Extrusión en alimentos para mascotas, parámetros de proceso para lograr los mejores resultados

Desde el punto de vista ingenieril la extrusión es un proceso de moldeado y cocción continua que procede por la acción de las fuerzas de fricción y cizallamiento sobre un fluido sobrecalentado, a presión elevada, contenido entre una camisa y una rosca móvil que lo expulsa de manera sostenida y controlada por un orificio de tamaño determinado, generándose a la salida del equipo un proceso de expansión y moldeado que es completado por algún sistema de corte que le proporciona a la mezcla cocida el tamaño final deseado.

La extrusión es un proceso limpio, utiliza cantidades muy bajas de agua, es muy eficiente energéticamente y de muy alta productividad, posee como ventaja extra que el desarrollo mecánico de las maquinarias es robusto y duradero. Conformando todo esto una tecnología accesible, bien conocida, duradera y muy eficiente para producir grandes volúmenes de alimentos balanceados. Existen extensos artículos especializados sobre tipos de extrusión y como montarlos en una planta de la mejor manera, los refiero a esos artículos dado que no es nuestro propósito tratar el proceso de selección e instalación de un equipo sino como utilizarlo de la manera más adecuada una vez que lo tenemos listo en la planta.

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Desde el punto de vista operativo la extrusión debe cumplir simultáneamente con estos atributos del producto y del proceso productivo.

• Caudal de trabajo en ton/h de materia seca
• Inocuidad del producto
• Digestibilidad del producto
• Aspecto: forma y tamaño
• Dureza y Palatabilidad

Caudal de trabajo

El caudal de trabajo de un extrusor es la gran preocupación de gerentes de planta y producción. Si bien es cierto que el caudal máximo de un extrusor determinado viene dado por su diseño, también es cierto que para llegar al caudal máximo de diseño es necesario controlar ciertos parámetros de proceso, los que más impacto tienen son:

Área de salida de la matriz: es la cantidad de orificios en la matriz que determina el área de salida disponible, si esta área es muy baja la presión interna sube y puede producir reflujos que desestabilizan la extrusión, en casos extremos hay flujos reversos que hacen salir la harina por la entrada del extrusor y no por la matriz. Se recomienda para mascotas trabajar en el rango de 200 mm2/ton a 400mm2/ton. Los valores mas bajos para productos con alto contenido proteico, los calores mas altos para producto con alto contenido de almidón.

Nivel de desgaste de las roscas del extrusor y de sus camisas: para garantizar la fricción y la cizalla es necesario que el extrusor no presente desgastes en sus partes en contacto con el producto. Además de reducir la transferencia de energía, el desgaste disminuye severamente la capacidad de transporte de la rosca generando reflujo e inestabilidad. Se recomienda de que luz entre rosca y camisa no supere el rango de 3mm a 6mm dependiendo del tipo de extrusor y su configuración. Un enfoque mas practico indica que la punta del extrusor debe ser reemplazada cada 3 a 4 meses si se usa la máquina a caudal máximo por unas 20 hs diarias.

Inocuidad del producto

El proceso de extrusión maneja condiciones extremas de presión y temperatura, por lo que el producto que sale del extrusor usualmente se considera estéril. Para lograr monitorear adecuadamente las condiciones de presión y temperatura dentro del cañón del extrusor se necesitan sondas muy robustas y costosas que de todas maneras presentan gran cantidad de fallas. Por lo cual se recomienda monitorear la temperatura del acondicionador, Existe evidencia científica que por encima de los 71°C en presencia de un mínimo de 18% de humedad se eliminan completamente las bacterias patógenas en el acondicionar. Esta temperatura es mucho más simple de medir.

Un punto clave en este parámetro es eliminar la contaminación cruzada, tanto por harina seca que aún no ha pasado por el acondicionador como por restos de harina que suelen proyectarse desde el acondicionador. Para este problema se recomienda trabajar a una presión de vapor no superior a los 1.5 BAR. Por otro lado, se deben sellar todas las posibles fugas de polvos en el sistema que son fácilmente succionados por el sistema de transporte neumático a la salida del extrusor que tiene las condiciones adecuadas para desarrollar contaminación microbiológica y re contaminar el producto.

Digestibilidad del producto

Si bien la digestibilidad del producto está en gran medida influenciada por la digestibilidad de las fuentes de proteína que se usen en la formulación, es cierto que la digestibilidad de los carbohidratos es regulada casi de manera exclusiva por el proceso de extrusión. El almidón nativo (crudo) no es aprovechable por el sistema digestivo de perros y gatos, pero si lo es el almidón gelatinizado, proceso de cocción del cual se encarga el extrusor exclusivamente. Una medida indirecta de la digestibilidad del producto es el grado de gelatinización del almidón a la salida del sistema de extrusión, que no debe ser inferior al 85%.

Otro parámetro que impacta sobre la digestibilidad, por una cuestión de accesibilidad, es el grado de expansión del producto, que también se controla en el extrusor, si el producto es muy compacto, es difícil de masticar y de digerir, reduciendo no solo la digestibilidad química sino también la biológica. Para garantizar un grado de expansión adecuado lo recomendable es trabajar área de salida, temperatura de acondicionar y nivel de humedad en el extrusor/acondicionador y una medida de calidad, que es la densidad del producto.

Área de salida de la matriz, no exceder los 400 mm2/ton en productos económicos, reducir a medida que aumenta el contenido proteico y de grasa para aumentar la expansión.

Temperatura de acondicionar, es recomendable trabajar a un mínimo de 93°C para garantizar la rápida gelatinización del almidón.

% humedad en el acondicionador: el nivel total de humedad en el acondicionador deber esta como mínimo al 24% para posibilitar una adecuada expansión del producto.

Densidad: todos los parámetros anteriores se pueden controlar de manera sencilla con una sola medida en el extrusor que es la densidad del producto a la salida del equipo, este parámetro se sugiere que no supere los 400 g/L en este punto del proceso para garantizar una adecuada digestibilidad del producto.

Aspecto: forma, tamaño y color

Si bien son parámetros que se definen durante el proceso de desarrollo del alimento, operativamente se controlan en el sistema de extrusión. La forma está relacionada fundamentalmente con el desgaste de las matrices de extrusión, si están confeccionadas en un material de alta dureza (55 a 60 Rockwell C) tienden a durar aproximadamente 5000 ton de producción antes de desgastarse, materiales mas blandos se desgastan mucho más rápidamente.

El tamaño es también influenciado por el desgaste de la matriz, pero fundamentalmente es controlado por la velocidad de corte del sistema de extrusión. A mayor velocidad de corte menor tamaño de producto. Un parámetro adicional que puede influir en el tamaño del producto es la velocidad de giro de la rosca, en los extrusores con variador de frecuencia que permite manejar diferentes velocidades se verifica que aumentar la velocidad de la rosca aumenta la expansión y por ende el tamaño.

Dureza y Palatabilidad

La dureza del producto está íntimamente relacionada con la textura de este, y esta propiedad impacta de manera directa y muy importante sobre la palatabilidad.

La textura es la estructura interna de las croquetas, su forma esponjosa producto de la expansión.

La disposición y tamaño de las burbujas de expansión determinan el tipo de dureza (textura) del alimento, que se puede medir con un texturómetro, o empíricamente presionando las croquetas. Está muy bien entendido que productos duros son menos palatables, fundamentalmente para perros. En el caso de los gatos prefieren productos crocantes, pero no duros, todos estos parámetros pueden ser convenientemente medidos con un texturómetro. También se recomienda un análisis microscópico del interior de las croquetas para verificar el tamaño y arreglo espacial de las celdas de expansión (burbujas).

No es fácil definir un grupo de parámetros a sugerir para estas mediciones, y se deben construir los límites para cada caso particular. Si se puede decir que los productos más densos tienden a ser más duros y tener una textura muy cerrada poco adecuada para la masticación y la expresión de olores y sabores que disminuye la palatabilidad del producto.

Otro impacto de la textura cerrada sobre la palatabilidad es que las croquetas muy densas y de estructura de celda muy compacta tienen problemas para absorber líquidos superficiales por lo cual impactan negativamente en el proceso de aplicación de grasas y saborizantes, disminuyendo el efecto palatante de esos dos ingredientes.

Uno de los parámetros que más impacto tiene sobre la textura del producto es la configuración de la rosca de extrusión, ya que esta configuración gobierna la cantidad de energía mecánica que es transferida al producto durante la cocción. Configuraciones de alta energía mecánicas son más adecuadas para productos de bajo contenido de almidón y alto contenido de grasa, y a la inversa. Es complejo poder hacer producto económicos y premium con la misma configuración de rosca, más aun cuando se incluye carne fresca en los productos premium.

Como puede verse en esta resumida lista de parámetros la extrusión tiene un impacto enorme en la calidad, características sensoriales y rendimiento industrial. Mas allá de la tecnología de extrusión de la que se disponga, calibrar adecuadamente tanto la parte mecánica como operativa del extrusor nos da la capacidad de modificar de manera muy notoria las características del producto y el resultado general de la operación.

Mantener las piezas libres de desgaste, calibrar los sensores de temperatura y los caudalímetros, regular la humedad del producto controlar la configuración de la rosca adecuadamente, han demostrado ser los parámetros que más impactan en lograr una calidad adecuada y una operación estable y eficiente.

Fuente: All Pet Food