Facultad de ingeniería Química Ingeniería en Alimentos.

Taller de procesamiento de alimentos de origen vegetal.

M en C. Alejandra Huerta

“Extrusión”

Miroosslava López Mendoza

La extrusión de alimentos es un proceso en el que un material ( sea grano, harina o algún 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. 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 (Moreno, 2003). Como bien se menciona se aplica principalmente a cereales y otras semillas esto para hacerlos más funcionales y de facil manipulación para así obtener; aperitivos (snacks), cereales para el desayuno y materias primas más facilmente utilizables en otras actividades como la reposteria y confiteria. El proceso 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. Puede servir para dar forma y, en ocasiones, cocinar ingredientes crudos y convertirlos en productos acabados y 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.

Existe una versatilidad del proceso ya que combina diversas operaciones unitarias como el mezclado, la cocción, el amasado y el moldeo, que con 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 que esto se refleja en un menor costo. Otra de las características que han aumentado la popularidad de este proceso es porque mediante la extrusión los alimentos granulados de pequeño tamaño o pulverizados, se transforman en alimentos de tamaño de partícula mayor. Otros procesos que aumentan el tamaño de partícula son los de aglomeración de alimentos pulverizados y los de moldeo (Chang., 2010).

Los dos principales factores que influyen sobre Ia naturaleza del producto extruido son:

o Las condiciones durante Ia extrusión o Las propiedades reológicas del alimento en cuestión

Los parámetros más importantes durante el proceso son:

o La temperaturao La presióno El diámetro de los orificios de la boquilla o La velocidad de cizalla.

Esta última depende del diseño interno del extruidor y de la velocidad y forma del tomillo (o tomillos).

Proceso de extrusión.

Cuando se lleva a cabo la extrusión en caliente de alimentos almidonosos, 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, dando lugar a una masa viscosa y plástica, esto se puede observar en el almidón, sin degradarse, se hace más 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 generalmente aumenta, a medida que aumenta la intensidad del proceso alcanzando su máximo a 180-200°C, 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 más adecuadas para el proceso, así como durante este, con objeto de mantenerlas.

En toda extrusión en caliente de alimentos proteicos, la estructura cuaternaria de las proteínas se abre por la humedad y las elevadas temperaturas durante el proceso, dan lugar a una masa húmeda y viscosa. El Indice de solubilidad del nitrógeno constituye una medida del grado de desnaturalización proteica alcanzado. Este indice desciende y para la obtención de la textura adecuada es conveniente que la materia prima este constituida por proteínas de gran tamaño molecular sin desnaturalizar (Chang., 2010).

Sistemas extructores

Los extructores se clasifican según su funcionamiento en extructores:

a) En caliente

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 el cilindro se calienta eléctricamente 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 puede conseguir de las siguientes maneras: aumentando el diámetro del tornillo y disminuyendo su paso de rosca, utilizando un cilindro tronco-cónico y un tomillo de paso de rosca homogéneo o progresivamente decreciente u obstruyendo las alas del tornillo.

b) En frio

El alimento se extruye en líneas sin cocción que produce la expansión del vapor de agua, esto con el objeto de que la materia prima este sometida a Ia mínima fricción posible ya que 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 pastelería, y confitería. A diferencia de la extrusión en caliente, tiene mejores propiedades mecánicas, esto siempre y cuando el calor generado y la fricción no haga recristalizar el alimento extruido (Muller, 1990).

Y por su construcción en:

a) Sencillos

También conocidos como de tornillo 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 compañía) Extruidores de baja fuerza de cizalla (pasta y productos cárnicos).

En general estos tipos de extruidores constan de varias partes: una sección para transformar las partículas en una masa homogénea; 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. A diferencia de los extruidores de tomillos gemelos Los de tornillo único son más baratos de compra, de funcionamiento y son más fáciles de manejar y reparar.

b) 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 sí. Los más corrientes en las industrias alimentarias son los de tornillo cortante en los que el movimiento de rotación impulsara el material a través del extruidor y el ataque de los tornillos entre si mejora el mezclado y evita la rotación del alimento en el cilindro. Su producción 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 tornillo único y de doble tornillo son capaces de manejar es respectivamente la siguiente: 4 y 20% de grasa, 10 y 40% de azucares y 30 y 65 de agua. Los de tornillos gemelos son más versátiles (Chang., 2010).

Efectos sobre los alimentos

Características Organolépticas

Las condiciones 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. 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.

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. 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 (Chang., 2010).

Aplicaciones

En alimentación 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

En alimentación animal

Cereales, oleaginosas y legumbres precocidas ingredientes para alimentos balanceados Alimentos para rumiantes, cerdos, aves,

animales de piel, peces, etc

Procesamiento de subproductos o desechos de la industria alimentaria:

Residuos de la industria de la pesca o Residuos de la industrialización de lácteos, panificación y frutas

Otros usos en la industria

Industria del papel Industria textil Fundiciones metalúrgicas

Perforación de pozos de petróleo Adhesivos y agentes ligantes

BibliografíaChang., Y. K. (24 de 06 de 2010). Extrucción de alimentos. Perú.

Moreno, A. H. (2003). Fibra alimentaria. España: CSIC.

Muller, P. G. (1990). Tecnologías de America del Norte para el procesamiento de alimentos. San José: IICA.