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TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS II – EXTRUSION

EXTRUSION DE ALIMENTOS

INTRODUCCIÓN

La extrusión de alimentos es un proceso en el que un material (grano, harina o

subproducto) es forzado a fluir, bajo una o más de una variedad de condiciones

de mezclado, calentamiento y cizallamiento, a través de una placa/boquilla

diseñada para dar forma o expandir los ingredientes

La extrusión se ha empleado en la industria alimentaria durante los últimos 60

años. Los requerimientos que, cada vez más, se imponen en los procesos de

tratamiento de alimentos son los que han propiciado el auge en el desarrollo de

la extrusión para el tratamiento de los mismos. Entre estos requisitos se

incluyen fundamentalmente, la alta capacidad de procesado en continuo con

alto rendimiento, la eficiencia energética, el procesamiento de materiales

viscosos relativamente deshidratados, la mejora de las características de textura

y sabor de los alimentos, el control de los cambios térmicos de los componentes

de los alimentos y el uso de ingredientes poco convencionales.

La intensa competencia en la industria alimentaria durante los últimos años ha

desembocado en una carrera por el desarrollo de nuevos productos. Esto ha

fomentado el aumento de la flexibilidad y la versatilidad en los procesos de

extrusión. Las industrias están cada vez más obligadas a hacer un mayor

énfasis en la calidad de sus productos, lo que necesariamente implica el

aumento en el conocimiento de los procesos y la mejora en los sistemas de

modelado, simulación, control y optimización de los mismos.

1


OBJETIVOS:

Conocer que es el proceso de extruccion en alimentos.

Conocer los tipos de maquinas extructoras.

OBJETIVOS DEL PROCESO DE EXTRUSION

Cocción

Pasteurización

Expansión

Reducción de Humedad

Homogenizacion y restructuracion

2


INDICE

pág.

EXTRUSION DE ALIMENTOS…………………………… ……………………….…1

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………….1

I. REVISION TEORICA…………………………………………………………………4

1. LA EXTRUSIÓN: ………………………………………………………………….4

1.1. VERSATILIDAD: …….…………….………………………………….5

1.2. MENORES GASTOS: …………….……………………………………5

1.3. PROCESO AUTOMÁTICO ……….………………………………….5

1.4. NO GENERA EFLUENTES: ………..…………………………………5

2.- FACTORES INFLUENTES EN PRODUCTOS EXTRUIDOS: ………………6

3. PROCESO DE EXTRUSION……………………………………………………..6

4. SISTEMAS EXTRUSORES…………………………………..……………………7

4.1 CLASIFICACIÓN DE EXTRUIDORES…………………………………..8

A. EXTRUIDORES EN CALIENTE: ……………….…………………8

B. EXTRUSIÓN EN FRIO:……………………………………………..9

C. EXTRUIDORES DE TORNILLO:……….………………………….10

3


D. EXTRUIDORES DE TORNILLOS GEMELOS: …..………………………11

5. EFECTO SOBRE LOS ALIMENTOS…………………………….………………………12

5.1 CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS …….……………12

5.2 VALOR NUTRITIVO……………………….…………………………13

6. VENTAJAS DEL PROCESO DE EXTRUSION ………..……………………14

7. APLICACIONES DE LA EXTRUSION ……………….………………………14

7.1 ALIMENTACION HUMANA………….……………………………14

7.2. ALIMENTACION ANIMAL…………………………………………15

7.3. USOS INDUSTRIALES………….…………………………………15

CONCLUSIONES……………………………………….…………………………16.

RECOMENDACIONES……………………………….……………………………17

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................18

IV. ANEXO:………………………………………………………………………19

PEIPER……………………………………………………………………………..19

EFECTOS DE LA CONCENTRACIÓN DE ÁCIDO Y DE EXTRUSIÓN DE

VARIABLES SOBRE ALGUNAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y LAS

NECESIDADES DE ENERGÍA DE ALMIDÓN DE YUCA…………………………19

CONCLUSIÓN…………………………………….……………………………….30

4


BIBLIOGRAFÍA ……………………………...…………………………………….30

GLOSARIO

I. REVISION TEORICA

1. La Extrusión: Consiste básicamente en comprimir los alimentos hasta

conseguir una masa semisólida, que después se pasa por una pequeña

abertura, que permite obtener una gran variedad de texturas, formas y colores a

partir de un ingrediente inicial. Este procedimiento ha dado lugar a productos

con formas y texturas. La extrusión puede servir para dar forma y, en ocasiones,

cocinar ingredientes crudos y convertirlos en productos acabados.

Elaboración de productos extrudados para alimentación humana y animal

La extrusión permite controlar la cantidad de agua contenida en los

ingredientes, de la que dependen la aparición de microbios y la consiguiente

putrefacción de los alimentos. Por lo tanto, es una técnica muy útil para producir

productos alimentarios con una humedad óptima y duraderos, que cada vez se

5


emplea más para obtener toda una serie de productos como aperitivos, algunos

cereales de desayuno, golosinas y comida para animales.

La extrusión es un proceso que combina diversas operaciones unitarias como el

mezclado, la cocción, el amasado y el moldeo. El objetivo principal de la extrusión

consiste en ampliar la variedad de alimentos que componen la dieta elaborando, a

partir de ingredientes básicos, alimentos de distinta forma, textura color y bouquet.

La extrusión con cocción es un tratamiento térmico a elevada temperatura durante

corto tiempo (I-ITST) que reduce la contaminación microbiana e inactiva las

enzimas. Sin embargo, tanto los alimentos extruidos en caliente como en frio, se

conservan, principalmente, por su baja actividad de agua. (Fellows, P.

Tecnología del Procesamiento de los Alimentos)

La extrusión es una operación unitaria que está ganando popularidad por las

siguientes razones:

1.5. Versatilidad: Combinando Ia proporción de ingredientes minoritarios y

Ias condiciones durante la extrusión puede obtenerse una gran

variedad de productos. El proceso es extremadamente flexible y puede

acomodarse a las demandas de nuevos productos por parte del

consumidor. Los alimentos extruidos difícilmente podrán obtenerse por

otros métodos.

1.6. Menores gastos: La extrusión es un proceso mas barato y productivo que los

procesos de cocción o moldeo. Se asegura que la extrusión de los cereales para

el desayuno, comparado con el proceso tradicional de elaboración, ahorra el

19% de la materia prima, el 100% de la energía, el 40% de la mano de obra y

el 44% de los gastos de instalación (Darrington, 1987).

6


1.7. Proceso automático con una gran capacidad de producción: Es capaz , de

producir 315 kg a Ia hora de snacks, 1.200 kg de cereales de baja

densidad y 9.000 kg de alimentos para animales.

1.8. No genera efluentes: La extrusión constituye un ejemplo de los sistemas de

procesado en los que el tamaño de los alimentos se aumenta. Mediante la

extrusión los alimentos granulados de pequeño tamaño o pulverizados, se

transforman en alimentos de tamaño de particula mayor. Otros procesos que

aumentan el tamaño de particula son los de. aglomeración de alimentos

pulverizados y los de moldeo.

2. FACTORES INFLUENTES EN PRODUCTOS EXTRUIDOS:

Los dos principales factores que influyen sobre Ia naturaleza del productos

extruido son:

Las condiciones durante Ia extrusión

Las propiedades reo lógicas del alimento en cuestión

Los parámetros mas importantes durante el proceso son: la temperatura, Ia presión,

el diametro de los orificios de la boquilla y Ia velocidad de cizalla. Esta ultima depende

del diseño interno del extruidor y de la velocidad y forma del tomillo (o tomillos). Las

características del material a extruir ejercen una influencia importante sobre la

textura y el color del material extruido. Las rnas importantes sobre el contenido en

agua, el estado físico de los componentes y su composición química (en especial el

contenido y tipo de almidones, proteinas, grasas y azucares.

3. PROCESO DE EXTRUSION

Durante la extrusión en caliente de los alimentos almidonosos (maíz triturado y

7


harinas de trigo) su humedad se incrementa por adición de agua y el almidón se

somete, a elevadas temperaturas, a intensas fuerzas de cizalla. Como

consecuencia de ello 16.% de granos de almidón se hinchan, absorben agua y se

gelatinizan, y su estructura macromolecular se abre dando Lugar a una masa

viscosa y plástica Ello hace que el almidón, sin degradarse, se haga mas soluble.

Los cambios que se producen en su solubilidad en diferentes condiciones de

temperatura a intensidad de fuerza de cizalla se miden mediante el índice de

absorción de agua (WAI) y la solubilidad en agua característica (WSC). El WAI de

los cereales y sus derivados generalrnente aumenta, a medida que aumenta la

intensidad del proceso alcanzando su máximo a 180-200°C, pero en cambio, el

WSC desciende. En la extrusión de cereales, durante las experiencias a escala de

plata piloto, la viscosidad de Ia pasta se controla, con objeto de determinar las

condiciones mas adecuadas para el proceso, asi como durante este, con objeto de

mantenerlas.

En toda extrusión en caliente de alimentos proteicos (por ejemplo: harina de soja y

semiIlas oleaginosas desengrasadas), la estructura cuaternaria de las proteinas se

abre por la humedad y las elevadas temperaturas durante eI proceso, dando

lugar a una masa humeda y viscosa. El Indice de solubilidad del nitrógeno

(nitrogen solubility index) constiuye una medida del grado de desnaturalización

proteica alcanzado. Durante la extrusión en caliente este indice desciende. Para la

obtención de la textura adecuada es conveniente que la materia prima este

constituida por proteinas de gran tamaño molecular sin desnaturalizar.

4. SISTEMAS EXTRUSORES

La máquina extrusora esta constituido, en esencia, por una bomba de tornillo que

es accionada por una fuente de energía, en la que el alimento es comprimido y

trabajado hasta la obtención de una masa semisólida que es impulsada a través

8


de un pequeño orificio. Si durante la operación el alimento es sometido a

tratamiento térmico, al proceso se le denomina extrusión con cocción (o extrusión

en caliente).

4.1 Clasificación De Extruidores

Los extructores se clasifican según su funcionamiento (extructores en caliente

o en frio) y su construcción (sencillos o de tornillos gemelos).

a. Extruidores en caliente:

En estos extruidores el alimento se calienta por contacto con las paredes de

la camisa que rodea al extruidor y/o por contacto con el tornillo calentado

internamente con vapor. En algunos de ellos el cilindro se calienta

electricamente por inducción, pero parte del calor procede también de Ia

fricción generada por el tornillo y los rieles internos del cilindro. Las fuerzas

de compresión se consiguen en el cilindro del extruidor de las siguientes

formas:

9


Aumentando el diámetro del tornillo y disminuyendo su paso de rosca,

UtiIizando un ciIindro tronco-cónico y un tomillo de paso de rosca

hornogeneo o progresivamente decreciente,

Obstruyendo las alas del tornillo.

La boquilla deI extruidor proporciona una compresión acondicionada. Para Ia

obtención de productos expandidos se emplean presiones elevadas

boquillas de orificios pequeños. La rápida liberación de la presión que se

produce a la salida de la boquilla provoca la expansión instantánea del

vapor y el gas que contiene el alimento, dando lugar a un producto de baja

densidad en el que el agua que contiene se pierde por evaporación. El grado

de expansión del producto se pierde controlar variando la presión y la

temperatura que se generan durante el proceso, de acuerdo con las

propiedades reo lógicas del alimento. El perfil de estos parámetros durante

el proceso se muestra en la Figura 13.1. En algunos productos (por ejemplo:

snacksç)

10


b. Extrusión en frio:

En este tipo de extrusión el alimento se extruye en lineas sin cocción o la

distorsión que produce la expansión del vapor de agua. Con el objeto de que

la materia prima este sometida a Ia mínima fricción posible los tornillos de

estos extruidores poseen unas alas muy profundas y ruedan a poca velocidad

en un tubo de superficie interna lisa. Se emplean pare elaborar pasta, hot

dogs, algunos pastas para pasteleria, y confitería A veces también los

extruidores en frio como en caliente disponen de una boquilla especial para

inyectar diversos tipos de relleno en el interior de Ia masa extruida a la

salida de la boquilla. A este proceso se le denomina co-extrusion y se

emplea, por ejemplo, pare rellenar algunos pasteles

c. Extruidores de tornillo:

Estos extruidores se clasifican, de acuerdo con Ia intensidad de la fuerza de

cizalla que ejercen en:

Extruidores de elevada fuerza de cizalla (cereales para

desayuno y snacks)

Extruidores de fuerza de cizalla moderada (pasta para rebozar y

de alimentos de humedad intermedia para animales de

compañia)

Extruidores de baja fuerza de cizalla (pasta y productos

carnicos). Los extruidores de tornillo único constan de varias

partes: una sección para transformar las particulas en una masa

homogenea;, una sección de amasado para comprimir, mezclar y

desgarrar el alimento plastificado y, en los tomillos de gran fuerza

de cizalla, una sección de cocido El transporte de la materia

prima por los extruidores de tornillo Unico depende en su mayor

11


parte del grado de fricción con la superficie del cilindro. En ellos la

materia prima progresa (flujo de arrastre) por la acción del tornillo

y solo una pequeña parte refluye entre el tornillo y Ia pared del

cilindro (flujo de presión y flujo de escape), EI flujo de presión esta

producido por la presión frecuente que se crea tras la boquilla y

por el movimiento de la materia prima entre el tornillo y el

cilindro. Este escape puede reducirse utilizando un cilindro con

relieves internos. Los extruidores de tornillo unico son mas

baratos de compra y de funcionamiento y son mas fáciles de

manejar y reparar que los de tomillos gemelos.

d. Extruidores de tornillos gemelos:

En los extruidores de tornillos gemelos estos ruedan en el interior de un cilindro

de sección en forma de Ocho. Este tipo de extruidores se clasifican, de

acuerdo con su sentido de rotación y por la forma en que los tomillos atacan

entre si. Los extruidores mas corrientes en las industrias alimentarias son los de

tornillo cortante en los que el movimiento de rotación impulsara el material a

traves del extruidor y el ataque de los tornillos entre si mejora el mezclado y

evita la rotación del alimento en el cilindro.

Los extruidores de tomillos gemelos poseen las siguientes ventajas:

Su produccion es independiente del flujo de alimentación y puede

ajustarse para desplazamiento positivo de los tornillos.

Los extruidores de tomillos gemelos pueden manejar productos aceitosos,

pegajosos con elevado contenido en agua que en los de tornillo único

refluira con facilidad. La concentración máxima de algunos componentes

que los extruidores de torrillo único y de doble tornillo son capaces de

manejar es respectivamente la siguiente: 4 y 20% de grasa, 10 y 40% de

12


azucares y 30 y 65 de agua. Como puede apreciarse los extruidores de

tornillos gemelos son mas versatiles.

La presión en el barriI puede controlarse modificando el flujo hacia adelante y

hacia atrás. Asi, por ejemplo, en la fabricación de regaliz el alimento se calienta

y se comprime transportandolo hacia Ia boquilla. Con objeto de eliminar el

exceso de agua y para adicionar ingredientes, la presión se libera inviertiendo el

sentido de Ia rotación. El alimento es finalmente recomprimido para lograr su

extrusión.

La sección de descarga, que es corta, hace que se cree una presión lo

suficientemente elevada para lograr la extrusión, por lo que, en estos extruidores,

al contrario de lo que sucede en los de tornillo único la zona de Ia maquina

sometida a un mayor desgaste, es menor

El contrario de lo que sucede con los (de tornillo único que solo pueden

13


procesar productos granulados en un rango estrecho de tamaño de partícula,

los de tornillos gemelos pueden manejar productos tanto granulados, como

pulverizados.

5. EFECTO SOBRE LOS ALIMENTOS

5.1 Características Organolépticas

Las condiciones HTST de .la extrusión en caliente apenas si afectan al color y

el bouquet de los alimentos.

EI color de muchos alimentos extruidos se debe a los pigmentos sintéticos

adicionados a la materia prima en forma de polvo hidrosoluble, de emulsiones.

La decoloración del producto debido a la expansión, a un tratamiento térmico

excesivo, o a reacciones que se producen con las proteínas, los azucares

reductores, o los iones metálicos, constituye a veces un problema para Ia

extrusión de algunos alimentos. En la extrusión en frío, entre los ingredientes

añadidos a la materia prima se incluyen saborizantes. En la extrusión en

caliente este será un procedimiento inadecuado, ya que se volatilizara a la salida

de la boquilla del extruidor. Los aromatizantes encapsulados pueden utilizarse de

esta forma, pero resultan caros.

5.2 Valor Nutritivo

Las perdidas Vitamínicas de los alimentos extruidos dependen del tipo

alimento, de su contenido en agua y del tiempo y la temperatura de tratamiento.

Sin embargo, por lo general, en la extrusión en frío las perdidas son infimas.

Las condiciones HTST de extrusión en caliente y el enfriamiento rápido del

producto a Ia salida de Ia boquilla, hacen que las perdidas vitamínicas y en

aminacidos esenciales sean relativamente pequeñas. Así, por ejemplo, en

14


un proceso de extrusión de cereales a 154'C el 95% de la tiamina se retiene y

unicamente se producen perdidas de poca importancia en Ia riboflavina,

piridoxina niacina y acido fólico. Dependiendo del tiempo al que el alimento se

mantiene a una temperatura elevada, las perdidas en Acido ascórbico y

vitamina C pueden ser de hasta 50-90%.

De acuerdo con las condiciones de Ia extrusión, las perdidas en Lisina,

cistina y metionina son, en los derivados del arroz, del 50-90%. Las trans-

formaciones experimentadas por las proteinas de la harina de soja, dependen de

su composición y de las condiciones durante la extrusión. Temperaturas

elevadas y la presencia en el medio de azucares, provocan la reacción de

Maillard y afectan a la calidad de la proteina del alimento. Por el contrario,

temperaturas inferiores y concentraciones bajas en azucares, provocan

cambios en la estructura de las proteínas que mejoran su digestibilidad. La

destrucción de los componentes anti nutritivos de los derivados de Ia soja

mejora su valor nutritivo.

6. VENTAJAS DEL PROCESO DE EXTRUSION

Flexibilidad de operación, permitiendo la obtención de una gran

diversidad de productos.

Posibilidad de procesamiento en diversas formulaciones, permitiendo.

adecuar el nivel nutricional según las necesidades.

Bajo costo de procesamiento.

Tecnología simple

Mínimo deterioro de nutrientes de los alimentos en el proceso.

Eficiente utilización de la energía.

Ausencia de efluentes.

15


Inactivación de enzimas y factores antinutricionales.

Producción de alimentos inocuos.

7. APLICACIONES DE LA EXTRUSION

7.2 Alimentacion Humana

Cereales de desayuno listos para comer

Snacks (aperitivos salados y dulces)

Alimentos para bebes

Sopas instantáneas

Rebozadores y coberturas

Proteínas vegetales texturizadas

Sustitutos de carne

Harinas compuestas y enriquecidas

Sustitutos lácteos

Aditivos de panificación

Almidones modificados

Productos de confitería.

Pastas (fideos)

Bebidas en polvo

Ingredientes de sopas

Galletitas

Productos dietéticos, granolas, cucuruchos, etc.

7.2. Alimentacion Animal

Cereales, oleaginosas y legumbres precocidas o ingredientes para

alimentos balanceados

16


Alimentos para rumiantes, cerdos, aves, animales de piel, peces, etc.

Procesamiento de subproductos o desechos de la industria alimentaria:

o Residuos de la industria de la pesca

o Residuos de la industrialización de lácteos, panificación y frutas

7.3. Usos Industriales

Industria del papel

Industria textil

Fundiciones metalúrgicas

Perforación de pozos de petróleo

Adhesivos y agentes ligantes

CONCLUSIONES

1. La extrusion debido a su proceso nos va a permitir una amplia gama

de productos novedosos y de un alto valor nutricional que son

elaborados a partir de ingredientes basicos.

2. La extrusion en el campo de la ingenieria de alimentos nos va a

permitir reducir los gastos e incrementar la capacidad de producción

ya que es un proceso mas barato y productivo que los procesos de

producción tradicional

3. En la extrusión, es posible controlar la densidad y el nivel de cocción

con un amplio rango de materias primas.

17


4. El alimento extruído tiene una excelente digestibilidad y además está

pasteurizado.

5. El alimento extruído tiene mejor estabilidad en el agua que el

peletizado (dependiendo de la fórmula se puede llegar a 24 hrs en el

agua).

RECOMENDACIONES

La extrusión puede modificar distintos materiales alimenticios para

producir una diversidad de nuevos productos en distintos sectores

(alimentación animal, acuicultura, snack y aperitivos, cereales para

18


desayuno, productos para confitería, alimentación infantil, análogos de

carne, etc.).

Asimismo, se trata de una actividad compatible con otras aplicaciones de

mejora de los productos existentes (sensoriales, nutricionales,

ingredientes funcionales, estabilidad, etc.), o con actividades de

valoración de la aptitud de nuevos ingredientes, al procesado mediante

extrusión.

Realizar estudios de los parámetros que influyen en la calidad del

producto final en una extrusora con controles automatizados.

Realizar estudios de vida en anaquel para determinar su vida útil del

bocadito.

Realizar estudios de cómputo químico o score químico y el análisis

biológico.

BIBLIOGRAFIA

19


Fellows, P. Tecnología del Procesamiento de los Alimentos

http://www4.inti.gov.ar/GD/jornadas2000/Pdf/cempam-064.pdf

http://dialnet.unirioja.es/servlet/oaiart?codigo=2746829

http://www.somenta.org/journal/index.php/Revista-cyta/article/view/11/9

http://www.scribd.com/doc/23347095/visita-balanceados

V. ANEXO:

20

http://www.scribd.com/doc/23347095/visita-balanceados

http://www.somenta.org/journal/index.php/Revista-cyta/article/view/11/9

http://dialnet.unirioja.es/servlet/oaiart?codigo=2746829

http://www4.inti.gov.ar/GD/jornadas2000/Pdf/cempam-064.pdf


EFECTOS DE LA CONCENTRACIÓN DE ÁCIDO Y DE EXTRUSIÓN DE

VARIABLES SOBRE ALGUNAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y LAS

NECESIDADES DE ENERGÍA DE ALMIDÓN DE YUCA

YKChang; AAEL-Dash

Facultad de Ingenieria de Alimentos, Departamento de Tecnología de

Alimentos, Universidad Estatal de Campinas, Cx. P. 6121, 13083 Teléfono:

(+55) (19) 3788-4004, Fax: (+55) (19) 3289-3617, Campinas - SP, Brasil. E-

[email protected] mail

RESUMEN

Algunas de las características físicas de almidón de yuca de extrusión con una

extrusora de un solo tornillo, variando la concentración de ácido, contenido de

humedad del alimento y la temperatura del barril se evaluaron utilizando la

metodología de superficie de respuesta. Los efectos combinados de diferentes

concentraciones de ácido sulfúrico y los parámetros de extrusión proporcionan

funcionalidad física única para el almidón de yuca extruido. Dureza del producto

y el valor de par fue altamente significativa para tres variables. La adición de

ácido sulfúrico (0.06N) durante la cocción por extrusión dio los valores más altos

para la expansión y la suavidad de las muestras de extrusión. Los valores de

par máximo (60-70 nm) de las muestras de extrusión en el menor contenido de

humedad, mientras que los valores más bajos de par (Nm 23,0-26,0) fueron

para las muestras de extrusión en los más altos valores de humedad del

alimento y la temperatura del barril.

Palabras clave: Single-extrusora, ácido sulfúrico, la dureza, el almidón de yuca.

21

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]


INTRODUCCIÓN

Cocción por extrusión de los materiales de almidón ha sido ampliamente

investigado en los últimos diez años. Conversión de almidón en el extrusor

depende de un gran número de variables en la máquina y parámetros de control

de las materias primas. Los parámetros de proceso independientes son la

velocidad de tornillo, la configuración de tornillo, el contenido de humedad del

producto, la temperatura, caudal másico total y morir de configuración. Estos

parámetros independientes afectan a los parámetros del sistema como la

distribución de tiempo de residencia, la necesidad de energía para el proceso, el

perfil de presión a lo largo del cañón y la caída de presión en el dado (Meuser et

al., 1987).

La relación entre las variables de operación y las variables de proceso (como la

presión de las respuestas de morir, el par motor, y la temperatura del producto)

que se puede medir en línea deben ser analizados. Los resultados

experimentales de Akdogan y Rumsey (1996) demostró que el paso de los

insumos en la velocidad del tornillo y la velocidad de avance dado lugar a una

serie de respuestas dinámicas de la presión de morir y el par motor. Estos

autores concluyeron que la presión de morir y el par motor siempre respondió de

la misma manera.

La humedad inicial, de corte alto, la temperatura de la masa y las presiones

aplicadas durante la extrusión permiten termomecánicamente modificar almidón

para una variedad de usos finales. Diferentes ingredientes, la velocidad del

tornillo, el desgaste de los tornillos y del barril, afectó a la disipación viscosa de

los materiales durante la extrusión, que finalmente afectó par de extrusión, la

energía específica, la temperatura del producto, la expansión y la forma de

22


extruidos (Miller, 1984; Jin et al ., 1994). Van Zuilichem et al. (1995)

compararon los aspectos de ingeniería de máquinas extrusoras de tornillo

simple y doble en la extrusión-cocción de los biopolímeros. Además de las

características de extrusión, el consumo de energía específica, el rendimiento y

las propiedades de extrusión se expresaron en función de parámetros tales

como el diámetro del tornillo, la velocidad del tornillo y la humedad del alimento.

En el ámbito de los productos de almidón extruido, algunos avances importantes

se han realizado recientemente para explicar las propiedades del producto en

términos de transformaciones moleculares. Sin embargo poco se ha hecho en

el uso de reactivos químicos para modificar las características funcionales y

físicas de almidón. Transformación de un producto actual es la mejor

correlación con la energía proporcionada con el producto. El alcance de la

modificación del almidón depende de diversos parámetros de la extrusora, la

composición de la materia prima y los componentes químicos usados durante el

proceso de extrusión, para dar funcionalidad física y química única de los

materiales extruidos. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la

concentración de ácido, contenido de humedad y la temperatura del barril

durante el proceso de extrusión en algunas de las características mecánicas y

físicas de almidón de yuca.

MATERIALES Y MÉTODOS

Muestras

Comercial de almidón de yuca cruda de Lorenz Nacional Ind. Ltd., Cianorte,

PR, Brasil, fue utilizado en todos los experimentos.

Condiciones de extrusión

23


Las muestras de almidón extruido en una escala de EMBRAPA-Brasil-

laboratorio de cocina de la extrusora. De muestras de almidón fueron

alimentados por la alimentación forzada de velocidad variable, y se mantiene

constante en 65,0 g de materia seca / min. La velocidad del tornillo fue de 100

rpm, 380 mm de longitud del cañón y 19 mm de diámetro del cilindro, el barril de

la zona 3 y morir se calentaban con estufas eléctricas. La relación de

compresión de tornillo fue de 3:1 y mueren de diámetro de 4 mm. La

temperatura del barril se fijó en las zonas 1 y 2 en 80 y 100 º C,

respectivamente. La temperatura en la zona 3 y la zona de morir, la

concentración de ácido y el contenido de humedad del alimento varía en función

del diseño experimental.

Diseño experimental para las variables de extrusión

Los análisis de los tratamientos se llevaron a cabo utilizando un diseño central

compuesto de superficie de respuesta, con los rangos de general y las variables

seleccionadas se muestra en la Tabla 1 y 2. Los datos obtenidos fueron

analizados utilizando el programa SAS (1987).

24

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=es&ie=UTF-8&sl=en&tl=es&u=http://www.scielo.br/scielo.php%3Fscript%3Dsci_arttext%26pid%3DS0104-66322003000200006&prev=_t&rurl=www.google.es&usg=ALkJrhgMVjjSH8y2ufjFko_ZxGz2LQIdrA#tabela2



Relación de expansión

La relación de expansión se calculó dividiendo la cruz promedio de área de la

sección de la extrusión por el área de la sección de la matriz de extrusión-orificio

de la boquilla (Chinnaswamy y Hanna, 1988).

25


Dureza

La dureza del producto se determina utilizando el sistema de medición de la

textura de Ottawa.

Torque

Torque se midió directamente durante el proceso de extrusión. En este trabajo

se fija la velocidad del tornillo (2 x rpm), y el caudal de alimentación (m). La

energía mecánica específica (PYME) se calculó como:

Donde:

T = par (kNm)

m = caudal másico (g / min.)

(2 x RPM) = velocidad del tornillo

La energía térmica se mide por el consumo de amperaje. La corriente eléctrica

(I) en función de la temperatura mostró valores constantes de 6,5 amperios.

Teniendo en cuenta las características de extrusión, la resistencia eléctrica y la

diferencia de potencial se mantuvieron sin cambios, y estos valores

experimentales confirmó la ley de Ohm. Así, las necesidades de energía

térmica son una función del sistema de calefacción.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Efectos de la concentración de ácido, Barril de temperatura y alimentación de

humedad en algunas propiedades de Almidón de Mandioca extruido

26


La importancia de las variables independientes, tales como la concentración de

ácido, la temperatura y la humedad del barril se alimentan de algunas

propiedades del almidón de yuca extrudido se muestran en la Tabla 3. La

temperatura del barril afectado significativamente (p <0,05) todas las variables

dependientes. Excepto para la expansión, la concentración de ácido influyó

significativamente en todas las variables dependientes (p <0,05). El contenido

de humedad afectó significativamente (p <0,01), relación de expansión, la

dureza y esfuerzo de torsión.

Efectos de las variables independientes sobre la Relación de expansión

Para la relación de expansión del producto, los factores significativos que

resultaron ser el contenido de humedad de alimentación seguidos por la

temperatura del barril. Fig. 1a muestra los efectos de la humedad y la

temperatura del barril en la relación de expansión del almidón de yuca extruido.

En general, los valores inferiores a 23,0% de contenido de humedad con la

temperatura creciente barril aumentó ligeramente la expansión, mientras que un

aumento continuo de la temperatura reducida de expansión. Por otro lado, el

contenido de humedad superior al 23,0%, junto con las temperaturas cada vez

mayor por barril, la disminución de la expansión de la extruidos. Los valores

más altos fueron para la expansión en el contenido más bajo de alimentación de

la humedad (<18%) y el barril temperaturas (125-155 ° C), mientras que los

valores más bajos fueron la expansión de los contenidos de humedad y

27

http://www.scielo.br/img/revistas/bjce/v20n2/16001f1.gif




temperaturas más altas barril. La relación de expansión de almidón (o cereales)

depende principalmente de su grado de gelatinización (Chinnaswamy y

Bhattacharya, 1983), que a su vez está determinado por la temperatura, la

velocidad de corte y contenido de humedad de la materia prima (Chiang y

Johnson, 1977; Bhattacharya y Hanna , 1987). Bajo contenido de humedad del

almidón pueden restringir el flujo de materiales en el interior del barril de

extrusión, el aumento de la velocidad de deformación y el tiempo de residencia,

que tal vez aumentar el grado de gelatinización del almidón y, por tanto, la

expansión. Sin embargo, cuando el contenido de humedad del almidón es muy

bajo (por debajo de 14% PP), puede crear los tipos de corte muy alta y más

tiempo de residencia, y así aumentar la temperatura del producto. Estas

condiciones se sabe que causan la degradación del almidón y dextrinisation

(Colonna et al., 1984). Varios autores han mencionado que el contenido de

humedad menor de alimentación y temperatura barril a favor de la expansión de

los materiales tales como sémola de maíz, almidón de maíz (Gómez y Aguilera,

1984; Mercier y Feillet, 1975), fécula de patata (Mercier, 1977) y harina de

germen de maíz ( Peri et al., 1983). Expansión generalmente disminuye

rápidamente cuando aumenta el contenido de humedad (Seiler et al., 1980;

Faubion y Hoseney, 1982; Antila et al., 1983; Guy y Horne, 1988). Los efectos

del ácido sulfúrico, el contenido de humedad y temperatura del barril en la

expansión del almidón de yuca extrudido se muestran en la figura. 3b-3d. La

relación de expansión aumenta la concentración de ácidos y temperatura barril

aumentar hasta una temperatura de barril de 140 º C y la concentración de

ácido sulfúrico 0.051N. Sin embargo, las temperaturas y concentraciones de

ácido barril por encima de estos valores, la expansión de descenso.

Davidson et al. (1984,1984 a) explicó la relación de expansión desde un punto

de vista estructural (degradación de macromoléculas), es decir, cuando el grado

de degradación de macromoléculas de almidón aumenta, la expansión del

28




extruido disminuido. Sin embargo, estas explicaciones no son cuantificables.

Por otra parte, y de conformidad con los resultados encontrados en este trabajo.

Tang y Ding (1992) concluyó que las tasas de expansión depende de los

parámetros de extrusión, sino una simple relación lineal entre los índices de

expansión y el grado de degradación de macromoléculas puede no existir. Al

parecer, el grado de hidrólisis del almidón desempeñado un papel importante en

la expansión, ya que con más de hidrólisis del almidón, la masa de almidón que

ofrece menos resistencia al soplar de extruidos. El efecto del pH afectado a la

relación de expansión de la extruidos. Cuando el bicarbonato de sodio se

añade a la de almidón de trigo (Lai y Sarkanen, 1969) y almidón de maíz

(Chinnaswamy y Hanna, 1988) antes de la extrusión, la relación de expansión

disminuyó al aumentar la concentración. Chinnaswamy y Hanna (1988)

especularon que el bicarbonato de sodio degradación de las moléculas de

almidón, y la degradación molecular de almidón durante la extrusión es

conocida por reducir la expansión. Martínez-Bustos et al. (1998) reportaron

que la adición de hidróxido de calcio durante la extrusión de harina de maíz, se

redujo ligeramente de expansión. Estos resultados indican que la adición de

algunos de álcali y bicarbonato de expansión disminuyó. Sin embargo, el uso

del ácido sobre el almidón de yuca, mostró un comportamiento diferente.

Probablemente, el índice de expansión depende del tipo de almidón, y la adición

de álcalis o ácidos (tipo y concentración) durante la cocción por extrusión. La

máxima expansión del almidón de yuca (4.089) se logró con la adición de ácido

sulfúrico 0.06N, 16% de humedad y temperatura de 120 ° C por barril, mientras

que la máxima expansión sin ácido es de 2,89 para la fécula de extrusión con

14,3% de humedad y 160 ° C de temperatura barril. Los productos de extrusión

se crujiente después de soplar. La viscosidad de la masa plastificada es la

función de los parámetros de extrusión, como son su solubilidad y de expansión,

que son a su vez depende funcionalmente de la entrada de energía (Van

Lengerich y Meuser, 1989).

29


Efectos de las variables independientes sobre la dureza del producto extruido

Dureza del producto fue altamente significativa para las variables

independientes utilizadas. Los efectos de la humedad y la temperatura del barril

de la dureza del almidón de yuca extrudido se muestran en la figura. 2a. La

dureza está influenciado por el índice de expansión y la alineación de capas de

almidón para la formación de la estructura final. Para todas las temperaturas

barril prueba, alto contenido de humedad inversamente afectado a la firmeza de

los productos extruidos. El más suave productos fueron obtenidos con las

muestras de extrusión en las temperaturas más altas barril (200-217 ° C) y el

contenido de humedad más baja (<20%). Mercier y Feillet (1975) citó que

cuando la temperatura de extrusión se aumentó, disminuyó la carga de rotura.

Extruido pastas acidificadas se describieron como un posible medio de la

alteración de la textura y propiedades físicas (Kervinen et al. 1984).

Los efectos de la concentración de ácido de la dureza del almidón de yuca

extrudido diferentes contenidos de humedad y temperaturas por barril, se

muestran en la figura. 2b-2d. La adición de ácido con el aumento de la

temperatura por barril, reduce la dureza de los productos, muestran un

comportamiento diferente, con concentraciones de ácido. Por otro lado, con

cada vez mayor concentración de ácido y bajo contenido de humedad (16%) el

aumento de dureza, mientras que un efecto contrario se observó en el alto

contenido de humedad. Los productos extruidos más suaves se obtuvieron en

la mayor concentración de ácido y alto contenido de humedad (24%). La dureza

se asoció con la propiedad de expansión. Los productos extruidos con mayor

expansión fueron más suaves y crujientes. Politz et al. (1994) antes de que las

formulaciones que contienen altos niveles de amilopectina son más propensos a

la fragmentación. Die temperatura, afectado significativamente las propiedades

30






de textura tales como la cohesión, la elasticidad, gumminess, y la cohesión de

las harinas de extrusión.

Hsieh et al. (1990) reportaron resultados similares para la extrusión de la

harina de maíz con la adición de sal. Estos autores también citó que parecía

que una pared más delgada de la célula se formó en extruidos con una mayor

expansión radial que resulta en una menor resistencia de ruptura. Barret y

Peleg (1992) informó de que el uso del ácido cítrico durante la cocción por

extrusión reducción de la densidad y el tamaño promedio de la célula, y

disminuyó ligeramente la presión meseta de los productos extruidos. Ryu y

Walker (1995) encontró que la resistencia a la rotura de la harina de trigo

extrusionado disminuyó significativamente con un aumento de la temperatura de

proceso de 120 a 160 º C. También estos autores citados que los materiales

parecían estar completamente cocido y tienen más plasticidad a temperaturas

más altas proceso. Pequeñas células de aire con paredes de las células

delgadas pueden ser distribuidos.

Efectos de las variables independientes sobre par

El valor de par fue altamente significativa para las tres variables utilizadas.

Según los resultados obtenidos en este trabajo, el aumento de la temperatura

del barril disminuyó el par. Este efecto fue más pronunciado en el alto

contenido de humedad. Por otra parte, el par se reduce con un aumento en el

contenido de humedad en la temperatura el barril (Fig. 3). Los valores de par

máximo (60-70 nm) de los contenidos de humedad más baja de todos los

rangos de temperatura evaluados por barril, mientras que los valores más bajos

(23,0-26,0 Nm) fueron para los más altos valores de humedad y temperatura. El

efecto de las variables de proceso en el par confirma el efecto de estas

variables en la transformación de productos (de expansión y dureza). Los

efectos de la concentración de ácido, contenido de humedad y la temperatura

31



del barril en el par de extruidos se muestra en la figura. 3b-3d. Los mayores

valores de par motor se para la muestra de extrusión con 0.06N concentración

de ácido 16% de humedad y una temperatura de barril de 120 ° C, y la más baja

de la extruidos con 0.04N concentración de ácido y el 26,7% de humedad, a 160

° C. Las temperaturas más altas proceso de aumento del grado de cocción y de

expansión. Aumento de entrada de energía mecánica elevado el par de

extrusión y de expansión radial inducida (Guy y Horne, 1988).

Algunos trabajadores desarrollado modelos para simular la presión de morir y

las respuestas de par motor en función de la velocidad de alimentación

(Akdogan y Rumsey, 1996, Lu et al. 1993; Singh y Mulvaney, 1994; Moreira et

al. 1990; Kulshreshintha y Zaror, 1992) . El aumento de la velocidad de

alimentación aumenta tanto el par motor y de morir de presión. Korn (1982)

antes de que el requerimiento de energía durante la extrusión de maíz para la

producción de alcohol aumenta con el aumento de la temperatura de

procesamiento y la disminución de la velocidad de avance. Grossmann et al.

(1988) informó de que el par se ha visto afectada por la temperatura del cañón,

la velocidad del tornillo, dado el diámetro y el contenido de humedad de la más

importante la velocidad de tornillo ser, que fue identificado como teniendo un

efecto intenso sobre la rapidez con la presión de morir y las respuestas de par

del motor alcance el estado estacionario ( Akdogan y Rumsey, 1996).

CONCLUSIONES

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Contenido de humedad del alimento y la temperatura del barril demostraron

tener un efecto significativo en la expansión de extruidos de almidón de yuca.

La máxima expansión del almidón de yuca (4,1) se obtuvo con 0.06N ácido

sulfúrico, 16% de humedad y la temperatura del barril de 120 ° C, mientras que

la máxima expansión sin ácido es de 2,89 para la fécula de extrusión con 14,3%

de humedad y la temperatura del barril de 160 ° C. Los productos de extrusión

fueron más suave y crujiente después de soplar. Una mayor expansión de los

productos extruidos resultado de la adición de ácido. Los mayores valores de

par motor se para el contenido de humedad más baja y los valores más bajos

fueron para los más altos valores de humedad y temperatura. Variación de los

parámetros de funcionamiento durante el procesamiento de un solo tornillo de

extrusión, permite extruidos que se utilizarán para diversas aplicaciones

industriales debido a las propiedades tecnológicas específicas. Además, el

análisis de superficie de respuesta puede considerarse que proporcionan un

medio muy eficaz para el estudio y la optimización de las condiciones de

funcionamiento de la tecnología de extrusión.

REFERENCIAS

Akdogan, H., y Rumsey, TR, respuesta dinámica de un laboratorio de doble

tornillo extrusora de tamaño a los cambios en las variables de funcionamiento.

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extrusión utilizando proporciones diferentes de trigo de centeno, el

enriquecimiento de proteína y granos con capacidad para hornear pobres. J.

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33


Bhattacharya, M., y Hanna, MA, Cinética de la gelatinización del almidón

durante la cocción por extrusión. J. Food Sci. 52, 764-766 (1987). [Links]

Barret, H. A, y Peleg, M., estructura celular Extruidos relaciones textura. J.

Food Sci. 57, 1253-1257 (1992). [Links]

Chiang, B.-Y., Y Johnson, JA, Gelatinización de almidón en los productos

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físico-química de las diferencias de las variedades. J. Food Sci. 48, 600-1604

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de máxima expansión de almidón de maíz. J. Food Sci. 53, 834-839 (1988).

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corte de extrusión de almidones de maíz cocido con urea y las sales. Almidón /

Staerke, 40, 186-190 (1988). [Links]

Colonna, P., Doublier, JL, Melcion, JP de Monredon, F., y Mercier, C., Extrusión

de cocción y el tambor de secado del almidón de trigo. Y. física y modificación

de macromoléculas. Cereal Chem.. 61, 538-543 (1984). [Links]

34


GLOSARIO

AGLOMERACIÓN: acopio, acumulación, agolpamiento, amontonamiento

ÁLCALIS Compuesto químico que tiene la propiedad de contrarrestar o

neutralizar la acción de los ácidos, particularmente los hidróxidos de ciertos

metales (litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio).

BOUQUET: es un condimento básico para recetas , es elaborado por un

manojo de hierbas amarradas con un listón para preprarar una sopa. Sirve

para sazonar el caldo cuando es hervido junto con los otros ingredientes, y

después es removido al servirse

CIZALLA: Se denomina cizalla a una herramienta manual de corte que se

utiliza para cortar papel, plástico y láminas metálicas de poco espesor

CIZALLAMIENTO: Deformación lateral que se produce por una fuerza externa.

También llamado corte, cortadura

COHESIÓN: congruencia, consistencia, enlace, unión

DEXTRINISATION modificación de dextrina, sustancia extraída del almidón

REGALIZ Hierba vivaz con flores en espiga de color lila y frutos en vainas con

2 a 6 semillas

FLUJO DE ARRASTRE El flujo de arrastre en el extrusor se deriva del cálculo

del flujo de arrastre entre dos placas paralelas en estado estacionario,

tomando en cuenta que el flujo primario es debido a una espiral

GUMMINESS gomosidad dificultad, pastosidad, pegajosidad, untuosidad,

viscosidad

HTST del inglés High Temperature/Short Time, "alta temperatura/corto

tiempo")

MESETA plano y relativamente extenso

PULVERIZADOS: Convertir en polvo alguna sustancia sólida

35

http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_ingl%C3%A9s

http://dictionary.sensagent.com/viscosidad/es-es/

http://dictionary.sensagent.com/untuosidad/es-es/

http://dictionary.sensagent.com/pegajosidad/es-es/

http://dictionary.sensagent.com/pastosidad/es-es/

http://dictionary.sensagent.com/dificultad/es-es/

http://diccionario.sensagent.com/uni%C3%B3n/es-es/

http://diccionario.sensagent.com/enlace/es-es/

http://diccionario.sensagent.com/consistencia/es-es/

http://diccionario.sensagent.com/congruencia/es-es/

http://diccionario.sensagent.com/amontonamiento/es-es/

http://diccionario.sensagent.com/agolpamiento/es-es/

http://diccionario.sensagent.com/acumulaci%C3%B3n/es-es/

http://diccionario.sensagent.com/acopio/es-es/


REO LÓGICAS: estudio de los principios físicos que regulan el movimiento de

los fluidos. en proceso de extrusión aporta datos muy importantes para la

comprensión y el diseño de esta tecnología

TORQUE el momento de fuerza de un motor o par motor

36

http://es.wikipedia.org/wiki/Par_motor

48566522-extrusion-1 (1).doc

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