PRECOCI IEN O ENZI ATICO CONTINUO PARA LA PRODUCCION DE UNA HARINA DE MAIZ INSTANTANEA PARA REFRIGERIOS Y TORTILLA
Campo de la Invención La presente invención se relaciona a un método de precocimiento a baja temperatura y cerca al pH neutral para la producción de harina de maíz y, más particularmente, a uno que logra la hidrólisis parcial continua de los heteroxilanos de salvado y paredes celulares almidonosas y evita la pregelatinización excesiva con una mezcla de endoxilanasa y endoamilasa como un auxiliar de procesamiento durante la fabricación de una harina de maíz instantánea para la elaboración de un refrigerio y tortilla. Antecedentes de la invención La producción de harina para masa de alta calidad puede ser producida por técnicas convencionales solamente si el maíz dentado de grado alimenticio tiene las siguientes características: uniformidad en tamaño de grano y dureza, número bajo de tensión-rompimiento y daño de grano y facilidad de remoción de pericarpio durante el proceso de cocimiento con agua y cal. El grano maduro tiene cuatro componentes separables, en una base de peso seco: el ápice (0.8-1.1%), pericarpio o salvado (5.1-5.7%), endospermo (81.1-83.5%), y germen (10.2-11.9%). Aunque el salvado es algunas veces usado como un sinónimo para pericarpio, en los
REF: 161026 procesos de molido seco o húmedo el salvado incluye el pericarpio, ápice, capa de aleurona (aislada con salvado y piezas adherentes del endospermo almidonoso también. Un salvado de maíz nativo contiene algo de almidón (4-22%) y proteínas (5-8%) que se origina del tejido de endospermo (Saulnier et al. 1995 y Hromadkova et al. 1995) . Se produce la harina de maiz nixtamalizada (NCF por sus siglas en inglés) por las etapas de cocimiento alcalino de maíz, lavado, molido del nixtamal y secado para dar la harina para masa de maiz. Esta harina es tamizada y mezclada para diferentes aplicaciones del producto y es usualmente complementada con aditivos antes de empacar para mesa comercial o tortilla empacada y producción de refrigerio. Aunque el pericarpio es parcialmente removido durante las etapas de cocimiento alcalino y proceso de lavado, todavía se deja fibra del grano de maíz a partir de ya sea un proceso continuo o de lote (Montemayor and Rubio, 1983,. Patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,513,018). La harina de maíz nixtamalizada entera o harina para masa industrial puede contener de 7-9% de fibra dietética total o salvado con 6-8% que consiste principalmente de fibra insoluble en una base seca (Sustain, 1997) . Las paredes celulares o polisacáridos no almidonosos (NSP por sus siglas en inglés) son los componentes de fibra dietética de maíz principales y están compuestos de hemicelulosa (heteroxilano o pentosano y ß-glucano: 4.4-6.2%), celulosa (2.5-3.3%) y algo de lignina (0.2%). De acuerdo a Watson (1987:Tablas IV y VII), el pericarpio de maíz/ápice está contenido hasta aproximadamente 5-6% y el endospermo-aleurona tiene aproximadamente 2% del peso seco del grano.' Este pericarpio también contiene 90% de fibra insoluble (67% de hemicelulosa y 23% de celulosa) y solamente 0.6% de fibra soluble (arabinoxilano soluble y ß-glucano) . Se estima que la fibra dietética en ambos pericarpio (4.9%) y endospermo (2.6%) forma 80% de la fibra dietética total. La fibra insoluble de maíz se encuentra principalmente en el pericarpio y endosperma (aleurona y almidón) lo cual forma 68% de la fibra dietética total (9.5% en una base de peso seco) . Todas las capas de salvado de maíz comprenden la capa nucelar externa (bees ing o cascara) , interna (células cruzadas y tubulares) , y paredes celulares del endospermo (aleurona y almidonosas) . La capa de célula tubular más interna es una línea de tubos longitudinales presionados fuertemente contra la capa de aleurona. Después hay un área muy floja y abierta llamada la capa de ..célula cruzada, la cual tiene un bastante espacio intercelular. Estas áreas proporcionan interconexiones capilares entre todas las células, lo cual facilita la absorción de agua. El pericarpio se extiende a la base del grano, uniéndose con el ápice. Dentro del ápice hay células ramificadas esponjosas conectadas abiertamente con las células cruzadas. A diferencia del endospermo de maiz, en el cual la fibra soluble cuenta 12% de la fibra total (4.1%) en trigo entero, la fibra soluble representa 22% de la fibra total (aproximadamente 20% de la captación de agua de harina se enlaza a la fracción de pentosano soluble) . El arabinoxilano es un polímero complejo (20,000-170,000 Daltones) . con una estructura principal lineal de unidades de (1,4) -ß-xilopiranosilo a las cuales se unen los substituyentes a través de los átomos 02 y 03 de los residuos xilosilo (principalmente, oc-L-arabinofuranosilo) . Este polímero es enlazado aparentemente al esqueleto de celulosa en la pared celular de maíz por la reticulación de enlace éster a través del ácido ferúlico y diferúlico (Watson, 1987) . Sin embargo, la insolubilidad de heteroxilano en salvado de maíz puede ser debido a los enlaces de proteína-polisacárido y una estructura altamente ramificada (23% de la estructura de xilano no porta cadenas laterales) como es opuesto al salvado de trigo (Saulnier et al., 1995) . Durante el cocimiento alcalino y/o macerado, hay cambios químicos y físicos tales como pérdidas nutrimentales junto con remoción · parcial de pericarpio o salvado, degradación de la periferia de endospermo con gelatinización de almidón/hinchamiento y desnaturalización de proteína en el grano de maíz precocido. Las modificaciones nutricionales mas importantes son: un incremento en el nivel de calcio con mejora en la proporción de Ca a P, una disminución en la fibra dietética insoluble y proteína zeina, una reducción en tiamina y riboflavina, una mejora de la proporción de leucina a isoleucina reduciendo el requerimiento para niacina, una disponibilidad de niacina por hidrólisis de aleurona hemicelulósica y fracciones de germen, y lechando las aflatoxinas en el agua residual (Sustain, 1997) . Los métodos de cocimiento conocidos (lote o continuo) han sido propuestos como las variables críticas (Sahai et al., 2001 y Patente de los Estados Unidos de Norteamérica 6,516,710) las cuales determinan la pérdida de sólidos solubles en residuo de agua de cal para biodegradación anaeróbica (1% a 1.5% de COD; Alvarez and Ramírez, 1995). La materia sólida seca (1.5%-2.5%) incluye un promedio de 50-60% de fibra dietética (con 12-13% de fibra sin purificar), 15-20% de cenizas, 15% de almidón, 5-10% de proteína y 5% de grasa. Bryant et al., (1997) muestran un cambio óptimo en comportamiento de almidón en un nivel de cal similar a la industria de masa de maíz donde los indicadores de gelatinización de almidón (digestión de enzimas, capacidad de retención de agua, solubilidad de almidón y temperatura pico DSC=69° a 75 °C) se incrementan con adición de cal de 0 a 0.4%, formando un pico en 0.2%. También encuentran una reducción de la temperatura de viscosidad pico ante la adición de cal hasta 0.5%, lo cual indica hinchamiento de granulo más rápido que requiere menor energía térmica. La nixtamalización del pericarpio de maíz (Martínez et al., 2001) tiene una etapa de primer orden asociada con una disolución rápida de fracciones solubles de agua caliente como almidón y pectina, y grasa soluble en álcali. Una segunda etapa es debido a una hidrólisis alcalina lenta de la estructura de hemicelulosa-celulosa-lignina con una pérdida de hemicelulosa superior proporcional a las concentraciones de pH alcalinas. Las enzimas que degradan arabinoxilano incluyen xilanasas (l,4- -D-xilano xylanohydrolasa, EC 3.2.1.8) y ß-xilosidasas (1, 4-P-D-xylano xilohidrolasa, EC 3.2.1.37). La endozima inicial hidroliza aleatoriamente la estructura principal de xilano insoluble y soluble (EC 3.2.1.8) mientras que la última enzima hidroliza la xilosa a partir del extremo no reductor del polímero de xilosa (EC 3.2.1.37) . La Xilosa no es usualmente el producto principal y es típicamente producida después de la xilobiosa y xilotriosa (oligómero más pequeño) . Virtualmente todas las xilanasas son endoaccionantes como se determina por cromatografía o sus propiedades cinéticas (formación de substrato y producto) , peso molecular y pH (básico o ácido) o su secuencia de ADN (estructura de cristal) . Pueden ser clasificadas estructuralmente en dos familias principales o isoenzimas (F ó 10 y G ó 11) de glicosilo hidrolasas (Jeffries, 1996) . FIO xilanasas son más grandes, con alguna actividad de celulosa y producen oligosacáridos DP bajos (menos específicos) ; Fll son más específicas para xilano y con peso molecular inferior (es decir, Bacillus circulans and Trichoderma harzianum) . Además, la Enzyme Technical Association (ETA, 1999;
FDA, 1998) clasifica como carbohidrasas las siguientes hemicelulasas (nombre trivial) :a) endoenzimas las cuales dividen cualquier parte de la cadena de polímero (EC 3.2.1.8, EC 3.2.1.32=1,3 -ß-xilanohidrolasa, 78=mananohidrolasa y 99=arabinohidrolasa) y b) exoenzimas que solamente atacan ramificaciones o enlaces terminales en el polímero de xilosa lo cual produce xilo-oligómeros (EC 3.2.1.37, EC 3.2.1.55=a-L-arabinofuranosidasa, ácido glucurónico glicolasa y ácido ferúlico esterasa) . Endoenzimas actualmente reconocidas (xilanasas) y exoenzimas producidas de A. niger (EC 3.2.1.8 y 37.55), A. oryzae (EC 3.2.18 ó 32), B. subtilis (EC 3.2.1.99), y Trichoderma longibrachi tum (inicialmente reseei : EC 3.2.1.8) son generalmente reconocidas como seguras (GRAS: 21 CFR 182, 184 y 186) y no requieren aprobación adicional a partir de U.S. Food and Drug Administration o Reconognized as Safe (RAS en Europa: Mathewson, 1998). Sin embargo, los aditivos alimenticios directos e indirectos (es decir, materiales de empaque) son regulados en 21 CFR 172 y 174-178 también. Aditivos secundarios directos, una subclase de aditivos directos, son primariamente auxiliares de procesamiento los cuales son usados para realizar un efecto técnico durante el procesamiento de alimentos pero no se proponen para servir como un aditivo técnico o funcional en el alimento terminado. También son regulados en 21 CFR 173 (Lista parcial de preparaciones enzimáticas que son usadas en alimentos) . Finalmente, todas las substancias GRAS producidas a través de ADN recombinante las cuales fueron ampliamente consumidas antes a 1958, y las cuales han sido modificadas e introducidas comercialmente después de 1958 deben cumplir con requerimientos regulatorios propuestos en 21 CFR 170.3 (GRAS Notice) . Los beneficios de usar una xilanasa comercial (endoenzima) en harinas de cereal en lugar de una preparación de hemicelulasa no específica (endo/exoenzima) son una reducción en actividades laterales (celulasa, beta-glucanasa, proteasa y amilasa) y una reducción de pegajosidad de pasta. Las enzimas que degradan el arabinoxilano con actividades endo-accionamiento y exoaccionamiento bien definidas han llegado a ser comercialmente disponibles, para alimentos y alimentación, a partir de las siguientes compañías: Alltech, Amano, Danisco-Cultor, EDC/EB, Genencor, Gist-Brocades , Iogen, Novo, Primalco, Rhodia and Rohm. Aplicaciones sugeridas para xilanasas comerciales (endopentosanasas) y hemicelulasas (pentosanasas) mencionadas en la literatura incluyen: 1) mejorar la humectación de granos gastos y reducción de energía durante el secado; 2) facilitación de formulación de pasta con menos agua, reducción de pegajosidad en producción de fideos y pasta; 3) reducción en el contenido de agua cuando se formulan granos para hojuelas, hojaldre o extrusión; 4) retardar el aranciamiento o endurecimiento en pan; 5) relajamiento de pasta para producción de galleta y galleta salada y uso de harinas de cereal pegajosas en nuevas formulaciones de producto; 6) incremento en remoción de salvado cuando se agrega a agua atemperada; y 7) reducción tanto en el tiempo de macerado y fibra almidonosa en molido húmedo de maíz y 8) una xilanasa de exoaccionamiento puede incrementar los azúcares reductores y reacciones de aminoácidos . Un grupo complejo de condiciones determina la vida media del producto horneado, de tal forma que el formulador de alimentos tiene tres procedimientos básicos para la suavidad de migaja: evitar la transferencia de humedad; evitar la recristalización de almidón; e hidrolizar el almidón. El aranciamiento de la migaja está marcado por muchos cambios fisicoguímicos los cuales ocurren "en el siguiente orden: endurecimiento y correosidad de la migaja (retrogradación de almidón) ; apariencia de desmenuzado; y pérdida de humedad por evaporación. Las amilasas comerciales actúan como agentes anti arranciamiento por descomponer el almidón gelatinizado durante el horneado. Algunas amilasas microbianas comerciales (ETA, 1999; FDA, 1998) se enlistan por nombre y fuente y son: a) endoamilasa {A. oryzaef R oryzae/niveus: EC 3.2.1.1); b) exoglucoamilasa/exoamiloglucosidasa (R. oryzae/niveus y Aspergillus oryzae/niger EC 3.2.1.3); y c) endopululanasa y endoamilasa (B. subtilis B. megaterium, B. stearothermophilus y Bacillus spp.; EC 3.2.1.33,41/58 y EC 3.2.1.133) . Ha sido usada tecnología de modificación genética para desarrollar amilasas con actividad endo o exoaccionante (maltogénica) con termoestabilidad del intermediario (<65°C) y B. stearothermophilus cae dentro de esta categoría. Estas amilasas novedosas son totalmente inactivadas durante el horneado mientras que producen migaja suave sin pegajosidd incluso en dosis superiroes . Lopez-Mungia et al. (Patente Mexicana 952,200) describe un proceso enzimático (con endoamilasas) para obtener tortillas de maíz (a partir de nixtamal o harina de maíz nixtamalizada) , el cual retrasa el arrenciamiento durante almacenamiento ambiente o congelado . Una adición moderada de exoxilanasa disminuye la captación de agua en pasta de trigo, mientras que usar una endoxilanasa incrementa el enlace de agua y xilanos solubles así como también para un producto de pan de alta humedad. Por el contrario, si se va a disminuir la gelatinización de almidón, es deseable una adición superior de endozima y la hidrólisis de la fracción soluble libera agua para productos de galletas o galleta salada de baja humedad (Patente EPA 0/338787) . Por lo tanto, un nivel adecuado de xilanasa resulta en suavecimiento de pasta deseable sin provocar pegajosidad, por lo que se mejora la capacidad de maquinado durante las operaciones de formación y horneado. Haarasilta et al . (Patente de los Estados Unidos de Norteamérica 4,990,343) y Tanaka et al. (Patente de los Estados Unidos de Norteamérica 5,698,245) han propuesto que el uso de hemicelulasa o pentosanasa con una celulasa (Cultor and Amano) provoca la descomposición de fibra insoluble de trigo para incremento de volumen de pan. Rubio et al (Patente del Reino Unido 2,371,205) mejoran la flexibilidad y elasticidad de tortillas de maíz empacadas después de 7 días de almacenamiento ambiente por agregar una mezcla de enzimas fúngicas de hemicelulasa y celulasa (> 100 ppm) a la harina de maíz nixtamalizada. Antrim et al. (Patente Canadiense 2,015,149) describen un proceso para preparar un producto farináceo, triturado en el que se cuece el grano entero (trigo) , se trata con una isoamilasa microbiana, se templa (es decir mantenerlo) y se forma con el fin de hornear o tostar el producto de trigo triturado. Tobey et al. (Patente de los Estados Unidos de Norteamérica 5,662,901) han usado una fórmula de enzimas (>200 ppm) y acondicionan el grano húmedo o enjuagado (sorgo) por al menos 30 minutos. Las enzimas microbianas comprenden una hemicelulasa, una amilasa, una pectinasa, una celulasa y una proteasa para incrementar tanto la ganancia de peso animal y eficiencia de uso del alimento. Van Der Wou et al. (Patente de los Estados Unidos de Norteamérica 6,066,356) también reportan el uso de ADN recombinante endo-arabinoxilanasa (Gist Brocades) que descompone los sólidos insolubles en agua (~1.5%) a partir de maiz desgerminado e incrementa su digestión in vitro (13%-19%) para alimento animal o en harina de trigo para mejorar el volumen de pan (~9%) . Un proceso piloto (solicitud de Patente WO 00/45647) para la preparación de un producto alimenticio de masa modificada usa un agente reductor (metabisulfito) o una enzima como un auxiliar de procesamiento (disulfuro isomerasa o ácido tiol-proteasa/Danisco) con masa o maíz entero antes a la nixtamilización de lote de tal forma que se modifica la proteína nativa. Jackson et al. (Patente de los Estados Unidos de Norteamérica 6,428,828) describen un proceso de lote similar donde el grano entero es macerado y se digiere con una proteasa alcalina comercial (<500-1000 ppm en 50°C-60 °C; pH>9 con>450 ppm de cal) el cual altera la estructura de zeina similarmente al cocimiento alcalino con una gelatinización parcial (~20%-40%) . Se clona la enzima de tioredoxina termoestable transgénica novedosa en maíz (alta proteína) principalmente para mejorar la capacidad de extracción y recuperación de almidón y proteína importante en producción de hojuela de sémola de maíz y en producción de masa. La reducción de enlaces de disulfuro de la proteína altera la naturaleza de la harina de maíz (como un substituto de trigo a partir de variedades de maíz con alto contenido de proteína) durante el macerado o acondicionamiento del grano a partir de 45 °C a 95 °C en lugar de usar sulfitos. La maceración de lote es requerida para suavizar el grano y entonces aflojar los gránulos de almidón a partir de la matriz complicada de proteínas y material de pared celular que forma el endospermo de maíz (solicitud de Patente de WO 01/98509) . La tortilla es el producto de maíz comestible principal en Norteamérica y América central . Es una crepa plana, redonda, sin levadura y horneada, delgada (pan de maíz plano) hecha de masa fresca o pasta de maíz preparada de harina de maíz nixtamalizada industrial (harina de maíz tratada con cal) . Puede ser mencionado que la tortilla, cuando se elabora manual o mecánicamente y sin aditivos de ningún tipo, tiene una vida media máxima de 12 horas en temperatura ambiente (Patente de los Estados Unidos de Norteamérica 3,730,732) . Después de ese tiempo se descomponen por microorganismos contaminantes (bacterias ropy: Bacillus spp. o manchas mohosas) y llegan a ser duras o aranciadas (retrogradación de almidón) debido a cambios microbianos/fisicoguímicos en el constituyente de almidón de ya sea tortilla almacenada o recalentada. Es conocido que las tortillas cuando se mantienen bajo condiciones en las cuales no se pierde la humedad, sin embargo llegan a ser inflexibles con el tiempo y se rompen o fracturan fácilmente cuando se doblan. En el Noreste de Sudamérica, particularmente en Colombia y Venezuela, el maíz de endospermo duro es procesado con tecnología de molido seco sin agua residual y es además convertido en una harina precocida, desgerminada y sin salvado para alimentos de maíz tradicionales. Su consumo es principalmente en la forma de "arepa" , la cual es una crepa plana, o de forma de ovoide, sin levadura, y horneada gruesa, hecha de harina de maíz instantánea. En otros países de Sudamérica, el alimento de maíz (molido grueso) y harina de maíz (molido fino) son usados para diferentes mezclas de horneado (por ejemplo, pan de maíz, crepa) , pastas para rebozado y refrigerio. Los procesos de fermentación de alimentos dependen de tanto actividades enzimáticas y microbianas para la degradación de fibras, almidones, proteínas, factores antinutricionales y tóxicos. En algunos casos, los procesos microbianos están asociados con procesos de fermentación endógenos, los cuales exhiben propiedades únicas. Los microorganismos son actualmente la fuente primaria de enzimas industriales: 50% se derivan de hongos y levaduras; 35% de bacterias, mientras que el 15% restante son ya sea de origen vegetal o animal . Las enzimas microbianas son producidas comercialmente ya sea a través de tecnologías de fermentación sumergida o fermentación de sólido substrato. El uso de biocatalizadores o enzimas tiene el potencial para incrementar la productividad, eficiencia y salida de calidad en operaciones de procesamiento agroindustrial en muchos países desarrollados. Estos procesos bioquímicos generalmente tienen requerimientos para una simple fabricación base, baja inversión de capital, y consumo menor de energía que otras operaciones de unidad de procesamiento de alimentos. Las fermentaciones alcalinas y de pH neutral de varios fríjoles (soya y algarrobo) , semillas y hojas proporcionan concentración de proteína/lípido, algo de sabor, condimentos alimenticios de bajo costo a millones de gente principalmente en Africa y Asia (da adawa/ogiri de Nigeria, ogiri-saro de Sierra Leona, natto de Japón, kenim de India, cabuk/semaky de Indonesia) . En base al uso de Bacillus spp. (B. subtilis B. Licheniformis, B. Pumilus) , las fermentaciones son principalmente proteolíticas, lo cual produce mezclas ricas en aminoácidos/péptidos sin amilasa microbiana y actividades de lipasa en substratos alimenticios (Steinkraus, 1996) . El pozol es una pelota de pasta de maíz fermentada (a partir de nixtamal o maíz tratado con cal) producida y consumida, como una bebida/gacha, por la población indígena y mestiza en S.E.
México. Es una fermentación láctica de 10 días compleja la cual implica por lo menos cinco grupos de interacción. Estos incluyen la flora natural en la pasta preparada recientemente o harina de maiz nixtamalizada (Bacillus spp. resistente al calor y Actinomycetes spp.); A. azotophilum y K. pneumonía (JE?, aerogenes) ambas las cuales crecen en medio libre de nitrógeno y son probables para incrementar la proteína microbiana sin purificación durante esta fermentación de substrato-solido . Los otros grupos incluyen una bacteria de ácido láctico (Lactobacillus sp. Amilolítica) , la cual incrementa su sabor (0.7% de ácido láctico) mientras que disminuye el pH alcalino (de 8 a ~5) ; C. tropicalis la cual contribuye al aroma (frutal) , y G. candidu la cual produce una textura esponjosa (Ramírez and Steinkraus, 1986) . Por otra parte, un proceso de molido húmedo de maíz para producción de almidón implica una fermentación ácida (pH<5) durante el macerado o enjuagado de granos de maíz entero a contra corriente (24-48 horas en 45-50 °C) . El propósito es suavizar el endospermo y romper los enlaces de disulfuro que mantienen la matriz de proteína junta. El macerado es una operación de unidad limitada de difusión donde se requieren dos auxiliares químicos y bioquímicos de macerado con agua (con -0.10-0.25% de bióxido de azufre y ~0.5-2.0% de ácido láctico usualmente producidos por Lactobacillus spp) . Los mismos pueden expanderse en el grano de maíz a través del extremo base del ápice, moverse a través de las células cruzada y tubulares del pericarpio a la corona del grano y en el endospermo (Watson, 1987) . El resultado principal de una fermentación láctica es una dispersión de proteina/zeina de endospermo y un incremento de liberación de almidón durante el molido subsecuente para gacha de maíz fermentada con ácido/gachas tales como: kenkey de Gania, ogi de Nigeria (industrial), uji de Kenia y mahe u de Sudáfrica (Steinkraus, 1996) . La harina de maíz o para masa industrial apropiadamente procesada simplifica la producción de productos de tortilla y refrigerios, porque el cliente elimina las técnicas de manejo requeridas para tratamiento de agua residual, aseguramiento, manejo y procesamiento de maíz en masa fresca para tortillas y refrigerios. Sin embargo una harina de maíz instantánea puede tener la siguiente calidad y desventajas de costo: alto costo, carencia de sabor y textura pobre en masa y alimentos de maíz de tercera generación (3G) . Estos pueden incluir cocimiento de extrusión, seguido por enfriamiento, mantenimiento (envejecimiento) y secado para hacer (granulos de refrigerios) los cuales se expanden por freído para hacer el producto de refrigerio final . Otro ejemplo es cereales para desayuno hechos por cocer el grano entero (trigo, arroz, o maíz) , seguido por enfriar, atemperar (acondicionar) , cortar en tiras, formar en "biscochos" y horneado . Los procesadores de maíz pueden generar valor agregado a partir de sus operaciones industriales en uno de los tres procedimientos: desarrollar nuevos productos a partir de nuevos híbridos, incrementar el rendimiento de productos tradicionales a partir de maíz, y mejorar la eficiencia del proceso en un costo unitario inferior. En el pasado, esto ha sido hecho por métodos y usando un aparato en el cual el grano es cocido y/o macerado en una solución de cal-agua tal como aquella descrita en las Patentes de los Estados Unidos de Norteamérica No. 2,584,893, 2,704,257, 3,194,664 y 4,513,018. Estos métodos de la técnica anterior para la producción industrial de pasta de maíz o harina para masa implican tiempos de cocimiento y macerado acelerados con grandes cantidades de pérdidas de sólidos (~1.5-2.5%) en el líquido de desecho. Además, se pierden los micronutrientes tales como vitaminas y aminoácidos, dependiendo de la severidad de las etapas de cocimiento y lavado. Muchos y variados métodos para la producción de harina de maíz instantánea para productos alimenticios que implican cantidades reducidas de agua con procesamiento de tiempo corto y cocimiento a baja temperatura para un alto rendimiento del producto final han sido desarrollados, como se refleja por las siguientes Patentes de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,594,260, 5,176,931, 5,532,013 y 6,387,437. En esta conexión, se hace referencia a las siguientes Patentes de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,594,260, 5,176,931, 5,532,013 y 6,265,013 también requiriendo un secado a baja temperatura. Por el contrario, las Patentes de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,513,018, 5,447,742, 5,558,898, 6,068,873, 6,322,836, 6,344,228 y 6,516,710 usan una deshidratación a alta temperatura o cocimiento en lugar de un cocimiento a baja temperatura . Teniendo en mente las desventajas de los métodos de la técnica anterior, varios estudios no han usado solamente un precocimiento a baja temperatura con agua residual mínima, sino también fracciones de maiz separadas como se refleja por las siguientes Patentes de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,594,260, 5,532,013, 6,025,011, 6,068,873, 6,265,013, 6, 326, 045 y 6, 516, 710. Unas cuantas aplicaciones para macerado enzimático son también probadas para convertir un procesamiento de masa tradicional con agua residual reducía en un proceso bioquímico novedoso (solicitud de patente WO 00/45647 y Patente de los Estados Unidos de Norteamérica 6,428,828). Aunque los métodos de la técnica anterior descritos anteriormente son capaces de precocimiento o macerado enzimático ácido o alcalino de maíz entero por ya sea procesamiento de masa modificada o harina para masa, no está todavía disponible una aplicación industrial continua usando una endoxilanasa y endoamilasa como un auxiliar de procesamiento, en casi un pH neutral, en el mercado en el momento de la invención. Sumario y Objetos de la Invención Por consiguiente, es un objeto de esta invención proporcionar un alejamiento completo de los métodos de precocimiento acelerados de la técnica anterior de procesamiento térmico, mecánico, químico y enzimático o biocatalítico de maíz entero con el fin de controlar la gelatinización de endospermo almidonoso sin usar auxiliares químicos durante la producción de harina de maíz instantánea para refrigerios y tortillas. Es otro objeto de esta invención usar cocimiento a baja temperatura con una solución de endoxilanasa y endoamilasa microbiana para una hidrólisis parcial de heteroxilanos de salvado de maíz y paredes celulares almidonosas durante la producción continua de harina de maíz precocida. Se prefiere un uso combinado de una solución de endoxilanasa y endoamilasa comercial. Otro objeto es usar un método industrial y aparato que implica un precocimiento a baja temperatura, cerca al pH neutral el cual no solamente solubiliza las paredes celulares de maíz junto con una difusión más lenta de agua que efectúa un hinchamiento de granulo de almidón controlado, sino también resulta en una pérdida de sólidos de maíz reducida. Los anteriores y otros objetos y ventajas de la invención se logran por un nuevo proceso continuo aplicado a la producción de harina de maíz precocida o harina de maíz instantánea para refrigerios y tortillas, modalidades del cual incluyen un precocido de maíz de tiempo corto seguido por un precocimiento a baja temperatura y pH casi neutral con una solución de endoxilanasa y endoamilasa como un auxiliar de procesamiento para así efectuar una hidrólisis parcial de fibra dietética y paredes celulares almidonoss abajo de la temperatura de gelatinización, preacondicionamiento de grano precocido y pérdida de sólido de maíz reducidos, lavado y estabilización del contenido de humedad a un nivel óptimo deseado para triturado, molido y secado del grano preacondicionado para producir una gelatinización parcial uniforme, enfriamiento y secado de la partícula molida seca, separar y recuperar el molido fino así producido a partir del molido más grueso mientras que el último es además aspirado para remover una fracción de salvado para harina integral o uso en alimentación, volver a moler el molido más -grueso aislado y además tamizarlo para obtener una harina de maíz instantánea para productos fritos y alimentos de tercera generación (eG) , y mezclar solamente una harina fina con cal para producir una harina para masa para tortillas y similares .
Breve descripción de las Figuras La invención será más totalmente entendida a partir de la descripción, la cual sigue, y de la figura 1 anexa la cual representa una modalidad de esta invención en un diagrama de flujo del tipo de bloques que ilustra el proceso continuo e industrial usando un precocimiento a baja temperatura y cerca del pH neutral con una solución de endoxilanasa y endoamilasa como un auxiliar de procesamiento. Descripción detallada de las modalidades preferidas Con referencia primero a la Figura 1, se representa, en forma de diagrama de flujo, una modalidad de la presente invención. Incluye un precocedor 1, un acondicionador húmedo 3; un lavador 3 con un alimentador, un molino primario 4; un horno 5, un secador 6 con un ventilador; un primer separador de ciclón 7; un enfriador 8 con un ventilador asociado; un segundo separador de ciclón 9; un tamiz 10, un sistema clasificador 11; y un molido secundario 12. El precocedor 1, cuyo diseño es conocido per se, es alimentado con maiz limpio y agua para macerado caliente (70°C a 85°C) recirculada a partir del acondicionador húmedo 2 para formar una suspensión acuosa (relación de maíz a agua de aproximadamente 1:1 a 1:1.5). El grano de maíz es hervido con el fin de perder sus paredes celulares de salvado e hidratar parcialmente en un intervalo de 9% a 12% a un intervalo de aproximadamente 24% -27% por un periodo de aproximadamente 20 a aproximadamente 60 minutos. Hay una absorción inicial rápida seguida por una hidratación subsecuente más lenta directamente proporcional a su tiempo de inmersión de grano. Enseguida, se agrega continuamente una solución de xilanasa y amilasa microbiana como un auxiliar de procesamiento de alimentos en el precocedor en un intervalo de baja temperatura de aproximadamente 50°C a 70 °C por otro periodo de 75 a 120 minutos. Esto permite al grano precocido enzimáticamente ser producido en contenidos de humedad de entre 31% y 34%, mientras que el pH es mantenido en un pH cercano al neutral de aproximadametne 6.0 a aproximadamente 8.0 con la adición de una solución de endoxilanasa y endoamilasa al 10% para suministrar de 0.025% a aproximadamente 0.250% en peso de auxiliar de procesamiento (en base al maíz limpio) . Por controlar el calentamiento de vapor junto con el tiempo de residencia del grano, es posible precocer el maíz en una temperatura de aproximadamente 50°C a 90 °C por un periodo total de 95 a aproximadamente 180 minutos con el fin de permear sus capas de salvado. Se reemplaza la pérdida de agua residual en el precocedor con agua calentada por vapor recirculada a partir del acondicionador húmedo 2, la cual se regula para mantener el contenido de sólidos solubles de la suspensión a partir de aproximadamente 0.8% a aproximadamente 1.6%. El precocedor industrial realiza una hidrólisis parcial de salvado de maíz y paredes celulares almidonosas que promueve una difusión rápida de agua a través de las capas de pericarpio y ápice, y después en una penetración lenta por medio de endospermo y paredes celulres de germen que incrementan el .linchamiento de gránulo de almidón. Este precocimiento enzimático continuo (es decir, abajo de la temperatura de gelatinización o <70°C) además controla tanto la fibra dietética e hidrólisis almidonosa (de aproximadamente 0.6% a aproximadamente 1.2% de sólidos solubles) , de esta forma permitiendo una reducción del 40% en pérdida de sólidos de agua de maceración como se compara con el cocimiento alcalino tradicional (por ejemplo, >2% de sólidos disueltos; Patente de los Estados Unidos de Norteamérica 6,516,710 y 4,513,018). La suspensión de maíz precocida parcialmente es entonces pasada a un acondicionador húmedo 2, cuyo diseño es conocido per se, donde se equilibra con agua caliente recirculada a partir del lavador 3, para lograr un contenido de humedad residual uniforme de aproximadamente 34% a aproximadamente 38% por aproximadamente 15 a aproximadamente 60 minutos de tiempo de tránsito a través de la unidad. El maíz acondicionado es después de esto pasado a un lavador 3 , donde se rocía con agua ambiental con el fin de estabilizar su nivel de humedad de aproximadamente 38% a aproximadamente 40% y se separan por lavado los sólidos solubles con endoxilanasa y endoamilasa desnaturalizadas como agua residual . Después de esto, el maiz acondicionado y lavado es alimentado a través de un alimentador, cuyo diseño es conocido per se, a un molino primario 4 de tal forma que el ma z premolido y aire caliente que viene de un horno 5, es mezclado y cocido parcialmente por un secador industrial 6 cuyo diseño es conocido per se. El grano premolido es por lo mismo secado rápido en una alta temperatura de 190°C a aproximadamente 230°C por un tiempo corto de 5 segundos a aproximadamente 30 segundos. Su endospermo almidonoso es parcialmente gelatiniado o precocido para producir un contenido de humedad de 16% a aproximadamente 18% dependiendo de la granulación que se produce para refrigerios y tortillas . El aire caliente cargado con humedad (110°c a 125°C, y 11% a 13° de humedad) es extraído con un primer separador de ciclón 7 de tal forma que la extracción de humedad adicional puede tomar lugar por impulsar el material seco a través del enfriador 8 con un ventilador asociado, de esta formando además disminuyendo el contenido de humedad de 16-18% a aproximadamente 9-12% (similar al maiz entrante) . Después de la extracción adicional de aire caliente cargado con humedad (95 °C a 100°C) con un segundo separador de ciclón 9,. la partícula seca precocida es dirigida a un tamiz 10 donde la fracción fina es separada (bajo una malla 16-20 a 45-60) como harina de maíz instantánea y la fracción más gruesa es además separada. La última fracción gruesa es además separada en un sistema clasificador 11 en donde se obtienen dos fracciones, una fracción ligera en salvado la cual es aislada como alimento o para harina integral con un contenido de humedad entre "9% a 12% (lo cual representa de aproximadamente 3% a aproximadamente 7% del peso total de maíz entrante) , y una fracción más gruesa pesada que es remolida en un molino secundario 12. El producto molido del molino secundario 12 es recirculado al tamiz 10 para tamizado adicional y producir una harina de maíz homogénea para productos fritos y refrigerios de tercera generación (productos 3G) . Si se desea, la harina de maíz instantánea puede ser mezclada con cal grado alimento (de 0.05% a aproximadamente 0..25% en base a la harina) para producir una harina para masa para hacer tortilla y similares. Para uso en fabricación de refrigerios, la harina de maíz instantánea es rehidratada preferentemente por mezclar con agua caliente a partir de una relación en peso de 1:0.8 a aproximadamente 1:1.0 para formar una pasta de maíz (de 45% a 50% de humedad final) para productos fritos y alimentos de tercera generación (de 15% a 30% de aceite total) . Para uso en fabricación de tortilla, la harina para masa hecha del método presente puede ser rehidratada con agua a partir de una relación 1:1.1 a aproximadamente 1:1.3 en peso para una pasta de masa (de 50% a 60% de humedad final) usada en tortilla y similares (de aproximadamente 45% a 50% de humedad) . En este método, el precocimiento enzimático novedoso resulta en una reducción de 35% a 45% en sólidos de maíz de agua residual, con correspondientemente menos costos de aguas negras y energía, como se compara con los métodos industriales (1%-1.6% COD) . Adicionalmente, el precocimiento enzimático de la invención permite una reducción del 50% en uso de cal si se produce una harina para masa instantánea para mejorar nuevos sabores en alimentos a base de maíz como productos fritos con sabor o productos de refrigerios de tercera generación. El precocimiento de baja temperatura (<70°C) en casi el pH neutral (6-8) usando una solución de endoxilanasa y endoamilasa (0.025%-0.250%) no solamente auxilia en la despolimerización de los heteroxilanos de pared celular sino también mejora su remoción de salvado. Ambas endoenzimas hidrolizan la aleurona y paredes celulares de endospermo almidonoso facilitando una difusión de agua simultánea y una gelatinización reducida sin usar ya sea una adición de cal <0.25% (Patentes de los Estados Unidos de Norteamérica No. 6,516,710, 6,428,828, 6,344,228 y 6,387,437) o <0.25% de sulfitos (Patente de los Estados Unidos de Norteamérica 6,322,836). Hay adicionalmente un potencial en rendimiento de harina de maíz de 93% a aproximadamente 97% del peso total de maiz precocido enzim ticamente como se compara con el proceso de cocimiento alcalino comercial, el cual produce 88%. Por pregelatinizar el material de pared celular almidonoso hay un grado superior de remoción de salvado de las capas externas (cáscara) a partir de las capas de endospermo aleurona internas o adherentes . Mientras que la harina de maiz instantánea producida por el método novedoso puede de esta forma comprender un rendimiento promedio al 95% de harina por kilogramo de maíz, la harina sin salvado y desgerminado producida por un proceso de molido seco típico obtiene solamente un rendimiento de 65% a 75%, para comida de maíz (molido grueso) o incluso un rendimiento de 80%-85% para una harina de arepa integral (Patente de los Estados Unidos de Norteamérica 6,326,045). Todavía además, la harina de maíz precocida enzimáticamente y baja temperatura por el presente método tiene un valor nutricional superior como se compara con el molido seco convencional, con más fibra dietética y proteínas dejadas en la harina (INCAP, 1961) . A partir de lo mencionado anteriormente, será aparente que es posible fabricar un harina de maíz parcialmente sin salvado y precocida para refrigerios y tortillas con un precocimiento enzimático el cual es eficiente debido a la hidrólisis parcial de paredes celulares de salvado y solubilización de la periferia del endospermo con pregelatinización de almidón en el grano de maíz precocido, en donde algunas pérdidas del nutriente que pueden haber estado presentes se previenen pero por las características de esta invención. La siguiente tabla da una composición promedio de nutriente típica de harinas precocidas para alimentos de maíz y alimento de tortilla tradicional (INCAP, 1961 y Sustain, 1997) . Se entiende que las modalidades de esta invención de la presente ilustradas y descritas en detalle, son para forma de ilustración y no de limitación. Otros cambios y modificaciones son posibles y están presentes por sí mismos para aquellos expertos en la técnica y por el espíritu de las reivindicaciones anexas . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.
moler el grano de maíz lavado precocido y secar el grano de maíz molido para pregelatinizacion adicional, enfriar y además secar el grano de maíz molido y secado, tamizar el maíz molido para obtener una fracción fina, bajo una malla 20 a 60 para producir una harina de maíz con tamaño de partícula fina, y una fracción gruesa, y aspirar la fracción gruesa tamizada para remover el salvado de maíz. 2. El método de conformidad con la reivindicación
1, caracterizado porque el precocimiento enzimático usa una mezcla de endoxilanasa y endoamilasa en una cantidad de
0.025% a aproximadamente 0.25% en peso del grano de maíz. 3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el salvado de maíz es una fracción ligera, que representa un rendimiento mínimo de 2% a aproximadamente 3% del peso total de grano de maíz. 4. El método de conformidad con la reivindicación
1, caracterizado porque el agua residual producida por las etapas de precocimiento enzimático y lavado comprende una reducción de sólidos de maíz en un intervalo de 35% a aproximadamente 45%. 5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende rehidratar la harina de maíz por mezclar con agua caliente de una relación en peso