la extrusión como generador de productos de soya 0514

1Dr. Sergio O. Serna SaldivarDirector y Profesor Titular, Departamento de Biotecnologa e Ingeniera de Alimentos

Tecnolgico de Monterrey Campus Monterrey

LA EXTRUSIN COMO GENERADOR DE PRODUCTOS DE SOYALA EXTRUSIN COMO GENERADOR DE PRODUCTOS DE SOYA

La extrusin es considerada como uno de los procesos ms verstiles y tecnificados para generar materias primas y productos termina-dos para la industria alimentaria. Los produc-tos terminados son convenientes y prcticos ya que requieren el mnimo de cocimiento o preparacin y tienen una prolongada vida de anaquel. Este proceso es ampliamente utiliza-do para generar materias primas populares de soya entre los que destacan harinas integrales precocidas y protena texturizada (PST). El mis-mo proceso puede ser tambin utilizado para generar alimentos enriquecidos listos para el consumo o RTE (ready to eat) con protenas de soya como son cereales de desayuno y snacks (Riaz 2006, Serna Saldivar 2008, 2010).

Para la manufactura de estos productos se pre-cisa de la apropiada seleccin y combinacin de materias primas y de depuradas prcticas de produccin y control de calidad. El proce-so de extrusin es utilizado para la manufac-tura de tres grandes categoras de productos: harinas precocidas, expandidos y pellets o comprimidos. A estos ltimos tambin se les denomina productos intermedios ya que son estables al ambiente y requieren de procesos adicionales para su comercializacin o con-sumo. Los comprimidos son generalmente in-flados o expandidos para generar cereales de desayuno o fredos para producir snacks de tercera generacin (Serna Saldivar 2010).

Productos Extrudidos

La extrusin prcticamente revolucion a la industria alimentaria a partir de la dcada de 1960. Hoy en da, la industria depende mucho de este proceso debido a que es eficiente y verstil. Este proceso se utiliza para manu-

facturar una gran gama de alimentos como harinas precocidas, pastas largas y cortas, cereales matinales, snacks, alimentos instan-tneos y protenas texturizadas. El proceso es continuo, siendo esto una gran ventaja por su alta productividad, y eficiencia en trminos de uso de energa y generalmente ahorra espa-cio, mano de obra y compra de otros equipos. Tambin, el proceso de extrusin termopls-tica se caracteriza por producir materiales pas-teurizados o con el mnimo de problemas mi-crobiolgicos (Serna Saldivar 2008, 2010).

Existen dos tipos de extrusin aplicada para la produccin de alimentos: extrusin en fro y termoplstica. La extrusin en fro es casi exclusivamente aplicada en la manufactura de pastas largas y cortas y, tal como su nom-bre lo dice, el extrusor opera a temperaturas bajas. Las funciones bsicas del extrusor son mezclar, formar y cortar de manera continua. Indudablemente, el proceso ms popular y verstil es la extrusin termoplstica, donde la combinacin de calor y esfuerzos mecnicos propician la gelatinizacin y dextrinizacin del almidn, la desnaturalizacin de protenas, la inactivacin de enzimas que afectan negati-vamente la vida de anaquel, la destruccin de compuestos antinutrimentales y la drstica o total eliminacin de cuentas microbianas en el producto a la salida del extrusor. Los cambios en las propiedades del almidn y la protena resultan en la formacin de un material pls-tico capaz de ser formado o reestructurado (Serna Saldivar 2010).

Mecnicamente, los extrusores pueden ser clasificados de dos maneras: extrusores de rosca sencilla y extrusores gemelos o de rosca doble. Los primeros son los ms utilizados

2actualmente por la industria, mientras que los segundos son ms verstiles y con mayor nmero de aplicaciones.

Los extrusores de doble tornillo estn ganan-do ms popularidad debido a la creciente de-manda de productos innovadores. Existen extrusores gemelos, cuyas roscas operan en sentido opuesto (contra-rotantes) a aquellas que giran en la misma direccin (co-rotantes) (Serna Saldivar 2008, 2010). Desde el punto de vista funcional, la extrusin termoplstica se puede subdividir en tres grandes ramos: produccin de harinas precoci-das, extrusin de productos expandidos y ex-trusin de comprimidos o pellets. En la primera aplicacin, el extrusor simplemente cocina a la materia prima mediante la aplicacin de calor y presin para lograr cambios en la estructura de protenas y almidn y desactivar a factores antinutrimentales.

La segunda aplicacin consiste en expandir directamente al material de alimentacin, el cual es un producto casi terminado. En el tercer proceso, consistente en la produccin de com-primidos o productos de tercera generacin, generalmente se usan dos extrusores: uno cocedor y otro formador. Los productos resul-tantes, industrialmente llamados comprimidos o productos intermedios, requieren otros pro-cesos adicionales para llegar al consumidor. Los comprimidos son generalmente lamina-dos o expandidos con caones u otros proce-sos trmicos como son el fredo o horneado (Serna Saldivar 2008, 2010). Todo proceso de extrusin incluye la premez-cla de ingredientes, los cuales son alimenta-dos por medio de un sistema horizontal o ver-tical generalmente integrado a un sistema de premezcla o preacondicionador. Es muy im-portante que el sistema de alimentacin dis-pense correcta y constantemente la cantidad de material al que haya sido ajustado.

El material alimentado, una vez dentro de la boca del extrusor, fluye a travs del tornillo(s) que gira(n) dentro de un can. El can est generalmente provisto de varias secciones capaces de ser calentadas o enfriadas con vapor, bandas elctricas, agua y, o refriger-antes. La pared interna del can puede ser lisa, rayada en forma de espiral o acanalada. El corazn o parte ms relevante del extrusor es el tornillo(s), el cual tiene la funcin de hacer fluir el material de alimentacin y sobre todo de propiciar los cambios deseados mediante el esfuerzo mecnico y friccin. Casi todos los extrusores tienen diferentes tipos de tornillos con distintos diseos mecnicos para varia-das aplicaciones.

Tambin existen tornillos con piezas intercam-biables, las cuales se ordenan de acuerdo con la aplicacin y gusto del operador. Los factores relacionados con el diseo de la rosca que dictaminan la cantidad de esfuerzo mecnico son: a) distancia entre alabes de la rosca; en-tre ms distantes menos esfuerzo mecnico; b) profundidad de los alabes; entre ms pro-fundos, menos esfuerzo mecnico; c) distan-cia entre alabe y pared interna del can; una distancia menor restringe el flujo negativo, por lo tanto incrementar la presin dentro del can; d) presencia de pernos y canales per-pendiculares a los alabes que incrementan el tiempo de retencin y friccin (Serna Saldivar 2008, 2010). El flujo del material a travs del extrusor de-pende principalmente de la tasa de alimen-tacin, velocidad o revoluciones a que opera el tornillo, diseo de la rosca y dimetro de salida en el dado o matriz presentes en la salida del extrusor.

El sistema de dado o matriz tiene como fun-cin primordial formar el material plstico o cocido que corre a travs del extrusor. Existen dados sencillos, mltiples y compuestos con distintas configuraciones. Generalmente, en-tre menor o ms restringido es el dado, mayor

3es la presin interna. Finalmente, el material formado fluyendo del extrusor es cortado por medio de un sistema de navajas simples o ml-tiples, las cuales giran a velocidades ajustadas a varios milmetros de la salida del dado.

El tamao del producto cortado est dictami-nado por la tasa de alimentacin, velocidad del tornillo y principalmente por la velocidad y nmero de cuchillas del sistema cortador (Serna Saldivar 2008, 2010). Las operaciones adicionales al proceso de extrusin incluyen tamizadores, tambores recubridores para apli-car coberturas con saborizantes, secadores/tostadores, mquinas infladoras de comprimi-dos, hornos de alta conveccin, freidores y sistemas de envasado y embalaje.

Nutriente/100 g

Humedad, g 5.2 7.5 5.8 5.0Energa kcal 436 330 328 338Protena, g 34.5 47.1 63.6 87.7Lpidos, g 20.6 1.2 0.5 3.4Carbohidratos, g 35.2 38.4 25.4 7.4Fibra Dietaria, g 9.6 17.5 5.5 5.6Calcio, mg 206 241 363 178Hierro, mg 6.4 9.2 10.8 14.5Fosforo, mg 429 674 710 776Zinc, mg 3.9 2.5 4.4 4.0Tiamina, mg 0.58 0.70 0.32 0.18Riboflavina, mg 1.16 0.25 0.14 0.10Niacina, mg 4.32 2.61 0.72 1.4Ac. flico, mcg 345 305 340 176Vit. E, mg 1.95 0.12 0 0Lisina, g 2.30 3.13 4.4 5.33Metionina, g 0.47 0.63 0.90 1.13Metionina, g 0.47 0.63 0.90 1.13

Humedad, g 5.2 7.5 5.8 5.0Energa kcal 436 330 328 338Protena, g 34.5 47.1 63.6 87.7Lpidos, g 20.6 1.2 0.5 3.4Carbohidratos, g 35.2 38.4 25.4 7.4Fibra Dietaria, g 9.6 17.5 5.5 5.6Calcio, mg 206 241 363 178Hierro, mg 6.4 9.2 10.8 14.5Fosforo, mg 429 674 710 776Zinc, mg 3.9 2.5 4.4 4.0Tiamina, mg 0.58 0.70 0.32 0.18Riboflavina, mg 1.16 0.25 0.14 0.10Niacina, mg 4.32 2.61 0.72 1.4Ac. flico, mcg 345 305 340 176Vit. E, mg 1.95 0.12 0 0Lisina, g 2.30 3.13 4.4 5.33Metionina, g 0.47 0.63 0.90 1.13

Nutriente/100 g

Metionina, g 0.47 0.63 0.90 1.13Metionina, g 0.47 0.63 0.90 1.13



Humedad, g 5.2 7.5 5.8 5.0Humedad, g 5.2 7.5 5.8 5.0Humedad, g 5.2 7.5 5.8 5.0Energa kcal 436 330 328 338Protena, g 34.5 47.1 63.6 87.7Lpidos, g 20.6 1.2 0.5 3.4Carbohidratos, g 35.2 38.4 25.4 7.4Fibra Dietaria, g 9.6 17.5 5.5 5.6Calcio, mg 206 241 363 178Hierro, mg 6.4 9.2 10.8 14.5Fosforo, mg 429 674 710 776Zinc, mg 3.9 2.5 4.4 4.0Tiamina, mg 0.58 0.70 0.32 0.18Riboflavina, mg 1.16 0.25 0.14 0.10Niacina, mg 4.32 2.61 0.72 1.4Ac. flico, mcg 345 305 340 176Vit. E, mg 1.95 0.12 0 0Lisina, g 2.30 3.13 4.4 5.33Metionina, g 0.47 0.63 0.90 1.13

Humedad, g 5.2 7.5 5.8 5.0Humedad, g 5.2 7.5 5.8 5.0Energa kcal 436 330 328 338Protena, g 34.5 47.1 63.6 87.7Lpidos, g 20.6 1.2 0.5 3.4Carbohidratos, g 35.2 38.4 25.4 7.4Fibra Dietaria, g 9.6 17.5 5.5 5.6Calcio, mg 206 241 363 178Hierro, mg 6.4 9.2 10.8 14.5Fosforo, mg 429 674 710 776Zinc, mg 3.9 2.5 4.4 4.0Tiamina, mg 0.58 0.70 0.32 0.18Riboflavina, mg 1.16 0.25 0.14 0.10Niacina, mg 4.32 2.61 0.72 1.4Ac. flico, mcg 345 305 340 176Vit. E, mg 1.95 0.12 0 0Lisina, g 2.30 3.13 4.4 5.33Metionina, g 0.47 0.63 0.90 1.13

Humedad, g 5.2 7.5 5.8 5.0

Metionina, g 0.47 0.63 0.90 1.13Metionina, g 0.47 0.63 0.90 1.13Metionina, g 0.47 0.63 0.90 1.13Metionina, g 0.47 0.63 0.90 1.13





Humedad, g 5.2 7.5 5.8 5.0

Productos de Soya

Harina Integral

Harina Desgrasada

ConcentradoProteico

AisladoProteico

Productos de Soya Obtenidos Mediante Extrusin

El frijol soya es procesado mundialmente en una gama de productos muy variados. Desta-can productos como los germinados de soya, cotiledones tostados, harinas integrales con y sin actividad enzimtica, harinas desgrasadas con diferentes grados de PDI (ndice de dis-persibilidad de la protena), protena de soya texturizada o PST, concentrados proteicos, aislados proteicos, bebida tipo lcteo o extrac-to de soya, y otros derivados como son la fibra y germen de soya. La extrusin termoplstica es utilizada comnmente para obtener harinas integrales con y sin actividad enzimtica y vari-ados tipos de PST.

Cuadro 1. Composicin qumica nutrimental de diversos productos de soya usados en procesos de extrusin.

Fuente: Perkins (1995) y USDA (2012).

El cuadro 1 resume la composicin qumica nutrimental de diversos productos de soya que comnmente son utilizados como materias primas en procesos de extrusin termoplstica.

4Produccin de Harinas Integrales de Soya

Las harinas de soya integrales comnmente conocida como full-fat son, en su gran may-ora, obtenidas por extrusin termoplstica y utilizan como materia prima a la soya descas-carada.

El cuadro 1 muestra la composicin qumica nutrimental de esta harina. Este producto contiene todo el aceite, protena y fitoqumi-cos benficos de la soya entera. Contiene por lo general 35 de protena y 15 a 21% de aceite dominado por cidos grasos polinsaturados. Dependiendo del tratamiento trmico durante la extrusin la harina integral puede contener actividad enzimtica de lipooxigenasa o estar totalmente tostada.

La primera harina se utilizaba fuertemente para mejorar el color de harinas de trigo y pro-ductos de panificacin ya que la lipooxigenasa oxida a los carotenoides y xantofilas.

Adems, mejora el rendimiento del pan, valor nutrimental, perfil nutracutico y vida til tex-tural. Tambin las harinas con actividad en-zimtica o con poco tratamiento trmico se utilizan como materia prima para elaborar ex-tractos o bebida de soya tipo lcteo.

Su uso permite eliminar los tediosos pasos de remojo y molienda de la soya entera. Las harinas integrales de soya tostadas tienen la protena mas desnaturalizada, los factores an-tinutrimentales desactivados, un sabor a nuez y colores ms obscuros (Riaz 2006).

La produccin de harinas integrales empieza con una buena seleccin del frijol soya (Figu-ra 1). Existen variedades que dan mejor color o tienen baja actividad de lipooxigenasa. In-dependientemente de la variedad, la soya es exhaustivamente limpiada con aspiradores de aire o tararas, mesas cribatorias, y mesas den-simtricas o despedradoras.

Estos sistemas por lo general contienen imanes para atrapar impurezas metlicas. La operacin de limpieza es clave para obtener productos con ptima calidad y proteger a los equipos de proceso ya que una piedra o impur-eza metlica pueden daar seriamente a equi-pos en los pasos subsiguientes del proceso.

Posteriormente los granos de soya son deshidratados a una temperatura de 70 a 75C en preparacin para el descascarado y molien-da. Este tratamiento trmico permite una sep-aracin mas limpia y efectiva de las cascaras o testas que constituyen aproximadamente el 7% del peso del grano y se realiza hasta bajar la humedad del frijol soya a aproximadamente 10%. Posteriormente la soya se descascara y moltura para producir grits.

El primer paso consiste en quebrar al grano en molinos de impacto para en el paso subsi-guiente separar a las testas de los cotiledones mediante aspiracin con aire. El aire ajustado a una cierta velocidad levanta muy efectiva-mente a los pedazos de testas que se liberan en forma de hojuelas refinando a los cotile-dones de mayor densidad.

5LimpiezaLimpiezaLimpiezaTarara, Mesas Cribatorias, Imanes y Tarara, Mesas Cribatorias, Imanes y Tarara, Mesas Cribatorias, Imanes y

Mesas DensimtricasMesas DensimtricasMesas Densimtricas

Frijol Soya GFrijol Soya GFrijol Soya GFrijol Soya GFrijol Soya GFrijol Soya Grado rado rado rado rado rado AlimenticioAlimenticioAlimenticio

Materia ExtraaMateria ExtraaMateria ExtraaOtros Granos, Material Otros Granos, Material Otros Granos, Material vegetativo, piedras evegetativo, piedras evegetativo, piedras e

impurezasimpurezasimpurezas

Secado/EnfriadoSecado/EnfriadoSecado/Enfriado707070---75C75C75C

Quebrado Quebrado Quebrado Molinos Quebrador de Impacto, Molinos Quebrador de Impacto, Molinos Quebrador de Impacto,

Aspiracin con AireAspiracin con AireAspiracin con AireTararaTararaTarara

Molienda/ClasificacinMolienda/ClasificacinMolienda/ClasificacinMolinos de Rodillos, Martillos o de Pernos Molinos de Rodillos, Martillos o de Pernos Molinos de Rodillos, Martillos o de Pernos

y Cribasy Cribasy Cribas

Frijol Soya LimpioFrijol Soya LimpioFrijol Soya Limpio

CascarasCascarasCascaras777---8% del Peso del 8% del Peso del 8% del Peso del

GranoGranoGrano

CotiledonesCotiledonesCotiledones

Grits y/o Harina Integral Grits y/o Harina Integral Grits y/o Harina Integral 35% protena y 1735% protena y 1735% protena y 17---21% 21% 21%

Aceite Aceite Aceite

Extrusin TermoplsticaExtrusin TermoplsticaExtrusin TermoplsticaHarina Integral PrecocidaHarina Integral PrecocidaHarina Integral PrecocidaSin actividad enzimtica y sin Sin actividad enzimtica y sin Sin actividad enzimtica y sin

factores anitnutrimentalesfactores anitnutrimentalesfactores anitnutrimentales

MoliendaMoliendaMoliendaMolino de PernosMolino de PernosMolino de Pernos

Harina Integral Precocida y Harina Integral Precocida y Harina Integral Precocida y MolidaMolidaMolidaMolidaMolidaMolida

Figura 1. Diagrama del proceso de produccin de harina integral de soya precocida.

6Posteriormente, los cotiledones son reducidos en su tamao de partcula en molinos de rodil-los, martillos o de pernos. Para la produccin de grits son preferidos los molinos de rodillos ya que generan un mnimo de partculas finas mientras que la produccin de harinas fina-mente molturadas son obtenidas con molinos de pernos o platos. Los molinos de martillo son ms difciles de operar ya que la harina con aceite tiende a aglomerarse en la malla in-terna del equipo de molienda. Serna Saldivar y Cabral (1997) estudiaron los efectos de temperatura de extrusin, hume-dad de acondicionado y tiempos de residen-cia en las propiedades de harinas integrales de soya obtenidas en un extrusor de doble tornillo y concluyeron que el proceso puede ser controlado para generar versiones de hari-nas con diferentes NSI (ndice de solubilidad del nitrgeno) y actividad uretica. Estos fac-tores decrecieron cuando la temperatura de extrusin se incremento.

Las harinas integrales son principalmente uti-lizadas en procesos de panificacin, produc-cin de extractos o bebida de soya tipo lcteo y como materia prima para enriquecer alimen-tos como tortillas.

El principal atributo de la harina es que tiene una excelente protena en trminos de bal-ance de aminocidos indispensables y que esta protena hace que se incremente muy significativamente la calidad protenica de los cereales. La alta cantidad de lpidos hace que la harina tenga una alta densidad calrica y provea de una gran cantidad de cidos grasos polinsaturados. Por otra parte, la alta cantidad de lecitina permite que se emulsifique la grasa y mejore el perfil nutracutico ya que este fito-qumico tiene propiedades hipocolesterolemi-cas y aporta colina que es un importante neu-rotransmisor. La principal desventaja de esta harina de soya es que es propensa a oxidarse o enranciarse, a pesar de que contiene com-puestos antioxidantes naturales como fla-

vonoides. Por lo tanto es importante envasarla adecuadamente y tratarla con antioxidantes para maximizar su vida til.

Produccin de Protena Texturizada de Soya o PST.

Los primeros texturizados de soya se produje-ron por la compaa Wenger en 1961 mediante la expansin directa de la materia prima en un extrusor termoplstico.

Los productos resultantes con una textura esponjosa y fibrosa se asemejan a la textura de masticacin de la carne cocida. Los PST se deshidratan para incrementar su vida til y hacerlos productos convenientes. General-mente se producen como grnulos o hojuelas de aproximadamente 2 mm, hasta pedazos grandes de pedazos grandes con dimensiones de 12 x 80 x 120 mm. La PST es el producto que mas se produce a partir de la harina de soya desgrasada. Sin embargo, existen PST tambin elaborados con concentrados y aisla-dos proteicos de soya.

La PST se produce mediante la extrusin ter-moplstica de la harina de soya que es hidrata-da y tratada trmicamente bajo mucha presin (Figura 2). El producto resultante expande y texturiza a la salida del extrusor (Riaz 2006). La harina puede ser suplementada con sab-orizantes y colorantes para obtener productos mas atractivos y funcionales para el consumi-dor. Indudablemente, que el principal uso de la PST es en la industria crnica (Serna Saldivar 1994). Se usa principalmente como extensor de la carne molida para hamburguesas o como aditivo en productos crnicos reestructurados y curados. La PST antes de utilizarse general-mente se hidrata en exceso de agua.

La obtencin de PST no es fcil ya que son mu-chos los factores que interactan para darle las propiedades ptimas funcionales. La calidad se optimiza mediante una buena seleccin de la materia prima y un buen control del proceso,

7principalmente en la operacin del extrusor. El proceso tpico de elaboracin de PST utiliza a la pasta protenica de soya desolventizada y tratada ligeramente con calor. El grado de des-naturalizacin de las protenas se evala me-diante la prueba de ndice de dispersibilidad de la protena o PDI. Entre ms alto es el PDI menor es el calor aplicado a la materia prima. Un tostado excesivo de la pasta de soya en el desolventizador-tostador produce pastas con PDI de 20 a 30.

Los PST generalmente se manufacturan con pastas con PDI de 70 ya que las protenas glob-ulares estn en estado nativo incrementando su grado de expansin, absorcin de agua y formacin de fibras semejantes a las del ms-culo.

Las variables que ms influyen en la tasa de expansin radial (dimetro del producto extru-dido/dimetro del orificio del dado) y textura del producto extrudido son: porcentaje de hu-medad, la granulometra de la materia prima, el diseo del tornillo, la restriccin del dado y especialmente el gradiente y temperatura en las diferentes zonas del can del extrusor. Los factores intrnsecos a la materia prima que ms afectan la tasa de expansin son: grado de desnaturalizacin de las protenas de la soya o PDI y el contenido de fibra y aceite de la soya. Estos dos ltimos bajan significativa-mente la expansin radial.

La manufactura de PST generalmente comienza cuando los grits o harinas de soya son acondicionadas a 25-32% de humedad. Los grits ms apropiados son los que tienen tamao uniforme, alto contenido de protena con bajo grado de desnaturalizacin y bajos contenidos de fibra, aceite y minerales. El ex-trusor opera bajo mucho esfuerzo mecnico requerido para optimizar la expansin del tex-turizado. Para lograr el alto esfuerzo mecnico, el extrusor debe operar a altas revoluciones y estar equipado con un tornillo diseado para ese uso especfico y operar bajo un gradiente

de temperatura que se incrementa a travs del can que llegue a alcanzar hasta 170oC. Por lo tanto, el material de alimentacin es ex-puesto a ms altas temperaturas y esfuerzo y, o presin conforme fluye hacia la salida o el dado del extrusor. El producto se expande ra-dialmente debido al gran diferencial en presin existente entre la zona inmediata anterior al dado y la presin atmosfrica.

Como se menciono acnteriormente, es muy relevante seleccionar a la materia prima para que contenga un alto valor de PDI ya que las protenas nativas tienden a texturizar mejor. Independientemente de la materia prima, el acondicionado de la misma juega un papel fundamental en la calidad o grado de textur-izacin. Generalmente, las harinas se acondi-cionan a contener hasta 25% de humedad. Esta humedad se agrega y mezcla con la harina de soya fuera del extrusor o se puede inyectar o dispensar en la primera seccin del can del extrusor. En trminos de condiciones de extrusin, los mejores extrusores estn pro-vistos con un tornillo que cause alto esfuerzo mecnico conforme se acerca al dado del ex-trusor. Esto se logra mediante el diseo y dis-tancia entre los alabes.

La parte final del tornillo contiene los alabes muy cercanos y con poca profundidad. Es de igual o mayor importancia las temperaturas de las diferentes secciones del extrusor.

Los extrusores estn programados para incre-mentar la temperatura de la materia prima de tal manera que generalmente la primera parte del can opera a temperaturas de 70C, la parte intermedia a 120C y la parte final hasta 170C. Durante el transito de la harina acondi-cionada en el extrusor y la alta temperatura y presin hace que la protena se desnaturalice y el material plstico expanda una vez que sal-ga del orificio del dado del extrusor.

El diferencial de presin hace que el agua se supervaporice y que el producto se expanda y

8adquiera la textura fibrosa que lo caracteriza. El dado del extrusor tiene dos grandes fun-ciones: restringir el flujo del material causando un incremento notable en la presin interna y formar al extrudido. Existen extrusores con da-dos de platos que tienen orificios y otros equi-pos que tienen un dado cnico o perifrico.

Debido a la supervaporizacin del agua a la salida del dado el extrudido o PST pierde una buena cantidad de humedad. El tamao y di-mensiones de los PST son controlados por el dimetro del orificio del dado y la velocidad de las navajas que cortan al producto a la salida del extrusor.

Posteriormente los PST resultantes de la ex-trusin son tamizados para remover partcu-las finas y en algunas ocasiones reducidos en tamao de partcula para producir produc-tos de menores dimensiones. Los molinos comnmente utilizados son el de martillos o el Comitrol Urschel. Este ltimo tiene un sistema de navajas cilndricas y produce PST mas uni-formes. Finalmente, los PST clasificados por tamao son deshidratados hasta reducir su humedad a aproximadamente 10%. A esta hu-medad el PST es estable y tiene vida til de ms de 6 meses en anaquel. Los secadores generalmente deshidratan a los PST por un promedio de 10 minutos a 100C.

La PST con aproximadamente 50% de prote-na una vez que es hidratada absorbe aproxi-madamente de 65 a 70% de humedad, au-menta su volumen y adquiere una textura de masticacin semejante al de la carne cocida. Generalmente la operacin de hidratacin se realiza mezclando la PST con dos partes de agua dentro de una cmara de refrigeracin para minimizar o prevenir problemas microbi-olgicos.

El valor del PST como extensor de productos crnicos radica en que es de los pocos pro-ductos de origen vegetal que contiene un alto contenido de protena y que adems posee un

excelente balance de aminocidos. Los pro-ductos crnicos combinados con protenas de soya tienen un valor nutrimental similar que los elaborados con 100% del producto de ori-gen animal. Su inclusin generalmente reduce la densidad calrica debido a que el PST no contiene grasa ni colesterol y por lo tanto di-luye a estos compuestos cuando forma parte de la formulacin (Serna Saldivar 1994).

FOTOGRAFIA DE PST

9Figura 2. Diagrama del proceso de produccin de protena de soya texturizada.

Acondicionado/MezcladoAcondicionado/MezcladoAcondicionado/Mezclado25% Humedad25% Humedad25% Humedad

Harina Desgrasada y/o Harina Desgrasada y/o Harina Desgrasada y/o Concentrado de SoyaConcentrado de SoyaConcentrado de SoyaConcentrado de SoyaConcentrado de SoyaConcentrado de Soya

484848---51% a 65% Protena, < 1% Aceite, 51% a 65% Protena, < 1% Aceite, 51% a 65% Protena, < 1% Aceite, PDI 70PDI 70PDI 70

Agua de AcondicionadoAgua de AcondicionadoAgua de Acondicionado

Extrusin TermoplsticaExtrusin TermoplsticaExtrusin TermoplsticaAlta temperatura, esfuerzo cortante y Alta temperatura, esfuerzo cortante y Alta temperatura, esfuerzo cortante y

presinpresinpresin

Clasificacin y MoliendaClasificacin y MoliendaClasificacin y Molienda

AditivosAditivosAditivosColorantes, Colorantes, Colorantes,

SaborizantesSaborizantesSaborizantes

Protena de Soya TexturizadaProtena de Soya TexturizadaProtena de Soya Texturizada161616---20% Humedad20% Humedad20% Humedad

Protena de Soya Texturizada Protena de Soya Texturizada Protena de Soya Texturizada SecaSecaSeca

10% de Humedad10% de Humedad10% de Humedad

SecadoSecadoSecado100C por 10100C por 10100C por 10---15 min15 min15 min

FinosFinosFinos

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Deliza y colaboradores (2002) produjeron en un extrusor de doble tornillo PST con harina de soya desgrasada y diferentes colorantes para posteriormente sustituir parcialmente a la carne de hamburguesa. El PST fue producido con 0.03% de rojo No. 40 y 0.01% de harina de achiote (Bixa orellana) y sustituy en forma hidratada a la carne molida de hamburguesa en un 15 o 30%.La carne cocida con el nivel mximo probado de PST fue mas suave pero tuvo un menor sa-bor comparada con el control (100% de carne). La PST ayudo a que la hamburguesa perdi-era menos peso durante la coccin y la sus-titucin de 15% no pudo ser detectada por un conjunto de panelistas entrenados. La ventaja de utilizar PST coloreado es que redujo signifi-cativamente la grasa, colesterol y mejoroel perfil nutrimental y color de la carne cocida de hamburguesa. La adicin antes de la ex-trusin de 0.015% del colorante rojo No. 40 produjo texturizados con color rosceo idneo para suplementar productos crnicos curados como jamones y salchichas. Los PST para es-tas aplicaciones deben ser finamente molidos antes de incorporarse a las formulaciones de jamones o otros productos crnicos curados. Estudios organolpticos indicaron que la sus-titucin de 15% de jamn y 25% de las carnes para elaborar salchichas para hot dogs produ-jeron excelentes productos en trminos de sa-bor y percepcin organolptica. Los productos elaborados contuvieron menos grasa y coles-terol, mas protena y una mejor relacin entre protena:grasa. A niveles superiores de susti-tucin los panelistas detectaron cambios leves pero significativos en textura (textura arenosa). La principal ventaja es que los productos con soya tuvieron una reduccin significativa en el costo ya que el PST finamente molido sus-tituyo a cortes de carne mas caros y permiti el uso de cortes crnicos grasos que son mas baratos (Serna Saldivar et al 1991).

La PST tiene otros importantes usos en la in-dustria. Se utiliza para generar numerosos anlogos de carne saborizados de puerco,

res, pollo, ceviche y chorizo para generar pla-tillos para el consumidor vegetariano. Tambin se utilizan para la produccin de pedazos de tocino coloreados conocidos como bacon bits ampliamente utilizados en ensaladas.

Produccin de Alimentos Extrudidos Enriquecidos con Protenas de Soya.

Pasta

Las pastas manufacturadas a partir de semo-lina de trigo durums o cristalinos son amplia-mente consumidas en Europa y Amrica. La semolina preferida es de color amarillo (alta en carotenoides) o mbar y una vez hidratada y mezclada posee un gluten tenaz pero poco elstico. Para la produccin de pastas, la semo-lina es hidratada, amasada y formada mediante extrusin en fro y cuidadosamente secada para formar el producto terminado que posee una prolongada vida de almacn. Los orgenes de este tipo de alimento preparado se remonta al ao 1,200 dC en Italia. La semolina es prim-eramente mezclada con agua hasta alcanzar un 31% de humedad y posteriormente extrudi-da o troqueleada. La amasadora generalmente est provista con un sistema de aplicacin de vaco con el objetivo de reducir o impedir la for-macin de burbujas de aire que disminuya el grado de color, la aceptabilidad del producto terminado y resistencia de la pasta al manejo durante su comercializacin. Durante el mez-clado, la semolina hidratada tiende a formar pequeos aglomerados de masa debido a la limitada cantidad de agua. Adems, la ausen-cia de aire, especficamente el oxgeno, evita la oxidacin de carotenoides por la lipooxige-nasa que definitivamente afecta el grado de color del producto terminado.Posteriormente, la masa hidratada es general-mente transformada en pasta en un extrusor. El proceso de extrusin (Figura 3), se denomi-na en fro (45oC) ya que el calor generado por la friccin es disipado por medio de una cha-queta de enfriamiento que recubre al barril o can del extrusor.

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Los extrusores de pastas contienen un tornillo diseado para causar poco esfuerzo cortante o friccin (alabes separados y profundos) y un barril rayado internamente, el cual ayuda al movimiento de la masa a travs del extru-sor sin causar daos al almidn. La operacin ms crtica del proceso de extrusin es el for-mado y cortado. La pasta es extrudida a travs de matrices de bronce o dados recubiertos con tefln y cortada con un sistema de navajas que rotan a pocos milmetros de la salida del extru-sor. La masa extrudida no se expande debido al bajo esfuerzo cortante o de friccin, baja temperatura y alta humedad del producto. La pasta es finalmente sometida a un programa de secado.

Indudablemente, la parte ms crtica del pro-ceso es el secado, el cual consiste en la evap-oracin de la mayora del agua (de 31 a 10-12% de humedad) de la pasta formada. La veloci-dad de deshidratacin est ligada a la presin de vapor de la masa y a la disponibilidad del agua en la periferia de la pasta formada. La velocidad de difusin del agua dentro del pro-ducto formado est ntimamente relacionada con el perfil de temperatura y humedad. Gen-eralmente se remueve 40% del agua en corto tiempo (30 min). Posteriormente, la pasta se somete a un programa de baja temperatura con alta humedad relativa (90%) con el obje-tivo de lograr el equilibrio entre la humedad del centro con la del exterior de la pasta (2 3 h). Finalmente, la pasta se deshidrata lentamente (

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La pasta, como cualquier producto basado en cereales, contiene una calidad protenica reg-ular o baja debido a que sus protenas carecen de cantidades apropiadas de lisina. La fortifi-cacin de pasta con protena de soya incre-menta la cantidad y especialmente la calidad protenica del producto. Adems, la protena de soya puede sustituir parcial o totalmente al huevo deshidratado que generalmente se agrega (1 a 2%) a la semolina antes de la ex-trusin. La pasta suplementada con 6% de harina desgrasada o 4% de concentrado de soya contiene el doble de lisina y por lo tan-to una excelente calidad protenica. La pasta enriquecida con harina de soya desgrasada adems contiene un mayor contenido de fi-

bra diettica e importantes fitoqumicos que previenen el estrs oxidativo y enfermedades crnico- degenerativas. La Figura 3 describe al proceso recomen-dado de produccin de pasta fortificada con protena de soya. Los principales ajustes en proceso que se deben de realizar es compen-sar la mayor absorcin de agua que tienen las protenas de soya. La adicin de 6% de harina desgrasada o 4% de concentrado de soya in-crementa la absorcin de agua en 2 a 3% ms. Tambin es recomendable agregar 0.2% de SSL (estearoil lactilato de sodio) basado en el peso de la mezcla para mejorar la interaccin entre las protenas del trigo con las de la soya

Figura 3. Proceso de produccin de pasta de semolina suplementada con protenas de soya.

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durante el proceso de extrusin y especial-mente durante la coccin o preparacin. La pasta enriquecida con soya generalmente tiene un color ms fuerte comparado con la regular pero absorbe mas agua durante la coc-cin. Esto debido a la fuerte capacidad hidrof-lica de las protenas de soya. La mayor absor-cin se traduce en mayor rendimiento y menor perdida de solidos durante la coccin (Twom-bly y Manthey 2006).

Snacks de Expansin Directa Enriquecidos con Protenas de Soya.

Existen dos subcategoras de snacks produci-dos por expansin directa: horneados y fritos. Ambos tipos de productos son procesados en un extrusor de alto esfuerzo mecnico o fric-cin usando generalmente como materia pri-ma a grits refinados de maz que son acondi-cionados con poca agua.

Alternativamente se pueden utilizar grits refi-nados de arroz o sorgo. La mayora de los ex-trusores de expansin directa son de can corto y de un solo tornillo con un L (largo)/D (dimetro) menor de 4. La principal diferencia entre expandidos horneados y fritos es que los primeros son productos que se deshidratan o tuestan antes de aplicar el saborizante basa-do en aceite mientras que los segundos son productos que una vez que salen del extrusor caen a un freidor continuo donde se deshidra-tan y absorben aceite. Para evitar la descom-posicin del extrudido durante la operacin de fredo, el extrusor es regulado para producir expandidos ms densos. Generalmente estos expandidos son de formas irregulares obteni-dos con un extrusor con un dado cnico (Ser-na Saldivar 2008).

Los snacks expandidos y horneados son gen-eralmente producidos a partir de grits de maz u otros cereales altamente refinados (bajo en fibra, cenizas y aceite). En la mayora de las ocasiones los grits son acondicionados a hu-

medades menores de 19% para optimizar la ex-pansin radial del extrudido (Figura 4). Estos snacks pueden ser producidos en extrusores adiabticos de alto esfuerzo mecnico o en unidades de extrusin termoplstica.

Los extrusores adiabticos generan calor y presin mediante friccin y por consiguiente son generalmente ms baratos. El diseo del tornillo y el dado juegan un papel crtico en las propiedades de expansin del extrudido. Las principales caractersticas de diseo del tornil-lo son distancia entre alabes, profundidad de los alabes, ngulo de los alabes y diseos de interrupcin de alabes. El esfuerzo mecnico y presin se incrementan cuando los alabes es-tn ms cercanos y son menos profundos. Los extrusores de expansin directa estn eq-uipados con un tornillo que incrementa el esfu-erzo mecnico y presin conforme el material avanza a travs de la cmara de extrusin. Las mayores tasas de expansin radial son obteni-das cuando el diferencial de presin al final del tornillo y a la salida del dado es mayor. Los grits refinados mezclados con harina de soya desgrasada, concentrado o aislado pro-teico de soya entran al extrusor mediante los tornillos sin fin del sistema de alimentacin.

La regulacin de la tasa de alimentacin es fun-damental para obtener productos uniformes. Una vez que el material de alimentacin en-tra a la boca del can del extrusor empieza a ser acarreado por los alabes del tornillo que en esta zona estn distantes y profundos. Mu-chos extrusores tienen un sistema para inyec-tar agua en la primera zona del extrusor. Para expansin directa, esta primera zona general-mente opera a temperaturas de 60 a 80C. Posteriormente la mezcla maz-soya alcanza la segunda zona del extrusor llamada de tran-sicin donde son expuestos a temperaturas de 90 a 120C y el diseo del tornillo favorece la compresin y esfuerzo mecnico.

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El almidn asociado a los grits de maz pierde rpidamente su estructura granular debido al dao mecnico y gelatinizacin. La combi-nacin del calor, esfuerzo mecnico y presin transforman a los grits y protena de soya en una masa plstica. Cuando esta masa alcanza la ltima zona del can del extrusor se derrite en un fluido viscoso debido a que el tornillo favorece aun ms el esfuerzo mecnico y se alcanzan mayores temperaturas (140 a 180C). En esta rea en particular los alabes del tornillo estn aun mas cercanos y son menos profun-dos y en ocasiones estn interrumpidos para prolongar el tiempo de residencia.

Posteriormente, cuando el material liquido en-tra al dado del extrusor y se equilibra con la presin atmosfrica se expande y solidifica. Durante este microinstante, mucha de la hu-medad se supervaporiza bajando la humedad del extrudido a aproximadamente 5 a 8%. El expandido es cortado con un sistema de corte de navajas que rotan a la salida del dado o ma-triz del extrusor. Generalmente los productos expanden de 6 a 8 veces basado en el dimet-ro del orificio del dado y bajan su densidad aparente a 5 a 6.5 kg/hL.

Los expandidos son posteriormente deshidrat-ados o tostados a temperaturas de hasta 150C por 4 a 6 minutos en secadores rotativos o de banda hasta decrementar la humedad entre 1 y 2%. Finalmente, los expandidos son saboriza-dos en tambores recubridores con una combi-nacin de aceite, sal y queso que es aplicado o en forma liquida o en polvo. La aplicacin del saborizante es de 34 a 42% basado en el peso original de los expandidos sin saborizar (Serna-Saldivar 2008). Con la tecnologa an-tes explicada tambin se pueden producir nu-merosos cereales de desayuno de expansin directa. La nica diferencia es que los cereales de desayuno son saborizados con bases liqui-das ricas en azcar o jarabes (Serna Saldivar 2010).

Los productos de expansin directa fritos fu-eron los que originaron este tipo de snacks y han sido producidos por ms de 60 aos. Este tipo de producto se manufactura en un extru-sor especial adiabtico que genera calor por friccin. Adems las formas irregulares de es-tos extrudidos se deben a que el extrusor no esta equipado con un dado con orificios sino con un par de platos posicionados al final del extrusor. Los expandidos salen del extrusor por el espacio entre el plato externo y la perife-ria del can del extrusor. Tcnicamente estos extrusores producen expandidos ms densos ya que estn clasificados como de esfuerzo mecnico medio y no hay aplicacin externa de calor.

La principal manera de controlar las condi-ciones de extrusin es mediante la regulacin de la distancia entre los platos o rotores. Los extrudidos de formas irregulares y comparati-vamente ms densos con aproximadamente un 8% de humedad son fredos por un corto perodo de tiempo (Figura 4). Durante el fredo la humedad se reduce a 1.5% y el extrudido ab-sorbe 20 a 25% de aceite Despus del fredo, los productos son saborizados con una base oleosa lquida o en polvo o una combinacin de ambas tecnologas (Serna Saldivar 2008).

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Figura 4. Diagrama de produccin de snacks expandidos de maz enriquecidos con protena de soya.

AcondicionadoAcondicionadoAcondicionado161616---19% Humedad19% Humedad19% Humedad

Harina Desgrasada y/o Harina Desgrasada y/o Harina Desgrasada y/o Harina Desgrasada y/o Harina Desgrasada y/o Harina Desgrasada y/o Concentrado de Soya (6%)Concentrado de Soya (6%)Concentrado de Soya (6%)

484848---51% a 65% Protena, < 1% Aceite51% a 65% Protena, < 1% Aceite51% a 65% Protena, < 1% Aceite


Extrusin TermoplsticaExtrusin TermoplsticaExtrusin TermoplsticaL/D

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La produccin de este tipo de snacks bajos en grasa es posible mediante la generacin de extrudidos fortificados con soya que pos-teriormente son horneados y saborizados con coberturas libres de grasa. Este tipo de snack contendra una mayor cantidad y calidad pro-tenica, una mejor relacin de caloras:protena y bajas cantidades de grasa que incrementa la densidad calrica de los productos. Adems el snack contendra mayor cantidad de fibra diettica y micronutrientes como vitaminas y minerales.

Cereales de Desayuno y Snacks de Ter-cera Generacin.

Esta categora de productos manufacturados a partir de comprimidos son los ms populares dentro de los alimentos extrudidos manufac-turados por la industria de cereales de des-ayuno y snacks. A diferencia de los productos expandidos, el proceso de extrusin se utiliza con dos objetivos primordiales: cocer y formar. La mayora de los comprimidos son primera-mente cocidos por un extrusor para pasar posteriormente a travs de otro extrusor, cuya funcin es formar un comprimido con hume-dad intermedia y alta densidad. El comprimido tiene la ventaja de que puede ser secado y al-macenado por largos perodos o procesado inmediatamente en el producto final. General-mente, los comprimidos son laminados para la produccin de hojuelas o inflados en caones reventadores para generar diversos cereales de desayuno o fredos u horneados para gen-erar snacks. Durante el tratamiento trmico los comprimidos expanden y pierden humedad creando la textura crujiente que caracteriza a estos productos .

En la actualidad existen extrusores que cuecen y forman a los comprimidos en una sola oper-acin. El barril y rosca(s) de estos extrusores tienen dos zonas distintivas con una etapa in-termedia de transicin. La primera zona tiene una rosca que favorece el esfuerzo mecnico y la friccin (alabes cortos y prximos entre s)

que generalmente opera a temperaturas altas y cuyo objetivo es cocinar y pregelatinizar el almidn. La zona de transicin est equipada con una vlvula para liberar la presin genera-da durante el cocimiento y adems est pro-vista con una lnea de vaco para extraer bur-bujas de aire generadas durante el mezclado.

Posteriormente, el material precocido entra en la zona de mezclado y formacin, donde la rosca tiene alabes distantes y profundos. Las subzonas de esta seccin operan a tempera-turas bajas o inclusive con un sistema de en-friamiento, lo cual ayuda a producir comprimi-dos de alta densidad. Los comprimidos son formados en distintas configuraciones (v. gr. anillos, cubos, etc.) y sujetos a un proceso de secado lento y a baja temperatura con objeto de disminuir la humedad a un 5-6%. A difer-encia de la expansin directa, la mayora de los comprimidos estn formulados con difer-entes harinas, almidones y otros ingredientes (colorantes, saborizantes) que son incluidos antes o durante el proceso de extrusin. Otra caracterstica distintiva es que el material de alimentacin es acondicionado a altas hume-dades para controlar mejor el grado de gela-tinizacin y modificacin del almidn (Serna-Saldivar 2008, 2010).

Los comprimidos o pellets son producidos de mezclas de materiales ricos en almidn como la harina de papa, almidn de papa, almidones modificados, harina de trigo y harinas, semoli-nas o grits refinados de otros cereales. El con-tenido total de almidn ms caracterstico en las formulaciones es de 90% (Serna-Saldivar 2008). El almidn es el compuesto qumico mas funcional debido a que una vez que es modificado en el o los procesos de extrusin va a afectar la tasa de expansin una vez que los comprimidos sean expuestos a las altas temperaturas del aceite de fredo o a las de un horno de alta conveccin. Las operaciones secuenciales y claves para la produccin de snacks de tercera generacin son la extrusin para cocer la materia prima, la extrusin para

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formar los comprimidos, el secado de los pro-ductos intermedios y el tratamiento trmico del comprimido mediante fredo o calor por con-veccin. Los ingredientes de la formulacin son generalmente extrudidos a humedades que fluctan de 25 a 35%. La alta humedad de acondicionado es necesaria para optimizar la gelatinizacin del almidn que va a influenciar las caractersticas de los productos termina-dos.

Estos productos son extrudidos en dos pasos secuenciales el primero denominado coccin y el segundo formado. Hoy en da existen ex-trusores con un alto L/D que pueden cocer y formar en la misma unidad. Estos extruso-res generalmente tienen una vlvula de de-spresurizacin antes del dado para optimizar la densidad del producto intermedio.

El paso de extrusin-coccin esta orientado a gelatinizar al almidn a temperaturas de 100 a 150C por 15 a 20 segundos. El calor es aplica-do mediante el esfuerzo mecnico del tornillo del extrusor y mediante el control de las tem-peraturas en las diferentes zonas del can del extrusor. La masa gelatinizada del primer extrusor es depositada directamente al se-gundo extrusor que opera a condiciones muy diferentes. El extrusor formador esta equipa-do con un tornillo que provoca poco esfuerzo cortante y opera a relativamente bajas tem-peraturas de tal manera que enfra a la masa y produce un comprimido de alta densidad. Los comprimidos salen del extrusor formador con humedades que varan de 20 a 25% y son cui-dadosamente deshidratados para terminar con una humedad de aproximadamente 10% (Fig-ura 5). El proceso de deshidratacin es crtico para optimizar la expansin de los productos durante la fase final de la produccin. General-mente los comprimidos son deshidratados en secadores de banda o de tambor a temperatu-ras de 45 a 90C preferentemente con un con-trol de la humedad relativa. Esto para evitar la formacin de ampollas o de fisuras que van contra la funcionalidad del producto.

El tiempo de deshidratacin puede demorar hasta 8 hr dependiendo del tamao y configu-racin del comprimido y de la humedad inicial del extrudido. A esta humedad los comprimi-dos o productos intermedios tienen una alta vida til (varios meses) y conveniencia.

Para produccin de numerosos cereales de desayuno los pellets o comprimidos son ex-pandidos en denominados caones de expan-sin. Estos son ampliamente utilizados debido a que producen las mayores tasas de expan-sin (hasta 16 veces el volumen original). Los pellets son depositados en el can de expan-sin, posteriormente se sella el can para que quede hermticamente cerrado y se aplica temperatura que propicia que se incremente la presin interna hasta alcanzar valores de 150 a 200 psi.

Para evitar que se peguen los pellets a las pare-des internas del can el mismo rota sobre su eje. Al alcanzar una presin predeterminada el can se abre sbitamente y en ese microin-stante los pellets o comprimidos se expanden al equilibrarse con la presin atmosfrica. Tam-bin pierden una importante cantidad de hu-medad debido a supervaporizacin del agua. El producto expandido sale expulsado del ca-n. Posteriormente los expandidos son tam-izados para remover piezas quebradas y finos, saborizados con coberturas ricas en azcar, tostados y enfriados. Mediante esta tecnologa se pueden producir importantes cereales de desayuno como CheeriosMC (Figura 5). Produccin de Hojuelas de Maz Enriquecidas con Protena de Soya.

La extrusin termoplstica se usa como un proceso alternativo para producir diversos ti-pos de hojuelas incluyendo ricas en fibra. La ventaja de la extrusin es que se pueden uti-lizar diferentes materias primas para elaborar numerosos tipos de hojuelas y que el proceso es continuo y ms efectivo en trminos de uso de energa. Una alternativa es producir ho-

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juelas de maz enriquecidas con protena de soya para satisfacer el mercado de cereales de desayuno con mejor perfil nutrimental. La figura 5 resume el proceso de produccin de hojuelas fortificadas con protena de soya.

La lnea de produccin es la tpica para pro-ducir pellets o comprimidos (Figura 5). Las materias primas son primeramente cocinadas en un primer extrusor con el objetivo de gela-tinizar al almidn y crear reacciones que fa-vorecen color y sabor del producto terminado. A diferencia del proceso tradicional donde la materia prima se cocina hasta por 90 minutos el extrusor gelatiniza al almidn en menos de

1 minuto.La masa resultante del primer paso de extru-sor es alimentada al segundo equipo que tiene la funcin de formar comprimidos de alta den-sidad de forma esfrica. Estos son posterior-mente laminados, horneados en un horno de alta conveccin y saborizados (Rokey 1995, Serna Saldivar 2010). La extrusin del maz con 6% de soya desgrasada permite producir hojuelas con mayor cantidad y calidad de pro-tena. Adems, la soya aporta fibra diettica e importantes compuestos nutracuticos que ayudan a prevenir enfermedades cardiovascu-lares y cncer.

Figura 5. Diagramas de produccin de hojuelas de maz y cereal expandido en can de expansin mediante extrusin de pellets enriquecidos con protena de soya.Figura 5. Diagramas de produccin de hojuelas de maz y cereal expandido en can

Acondicionado/MezcladoAcondicionado/MezcladoAcondicionado/Mezclado33% Humedad33% Humedad33% Humedad

Harina Desgrasada y/o Harina Desgrasada y/o Harina Desgrasada y/o Harina Desgrasada y/o Harina Desgrasada y/o Harina Desgrasada y/o Concentrado de Soya (6%)Concentrado de Soya (6%)Concentrado de Soya (6%)



Extrusin Termoplstico CocedorExtrusin Termoplstico CocedorExtrusin Termoplstico Cocedor100100100---150C, 40 segundos150C, 40 segundos150C, 40 segundos

Azcar, Sal yAzcar, Sal yAzcar, Sal yJarabe de MaltaJarabe de MaltaJarabe de Malta

Pellets o ComprimidosPellets o ComprimidosPellets o Comprimidos22% Humedad22% Humedad22% Humedad

HorneadoHorneadoHorneadoHorno Rotativo de Alta Conveccin Horno Rotativo de Alta Conveccin Horno Rotativo de Alta Conveccin

(50 seg a 3 min 288(50 seg a 3 min 288(50 seg a 3 min 288---300C)300C)300C)

Grits de Maz # 40 a 60, Harinas de Grits de Maz # 40 a 60, Harinas de Grits de Maz # 40 a 60, Harinas de Otros Cereales (94%)Otros Cereales (94%)Otros Cereales (94%)

121212---13% Humedad, 0.7% Aceite13% Humedad, 0.7% Aceite13% Humedad, 0.7% Aceite

LamLamLaminado o Hojueleadoinado o Hojueleadoinado o HojueleadoRodillos LaminadoresRodillos LaminadoresRodillos Laminadores

Hojuelas de Maz Hojuelas de Maz Hojuelas de Maz Enriquecidas con SoyaEnriquecidas con SoyaEnriquecidas con Soya

1.5% Humedad1.5% Humedad1.5% Humedad

Extrusin FormadorExtrusin FormadorExtrusin Formador707070---90C, Vlvula de 90C, Vlvula de 90C, Vlvula de

DespresurizacinDespresurizacinDespresurizacin

Aplicacin de Aplicacin de Aplicacin de Saborizantes/Vitaminas y MineralesSaborizantes/Vitaminas y MineralesSaborizantes/Vitaminas y Minerales

Tambor RecubridorTambor RecubridorTambor Recubridor

Enfriado y EnvasadoEnfriado y EnvasadoEnfriado y Envasado

Secado/EquilibradoSecado/EquilibradoSecado/Equilibrado707070---80C, 280C, 280C, 2---4 hr, 10% Humedad4 hr, 10% Humedad4 hr, 10% Humedad

Caon ReventadorCaon ReventadorCaon Reventador150150150---200 psi200 psi200 psi

Cereal ExpandidoCereal ExpandidoCereal Expandido

ClasificacinClasificacinClasificacinTamicesTamicesTamices

Aplicacin de Aplicacin de Aplicacin de Saborizantes/Vitaminas y MineralesSaborizantes/Vitaminas y MineralesSaborizantes/Vitaminas y Minerales

Tambor RecubridorTambor RecubridorTambor Recubridor

HorneadoHorneadoHorneadoHorno Horno Horno

(50 seg a 3 min 288(50 seg a 3 min 288(50 seg a 3 min 288---300C)300C)300C)

SaborizanteSaborizanteSaborizanteJarbes de Azcar con Jarbes de Azcar con Jarbes de Azcar con

Vitaminas y MineralesVitaminas y MineralesVitaminas y Minerales

Finos y Expandidos Finos y Expandidos Finos y Expandidos QuebradosQuebradosQuebrados

Cereal Expandido Cereal Expandido Cereal Expandido Enriquecido con SoyaEnriquecido con SoyaEnriquecido con Soya

1.5% Humedad1.5% Humedad1.5% Humedad1.5% Humedad1.5% Humedad1.5% Humedad

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Snacks de Tercera Generacin Fortifica-dos con Protena de Soya.

La tecnologa de produccin de snacks de ter-cera generacin es tambin denominada de productos intermedios o comprimidos. En esta tecnologa la extrusin esta orientada a ob-tener comprimidos de alta densidad los cuales son posteriormente deshidratados y fredos o tratados en hornos de alta conveccin o de mi-croondas. Durante el tratamiento trmico los comprimidos expanden y pierden humedad creando la textura crujiente que caracteriza a estos productos.

El diagrama tpico de produccin de productos de tercera generacin enriquecidos con soya se resume en la Figura 6. Los comprimidos o pellets son producidos de mezclas de materi-ales ricos en almidn como la harina de papa, almidn de papa, almidones modificados, harina de trigo y harinas de otros cereales. El contenido total de almidn ms caracterstico en las formulaciones es de 90% (Serna-Saldi-var 2008, 2010).

El almidn es el compuesto ms funcional, debido a que, una vez que es modificado en el o los procesos de extrusin, va a afectar la tasa de expansin una vez que los comprimi-dos sean expuestos a las altas temperaturas del aceite de fredo o a las de un horno de alta conveccin. Las operaciones secuenciales y claves para la produccin de snacks de tercera generacin son la extrusin para cocer la ma-teria prima, la extrusin para formar los com-primidos, el secado de los productos interme-dios y el tratamiento trmico del comprimido mediante fredo o calor por conveccin. Los ingredientes de la formulacin son general-mente extrudidos a humedades que fluctan de 25 a 35%. La alta humedad de acondicio-nado es necesaria para optimizar la gelati-nizacin del almidn que va a influenciar las caractersticas de los productos terminados. Estos productos son extrudidos en dos pasos secuenciales el primero denominado coccin y el segundo formado. El segundo extrusor generalmente tiene una vlvula de despresur-izacin antes del dado para optimizar la den-sidad del producto intermedio. El paso de ex-trusin-coccin esta orientado a gelatinizar al almidn a temperaturas de 100 a 150C por 15 a 20 segundos. El calor es aplicado mediante el esfuerzo mecnico del tornillo del extrusor y mediante el control de las temperaturas en las diferentes zonas del can del extrusor. La masa gelatinizada del primer extrusor es depositada directamente al segundo extrusor que opera a condiciones muy diferentes. El ex-trusor formador esta equipado con un tornillo que provoca poco esfuerzo cortante y opera a relativamente bajas temperaturas de tal man-era que enfra a la masa y produce un com-primido de alta densidad. Los comprimidos salen del extrusor formador con humedades que varan de 20 a 25% y son cuidadosamente deshidratados para terminar con una hume-dad de aproximadamente 10% (Figura 6). El proceso de deshidratacin es crtico para op-timizar la expansin de los productos durante la fase final de la produccin.

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Generalmente los comprimidos son deshidrat-ados en secadores de banda o de tambor a temperaturas de 45 a 90C preferentemente con un control de la humedad relativa. Esto para evitar la formacin de ampollas o de fi-suras que van contra la funcionalidad del pro-ducto. El tiempo de deshidratacin depende del tamao y configuracin del comprimido y de la humedad inicial del extrudido. A esta hu-medad los comprimidos o productos interme-dios tienen una alta vida til y conveniencia. Los productos intermedios generalmente son fredos a 170C por 10 a 40 segundos dependi-endo principalmente del tamao y dimensin del comprimido. Durante las fases iniciales del

fredo el producto expande varias veces su tamao original debido a la rpida liberacin de vapor de agua y absorbe aceite de la tina freidora. Generalmente el producto sale del freidor con menos de 2% de humedad (Serna-Saldivar 2008, 2010).

La otra alternativa para terminar de procesar a los comprimidos es mediante el horneado. Los hornos mas recomendados son los de alta conveccin ya que optimizan la expansin de los comprimidos (Serna-Saldivar 2008, 2010). El horneado en lugar del fredo permite la gen-eracin de snacks bajos en grasa y con un me-jor perfil nutrimental.

Figura 6. Diagrama de produccin de snacks de tercera generacin enriquecidos con protena de soya. Figura 6. Diagrama de produccin de snacks de tercera generacin enriquecidos con protena de soya.

AcondicionadoAcondicionadoAcondicionado/Mezclado/Mezclado/Mezclado333333% Humedad% Humedad% Humedad

Harina Desgrasada y/o Harina Desgrasada y/o Harina Desgrasada y/o Concentrado de Soya (6%)Concentrado de Soya (6%)Concentrado de Soya (6%)



Extrusin Termoplstico CocedorExtrusin Termoplstico CocedorExtrusin Termoplstico Cocedor100100100---1515150C, 0C, 0C, 40 segundos40 segundos40 segundos

Pellets o ComprimidosPellets o ComprimidosPellets o Comprimidos232323---252525% Humedad% Humedad% Humedad

FredoFredoFredoFreidor Continuo, 160Freidor Continuo, 160Freidor Continuo, 160---180C180C180C

Fracciones de Molienda de Fracciones de Molienda de Fracciones de Molienda de Cereales, Almidones Saborizantes, Cereales, Almidones Saborizantes, Cereales, Almidones Saborizantes,

Aditivos yAditivos yAditivos y ColorantesColorantesColorantes

Secado o DeshidrSecado o DeshidrSecado o Deshidratacin/Equilibradoatacin/Equilibradoatacin/Equilibrado606060---80C, 180C, 180C, 1---4 hr4 hr4 hr

Snack Expandido de Tercera Snack Expandido de Tercera Snack Expandido de Tercera GeneracinGeneracinGeneracin

1.5% Humedad1.5% Humedad1.5% Humedad1.5% Humedad1.5% Humedad1.5% Humedad

Extrusin FormadorExtrusin FormadorExtrusin Formador707070---909090C, C, C, Vlvula de Vlvula de Vlvula de

DespresurizacinDespresurizacinDespresurizacin

Aplicacin de SaborizantesAplicacin de SaborizantesAplicacin de Saborizantes Tambor Recubridor Tambor Recubridor Tambor Recubridor

AceiteAceiteAceite

Pellets o ComprimidosPellets o ComprimidosPellets o Comprimidos101010% Humedad% Humedad% Humedad

Sal y SaborizantesSal y SaborizantesSal y Saborizantes

HorneadoHorneadoHorneadoHorno de Alta ConveccinHorno de Alta ConveccinHorno de Alta Conveccin

Aplicacin de SaborizantesAplicacin de SaborizantesAplicacin de Saborizantes Tambor Recubridor Tambor Recubridor Tambor Recubridor

Snack Expandido de Tercera Snack Expandido de Tercera Snack Expandido de Tercera Generacin BajGeneracin BajGeneracin Bajo en Grasao en Grasao en Grasa

1.5% Humedad1.5% Humedad1.5% Humedad

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Efectos de la adicin de productos de soya en el valor nutrimental de alimentos extrudidos.

La adicin de 6% de harina de soya desgrasada, 4% de concentrado de soya o aislado de soya en diferentes alimentos extrudidos basados en cereales como pastas alimentarias, hojuelas de maz, snacks expandidos de maz incrementa el contenido de protena en los productos termi-nados en aproximadamente 25% y duplica el contenido de lisina y calidad protenica.

Este incremento en la cantidad y calidad protenica hace que los productos fortificados tengan un excelente potencial para ser utilizados en programas sociales, comidas escolares y como una nueva versin de productos para los consumidores preocupados por salud. Los productos extrudidos tambin contienen mayores cantidades de fibra diettica y compuestos nutracu-ticos provistos por la harina de soya como son flavonoides, isoflavonas, soyasapogenina y vi-taminas y minerales que han demostrado tener un excelente potencial para combatir el estrs oxidativo, osteoporosis, cncer y enfermedades crnico-degenerativas (Messina 2006).

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extrusin portextrusion de productos de soyaExtrusin vs-port

la extrusión como generador de productos de soya 0514

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