EXTRUSION[1]

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 me mezcl zclado ado,, cal calent entam amien iento to y cizall cizallam amien iento, to, a través través de una pla placa/ ca/boq boquil uilla la diseñada para dar forma o expandir los l os 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 ex extr trus usió iónn pa para ra el trat tratam amie ient ntoo de los los mi mism smos os.. Entr Entree es esto toss requ requis isititos os se incluyen fundamentalmente, la alta capacidad de procesado en continuo con altoo rendim alt rendimien iento, to, la eficien eficiencia cia ene energé rgétic tica, a, el proces procesami amient entoo de ma mater terial iales es 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.

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OBJETIVOS: Conocer que es el proceso de extruccion en en alimentos. Conocer los tipos de maquinas extructoras.

OBJETIVOS DEL PROCESO DE EXTRUSION Cocción Pasteurización Expansión Reducción de Humedad Homogenizacion y restructuracion

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OBJETIVOS: Conocer que es el proceso de extruccion en en alimentos. Conocer los tipos de maquinas extructoras.

OBJETIVOS DEL PROCESO DE EXTRUSION Cocción Pasteurización Expansión Reducción de Humedad Homogenizacion y restructuracion

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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: EFLUENTES: ………..…………………………………5

2.- FACTORES INFLUENTES EN PRODUCTOS EXTRUIDOS: ………………6 ………………6 3. PROCESO DE EXTRUSION……………………………………………………..6 EXTRUSION……………………………………………………..6 4. SISTEMAS EXTRUSORES…………………………………..……… EXTRUSORES…………………………………..……………………7 ……………7 4.1 CLASIFICACIÓN DE EXTRUIDORES…………………………………..8 A. EXTRUIDORES EN CALIENTE: CALIENTE: ……………….…………………8 B. EXTRUSIÓN EN FRIO:……………………………………………..9 C. EXTRUIDORES DE TORNILLO:……….………………………….10 D. EXTRUIDORES DE TORNILLOS GEMELOS: …..………………………11

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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

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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

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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 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

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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). 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.

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3. PROCESO DE EXTRUSION Durante la extrusión en caliente de los alimentos almidonosos (maíz triturado y 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

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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).

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 9


formas:

•

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)

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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:

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•

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 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:

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•

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 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.

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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 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

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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 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 transformaciones 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.

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•

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.

•

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

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•

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 •

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

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•

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.

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).

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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 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.

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•

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

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

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V.

ANEXO: 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:

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

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 22


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 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 23


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 Las muestras de almidón extruido en una escala de EMBRAPA-Brasillaboratorio 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.

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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).

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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). 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

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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 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

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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 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

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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 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

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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). 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

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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 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

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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 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).

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CONCLUSIONES 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

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Akdogan, H., y Rumsey, TR, respuesta dinámica de un laboratorio de doble tornillo extrusora de tamaño a los cambios en las variables de funcionamiento. Lebensm-Wiss u.-Technol. 29, 691-701 (1996). [Links] Antila, J., Seiler, K., y Linko, P., la producción de pan plano de cocción por extrusión utilizando proporciones diferentes de trigo de centeno, el enriquecimiento de proteína y granos con capacidad para hornear pobres. J. Food Eng. 2, 189-210 (1983). [Links] 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 extruidos. Cereal Chem.. 54, 436-443 (1977). [Links] Chinnaswamy, R., y Bhattacharya, KR, Estudios sobre el arroz ampliado. Base físico-química de las diferencias de las variedades. J. Food Sci. 48, 600-1604 (1983). [Links] Chinnaswamy, R., y Hanna, M., extrusión óptima de las condiciones de cocción de máxima expansión de almidón de maíz. J. Food Sci. 53, 834-839 (1988). [Links] Chinnaswamy, R., y Hanna, M.: Expansión, propiedades de resistencia, color y corte de extrusión de almidones de maíz cocido con urea y las sales. Almidón / Staerke, 40, 186-190 (1988). [Links]

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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]

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

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EXTRUSION[1]

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