Diseño del proceso de recuperación de proteínas en legumbres

Abstract

La búsqueda de fuentes proteicas sostenibles impulsa el desarrollo de procesos para valorizar legumbres con alto potencial nutricional y tecnológico. En este contexto, el trabajo diseña y evalúa procesos de recuperación de proteínas a partir de arvejas amarillas y verdes (Pisum sativum L.), con enfoque en ingeniería de procesos, para obtener ingredientes proteicos funcionales con aplicación alimentaria. El estudio integra extracción alcalina y precipitación isoeléctrica con ácido clorhídrico, ácido láctico y bacterias ácido-lácticas, junto con pretratamientos de fermentación en estado sólido e hidrólisis enzimática. Además, incorpora secado por aspersión utilizando la fracción fina de harina como encapsulante para mejorar eficiencia del proceso y propiedades del polvo proteico. Se caracterizan materias primas y productos según composición fisicoquímica, propiedades funcionales, tecnológicas, antioxidantes y calidad proteica. Los resultados demuestran que las variaciones en la relación sólido:líquido y el tipo de precipitante no modifican significativamente el contenido proteico ni el rendimiento de recuperación, mientras que los pretratamientos biotecnológicos alteran composición y desempeño del proceso. Los polvos presentan buena fluidez, y el uso de bacterias ácido-lácticas y encapsulante mejora humectabilidad, estabilidad y manipulación, ampliando posibilidades de aplicación en alimentos funcionales, bebidas y formulaciones instantáneas. Desde el punto de vista económico, el análisis considera ingresos, costos operativos e inversión de capital. La ruta con bacterias ácido-lácticas sin pretratamiento resulta más competitiva, con menor costo unitario, menores precios de equilibrio y rentabilidad, mientras que los procesos con ácido láctico presentan sobrecostos y la fermentación en estado sólido resulta menos eficiente por elevada demanda energética y baja productividad.

The search for sustainable protein sources drives the development of processes aimed at valorizing legumes with high nutritional and technological potential. In this context, this work designs and evaluates protein recovery processes from yellow and green peas (Pisum sativum L.), with a process engineering approach, to obtain functional protein ingredients for food applications. The study integrates alkaline extraction and isoelectric precipitation using hydrochloric acid, lactic acid, and lactic acid bacteria, together with solid-state fermentation and enzymatic hydrolysis pretreatments. In addition, spray drying is incorporated using the fine flour fraction as an encapsulating agent to improve process efficiency and the properties of the resulting protein powder. Raw materials and products are characterized in terms of physicochemical composition, functional, technological, antioxidant properties, and protein quality. Results demonstrate that variations in the solid-to-liquid ratio and precipitating agent do not significantly affect protein content or recovery yield, whereas biotechnological pretreatments modify composition and process performance. The resulting powders exhibit good flowability, while the use of lactic acid bacteria and the encapsulating agent improves wettability, stability, and handling properties, thereby expanding their potential applications in functional foods, beverages, and instant formulations. From an economic perspective, the analysis considers revenues, operating costs, and capital investment. The route employing lactic acid bacteria without pretreatment proves to be the most competitive, showing lower unit cost, lower break-even prices, and higher profitability, whereas lactic acid-based processes present additional costs, and solid-state fermentation emerges as the least efficient alternative due to its high energy demand and low productivity.