Ya hemos hablado del control de calidad de las harinas, y de la importancia del gluten en ciertas aplicaciones (no en todas). Pero en el control de calidad de las harinas dominan ciertos equipos que simulan algunas partes de los procesos, y analizan cómo se comportan las harinas en estas. Hay equipos más ligados con el amasado, otros con el formado o manejo de las masas, otros con la fermentación y otros con el horneado.
Amasado
¿Qué ocurre en el amasado?
Durante la primera fase del amasado los ingredientes se mezclan, y en concreto, la proteína de la harina de trigo se hidrata. A continuación, el trabajo mecánico proporcionado permite el desarrollo de la red de gluten. Si el amasado continúa, esta red de gluten puede debilitarse, lo que resulta negativo para el proceso de panificación. Todos estos cambios afectan a la reología de las masas y pueden seguirse con equipos específicos. Entre estos equipos destaca el farinógrafo, tanto por su antigüedad, la amplia bibliografía que existe sobre él, y la solidez de la marca que lo fabrica, que ha ido mejorándolo y actualizándolo con el tiempo. Por ese motivo vamos a hablar del farinógrafo, y después comentaremos otros equipos interesantes.
Farinógrafo
El farinógrafo consiste en una amasadora capaz de medir la fuerza que las palas amasadoras deben hacer para mover la masa. Por tanto, funciona como un reómetro en continuo. Para realizar el análisis es necesario incorporar una cantidad de harina en la amasadora. Comienza el análisis con la adición de agua y el control de la consistencia de la masa. Esta consistencia llegará a un máximo en un cierto tiempo, a partir del cual comienza a disminuir, o al menos a mantenerse. El método oficial dice que debemos corregir la humedad del ensayo para centrar el máximo de consistencia en 500 Unidades Brabender (UB). Esto difícilmente se consigue en el primer intento, por lo que debemos repetirlo una o dos veces hasta que conseguimos centrarlo. Si la consistencia del primer ensayo es muy alta debemos incrementar la cantidad de agua. Por el contrario, si la consistencia máxima es más baja que 500 UB debemos reducir la cantidad de agua. Una vez conseguida una consistencia máxima de 500 UB el análisis continúa durante 20 minutos.
El primer valor que nos proporciona el farinógrafo es la cantidad de agua necesaria para alcanzar las 500 UB, que se denomina absorción de la harina. Este valor está relacionado con la composición de la harina, y suele ser mayor cuando se incrementa el porcentaje de proteína, cuando hay más almidón dañado, o cuando hay más arabinoxilanos, por ejemplo. Pero no es un valor relacionado con la calidad del gluten. Un segundo valor que nos proporciona el equipo es el tiempo de desarrollo de la masa (tiempo que tarda en alcanzar la máxima consistencia), relacionado con el tiempo óptimo de amasado. Este valor sí que suele estar relacionado con la calidad de las proteínas, y las harinas más fuertes suelen necesitar un mayor tiempo de amasado. Este valor no es extrapolable a todas las amasadoras y tipos de masa, pero sí nos da idea de que una harina con mayor tiempo de desarrollo necesitará más tiempo de amasado que otra con menor en cualquier tipo de amasadora.
El farinógrafo también nos da varios valores sobre la velocidad a la que la masa pierde consistencia tras llegar al máximo, como la estabilidad de la masa o el decaimiento. Estos valores también están relacionados con la calidad del gluten, y harinas más fuertes suelen aguantar mejor un exceso de amasado. Por estas relaciones entre los parámetros del farinógrafo y la calidad del gluten, en ciertos países el análisis farinográfico es uno de los métodos más utilizados para evaluar la calidad panadera de las harinas.
Hay que tener en cuenta que el desarrollo de la masa en el farinógrafo necesita entre uno y cuatro minutos. Es, por tanto, una amasadora rápida comparada con muchas amasadoras muy utilizadas en las panaderías españolas, y concretamente mucho más rápida que una amasadora de brazos o de horquilla. Por ese motivo las bajadas de consistencia que se aprecian en el farinograma no son tan importantes, o tan rápidas, en este tipo de amasadoras. Este es uno de los motivos por los que el farinógrafo no se ha impuesto en España, donde habitualmente se han utilizado amasadoras lentas, que calientan poco las masas. Sin embargo, la adopción de métodos de amasado más rápidos, como las amasadoras de espiral, y especialmente algunos sistemas de amasado intensivo industriales, capaces de amasar en menos de un minuto, hacen que una mala calidad del gluten pueda ser dramática si se traduce en una pérdida de calidad de las masas en el sobreamasado. Así, el análisis farinográfico es cada vez más importante en España y otros países, y nos proporciona una información adicional a la obtenida con el alveógrafo.
Hasta este momento hemos hablado del farinógrafo como equipo de análisis de harinas. Pero una de las grandes ventajas del farinógrafo es la posibilidad de utilizarlo para I+D, ya que con él tenemos una amasadora excelente. Con este equipo podemos analizar cómo cambia el amasado con cualquier cambio en la formulación, trabajar con distintas consistencias, e incluso trabajar con las mismas masas que en el proceso de producción. Además, podemos modificar las temperaturas de las masas y otros parámetros. Y no solo tenemos una amasadora, ya que Brabender ofrece distintos accesorios para cambiar la amasadora, permitiendo trabajar con amasadoras de distintos tamaños y con distintos dispositivos amasadores.
Por todo lo descrito el farinógrafo es un equipo muy interesante, tanto para análisis de harinas como para labores de I+D. El gran problema del farinógrafo es su coste, normalmente superior al de equipos similares.
Equipos similares al farinógrafo
Con el tiempo han surgido copias más o menos afortunadas del farinógrafo. Antiguamente existía una empresa austriaca, y en la actualidad hay copias turcas y chinas. Los costes son mucho menores, y el funcionamiento básico similar, pero ni el servicio técnico es el mismo, ni la fiabilidad de los equipos, ni las posibilidades que nos ofrecen.
Entre los equipos similares al farinógrafo hay que destacar el DoughLab, de la casa Perten (hoy en día adquirida por PerkinElmer). Cuando nació este equipo mejoró ciertos aspectos del farinógrafo, como la facilidad de montaje y desmontaje de la cubeta amasadora, o las posibilidades de modificar las condiciones del ensayo y el tratamiento de los datos. Además, está avalado por una empresa de mucho prestigio, con un buen servicio técnico. La entrada de este equipo en el mercado ha provocado mejoras importantes en las últimas versiones del farinógrafo de Brabender, pero las diferencias de precio no son tan importantes como con otros modelos de marcas menos prestigiosas.
Equipos con algo más
Entre los equipos que también analizan el comportamiento de las harinas en el amasado, es necesario destacar el Mixolab. Este equipo actúa en una primera fase de manera similar al farinógrafo, con la diferencia de que la amasadora es muy pequeña. Esto tiene la ventaja de necesitar menos cantidad de harina para el análisis, algo muy de agradecer en programas de mejora genética, donde se dispone de pocas muestras, o con reactivos muy caros. Para estas pruebas Brabender ofrece una amasadora más pequeña de la habitual, pero no tanto como esta. El problema de que la amasadora sea pequeña es que no nos permite usarla simplemente como amasadora para realizar minipanificaciones.
Pero la principal ventaja del Mixolab es que tras la fase de amasado somete a la masa a un calentamiento y enfriamiento, de manera similar a como hace el RVA o el viscoamilógrafo, pero con una ratio harina/agua más similar al utilizado en panificación. Esta información puede estar relacionada con la capacidad de la masa para expandirse en el horno, o con la textura final de los panes. Sin embargo, es un equipo sobre el que falta investigación para poder hacer ciertas afirmaciones. Se ha usado en investigaciones para comprobar el efecto de algunos cambios de ingredientes, pero son necesarias más investigaciones para correlacionar estas analíticas con las características de los productos elaborados.
Por tanto, el Mixolab es un equipo que nos ofrece una información similar al farinógrafo, pero además nos proporciona información adicional. Pero es necesario investigar para conocer la correlación entre estos valores y la calidad del producto final. Y no podemos usar la amasadora para pruebas de panificación, ni tenemos la versatilidad del farinógrafo en cuanto a posibles cambios de amasadora.
¿Y en más grande?
Aunque no están pensadas como equipos de control de calidad, también existen amasadoras con sistemas de análisis del comportamiento de las masas. Estas amasadoras funcionan de manera similar a un farinógrafo, pero no tienen ni la precisión ni la repetibilidad del farinógrafo. Sin embargo, son muy útiles para plantas piloto de I+D, ya que nos permiten realizar panificaciones con masas mucho más controladas que en las amasadoras habituales, y estudiar el efecto de cambios en la formulación en el amasado.
Manejo de la masa
Entre los equipos para el control de calidad de masas y harinas, los que imitan el manejo de las masas son, junto con los que imitan el amasado, unos de los más utilizados. Entre estos destacan dos, el alveógrafo y el extensógrafo.
Alveógrafo
Indiscutiblemente es el rey de los equipos de control de calidad de harinas en España, y en algunos otros países de cultura mediterránea. Sin embargo, en los países anglosajones es más habitual el uso del farinógrafo u otros equipos. El alveógrafo es un equipo producido por la empresa francesa Chopin, que ha ido sufriendo modificaciones y mejoras en las últimas décadas. En España su implantación se produjo en la segunda mitad del siglo XX, y las empresas que lo comercializaron lograron que fuera el equipo básico para el control de calidad de harinas, consiguiendo que el mundo triguero español hablara con lenguaje alveográfico. Por tanto, hoy en día es imprescindible su uso en las harineras, si se quiere hablar con el mismo lenguaje que el sector ya conoce. Esta es la gran ventaja del alveógrafo, pero tiene varios inconvenientes de los que después hablaremos.
El alveógrafo cuenta con una pequeña amasadora donde mezclar la harina con el agua y desarrollar la red de gluten. La cantidad de agua se modifica en función de la humedad de la harina, para conseguir una misma humedad final. Algunos profesionales han criticado este punto, y han sugerido que sería preferible realizar este análisis a una consistencia constante, en vez de a una hidratación constante. Esta modificación puede ser de utilidad en harinas muy fuertes, que generan masas más consistentes con la misma hidratación. Sin embargo, el lenguaje que se habla en España está basado en el análisis tradicional, a humedad constante. Para realizar el análisis a consistencia constante la casa Chopin lanzó el consistógrafo, un equipo que analizaba cómo se comportaba la harina durante el amasado y te permitía modificar la humedad para conseguir una consistencia constante, pero no ha llegado a implantarse, y no ha sido capaz de sustituir al farinógrafo. Otra opción para realizar el análisis a consistencia constante es disponer de un farinógrafo y utilizar la absorción farinográfica, o una modificación de esta, para realizar el análisis.
Tras el amasado, la masa se lamina y se cortan porciones circulares, con una metódica muy marcada y definida. Estas porciones deben sufrir un reposo en una cámara, en condiciones de temperatura y humedad fijas. Y tras este reposo se realiza el análisis, donde se sujetan los bordes de las piezas circulares y se insufla aire en la parte central. Como resultado de este proceso se forma una burbuja, ya que el gluten es capaz de hincharse y retener el aire. El equipo registra la presión en el interior de esta burbuja, hasta que se rompe, momento en el cual acaba el ensayo. En general de una misma masa se obtienen 5 pastones o trozos de masa, y por tanto 5 curvas, de las que se hace una media.
La curva que se obtiene nos arroja varios parámetros útiles. La superficie en el interior de la curva nos indica la fuerza de las harinas (W), y es el parámetro más utilizado en España en la compraventa de trigos y harinas. La altura de la curva nos indica la tenacidad de las masas (P), o lo que nos costaría estirarlas (la resistencia que oponen a deformarlas). La longitud de la curva se denomina extensibilidad (L), y se corresponde a lo que puede estirarse esa masa sin romperse. Aunque ambos parámetros pueden manejarse por separado, es muy habitual hablar de la relación entre tenacidad y extensibilidad (P/L), que se denomina equilibrio de las harinas. Así una harina suele venir definida por su fuerza (W) y su equilibrio (P/L). Los productos que necesitan glútenes débiles y masas muy extensibles, como las galletas tipo María, demandan harinas con poca fuerza y un equilibrio muy bajo. A medida que los productos demandan masas con un gluten más fuerte crece la necesidad de harinas con más fuerza o W. Así las masas de panadería en las que se incorporan ingredientes que reducen la fuerza del gluten, como azúcar, grasas o salvados, suelen requerir harinas más fuertes. Por su parte, cuanto mayor sea la mecanización del proceso las harinas con P/L altos son más difíciles de trabajar. La extensibilidad también debe ser un parámetro a tener en cuenta cuando las masas deben someterse a procesos de laminado, como masas hojaldradas o de pizza.
Hay que pensar que este análisis se basa en la formación de la red de gluten y en su calidad. De hecho, no puede realizarse con harinas sin gluten, ya que no se llega a formar la burbuja. Por tanto, tampoco será de utilidad para evaluar la adecuación de las harinas en aquellos procesos en los que el gluten no se forma, o no tiene un papel esencial, como muchos tipos de galletas, masas batidas o masas escaldadas.
Además de la W, P y L, existe otro parámetro llamado Ie, que indica la forma en que baja la curva tras llegar al máximo (P), ya que esta puede bajar de forma más drástica o atenuada. Este parámetro, relacionado con la elasticidad (capacidad de la masa de retornar a su forma inicial tras un estiramiento), no se usa tanto, pero puede ser un mejor predictor de la adecuación de las harinas para ciertas aplicaciones que los parámetros más habituales o utilizados.
Una de las ventajas que tiene el alveógrafo, además de constituir el lenguaje más hablado en España, y en algunos otros países, en cuanto a calidad de harinas, es la posibilidad de realizar análisis a distintos tiempos, gracias a su cámara de reposo. Comparando el análisis inicial con un análisis con mayor tiempo de reposo, puede detectarse una posible actividad enzimática, que modifica las masas de manera progresiva. Esto ha sido utilizado para detectar el ataque de garrapatillo. Este insecto inyecta un complejo enzimático en el grano, con una alta carga de proteasas, que puede degradar la red de gluten en los procesos de panificación, resultando dramático para la calidad del pan. Si los granos presentan este ataque las curvas alveográficas pierden fuerza y extensibilidad con el tiempo. Normalmente se compara el análisis inicial con el análisis realizado a las dos horas para dar un dato llamado degradación (pérdida del valor de W en porcentaje). Para determinar que existe ataque de garrapatillo debe reducirse la W y la L.
El alveógrafo también tiene importantes inconvenientes. Por una parte, es un equipo en cuyos resultados influye mucho la mano de la persona que realiza el análisis, las condiciones ambientales, y pequeñas modificaciones de sus piezas (por ejemplo, por su desgaste con el tiempo). Esto obliga a participar en circuitos de intercalibración, para garantizar unos resultados acordes con los obtenidos en otros equipos similares. Esta variabilidad ha sido reducida con las últimas mejoras introducidas, ya que las burbujas se generan de manera automática en una atmósfera cerrada en las últimas versiones, pero no totalmente.
Otro de los inconvenientes consiste en que es un equipo muy poco versátil. Es decir, no es posible cambiar las condiciones de las masas (hidratación, inclusión de otros ingredientes, etc.) y obtener resultados. Así no puede realizarse un análisis a la harina integral, a menos que se modifique esta remolturándola. El equipo también ha ido mejorando en ese aspecto, desde aquellos equipos en los que la curva se pintaba, y había que trabajar posteriormente para adquirir los datos, hasta los equipos actuales, donde puedes guardar los resultados y los cálculos se realizan automáticamente. Pero la versatilidad para cambiar las formulaciones es muy limitada, ya que, si las masas no tienen una consistencia determinada no siempre es posible obtener unas burbujas adecuadas, y por tanto las curvas correspondientes.
Por último, hay que indicar que los valores alveográficos no son mágicos, y no nos permiten, por sí solos, garantizar la adecuación de una harina para la mayoría de las aplicaciones. Nos ayudan, como otros valores de calidad del gluten o la harina, pero deben combinarse con otros, como los farinográficos o el contenido proteico, por ejemplo.
Extensógrafo
Este equipo es muy interesante y poco conocido en España. Además constituye una pequeña planta panificadora, ya que incluye una mini boleadora, una mini formadora, y una minicámara de fermentación. Pero necesita una mini amasadora, que es la que ofrece el farinógrafo. Esto hace que la adquisición de ambos equipos sea necesaria para labores analíticas, y su coste es muy elevado.
Las masas del farinógrafo (u otra amasadora) deben dividirse manualmente y se someten a un boleado, formado (para formar unos cilindros de masa) y reposo. Los cilindros, situados en dispositivos especiales, son deformados por un gancho por el centro, y se registra la resistencia de la masa a la deformación. Se obtiene una curva de la que se extraen datos similares a los del alveógrafo, como el área de la curva, la altura máxima y la longitud de la curva. La interpretación de estos resultados es similar a la de los datos del alveógrafo, y también se pueden hacer análisis con distintos tiempos de reposo. La principal diferencia con el alveógrafo es que en este caso se trata de una deformación uniaxial (en un solo sentido o eje), mientras que el alveógrafo, al generar una burbuja, analiza una deformación biaxial. Intuitivamente la deformación del extensógrafo se parece más al manejo de las masas en el procesado, y la del alveógrafo a la que se produce dentro de la masa, durante la fermentación.
El problema del extensógrafo para el análisis de harinas es que es un equipo poco utilizado en España, y por tanto poco conocido, por lo que los parámetros que se obtienen no son de gran utilidad en operaciones de compraventa. Por otra parte, sus resultados tampoco son mágicos, y creo que se puede obtener una información completa, que nos ayude a predecir la adecuación de las harinas en diferentes procesos, con la combinación de otros métodos ya utilizados. Además, el alto coste de su adquisición, junto con un farinógrafo (si no se dispone de este), también es un inconveniente a tener en cuenta.
La gran ventaja del extensógrafo frente al alveógrafo es su versatilidad, y la posibilidad de trabajar con masas con distintas condiciones de amasado, incluidas masas de las líneas de producción, o con grandes modificaciones de las fórmulas. Esto unido a disponer de unas pequeñas boleadoras y formadoras lo hacen muy interesante para labores de I+D+i, o para evaluar los efectos de cambios en ingredientes, aditivos o enzimas.
Fermentación
Tras hablar de aquellos equipos de control de calidad que imitan el proceso de amasado, o el manejo de las masas, vamos a hablar de un equipo que simula el proceso de fermentación. Particularmente creo que es muy útil para ciertos aspectos, y prácticamente no tiene alternativa. Si bien es verdad que la empresa Brabender ha comercializado un equipo para estudiar la fermentación, llamado maturógrafo, este equipo está prácticamente descatalogado. Por el contrario, el reofermentómetro, de la empresa Chopin, se ha convertido en el referente en cuanto al estudio de las fermentaciones.
En apariencia es un equipo bastante sencillo, que consta de una cubeta, donde se introduce la masa, con control de temperatura. El equipo tiene la posibilidad de elegir una temperatura concreta de fermentación, para así simular mejor el proceso que se quiera. Este equipo es capaz de registrar la subida de la masa durante la fermentación. De esta forma se obtiene una curva del nivel de la masa. Lo lógico es que se aprecie una subida de la masa de manera continua, en función de la disponibilidad de azúcares y de la acción de las levaduras. El equipo también ofrece la posibilidad de colocar unas pesas en la parte superior de la masa. De hecho, recomiendan poner las 4 pesas, de medio kilo cada una, que en total suponen 2 kilos. De esta manera cuando la masa empieza a debilitarse, por la acción de la fermentación, las pesas provocan la rotura de la estructura creada por la red de gluten, y se aprecia una caída de la masa en un momento dado. El punto de rotura variará en función de la calidad de la red de gluten. La caída también puede ser más o menos acusada. Y tras la caída la masa puede recuperarse en mayor o menor medida. De esta forma podemos estudiar si una masa puede aguantar mejor o peor un exceso de fermentación.
Además de la subida de la masa, el equipo puede registrar la producción de gas en la fermentación, y el gas que es retenido. Así se genera un segundo gráfico, compuesto a su vez por dos curvas. La primera es la de producción de gas, mientras que la segunda registra el gas retenido por la masa. En la primera parte de las curvas ambas coinciden. Sin embargo, cuando se produce la rotura de la masa ambas se separan, quedando una parte superior que indica la producción de gas, y una inferior que indica el que se está reteniendo. El área entre ambas curvas nos da idea del gas que se está escapando de la masa.
El protocolo aconseja utilizar una cantidad de masa determinada, elaborar esta masa de una manera particular en la amasadora del alveógrafo (recordamos que es un equipo Chopin) y colocar las pesas sobre la masa. Pero todo esto se puede cambiar. Lo importante es regularizar el protocolo y que nos sea útil para lo que queremos. Así es posible trabajar con masas sin gluten. Estas masas son muy débiles y no aguantan el peso de las pesas durante la fermentación, por lo que es aconsejable quitar las pesas. Pero en ese caso, con la cantidad de masa que aconseja el protocolo, la masa sube hasta el punto máximo y se queda en este, dependiendo de la formulación. Por ello es aconsejable reducir la cantidad de masa que utilizamos. Y obviamente no se pueden elaborar estas masas en la amasadora del alveógrafo, diseñada para masas de harina de trigo, pero se puede utilizar otro sistema. Si alguien quiere trabajar con masas de harina de trigo y no dispone de alveógrafo también puede usar la amasadora de un farinógrafo, una amasadora de planta piloto, o incluso las masas de una línea de producción. En general sí que es aconsejable el uso de las pesas, ya que permiten obtener información de la forma en que se debilita la masa, lo que suele ocurrir a medida que la fermentación avanza. Una falta de tolerancia de las masas en las líneas de panificación puede suponer un problema, por ejemplo debido a los golpes que se producen entre bandejas en las cintas transportadoras, u otras condiciones que estresen las piezas.
Con este equipo se puede obtener mucha información de distintos aspectos y componentes de la masa. Si mantenemos la misma harina podemos estudiar el comportamiento de las levaduras. Podemos ver si la fermentación empieza antes o más tarde. Esto dependerá de la facilidad de adaptación de la levadura al medio, y en el caso de que no se hayan añadido azúcares, de la facilidad con la que la levadura metabolice la maltosa. También podemos ver si la levadura tiene mayor o menor capacidad de generar anhídrido carbónico. Y modificando las características de las masas podemos ver cómo se adapta una levadura a las distintas condiciones.
También se puede utilizar para comprobar la calidad de una harina, ya que la expansión y retención de los gases dependerá de la calidad proteica, y de la calidad de la red de gluten formada. Así una harina de baja calidad proteica romperá su estructura antes, dejando escapar más gas que otra de buena calidad, y seguramente se recuperará peor, siendo las masas más débiles en la parte final de la fermentación. Pero a su vez también podemos tener una idea de la actividad amilásica o del porcentaje de almidón dañado, ya que la producción de maltosa, y por tanto la actividad de la levadura, y la producción de gas, dependerán de esos factores.
Pero quizás la utilidad más interesante de este equipo es la de optimizar formulaciones y mejorantes (aditivos o enzimas). De hecho, podemos estudiar cómo influyen los distintos ingredientes en todo el proceso, los aditivos que refuerzan el gluten, bien en las primeras fases, bien en las últimas de la fermentación, o las distintas enzimas, bien para reforzar la red de gluten, bien para dar más extensibilidad (capacidad de expansión) a las masas, bien para ayudar en el proceso de formación de azúcares.
En definitiva, el reofermentómetro es un equipo muy interesante para labores de I+D, y algo menos, en mi opinión, como equipo de análisis de rutina. Hay que tener en cuenta que es un análisis largo, que suele durar 3 horas, aunque se puede acortar.