Extrusoras de Tornillo Simple: El dispositivo de Extrusión más utilizado en la Industria de Procesamiento de Alimentos

La extrusión se definió simplemente como el proceso de forzar un material a través de una abertura diseñada específicamente. La extrusión como proceso se conoce desde finales del siglo XVIII. Joseph Bramah, en 1797, en Inglaterra, construyó una prensa manual para tubos de plomo.

El desarrollo de extrusoras de caucho de operación continua ocurrió a mediados del siglo XIX en Inglaterra y Alemania. Bewly y Brooman obtuvieron una patente en 1845 para una extrusora operada manualmente que se convirtió en 1855 en una extrusora de accionamiento mecánico. En 1879, Shaw, en Inglaterra, y Royle, en Estados Unidos, en 1880, fabricaron una extrusora de tornillo único para caucho.

Las primeras extrusoras de alimentos se basaron en el uso de pistones. Las extrusoras de tornillo único utilizadas para cortar o picar alimentos blandos forzándolos a través de las placas de matriz pueden haber sido las primeras extrusoras de tornillo utilizadas en la industria alimentaria.

Te podría interesar

Recupero de subproductos en la fabricación de alimentos para mascotas

En Italia, las extrusoras de un solo tornillo se utilizaron a mediados de la década de 1930 para productos de pasta. El principio de estas extrusoras sigue siendo el mismo con desarrollos recientes centrados en aumentar la capacidad y mejorar el control. Emplean cizallamiento profundo y tornillos de cizallamiento bajo y funcionan a bajas velocidades. Al mismo tiempo, en los EE. UU., Extrusoras similares se utilizaron en la industria del cereal para el desayuno para formar masa de cereal precocida (Yacu. 1999).

El procesamiento comercial de extrusión de alimentos y piensos se ha practicado durante casi sesenta años. La primera aplicación comercial de extrusoras de tornillo en la industria alimentaria fue la producción de pasta con un solo dispositivo de tornillo. Este producto no ha sido totalmente codificado.

La masa húmeda fue comprimida por el tornillo que gira lentamente y conformada por el orificio a través del cual se expulsó la masa. La extrusora de tornillo se utilizó por primera vez como un dispositivo de cocción continua a fines de la década de 1930. A mediados de la década de 1940, la primera aplicación comercial del proceso de extrusión fue la producción de bocadillos de harina de maíz expandida.

A principios de la década de 1950, las estufas de extrusión se aplicaron por primera vez en la producción de alimentos para animales secos y expandidos. Hoy, la estufa de extrusión se ha convertido en el principal aparato de cocción continua en la producción comercial de alimentos para animales. Los alimentos para mascotas ahora representan el tonelaje anual más alto de productos cocidos por extrusión en los EE. UU. Y sin duda en todo el mundo.

El proceso de extrusión se hizo continuo, reemplazando el pistón en el cilindro del diseño original con un tornillo helicoidal. En esta extrusora de un solo tornillo, el material se mide continuamente en una tolva de entrada y luego se transporta hacia adelante mediante el tornillo de rotación. A medida que el material se acerca al troquel, generalmente hay un aumento en la presión y la temperatura, a la entrada de la placa del troquel, las temperaturas y presiones son suficientes para forzar este extruido a través del troquel (Yacu, 1998).

La extrusión de alimentos a menudo implica materiales de proceso de cocción. En el proceso de cocción, se proporciona suficiente energía, térmica y mecánica, para gelatinizar el almidón y desnaturalizar la proteína. La mayor parte del proceso de extrusión de alimentos incluye extruidos que contienen de 8 a 70% de humedad, y la mayoría de los procesos de cocción por extrusión ocurren en el rango de 10 a 30% de humedad.

Extrusoras Tornillo Simples

La extrusora de alimentos puede ser de uno o dos tornillos. La extrusora de tornillo simple es el dispositivo de extrusión más utilizado en la industria de procesamiento de alimentos. La extrusora de tornillo simple también produce más tonelaje de productos extruidos que cualquier otro método de procesamiento de extrusión. Los productos producidos por la extrusora de un solo tornillo van desde pastas cocidas y ligeras, desde aperitivos de maíz hasta pastas densas, parcialmente cocidas y formadas.

Las características de la materia prima, las selecciones de hardware y los efectos de las condiciones de procesamiento se examinarán a continuación para diversas aplicaciones de extrusoras tornillo simples.

Selección y características de la materia prima:

Los ingredientes para las formulaciones, la selección del equipo de procesamiento y las condiciones de operación o procesamiento son áreas independientes de control que se pueden ejercer en la cocción por extrusión. Aunque las áreas de control son independientes. Están interrelacionados en la medida en que las discusiones sobre el tema generalmente involucran a otros (Rockey, 1994).

La selección de ingredientes tiene un gran impacto en la textura, la uniformidad, la extrusión, la calidad nutricional, la viabilidad económica y la capacidad de aceptar la cobertura del producto final.

En general, la extrusión convierte los granos de cereales y las combinaciones de proteínas en una masa. Los componentes amiláceos gelatinizan dando como resultado una absorción sustancial de humedad y un aumento en la viscosidad de la masa. Los constituyentes proteicos pueden afectar la elasticidad y las propiedades de retención de gases, características de las masas glutinosas hidratadas y desarrolladas. Otros materiales proteináceos, aquellos con baja solubilidad en proteínas, pueden contribuir menos a las propiedades adhesivas y elásticas funcionales.

Las materias primas se seleccionan principalmente en función de sus aportes nutricionales. En segundo lugar, la economía entra en el proceso de selección. Tercero, la disponibilidad de materias primas se convierte en un factor.

Al comprar o seleccionar materias primas, se debe establecer una gama de especificaciones basadas en las características deseables. Esto debería incluir un análisis inmediato y otras cualidades conocidas. Sin embargo, a veces las características deseables solo se reconocen vagamente y no hay pruebas para controlar la calidad. A veces, las características deseables ni siquiera se reconocen.

Es necesario reconocer la existencia de variabilidad dentro de una materia prima debido a influencias como el tipo de temporada de cultivo de granos. Los diferentes tipos de granos y las variaciones dentro de las especies animales se reflejan en la procesabilidad de las materias primas.

El almacenamiento y el procesamiento de las materias primas antes de la extrusión influyen enormemente en su reacción al calor, la presión y el cizallamiento. Por ejemplo, los químicos de cereales reconocen los factores "después de la maduración", que son cambios bioquímicos que ocurren en los granos durante el almacenamiento. En otras palabras, el grano que se cosechó recientemente se extruye de una manera muy diferente al grano que se almacenó durante seis meses. El grano entero está "vivo" si es sólido y, por lo tanto, cambia con el tiempo.

Para evitar sorpresas, desarrolle bases de datos históricas que registren características de la materia prima que se correlacionen con un buen procesamiento. Establecer una biblioteca de muestras de materias primas aceptables e inaceptables puede ser especialmente útil para mantener una extrusora que funcione bien.