz sobre los mecanismos de fractura del acero IRAM – IAS 15B41