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Impacto de la Calidad de un extrusor en la calidad final de los productos extruidos

Publicado: 15 de septiembre de 2010
Por: Ignacio Arancibia B. Ingeniero Químico y Asesor Internacional. Chile
Los alimentos en general y los alimentos para mascotas , en particular, han encontrado hace ya algún tiempo, no menos de 50 años, uno de los sistemas de procesamiento mas versátiles y eficientes en la industria de los alimentos;  el proceso de "extrusión" ( HTST ; alta temperatura, corto tiempo. 
Como veremos, en forma resumida, no todas las características de calidad de los alimentos deben esperarse de un solo paso en el proceso; es decir, no solamente el proceso de extrusión es suficiente para obtener todos los requerimientos de calidad que hoy día exige el mercado de alimentos para mascotas a nivel mundial aunque si se reconoce que la extrusión es el punto de partida para garantizar dicha calidad y este proceso es la base para estructurar los alimentos modernos para mascotas, sean estos secos, húmedos o semi húmedos.

Por cierto, que en una " Planta" de procesamiento de alimentos para mascotas, el proceso o la etapa de extrusión es uno de los mas importantes debido a la multiplicidad de funciones que dicho tratamiento le imprime al alimento.
Es así como, durante este proceso de cocción mecánico-térmico a presión se produce la degradación o inhibición de factores anti nutricionales existentes en algunas materias primas ( soya); la gelatinización de los almidones (cereales) ; la "esterilización" del producto pues se alcanzan temperaturas que eliminan bacterias patógenas como la salmonella y otros efectos positivos en los componentes de los alimentos.
Además de ello se logran productos con formas definidas y con humedades controladas de acuerdo a los requerimientos de los procesos posteriores.
También es importante establecer que, mediante un adecuado proceso de extrusión y los procesamientos anteriores y posteriores, es posible lograr productos de excelente comportamiento, estabilidad y conservación así como productos nutricionales de excelencia en cuanto a la calidad de sus componentes; proteínas, grasas, fibra, vitaminas, minerales.
El conjunto de factores de calidad requeridos por estos alimentos hoy en día se obtiene además, mediante los adecuados procesos anteriores como la selección de las materias primas, molienda y mezclas y posteriores a la extrusión, tales como el secado, el proceso de recubrimiento con materias grasas y saborizantes, el proceso de enfriado y envasado, el almacenamiento y la logística de distribución.
A raíz del gran auge que ha tenido este proceso de Extrusión durante los últimos 50 años y muy en particular durante los últimos 20, han surgido muchísimos desarrollos de equipos de extrusión en el mercado que ofrecen resultados extraordinarios incluyendo en este desarrollo los extrusores de doble tornillo y los de simple tornillo los que constituyen la mayoría de ellos.
Sin embargo, somos testigos, por nuestra experiencia práctica, que muchos equipos han sido concebidos con un mínimo desarrollo, en especial extrusores de tornillo simple, en los que se ha tratado de copiar los resultados reales de los equipos ofrecidos por las mas importantes y prestigiosas compañías fabricantes de extrusores .
Con aquellos extrusores construídos en forma elemental de muy bajo costo, es posible obtener algunos productos "engañosamente similares" a los producidos con los equipos de mas alta tecnología.
En efecto, aquellos extrusores, por su bajo costo y por su elemental desarrollo, no tienen sistemas adecuados de dosificación o alimentación, no tienen adecuados sistemas de acondicionamiento, no contienen elementos de control de temperatura, de presión, de velocidad, de configuración etc., por lo tanto el efecto de su operación sobre los alimentos está expuesto a variaciones incontroladas de temperaturas y humedad produciendo degradaciones nutricionales sobre las proteínas, materias grasas, vitaminas y otros componentes nutritivos de los alimentos.  Asimismo, esas máquinas constituyen un peligro para la operación por su eventual descontrol de la presión.
Por otra parte, debido a su bajo costo, los materiales de fabricación de esos extrusores elementales son de baja calidad produciéndose en sus componentes interiores rápidamente desgastes mecánicos que afectan directamente al grado de cocción que son capaces  de ejecutar.
El efecto de una mala cocción por extrusión, en estos casos, provoca una mala conservación de los alimentos, baja gelatinización de los almidones por falta de una temperatura adecuada o pueden "quemar" o "tostar" el producto por efecto de excesos de temperatura, degradando las proteínas y las  vitaminas.
Una Planta de extrusión que contenga un extrusor de poco desarrollo o elemental, difícilmente tendrá  asociado a ella un Sistema de secado de alta
eficiencia, pues estos sistemas representan una alta inversión en una planta de este tipo y no es difícil suponer que quien no tiene el capital suficiente para un extrusor desarrollado, difícilmente lo tendrá para tener un Secador de calidad. Además, el Secado, es uno de los procesos mas importantes asociados con la conservación final del producto y con la economía del proceso pues en el se regula y afina la humedad final que llevara el producto. Si esa humedad es muy alta, el producto sufrirá fuertes deterioros en su almacenamiento posterior. Si la humedad es muy baja, se resentirá fuertemente la economía del proceso total.
Después de secar los alimentos Extruídos para mascotas, generalmente se les aplica una cobertura con materias grasas para aumentar la energía del alimento y saborizantes para dar algunos sabores finales. Dicho proceso al realizarse con algo de temperatura ( 40ºC) requiere de un Enfriamiento posterior para el producto de manera de evitar condensaciones al momento de estar en el envase.
Así, todos los procesos involucrados en una planta de extrusión de Alimentos para mascotas, proporcionan cada uno una parte importante de la calidad final global del producto, siendo la extrusión, el Principio de este procesamiento pero, la correcta aplicación de los otros procesos combinados con la extrusión, es la clave para el buen resultado final.
En muchos casos es posible lograr formas, colores y olores muy buenos de alimentos para mascotas con sistemas de extrusión muy elementales pero, no puede ser comparable la calidad final del producto en cuanto a su nivel nutricional,
sus caracteristicas de conservación etc., con productos obtenidos con tecnologías desarrolladas por las grandes compañías, las que si pueden garantizar la calidad final de los productos.
Para la obtención de alimento para mascotas con un adecuado balance nutricional, propiedades funcionales , características organolépticas y bacteriológicas aceptables es necesario abandonar la sola practica del "arte de la extrusión " para aplicar todas las facilidades que proporcionan las ciencias y la ingeniería a estos procesos. Hoy, es una exigencia explícita del mundo globalizado que no permite segundas o terceras calidades sino, simplemente, calidad de primer orden la cual ya no solamente se consigue con Materias Primas de primera calidad sino que además con Procesos y equipos de primera calidad.
El mundo de las mascotas se ha desarrollado en los últimos años a la par con el desarrollo de los alimentos preparados y existen en el mercado alimentos para mascotas de alta calidad  que garantizan efectos muy positivos en las mascotas como su adecuado crecimiento, sanidad de la piel, del pelaje, alta digestibilidad del alimento, formación de fecas adecuadas y en general una alimentación completa.
Junto a aquellos hemos observado la presencia de alimentos de muy baja calidad que no ofrecen ninguna garantía, mas aun pueden producir efectos negativos en las mascotas . Estos alimentos son procesados en plantas de muy baja calidad, con extrusores hechizos que no respetan todas las normas básicas de ingeniería de construcción y que por lo tanto no pueden producir alimentos de calidad.
No es difícil identificar hoy en día esos alimentos de baja calidad mediante modernos controles de calidad y análisis fisico químicos o biológicos y no es difícil tampoco determinar en qué condiciones pudieron ser elaborados dichos alimentos.
Dada la estrechez creciente de los mercados nacionales y la alta competencia interna, la que se realiza mediante tecnologías desarrolladas en general, debería protegerse de productos importados de dudosa procedencia y elaboración poniendo altas exigencias  a los productores extranjeros. Para justificar ello, es necesario contar con los análisis comparativos de los productos y que establezcan  el nivel de calidad el cual, como dijimos, es asociado con un determinado nivel de calidad de procesamiento.
Existen, hoy en día, Extrusores y " sistemas de extrusión" adecuados para cada  producto o rangos de productos y con fines muy específicos, y los inversionistas o empresas que busquen nuevos rumbos en este campo, deben, a mi juicio, orientarse y recibir el aporte de quienes podemos orientar en mejor forma sus inversiones en este tipo de Industria. No deben olvidar que habrá que cumplir con normas internas, Buenas Practicas de Manufactura ( GMP), funcionamiento interno de sistema HACCP, sistema de trazabilidad, normas sanitarias, etc..las que, unidas a la correcta aplicación de la ingeniería, se podrá dejar algo de lado el "arte" de hacer las cosas, lo que resulta muy azaroso en estos tiempos.
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Ignacio Arancibia
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Carlos Basile
Molino Chacabuco S.A
2 de julio de 2014
Si estoy de acuerdo, no solamente mas cocion si no podes tener una mayor flexibilidad del funcionamiento mientras se trabaja Ademas los equipos que cuentan con un control de la energia mecanica permiten un ahorro muy inportante de enrgia electrica para una misma carga de mezcla en un extrusor sin este control
Nicolás Swiderski
Clextral Group S.A.
2 de julio de 2014
Una manera de comprobar la cocción de un alimento es la RVA (Rapid Visco Analyzer) que mide las variaciones de viscosidad de un alimento extruido. Eso permite comparar 2 dietas idénticas, y analizar influencia de la energía térmica y mecánica, pero no indica directamente el grado de cocción. Por ejemplo en un extrusor de doble tornillo se puede lograr mas cocción por energía mecánica, lo que le da características distintas al producto.
Daniel Carlos Besso
CADIA - Centro Argentino de Ingenieros Agrónomos
17 de septiembre de 2012
Es cierto Ignacio, hay (ahora más) de 6000 millones de "esos instrumentos" pero solo debe haber unos pocos miles que cuentan con "el software" (experiencia o conocimiento)necesario para hacer las comparaciones. Si no fuera tan preciso ese instrumento (gusto y olfato combinado), los enólogos no recurrirían a los catadores. Se pueden equivocar (los químicos también), pero es un método absolutamente indispensable trabajando al lado de los equipos. El color, la textura, etc. de lo que se esté circunstancialmente extrusando, nos dan una idea muy aproximada de como va la cosa. Luego se deberá confirmar (o no) la apreciación organoléptica, que indudablemente tiene la virtud de la inmediatez. Muchas gracias por compartir tus conocimientos.
Carlos Basile
Molino Chacabuco S.A
13 de agosto de 2012
Estimados amigos Juan e Ignacio, estoy de acuerdo con ustedes una ves que se determinan los parametros de cocion para las diferentes mezclas tenemos que poder transmitir a los operadores la forma mas facil de poder controlar y mantener dichos parametros ,por que si bien los equipos son automaticos y entregan lecturas en linea, los operarios tienen que entender lo importante de este proceso No es unicamente la forma final la que interesa Saludos
Ignacio Arancibia
13 de agosto de 2012
Jaime; una vez un gringo que nos ayudo en una puesta en marcha, le preguntamos.....como controlamos cuando un alimento está cocido o no? y nos respondió....." with mouthfeel....". Uno de los mejores instrumentos para determinar si un alimento está cocido o crudo es la sensación del alimento dentro del paladar......pero eso es muy subjetivo...depende de cada persona....hay unos 6 mil millones de esos instrumentos en el planeta....y todos miden distinto..... Nosotros en Nutrial lo hicimos mediante medición indirecta con un fotocolorimetro comparando la coloracion de un almidon crudo con uno que reacciono quimicamente despues de cocido. Hicimos una tabla comparada con el grado de gelatinización. El grado de gelatinización es un metodo recomendable pero es largo ( in vivo) por ello hay que buscar controles indirectos como tambien con un viscosimetro. Tambien el olfato es un buen indicador pero....no tengas nunca catarro o resfrío comun pues no te sirve ese instrumento. Hay otras pruebas elementales de suspension en agua, absorcion de agua, etc.
Ignacio Arancibia
13 de agosto de 2012
Juan: con el propósito de aclarar conceptos y aportar un granito de arena desde el punto de vista de la ingeniería de la extrusión basados, en el conocimiento de grandes expertos en la materia expongo lo siguiente...; Cuando me referí a la mortalidad por mala cocción, enfocamos el tema hacia la contaminación bacteriológica y al respecto enfatizo que, un producto de esta naturaleza, crudo, tiene un recuento aproximado de 2.000.000 de colonias ( cfu/g) entre las cuales podemos tener salmonellas, o coliformes, etc. . El producto finalmente extruído tiene un recuento total de alrededor de 3000 a 4000 cfu/g. cantidad permisible en todos los sistemas sanitarios de salud. Igualmente en cuanto a hongos y levaduras, cuando esta crudo, puede ser el recuento de aproximadamente 70.000 y después de cocido o tratado térmicamente en forma adecuada, el recuento en hongos puede llegar a menos de 10. Igualmente participo de los conceptos de adecuada cocción del punto de vista del procesamiento, de las técnicas operativas y de las condiciones de diseño del tornillo como de los dados o matrices finales. Sin embargo, siguiendo en la aclaración de conceptos, debo decir que, cuando nos referimos a REOLOGIA, estamos hablando del efecto de los esfuerzos aplicados sobre un MATERIAL determinado produciendo una DEFORMACION determinada. Reología se refiere al producto, a la masa fluída, NO A LA GEOMETRIA de las boquillas, matrices dados. Primero esta entonces, la aplicación de la geometría del tornillo al material a extruir traduciéndose en una energía mecánica aplicada para generar calor; luego la aplicación de las otras energías ya sea mediante electricidad ( calefactores) o mediante vapor. Entonces el extrusor consiste en una maquina térmica en donde se aplica la mecánica de fluídos y donde ocurren fenómenos de transporte, que en ingeniería se identifican como transferencias de masa, transferencia de calor, etc. La Reología entonces, es aplicable al flujo del producto a través de toda la máquina, en este caso del tornillo extrusor y en donde influyen la absorción de agua por los ingredientes ( almidones, etc), el aumento de viscosidad, el calor aplicado por conducción y por convección, el roce mecánico generado por las distintas variables del tornillo tales como velocidad,angulo de hélice, tolerancia entre tornillo y camisas,longitud, diámetro, presión. Todas estas variables se pueden ver relacionadas en los magníficos trabajos de Linko, Harper, Mercier y otros notables, en fórmulas que relacionan la Geometría del tornillo con la Reología del producto. Al operador del extrusor se le perdonará no tener estas consideraciones técnicas pero ellos tienen la Valiosísima virtud de estar observando comportamientos del producto, con las distintas variables, aplicando el sentido común y muchas veces su personal ingenio, para descubrir por sí mismo estas complicadas relaciones ingenieriles. Es muy cierto que la geometría del dado o matrices tiene una gran incidencia en la reología del producto final, una vez que ya ha pasado por todas las etapas de transformación, por la etapa elástica de carácter reversible, por la etapa plástica de carácter irreversible y finalmente para llegar a la etapa de ruptura producto de la aplicación de un nuevo esfuerzo ( dado) para producir la transformación final, de los almidones, o proteínas, etc.. Finalmente, creo que es difícil recomendar determinadas temperaturas, presiones, temperaturas de vapor, etc. en forma genérica; hay que considerar que las materias primas tienen diferentes conformaciones, humedades, etc., así como las condiciones ambientales en diferentes latitudes son muy desiguales ( ej; Lima tiene alrededor de un 88% de humedad relativa histórica promedio; Santiago tiene una humedad promedio relativa alrededor de 40% creo ( me pueden corregir); de por si son ya condiciones a tomar en cuenta para todos estos efectos. Todas las variables cuentan....todo es importante; muchas veces el solo olvidar o dejar de aplicar una variable puede tener consecuencias que no deseamos.... Por todo esto, he dicho en otros foros y anteriormente, que esto ya no es solamente un arte.....el arte, es saber aplicar las relaciones técnicas y de ingeniería a la operación de la producción de alimentos sanos y seguros, para todo tipo de especie viviente. un saludo cordial IGNACIO ARANCIBIA
Ignacio Arancibia
7 de agosto de 2012
Saul; las grandes empresas fabricantes de extrusores estan en China y fabrican con su licencia en China, entre ellas BUHLER ,y creo que Wenger. Las mas nombradas de China son Muyang, Zheng Chang Group, y otras menores las que no conozco sus infraestructuras comerciales y tecnicas son por ejemplo, Jinan Chenyang technical Co Ltd., Zhangqiu Yulong Machine Co Ltd, estas 2 ultimas tienen plantas pequeñas y de bajo costo con tecnologias menos desarrolladas que las principales. Son las alternativas que se observan hoy en China. Con un buscador te metes en internet con esos nombres y buscas contactos.
Ignacio Arancibia
6 de agosto de 2012
Jaime Espinosa: Entre los ingredientes utilizados para alimentos para mascotas en muchas fabricas se utilizan harinas de carne, harinas de carne y hueso, harinas de plumas, de sangre y otras materias de origen animal, las que, si no han sido previamente conservadas de manera de mantener un recuento bacteriano bajo, es absolutamente necesario que dichos en alimentos se asegure una coccion bien hecha, ya que normalmente, el recuento total en dichos ingredientes es alto. Y, el sistema de extrusión u otro sistema de cocción debe, asegurar, entre muchas otras cosas, una temperatura y tiempo adecuados para eliminar dichas bacterias, que pueden ser del tipo salmonella, eschericha, coliformes, etc. Las bajas temperaturas de conservacion de estos ingredientes, solo detienen el crecimiento de las bacterias y hay temperaturas y tiempos minimos necesarios para eliminarlas; en muchos casos 65º celcius como minimo. Y creo que a este fenomeno, y otros que podemos discutir a futuro, se puede inferir que, desde este punto de vista, una mala coccion SI puede causar muerte a algunas mascotas por contaminacion bacteriana o intoxicacion. Y para que ello sea adecuadamente logrado, creo que se necesita de una buena tecnología de cocción y por ello menciono que una mala tecnología es riesgosa para la salud animal. A veces una mala coccion aun en un sistema tecnologico moderno puede causar efectos mortales en nuestras mascotas. Jaime; revisa foros de Univision sobre la muerte de mascotas en venezuela en 2005. Saludos cordiales IAB
Enrique Diaz
Anderson International Corp
6 de agosto de 2012
Amigos; Efectivamente el nivel de coccion alcanzado dentro de un extrusor depende de varios factores los cuales ya algunos de Ustedes ha mencionado, cantidad y calidad de vapor, tiempo de retencion del alimento dentro del extrusor, temperatura y hemudad son principalmente los factores mas importantes para lograr el objetivo, sin embargo, no se ha mencionado nada sobre un factor importantisimo que va en funcion del tiempo de residencia y es referido a las RPM del eje central. Nuestros extrusores para Pet Food o Fish Feed consisten de un eje con helicoidales de flujo interrumpido por pernos instalados en el barril del extrusor, el tiempo de residencia es de 25-30 segundos, suficientes para lograr gelatinizacion total de los almidones, el eje principal gira entre 299-300 RPM, velocidades mas bajas no provocarian una sobre-coccion del alimento deteriorando el perfil nutricional del mismo, por el contrario, velocidades mas altas no provocarian los niveles de coccion deseados. Saludos. Ing. Enrique Diaz Sales/Service Process Engineer. R&D Equipment Company. Fort Worth, TX USA
Nicolás Swiderski
Clextral Group S.A.
18 de julio de 2012
Buen articulo. Una mala coccion de los alimentos (por ejemplo provocada por una extrusora trabajando a una capacidad demasiada alta) genera mala digestibilidad de alimentos, y hasta muerte de mascotas. Un equipo de alta tecnologia le permite guardar un control sobre las variaciones de su materia prima, y incluso rebajar costos procesando materias mas baratas. Para responder a Martin, el tiempo ideal de residencia seria de 7.5-8 secundos minimo en la extrusora para tener una buena coccion/gelatinizacion de los almidones.
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