Proteína de cáñamo industrial a escala piloto: la ciencia detrás del superalimento
El cáñamo industrial (Cannabis sativa L.) continúa consolidándose como una de las materias primas más versátiles y sostenibles de la agricultura moderna. Dentro de la Unión Europea y en España, el cultivo de variedades certificadas de cáñamo para la obtención de fibra y semillas destinadas al consumo humano cuenta con un marco regulatorio plenamente legal y seguro. Más allá del aceite de semilla prensado en frío, la proteína de cáñamo ha despertado un enorme interés en el sector alimentario internacional. Un equipo multidisciplinar ha publicado un estudio en el Journal of Food Engineering en el que logran, por primera vez, transferir el aislamiento de proteína de semilla de cáñamo desde pequeños matraces de laboratorio (6–16 litros) hasta una escala piloto industrial de 1.000 a 1.500 litros.
La torta de prensado de cáñamo como recurso proteico sostenible
En la producción tradicional de aceite de cáñamo, las semillas descascarilladas pasan por una prensa mecánica que extrae la fracción grasa. Lo que queda tras esa extracción se conoce como torta de prensado (press cake). Lejos de ser un desecho agrícola, este subproducto posee entre un 30 % y un 50 % de proteína en peso seco, además de un perfil de aminoácidos esenciales sobresaliente y una alta digestibilidad.
A diferencia de otras fuentes vegetales como la soja, la semilla de cáñamo destaca por su bajísima presencia de alérgenos comunes y antinutrientes. Aprovechar esta torta encaja a la perfección en los modelos de economía circular: transformar un residuo del prensado oleaginoso en un aislado funcional con alto valor añadido para batidos nutricionales y productos vegetales.
Del laboratorio a la planta piloto: el reto del escalado continuo
Hasta ahora, casi todos los ensayos científicos sobre extracción de proteína de cáñamo se limitaban a tubos de ensayo de laboratorio. Sin embargo, lo que funciona a pequeña escala no siempre se comporta igual en una fábrica.
En el laboratorio, los investigadores emplean centrifugadoras estáticas por lotes (batch), donde la separación entre sólidos y líquidos es precisa y limpia. Al pasar a la escala piloto de 1.500 litros, fue necesario incorporar maquinaria continua de gran tonelaje, como decantadores centrífugos y separadores de discos.
El estudio demostró que la extracción alcalina inicial funcionó con solidez, alcanzando rendimientos de extracción de proteína de hasta el 99,8 % en peso seco. No obstante, el gran obstáculo surgió en el procesamiento posterior (downstream):
- Pérdidas en el circuito: El rendimiento final de proteína recuperada en la escala piloto osciló entre el 53,8 % y el 69,0 %, mientras que en el laboratorio se mantuvo constante en torno al 76–77 %.
- Adherencia en maquinaria: Durante las pruebas industriales, las proteínas precipitadas generaron sedimentos persistentes en las tuberías y separadores, obligando a paradas de limpieza periódicas durante el secado.
Grasa residual y desnaturalización: ¿cómo cambia la proteína en grandes volúmenes?
El problema del arrastre de grasa
Para que el proceso sea rentable y ecológico, los científicos trabajaron con torta de cáñamo sin desengrasar con disolventes químicos. Esto planteó un desafío directo en los tanques grandes.
Al mezclar miles de litros en agua alcalina durante más de una hora, la grasa residual de las semillas interactúa con el medio básico y forma compuestos jabonosos naturales (saponificación parcial). La agitación continua de las bombas rompe el aceite en gotas diminutas, creando una emulsión difícil de romper. Como resultado, parte de esa grasa no se separó y terminó atrapada junto a la proteína.
Por esta razón, la pureza proteica final en la planta piloto se situó entre el 82,8 % y el 84,4 % (con un 14,4 % a 17,0 % de grasa residual), mientras que en el laboratorio se alcanzaron purezas superiores al 92 % con menor tenor graso.
La desnaturalización explicada de forma sencilla
Cuando una proteína se expone a cambios de acidez, calor o agitación mecánica intensa, su estructura espacial tridimensional se abre y se desenrolla, un fenómeno conocido como desnaturalización.
Un ejemplo cotidiano es la clara de huevo: cuando está cruda, es transparente y líquida porque sus proteínas están plegadas en su estado natural; al freírla o batirla enérgicamente, las proteínas se desdoblan, se entrelazan entre sí y forman una masa blanca y sólida.
En los tanques de 1.500 litros, el caldo de cáñamo tardó entre una y dos horas en pasar por las centrífugas industriales. Ese tiempo prolongado bajo un pH alcalino provocó que la edestina (la proteína principal del cáñamo, perteneciente a la familia de las globulinas 11S) se abriera y formara pequeños agregados.
Lejos de arruinar el ingrediente, esta modificación física alteró su comportamiento de dos formas muy concretas:
- Menor solubilidad en medios ácidos: El polvo piloto se disuelve con mayor dificultad en bebidas ácidas como zumos o refrescos en comparación con el aislado de matraz.
- Mayor retención de agua: Al abrirse las cadenas moleculares, la proteína expone zonas capaces de atrapar más humedad física, alcanzando una capacidad de retención de agua de 2,0 g por gramo de proteína, notablemente superior a la del laboratorio (1,6–1,8 g/g).
Secado por atomización (spray-drying): el estándar de la industria alimentaria
En los centros de investigación suele emplearse la liofilización (freeze-drying), congelando y sublimando el producto al vacío durante varios días. Aunque este método protege la molécula, es inviable por coste y tiempo en la gran industria.
En este ensayo a gran escala se utilizó el secado por atomización (spray-drying), inyectando el concentrado líquido en una corriente de aire caliente a 180 °C que evapora el agua en fracciones de segundo. El resultado fue determinante:
- Partículas finas y homogéneas: El polvo atomizado obtuvo un diámetro de partícula muy reducido, frente a los aglomerados gruesos y porosos de la liofilización.
Color mucho más claro: El secado por atomización generó un polvo blanquecino y beige muy claro, debido a la mayor dispersión de la luz sobre partículas finas. Esto representa una ventaja comercial clave, ya que los polvos oscuros o verdosos suelen ser rechazados por la industria alimentaria al alterar el aspecto visual de las recetas.
Aplicaciones en alimentos texturizados y alternativas a la carne
Las alteraciones funcionales que provoca el escalado industrial abren puertas prometedoras en el desarrollo de análogos cárnicos de origen vegetal.
En la elaboración de hamburguesas vegetarianas o tiras vegetales mediante extrusión húmeda, no se busca una proteína que se disuelva como el azúcar en agua, sino una estructura que retenga jugosidad y mantenga la firmeza. El aislado de cáñamo obtenido a escala piloto demostró conservar intacta su capacidad de gelificación térmica (formando geles estables a partir de concentraciones del 8,8 % al 11,8 % de proteína) y aportar una retención de agua superior.
Asimismo, la fracción sólida que se descartó en la primera centrifugación (el residuo insoluble) demostró contener un 19,7 % de proteína, un 37 % de grasa vegetal y un 26 % de minerales en peso seco, postulándose como un ingrediente funcional rico en fibra para panadería o alimentación especializada.
Conclusiones científicas y futuro del cáñamo en la alimentación
El trabajo encabezado por Dziuballe y sus colaboradores confirma que la extracción de proteína a partir de semilla de cáñamo descascarillada es técnicamente viable a volúmenes de 1.500 litros sin recurrir a disolventes contaminantes.
El principal reto para las futuras plantas de procesamiento radicará en el ajuste de centrífugas trifásicas que eliminen de forma más limpia el aceite residual, así como en reducir los tiempos de permanencia en tanques alcalinos para modular la textura a demanda. El cáñamo demuestra, con respaldo científico, que tiene el potencial técnico necesario para competir con las fuentes proteicas tradicionales en la mesa del futuro.
Fuente: Dziuballe, A., Hahn, F., Acir, I.-H., Schott, M., Bader-Mittermaier, S., Etzbach, L., Schweiggert-Weisz, U., Scaling hempseed protein isolation from laboratory to pilot scale Reproducibility, downstream processing challenges, and scale-dependent functionality shifts, Journal of Food Engineering, https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2026.113325
Este artículo tiene un carácter divulgativo sobre avances en ciencia de alimentos, biotecnología agrícola y nutrición vegetal. Las semillas y derivados del cáñamo industrial carecen de efectos psicotrópicos y su comercialización alimentaria en España y la Unión Europea está sujeta a los reglamentos comunitarios vigentes.
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Elizabeth Erhardt
