Abordar los puntos problemáticos de producción de productos con alto contenido de proteínas con instrumentación

Publicado recientemente por Food Industry Executive aquí.

Escrito por Arnaud Dubat, director de productos y aplicaciones de Tecnologías CHOPIN, una marca de productos de KPM Analytics.

La proteína sigue siendo un nutriente popular de elección para los consumidores. El deseo de seguir patrones de alimentación más saludables ha llevado a los procesadores de alimentos a incluir proteínas adicionales y únicas en una variedad de categorías, que incluyen aperitivos y productos horneados. El aumento del consumo de harinas e ingredientes proteicos no tradicionales, que pueden incluir legumbres, cáñamo e incluso polvos para insectos, presenta tanto oportunidades como desafíos para las panaderías comerciales y los procesadores de aperitivos. La instrumentación adecuada puede ayudar a responder estas preguntas urgentes:

• ¿Cómo incorporo proteínas nuevas o adicionales en la formulación mientras mantengo las características deseadas del producto, como la textura, el volumen y la consistencia general?
• ¿Cómo afectarán estas nuevas variedades de proteínas al procesamiento?

Los consumidores consideran que la proteína es un macronutriente deseable

Las tendencias de consumo y los patrones de alimentación están impulsando el desarrollo y la introducción de alimentos fortificados con proteínas, incluidos los productos horneados y los aperitivos. Según el Encuesta sobre alimentación y salud de 2022 del Consejo Internacional de Alimentación e Información (IFIC), la proteína es el principal nutriente preferido por los consumidores de todas las edades, y el 59% de los adultos estadounidenses intentan deliberadamente incluir más proteínas en su dieta.

Pero no sirve cualquier tipo de proteína. Los consumidores recurren cada vez más a las proteínas de origen vegetal por diversas razones, entre las que se incluyen la sostenibilidad y un perfil de producto más adecuado para usted. Como solo un ejemplo del resultado de esta tendencia, las ventas de proteína de guisante se están disparando, con un CAGR global proyectada del 23,6% entre 2018 y 2025.

Sin embargo, además de sus beneficios, los nuevos ingredientes proteicos también representan desafíos para los fabricantes de alimentos que intentan incorporarlos en el desarrollo de productos, especialmente para productos horneados.

La incorporación de proteínas plantea desafíos

El objetivo principal de cualquier panadero al crear un producto fortificado con proteínas es mantener la apariencia, el sabor y la textura del original lo más parecido posible a la apariencia, el sabor y la textura del producto original. Uno de los desafíos para lograr este objetivo, entre muchos otros relacionados con la fortificación de proteínas, es la hidratación. La cantidad o porcentaje de proteína contenida en un polvo o harina influye en la absorción de agua.

Las proteínas vegetales para hornear pueden incluir harinas simples, concentrados o aislados, con un contenido de proteína que oscila entre el 10 y el 30% en base seca para las harinas y hasta el 85% para un aislado.

Cuanto mayor sea la concentración de proteína, mayor será la absorción de agua. Dependiendo de la aplicación, si la harina no absorbe suficiente líquido o agua, esto puede crear una textura seca y quebradiza en el producto final. Por otro lado, si se añade demasiada agua para compensar, la masa puede volverse pegajosa y provocar problemas de maquinabilidad.

Las proteínas también influyen en la extensibilidad y la elasticidad de la masa, así como en el volumen, la estructura y la palatabilidad del producto final. Dependiendo de la fuente, las proteínas alternativas pueden plantear problemas de sabor y textura. La conclusión es que cuanta más proteína de cualquier tipo se añada a una formulación, más puede afectar al procesamiento y a las características del producto final. El objetivo es lograr un equilibrio adecuado.

Los formuladores recurren a mezclas o mezclas híbridas

Lo que estamos viendo en el mercado ahora mismo son muchas mezclas y mezclas que incluyen suero y legumbres. La harina de cáñamo está de moda y, por supuesto, varias empresas están experimentando con insectos en polvo.

Al crear una mezcla o una mezcla, los análisis adecuados pueden ayudar al panadero a determinar los niveles adecuados para sustituir la harina de trigo por una alternativa. Un estudio en Ciencias Aplicadas comparó los panes que incorporaban concentrado de proteína de guisante y concentrado de proteína de soja con un pan de control estándar elaborado estrictamente con harina de trigo. El estudio sustituyó la harina de trigo por un 5%, un 10% y un 15%, y descubrió que una incorporación mínima del 10% de la harina alternativa permitía afirmar que el producto final tenía un «alto contenido de proteínas».

Cuanto mayor sea el nivel de adición de concentrado de proteína, mayor será la intensidad del color de la miga y la corteza. Además, se observó un marcado contraste en el volumen, la porosidad y la elasticidad del pan en las hogazas de concentrado de proteína en comparación con las del grupo control.

En general, el estudio dedujo que a los panaderos que se esfuerzan por hacer una declaración nutricional les podría resultar más fácil sustituir el trigo por harinas alternativas que tengan un alto nivel de proteínas. En comparación con las harinas alternativas con niveles bajos de proteína, las harinas con mayor contenido proteico se pueden incluir como un porcentaje más bajo de la fórmula general. Esto puede ayudar a mitigar la pérdida de gluten en la reología de la masa y en la textura, apariencia y aceptación del producto final.

La proteína está relacionada con los niveles de gluten

El gluten es la línea divisoria entre lo que se considera una harina funcional y las que no lo son. Por esta razón, contribuye a la reputación del trigo como la más versátil de las harinas utilizadas para hornear.

Los niveles de proteína de la harina de trigo se correlacionan con el contenido de gluten. El trigo duro contiene un nivel más alto de proteína y gluten que el trigo blando. Por lo general, los productos horneados, como el pan, los bagels e incluso los pretzels, contienen gluten y un nivel de proteína más alto (12 a 14%) para su estructura, en comparación con los pasteles hechos con harina de repostería (8 a 9% de proteínas) y galletas o pasteles (5 a 8% de proteínas).

El gluten es lo que hace que una masa sea una masa, por lo que es extensible y retiene el gas para darle una forma y textura adecuadas, entre otras propiedades.

Al combinar harinas proteicas alternativas con harina de trigo, se debe tener en cuenta el nivel de proteína y, por lo tanto, el contenido de gluten de la harina de trigo seleccionada para un desarrollo adecuado de la masa.

La proteína es solo una parte de la ecuación total

Las propiedades del gluten ayudan a ilustrar el hecho de que un análisis inicial de la harina proporciona una fracción de la información que un análisis completo podría proporcionar para ayudar a guiar el proceso de horneado.

La masa es un sistema complejo con múltiples componentes que interactúan. El calentamiento de una proteína cambia su estructura e interacción con otros ingredientes. El comportamiento general de la masa y su resultado final están relacionados con las interacciones entre las harinas, los almidones y otros ingredientes incluidos en la formulación, además de los tiempos de mezcla, el tiempo de reposo y el tiempo y las temperaturas. Una herramienta analítica objetiva puede cuantificar el comportamiento y las propiedades reológicas de la masa.

La información útil para el panadero resultante de las pruebas analíticas debería responder a preguntas como:

• ¿Cómo se comportará este material en una masa?
• ¿Qué pasará durante la fermentación y el horneado?
• ¿Cuánta agua se debe agregar para obtener una consistencia adecuada de la masa?
• ¿Este ingrediente y los ajustes correspondientes al formulario afectarán al tiempo de mezcla?
• Si se mezcla otra proteína con harina de trigo, ¿qué nivel de proteína debe contener la harina de trigo?

Por ejemplo, una ronda de pruebas analíticas realizadas con dos variedades de proteína de grillo en polvo mezcladas con harina de trigo respondió a muchas de estas preguntas. En las pruebas se identificaron las cantidades óptimas de harina de grillo para incorporarla y se midió el impacto que estas proteínas en polvo tenían en todo el proceso de producción, desde la formación de la masa hasta la última hogaza.

Las pruebas revelaron que es posible reemplazar la harina de trigo tradicional con un máximo de un 5% de proteína de grillo en polvo. Agregar mayores cantidades tuvo un gran impacto en la extensibilidad. La mala expansión de la masa y la retención de gas dieron como resultado un menor volumen de pan y una disminución del número de celdas de aire. Esto también provocó un envejecimiento más rápido.

Hay muchas variedades de polvo para insectos disponibles en el mercado, y cada una puede comportarse de manera diferente, lo que requiere un análisis independiente de cada tipo.

Las herramientas analíticas muestran una imagen más clara de la calidad de la masa

Un caracterizador de masa ofrece una universal y exhaustivo análisis del comportamiento de la masa durante la mezcla, durante el ciclo de calentamiento y enfriamiento y a diferentes velocidades de mezcla.

Universal significa que el caracterizador de masa puede analizar el comportamiento de un amplio espectro de tipos de harina, como la harina blanca, la integral, el arroz, el maíz, el sorgo, la soja, el lino, el amaranto, la papa, el trigo sarraceno, la quinua, el mijo, el teff y más.

Es exhaustivo porque evalúa seis criterios de calidad de la masa a lo largo de todo el ciclo de producción de la masa:

• Absorción de agua
• Efectos de la mezcla (desarrollo y estabilidad)
• Resistencia del gluten al calor
• Viscosidad máxima
• Actividad de amilasa
• Retrogradación del almidón

El proceso analítico también es versátil y ofrece a los panaderos múltiples protocolos de prueba para caracterizar mejor el comportamiento de la masa utilizando un tamaño de muestra pequeño de solo 50 g de la harina seleccionada o una muestra de masa de 75 g.

En un caso, un panadero tenía problemas con la alta absorción de agua y la masa pegajosa. Tras investigar con una herramienta analítica, el panadero descubrió que esta situación se debía a que el almidón estaba demasiado dañado y a un equilibrio débil con las proteínas. El panadero pudo corregir este problema estableciendo nuevas directrices para el molinero (proveedor de harina) y, al mismo tiempo, ajustando el proceso de producción en función de una comprensión más profunda del comportamiento de la masa.

Validación del proceso de horneado

Un análisis instrumental ofrece a los panaderos una validación más rápida de un ingrediente o parámetro de procesamiento. Esto elimina el proceso riguroso, lento y costoso de múltiples pruebas de producción. Los panaderos pueden pasar rápidamente de la fase de prueba y volver a la producción.

Además, ofrece un modelo de prueba más completo en comparación con los métodos de prueba que simplemente analizan el contenido de proteínas sin tener en cuenta las características que afectan a la formación y el envejecimiento de la masa.

Al ver una imagen completa, los panaderos pueden ajustar sus fórmulas para obtener el comportamiento deseado de la masa y una mejor maquinabilidad. Además, el análisis acelera considerablemente la reformulación y las pruebas de nuevos productos. Las empresas pueden introducir nuevos productos con un coste más bajo y un mayor ROI.

Arnaud Dubat es director de productos y aplicaciones de Línea de productos CHOPIN de Análisis de KPM. Tiene una maestría en Ciencias y Técnicas para las industrias agroalimentarias, así como una maestría en Marketing Estratégico. Vive en París, Francia.