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ALIMENTOS EXTRUIDOS. Que es la extrusión. La extrusión es un proceso utilizado para crear objetos con sección transversal definida y fija. El material se empuja o se extrae a través de un troquel de una sección transversal deseada. Las dos ventajas principales de este proceso por encima de procesos manufacturados son la habilidad para crear secciones transversales muy complejas y el trabajo con materiales que son quebradizos, porque el material solamente encuentra fuerzas de compresión y de cizallamiento. También las piezas finales se forman con una terminación superficial excelente. La extrusión puede ser continua (produciendo teóricamente de forma indefinida materiales largos) o semicontinua (produciendo muchas partes). El proceso de extrusión puede hacerse con el material caliente o frío. Los materiales extruidos comúnmente incluyen metales, polímeros, cerámicas, hormigón y productos alimenticios. Historia de la extrusión. La tecnología de la extrusión tuvo su origen en la industria de los plásticos, su utilización en la industria alimentaria se ubica entre finales del siglo XIX y principios del siglo XX, los primeros extrusores se utilizaron en la producción de pastas. Hacia 1930 se usó un extrusor que mezclaba semolina, agua y otros ingredientes para formar una masa que al ser presionada y empujada fuera del extrusor, formara diferentes tipos de pastas. En 1930 se comienzan a utilizar los extrusores para fabricar cereales precocidos para consumo inmediato y en 1946 fueron lanzados al mercado alimentos tipo botana que fueron extruidos y cocidos con extrusores en los que se lograban efectos de corte de mucha significancia y que eran alimentados por materiales de baja humedad. En la década de los años 40 se empezaron a usar los extrusores-cocedores a fin de fabricar alimentos balanceados para ganado y para fines de los y principios de los setenta, se dio un fuerte impulso al diseño de diferentes extrusores para la elaboración de alimentos para el consumo humano. En los últimos años ha tenido un gran auge la aplicación de los extrusores en la industria alimentaria. Hoy en día los extrusores-cocedores son empleados para elaborar productos tan diversos como alimentos para mascotas, alimentos nutritivos para niños, botanas expandidas a velocidades de producción que se cuentan en cientos de kilogramos por hora.

¿Qué son los alimentos extruidos? Los alimentos extruidos son aquellos que han sido elaborados mediante un proceso de extrusión. El proceso de extrusión de alimentos es una forma de cocción rápida, continua y homogénea. Mediante este proceso mecánico de inducción de energía térmica y mecánica, se aplica al alimento procesado alta presión y temperatura (en el intervalo de 100-180ºC), durante un breve espacio de tiempo. Como resultado, se producen una serie de cambios en la forma, estructura y composición del producto. Debido a la intensa ruptura y mezclado estructural que provoca este proceso, se facilitan reacciones que, de otro modo, estarían limitadas por las características difusionales de los productos y reactivos implicados. Este tipo de técnicas, se emplea generalmente para el procesado de cereales y proteínas destinados a la alimentación humana y animal. Asimismo, se trata de un proceso que opera de forma continua, de gran versatilidad y alto rendimiento productivo.

Elaboración de productos extrudados para alimentación humana y animal

Materias primas susceptibles de ser procesadas por medio de la extrusión Cereales Existe una amplia variedad de productos secos de cereales molidos que han sido utilizados en la producción de alimentos extruidos entre los cuales se tiene:  El maíz Este cereal ha sido el más comúnmente utilizado en la extrusión, debido a su bajo costo y a su facultad de expanderse, tanto a bajas, como a altas condiciones de humedad en el proceso de extrusión. A través del proceso de extrusión, el sabor a maíz tiende a hacerse más marcado y por lo tanto este permanece en el producto extruido.  La avena Debido a su alto contenido de grasa y bajo contenido de carbohidratos, la avena requiere de altas temperaturas y humedades para lograr ser expandida.  El arroz El color blanco y su habilidad para expanderse, lo hace ideal para productos a base de cereal y botanas.  La cebada Este cereal ha sido frecuentemente utilizado en la extrusión por su particular y suave sabor.  El sorgo Este cereal tiene características muy similares a las del maíz; pero los productos extruidos de este cereal tienden a tener un color tostado y un cierto sabor característico menos agradable al del maíz.  El trigo Este cereal presenta un alto contenido de proteína y gluten por lo que requiere de altas temperaturas y humedades para su expansión.  El centeno Se comporta de manera similar al trigo, pero con un sabor característico y color negro.

 El triticale Este cereal es un hibrido del trigo y de la cebada, el alto contenido de proteínas en el grano, hace necesarias altas temperaturas y humedades para lograr su expansión. Las harinas de los diferentes cereales pueden variar considerablemente en función del grano utilizado para su molienda, para obtener productos extruidos con características consistentes, es importante que la granulometría y los componentes del almidón y del cereal permanezcan constantes. Tubérculos Existen dos tubérculos que son fuentes importantes de materias primas para la obtención de productos extruidos. La amilonasa en el almidón de estos productos parece ser más amorfa que la de los cereales y por lo tanto las harinas de estas raíces y de aquellos cereales con alto contenido de amilopectina, tienden a producir pastas más fibrosas y viscosas. Por otra parte, cuando dichos almidones son gelatinizados, los productos rehidratados, serán bastante tersos. Las principales características de los dos tubérculos procesados por extrusión son:  La cassava o tapioca Los productos extruidos de este tubérculo tienen un color claro y se requieren altas temperaturas combinadas con moderadas humedades para elaborar un producto expandido y blando.  La papa Las harinas de papa producidas por extrusión son de gran variedad, según las diferencias de tratamiento térmico durante el proceso de extrusión, la cantidad de almidón dañado y las cantidades de azúcar presentes. Por otra parte son necesarias altas temperaturas con altas humedades para expandir de manera adecuada la harina de papa. FACTORES INFLUENTES EN PRODUCTOS EXTRUIDOS: Los dos principales factores que influyen sobre Ia naturaleza de los productos extruido son:  Las condiciones durante Ia extrusión  Las propiedades reo lógicas del alimento en cuestión Los parámetros más importantes durante el proceso son: la temperatura, Ia presión, el diámetro de los orificios de la boquilla y Ia velocidad de cizalla. Esta última 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 más importantes sobre el contenido en agua, el estado físico de los componentes y su composición química (en especial el contenido y tipo de almidones, proteínas, grasas y azucares SISTEMAS EXTRUSORES La máquina extrusora está constituida, 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 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).

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 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 consiguen en el cilindro del extruidor de las siguientes formas:

Aumentando el diámetro del tornillo y disminuyendo su paso de rosca, Utilizando un cilindro tronco-cónico y un tomillo de paso de rosca hornogeneo o progresivamente decreciente, Obstruyendo las alas del tornillo.

b. Extrusión en frio: En este tipo de extrusión el alimento se extruye en líneas 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 snack)  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). Los extruidores de tornillo único 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 El transporte de la materia prima por los extruidores de tornillo Único depende en su mayor parte del grado de fricción con la superficie del cilindro 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 sí. Los extruidores mas 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. Los extruidores de tomillos gemelos poseen las siguientes ventajas:  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 refluirá 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. Como puede apreciarse los extruidores de tornillos gemelos son más versátiles. La presión en el barriI puede controlarse modificando el flujo hacia adelante y hacia atrás. Así, por ejemplo, en la fabricación de regaliz el alimento se calienta y se comprime transportándolo hacia Ia boquilla. Con objeto de eliminar el exceso de agua y para adicionar ingredientes, la presión se libera invirtiendo el sentido de Ia rotación. El alimento es finalmente recomprimido para lograr su extrusión.

EFECTO SOBRE LOS ALIMENTOS 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. Valor Nutritivo Las perdidas Vitamínicas de los alimentos extruidos dependen del tipo de 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 pérdidas son mimas. 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 aminoácidos esenciales sean relativamente pequeñas. Así, por

ejemplo, en un proceso de extrusión de cereales a 154'C el 95% de la tiamina se retiene y únicamente se producen perdidas de poca importancia en Ia riboflavina, piridoxina niacina y ácido fólico. Dependiendo del tiempo al que el alimento se mantiene a una temperatura elevada, las pérdidas en Ácido 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 transformaciones experimentadas por las proteínas 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 proteína 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.

VENTAJAS DEL PROCESO DE EXTRUSION 

Flexibilidad de operación, permitiendo la obtención de una gran diversidad de productos.

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Posibilidad de procesamiento en diversas formulaciones, permitiendo. adecuar el nivel nutricional según las necesidades.

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Bajo costo de procesamiento.

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Tecnología simple

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Mínimo deterioro de nutrientes de los alimentos en el proceso.

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Eficiente utilización de la energía.

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Ausencia de efluentes.

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Inactivación de enzimas y factores antinutricionales.

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Producción de alimentos inocuos.

APLICACIONES DE LA EXTRUSION Alimentación Humana 

Cereales de desayuno listos para comer

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Snack (aperitivos salados y dulces)

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Alimentos para bebes

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Sopas instantáneas

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Rebozadores y coberturas

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Proteínas vegetales texturizadas

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Sustitutos de carne

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Harinas compuestas y enriquecidas

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Sustitutos lácteos

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Aditivos de panificación

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Almidones modificados

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Productos de confitería.

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Pastas (fideos)

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Bebidas en polvo

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Ingredientes de sopas

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Galletitas

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Productos dietéticos, granolas, cucuruchos, etc.

Alimentación Animal 

Cereales, oleaginosas y legumbres precocidas o ingredientes para alimentos balanceados

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

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Procesamiento de subproductos o desechos de la industria alimentaria:  Residuos de la industria de la pesca  Residuos de la industrialización de lácteos, panificación y frutas