Las legumbres, principalmente los garbanzos, las lentejas, los porotos (o judías) y las arvejas (o guisantes) forman parte de la dieta del hombre desde tiempos inmemoriales, especialmente debido a su alto contenido proteico.

Estas semillas de leguminosas son consideradas como fuente de proteína alternativa de la carne o suplementaria de las proteínas aportadas por los cereales y sus productos derivados, ya que la mayor parte de las legumbres tienen un contenido de proteínas superior al 20 % en su composición de macronutrientes. Un dato que demuestra el conocimiento que se tuvo de esta característica, es que en la Edad Media la Iglesia Católica recomendaba su consumo en el período de cuaresma.

Entre los actores que componen la cadena agroindustrial de las legumbres en la Argentina, actualmente se destacan el productor agrícola y la industria que clasifica o selecciona el producto, a partir de la cual se fijan sus diferentes destinos: la exportación como grano seco; su transformación en harina; la elaboración de conserva u otros procesamientos agroindustriales.
Lo que diferencia a las legumbres de otras semillas, es la significativa importancia que tiene la etapa de selección dentro de la cadena. Aspecto, color y calibre son atributos valorados por el mercado para la comercialización, ya que el mayor porcentaje de estos productos es consumido sin transformación.
Asimismo, como el consumo de legumbres por habitante no es significativo, la producción nacional supera ampliamente la demanda interna, por lo que el mayor porcentaje se destina a la exportación. También representa una ventaja importante el hecho de que tras su selección y acondicionamiento estos productos son relativamente sencillos de almacenar, poseen gran estabilidad y tienen una extensa vida útil, lo que facilita notoriamente su comercialización.

Las principales razones que limitan el consumo de legumbres son tres: el tiempo requerido por su preparación y cocción, que se contrapone con la vertiginosa dinámica de vida actual; la percepción negativa que muchos tienen sobre estos productos, a los que definen como alimentos “pasados de moda”; y la falta de presentaciones innovadoras que faciliten la preparación y consumo (Schneider, 2002). En tal sentido, el desarrollo de productos de panadería que incorporen harina de legumbres, de aislados proteicos, de productos extrudidos, de milanesas hechas a partir de harina de legumbres (similares a las milanesas de soja) y de snacks, entre otros, resultan interesantes alternativas para diversificar el consumo y a la vez expandir el aprovechamiento de sus ventajas nutricionales.

PROCESAMIENTO POSCOSECHA
El procesamiento poscosecha de legumbres abarca diversos procesos que convierten las legumbres en productos industrializados que pueden ser fraccionados y comercializados como tales o ser empleados como materia prima en la formulación de otros alimentos.
Esto incluye las etapas de limpieza, secado, selección, clasificación, decorticado, molienda y fraccionamiento (separación de los distintos componentes de la harina obtenida de la molienda). Según el tipo de legumbre y el uso final al que se destinan, se llevan a cabo otras operaciones adicionales: tostado, horneado, micronizado, extrusión.
En la mayoría de los casos, las legumbres son primero puestas en remojo en agua fría durante un tiempo estimado de 12 horas o más. La hidratación se realiza con agua fría o agua caliente, para ayudar a prevenir el endurecimiento de las semillas. Sin embargo el calentamiento aumenta los costos en la industria, y puede incrementar la presencia de recuento de microorganismos. En algunos casos este tratamiento previo es necesario para eliminar o disminuir la concentración de sustancias que pueden resultar tóxicas para la salud de quien las consume, tales como los alcaloides anagreína, esparteína, genisteína, gramina, 13-hidroxilupamina, L-Dopa, lupanina, luteona y wighteona que se encuentran en las semillas de altramuz.

Las legumbres tienen una envoltura impermeable llamada cubierta seminal, tegumento o testa, que forma una gruesa capa suberificada alrededor de la semilla. Debido a ello, deben ser previamente tratadas para quitar ese recubrimiento y facilitar la absorción de líquido. Eliminar la cubierta seminal de las legumbres facilita la cocción y la digestión de la parte comestible. En Asia, las industrias suelen mantener las legumbres a temperatura ambiente durante varios días después de la etapa de remojo y antes del secado. Esto permite que los granos germinen, con lo cual se inician diversos procesos enzimáticos que ocasionan cambios en la composición de las legumbres: principalmente producen la hidrólisis parcial de hidratos de carbono (almidón, oligosacáridos) y proteínas. Estos granos germinados pueden ser consumidos directamente o descascarados, tostados y molidos para formular otros productos.
Las legumbres enteras o decorticadas que no se destinan a la comercialización como grano entero, son sometidas a un proceso de molienda seca para obtener harina o a un proceso de molienda húmeda para ser usados en la preparación de otros alimentos. Las características del producto final, tales como palatabilidad, textura y otros, dependen de las propiedades y composición de la harina, de la finura de la molienda, del tamaño de partícula y de las condiciones de cocción del producto final.
A continuación se describen las etapas mediante las cuales las legumbres son transformadas desde productos primarios, que incluye todos los procesos poscosecha, hasta productos con valor agregado, como sopas, snacks, fracciones proteicas, almidón nativo o modificado, congelados, etc.

1. Limpieza
La primera etapa en el procesamiento de las legumbres es la limpieza. Para esto se emplean dispositivos cuyo principio de funcionamiento es la separación de partículas por efecto de corrientes de aire a presión. El equipo consiste en una mesa que se encuentra en continua vibración (cubierta vaivén) y presenta perforaciones de distinto tamaño (dependiendo del tipo de grano a tratar). Las semillas de leguminosa son conducidas al equipo a través de la superficie de la cubierta de la mesa mediante una tolva de descarga.
La corriente de aire ingresa por la parte inferior y pasa hacia arriba a una presión controlada generada por un ventilador que está incorporado al equipo. Esta corriente de aire hace que las partículas más livianas floten (tal cual sucede en un lecho fluidizado) de tal manera que las distintas partículas van estratificándose según su peso: las más pesadas se sedimentan y las más livianas recorren la cubierta hacia la parte final, que está más elevada. De esta forma, las partículas pesadas viajan por la cubierta en la dirección del movimiento y se descargan por el extremo más estrecho del equipo, mientras que las livianas flotan a través de la corriente de aire y se depositan en el extremo amplio del equipo.
Estas máquinas permiten una eficaz limpieza de granos de legumbres y de muchos otros granos (cereales, leguminosas, café, avena, etc.), puesto que son ampliamente utilizadas en la industria alimentaria.

Otros equipos empleados en la limpieza y clasificación de semillas son los siguientes:

Criba de tambor. Separa de forma eficaz fragmentos de paja, astillas u otras impurezas de gran tamaño. Es fundamental para realizar la primera selección en la etapa de recepción, tanto si los granos van a ser almacenados en silos, como si tienen como destino su transformación en plantas de procesamiento.

Tambor magnético. Se utiliza para separar partículas ferrosas y otros materiales magnéticos de productos granulares o harinosos. La separación resulta efectiva porque se emplean imanes permanentes de alta potencia y de extensa duración. Es fundamental contar en la línea con un detector y separador de metales que asegure la ausencia de contaminación física en el producto final, y lo más recomendable es utilizar un equipo de esta naturaleza antes de la molienda, para evitar roturas ocasionadas por materiales metálicos, y otro al final, para asegurar la calidad del producto.

Selección óptica. Los equipos de clasificación óptica se presentan como una opción innovadora y efectiva para la selección de legumbres. Estos equipos aplican la tecnología de separación por color para apartar sustancias extrañas, contaminación física, granos partidos, y todas aquellas partículas cuyo tono de color “no conforme” les impida cumplir los requisitos necesarios para ingresar al proceso de transformación. Son extremadamente precisos en su clasificación, y pueden ser utilizados en plantas procesadoras de legumbres de todo tipo y de distintas escalas y capacidad de producción.

2. Clasificación
En general se lleva a cabo en equipos similares a los utilizados para efectuar la limpieza, ya que en realidad el proceso descripto en el punto anterior implica una primera clasificación. Luego de la clasificación el producto es sometido a una segunda limpieza para eliminar por completo el polvo.
Además las legumbres clasificadas y limpias son separadas de acuerdo al calibre de la semilla usando separadores tipo zaranda.
Para garbanzos, las mallas de las zarandas tienen orificios que permiten clasificarlos en tamaños desde 6 mm hasta 10 mm, ya que de acuerdo a su medida tienen distintos destinos industriales.

3. Decorticado
Generalmente comprende dos etapas:

A. Ablandamiento de la cáscara (por método seco o húmedo).
B. Eliminación de la cubierta o cáscara, y limpieza.

Las técnicas para ablandar las cubiertas antes de su remoción incluyen

• Secado prolongado al sol.
• Aplicación de pequeñas cantidades de aceite comestible seguida de secado al sol y atemperado.
• Inmersión de las legumbres en agua por determinadas horas, seguido por cobertura de lechada de tierra roja y secado al sol.
• Inmersión en agua por varias horas para ablandar la cobertura, previo a la elaboración de otros alimentos.
• Combinación de los métodos anteriores.

Del descascarado se obtienen los cotiledones refinados (parte de la semilla de leguminosa que contiene el almidón de reserva y proteínas) con apariencia, textura y capacidad de cocción adecuada. Luego de ser sometidas a este proceso, las legumbres son digeridas más fácilmente y se aumenta la biodisponibilidad de sus nutrientes.
El éxito de esta etapa está influenciado por la variedad, la temporada o estación cuando fueron cosechadas, el tiempo de cosecha y la localización del cultivo. Las variedades de legumbres más grandes (con corteza más gruesa) son fáciles de descascarar y dan un mayor rendimiento por lo cual son la variedad preferida por la industria molinera. Las variedades pequeñas requieren varios tratamientos previos al descascarado y otros procesos complejos. Garbanzos, lentejas y arvejas tienen una cubierta fácilmente removible por lo que requieren un secado menos drástico y un tratamiento con agua o aceite de menor intensidad.
Las legumbres frescas recién cosechadas, son más difíciles de procesar dado que tienen un mayor contenido de humedad. Por eso en general se someten a un almacenamiento prolongado durante el cual disminuye su contenido de humedad mediante un proceso de secado.
A escala comercial los métodos de descascarado de legumbres son similares a los tradicionales, que consisten básicamente en una primera etapa de secado por tendido al sol seguido de su trituración en morteros. En los molinos a gran escala lo que se hace es adaptar esas técnicas y ganar eficiencia y rendimiento aplicando tecnologías y equipos adecuados. Generalmente los molinos realizan el descascarado por técnicas de procesamiento en seco.
Los equipos empleados, particularmente para el decorticado de arvejas, lentejas y garbanzos, son los que operan por impacto o por erosión (contacto con piedras de esmeril de carburo de silicio seccionadas que tienen un efecto abrasivo sobre la cubierta que recubre las legumbres).

4. Separación del cotiledón de la testa
Muchas etapas del procesamiento industrial poscosecha se realizan mecánicamente, particularmente el decorticado y la división o separación. Frecuentemente ambas se llevan a cabo en paralelo, aunque si se realizan como etapas independientes se alcanza mayor efectividad.
Adicionar agua antes del decorticado ayuda a llevar a cabo la división. No obstante, sobre el cotiledón frecuentemente quedan fracciones de tegumento que luego deben ser removidas por máquinas pulidoras. Durante esta etapa, el germen –que se encuentra en una proporción del 2 al 5 %- se pierde por completo.
La división de las cubiertas externas de la semilla (tegumento, testa o cubierta seminal) del germen y del cotiledón se realiza utilizando tamices de distintos tamaños. La fracción sobrante de granos que permanece entero es reprocesada.

5. Molienda
Una vez que los granos han sido divididos (separado el cotiledón del tegumento y del germen) se realiza la molienda, etapa crítica en el procesamiento de legumbres. La reducción del tamaño de partícula debe llevarse a cabo para incrementar el área interfacial de los granos, aumentando de esa forma la eficiencia y disponibilidad de secado.
Durante la molienda se controla la distribución de tamaño de partícula, en general se observa la formación de una matriz de partículas de tamaño mayor entre las cuales se ubican las de menor tamaño. De esta manera se tiene un control de la densidad de la harina resultado de la molienda, lo que permite maximizar la eficiencia y definir la funcionalidad del producto final.
Existen cuatro tecnologías de molienda disponibles que son las más aplicadas en la obtención de harina de legumbres:
Molienda por impacto. La molienda por impacto implica el uso de un objeto de gran dureza que golpea un área amplia de las partículas y las fractura. Para el ensamble del equipo giratorio se usan contundentes martillos o cuchillas, por ejemplo molinos de martillo, molinos de púas, molinos de jaula, molinos universales o molinos turbo. La tecnología de impacto es recomendada para la molienda de legumbres, pudiendo ser aplicada para variados tamaños de partículas.
La molienda mecánica con molinos de martillos se basa en la compresión del material entre dos cuerpos metálicos, aptos para el contacto con alimentos. La configuración básica de un molino de este tipo incluye un rotor horizontal o vertical unido a martillos fijos o pivotantes acoplados en una carcasa de forma circular, que determina el tamaño del equipo y la potencia requerida para su operación.
En la superficie inferior del molino se dispone el tamiz o rejilla de retención, que mantiene al material dentro de la cámara del molino hasta que las partículas alcanzan el tamaño deseado. En general la rejilla es intercambiable, lo que posibilita ajustar el tamaño de partícula según el requerimiento de producción. Los molinos de martillo permiten alcanzar un grado de molienda de hasta 100 µm, según la velocidad del rotor, el tamaño del tamiz, y la velocidad de alimentación y se caracterizan por su facilidad de operación, mantenimiento y limpieza. Cabe destacar que cuanto menor sea el tamaño de partícula a obtener, es decir cuanto mayor sea el grado de fineza, más potencia debe aplicarse.

Molienda por fricción o cizalla. El equipo de molienda por fricción consiste en una cámara horizontal rotatoria que se llena con las partículas que se desean moler. El material molido tiende a convertirse en partículas esféricas que fluyen libremente. En este tipo de dispositivo los materiales pasan a través de la separación estrecha entre las cuchillas que permite rasgar o cortar materiales fibrosos.

Molienda de cuchillos. En la molienda por corte se usan hojas afiladas para aplicar un esfuerzo de corte sobre las partículas grandes, cortándolas al tamaño predeterminado. Estos molinos constan de una carcasa cerrada que contiene una o varias cuchillas con filo, colocadas de manera horizontal o vertical sobre un eje rotor. Si los elementos molientes tienen superficie corrugada o con estrías en las caras de las cuchillas intensifican las fuerzas de cizalla mediante la acción de desgarramiento. Pueden aplicarse para la molienda de materiales elásticos o sensibles a la temperatura.

Molienda por presión directa. Es un procedimiento que actúa presionando partículas atrapadas y aplastadas entre dos superficies duras. Esto puede incluir dos barras rotatorias o una barra rotatoria y un plato estacionario. Esta técnica puede emplearse para reducir partículas de tamaño de una pulgada, o más grandes hasta los 800 m. Como ejemplo se pueden mencionar molinos rotatorios o de rodillos, molinos de cracking y molinos oscilatorios.

6. Fraccionamiento
En la búsqueda de nuevas fuentes de proteína y fibra alimentaria, las empresas han empezado a enfocarse en la extracción de concentrados proteicos de semillas de leguminosas mediante procesos de fraccionamiento. Esto incentiva a los investigadores a hallar métodos y tecnologías que permitan separar los distintos componentes de las legumbres de las fracciones proteicas deseadas, para obtener concentrados y aislados proteicos. El proceso de fraccionamiento en general se basa en los diferentes tamaños de partícula.
La fibra alimentaria aportada por las legumbres es actualmente un producto secundario de la obtención de aislados o concentrados proteicos y almidón. Dado que la parte de la semilla que tiene mayor contenido de fibra es el tegumento (cubierta de la semilla), esta se aísla luego de la etapa de decorticado previo a la molienda, es decir en las primeras etapas del proceso.
El fraccionamiento puede realizarse por dos métodos diferentes: clasificación por aire (método seco) o molienda húmeda (método húmedo). Ambos procesos de separación han sido usados muchas veces para el fraccionamiento de legumbres, aplicados tanto a escala laboratorio (con fines de investigación) como en escala industrial.
• Método húmedo
El método húmedo es tradicionalmente aplicado en la elaboración de alimentos. Para ello primero se remueve la cubierta de las semillas, que luego son molidas para obtener una harina de las características correspondientes.
La harina de legumbre se pone en contacto con un agente acuoso de descomposición, típicamente solución alcalina (solución acuosa de pH > 7), a fin de separar las proteínas hidrosolubles, las cuales se secan y a partir de allí pueden aislarse para obtener las distintas fracciones.
La matriz sólida (la fracción que no se solubiliza en agua) es tamizada a través de una serie de cribas a fin de recuperar el almidón. Tal como la fibra, el almidón es usualmente obtenido como producto secundario de la extracción y aislación de las proteínas de legumbres.
Para garbanzos y porotos amarillos descascarados y partidos, el fraccionamiento del almidón requiere el remojado de las semillas en agua caliente con tolueno para prevenir la fermentación. Esto es seguido por la molienda húmeda y la etapa de tamizado para la separación.
Con un método similar se logra fraccionar almidón de lentejas, aunque incluye una etapa adicional de resuspensión en solución de hidróxido de sodio al 0.2 %, lo cual permite una completa separación de proteínas.
El método húmedo es particularmente adecuado si el almidón requiere ser transformado en pasta para utilizarlo en procesamientos posteriores.
La fracción de proteína concentrada obtenida mediante fraccionamiento por vía húmeda presenta un contenido proteico de hasta 88 %, mientras que la fracción de almidón refinado contiene un porcentaje mínimo de proteínas de 1 %.
Las principales desventajas de este método son la pérdida de proteína y almidón durante los sucesivos lavados, y el costo elevado de la recuperación y tratamiento de los efluentes.
• Método seco
Este método abarca una primera etapa de molienda seca seguida del proceso de clasificación por aire. La primera fase consiste en separar la cubierta externa de las semillas, para lo cual, como se explicó antes, se aplica un proceso en seco, principalmente el decorticado por contacto con superficies abrasivas (piedras de carburo de silicio). Una vez que las legumbres se hallan libres de la cubierta externa y limpias, se someten al proceso de molienda seca, en general mediante sucesivas etapas de molienda, iniciando con una molienda gruesa, hasta obtener una harina de granulometría menor a 60 ?m.
A continuación se realiza el fraccionamiento propiamente dicho empleando un sistema de torres fluidizadas, donde las partículas están bajo vacío. El fundamento de la separación es la diferencia de tamaño de partícula: el almidón concentrado tiene una granulometría de 20 a 40 ?m, mientras que la proteína en general se encuentra en el rango de 2 a 20 ?m. De esta forma las partículas más pequeñas fluyen más fácilmente en la torre, mientras que las de mayor tamaño quedan retenidas.
Los procesos de clasificación por aire y de obtención de las fracciones de almidón y proteínas son similares en todos los tipos de legumbres, excepto en el caso del garbanzo, que tiene una proporción mayor de grasa y requiere condiciones específicas que eviten el deterioro de la fracción lipídica.
Teniendo en cuenta los problemas que se presentan en la separación mecánica por debajo de 53 m (ya que es imposible el uso de tamices o zarandas), es necesario aplicar la denominada “clasificación neumática con ciclones”, dispositivos que tienen la capacidad de separar partículas de tamaño entre 5 y 200 ?m. Las ventajas de los ciclones montados en serie son su eficiencia, facilidad de construcción y operación, bajos costos de montaje, fabricación y mantenimiento.
Como resultado del fraccionamiento por vía seca se logran obtener fracciones ricas en almidón de hasta un máximo de pureza de 73 % y fracciones proteicas de hasta un 53 % de concentración (ver tabla).

Composición de las fracciones de almidón y de proteína obtenidas por fraccionamiento en seco

Contenido de nutrientes:
Fracción rica en proteína Contenido de nutrientes:
Fracción rica en almidón
Almidón 8 % 73 %
Proteína 53 % 12 %
Azúcares 22 % 2 %
Fibra 1 % 1 %
Humedad 9 % 9 %
Ceniza 5 % 2 %
Lípidos 2 % 1 %

Fuente: Secretaría de Agricultura, Ganadería y Pesca