La extrusión en el procesamiento de alimentos consiste en forzar ingredientes mezclados y blandos a través de una abertura en una placa perforada o matriz diseñada para producir la forma requerida. Luego, el alimento extruido se corta a un tamaño específico mediante cuchillas. La máquina que fuerza la mezcla a través de la matriz es una extrusora , y la mezcla se conoce como el producto extruido . La extrusora es típicamente un tornillo grande y giratorio que encaja firmemente dentro de un cilindro estacionario, en cuyo extremo se encuentra la matriz.
La extrusión permite la producción en masa de alimentos a través de un sistema continuo y eficiente que garantiza la uniformidad del producto final. Estos incluyen algunas pastas , panes ( crutones , palitos de pan y panes planos ), muchos cereales para el desayuno y bocadillos listos para comer , dulces , masa de galletas prefabricada , algunos alimentos para bebés , soja entera , proteína vegetal texturizada , algunas bebidas y alimentos secos y semihúmedos para mascotas . Los productos alimenticios fabricados mediante extrusión generalmente tienen un alto contenido de almidón.
En el proceso de extrusión, las materias primas se muelen primero hasta obtener el tamaño de partícula correcto, generalmente la consistencia de una harina gruesa. La mezcla seca pasa por un preacondicionador, en el que se añaden otros ingredientes según el producto de destino; estos pueden ser azúcar líquido , grasas , colorantes , carnes o agua. Se inyecta vapor para iniciar el proceso de cocción y luego la mezcla preacondicionada (extruido) pasa por una extrusora. La extrusora es un tornillo grande y giratorio que encaja firmemente dentro de un barril estacionario, en cuyo extremo se encuentra la matriz. [1] El tornillo giratorio de la extrusora fuerza el extruido hacia y a través de la matriz. El extruido permanece en la extrusora durante el tiempo de residencia . [ cita requerida ]
Muchos productos extruidos se inflan y cambian de textura a medida que se extruyen debido a la reducción de fuerzas y la liberación de humedad y calor. [1] La medida en que esto ocurre se conoce como relación de expansión . El material extruido se corta a la longitud deseada mediante cuchillas en la salida de la extrusora, que giran alrededor de las aberturas de la matriz a una velocidad específica. Luego, el producto se enfría y se seca, volviéndose rígido mientras mantiene la porosidad. [ cita requerida ]
La cocción se lleva a cabo dentro de la extrusora, donde el producto produce su propia fricción y calor debido a la presión generada (10-20 bares). El proceso puede inducir tanto la desnaturalización de las proteínas como la gelatinización del almidón en determinadas condiciones.
Muchos procesos de extrusión de alimentos implican una temperatura alta durante un corto período de tiempo. [1] Los factores importantes del proceso de extrusión son la composición del material extruido, la longitud del tornillo y la velocidad de rotación, la temperatura y la humedad del cilindro, la forma de la matriz y la velocidad de rotación de las cuchillas. Estos factores se controlan en función del producto deseado para garantizar la uniformidad del resultado. [ cita requerida ]
La humedad es el más importante de estos factores y afecta la viscosidad de la mezcla , actuando para plastificar el extruido. El aumento de la humedad disminuirá la viscosidad, el torque y la temperatura del producto, y aumentará la densidad aparente. Esto también reducirá la presión en la matriz. La mayoría de los procesos de extrusión para el procesamiento de alimentos se llevan a cabo con una humedad baja a intermedia (nivel de humedad por debajo del 40%). La extrusión con alta humedad se conoce como extrusión húmeda , pero no se usaba mucho antes de la introducción de las extrusoras de doble tornillo (TSE), que tienen una capacidad de transporte más eficiente. El factor reológico más importante en la extrusión húmeda de extruidos con alto contenido de almidón es la temperatura. [2]
La cantidad de sal en el extruido puede determinar el color y la textura de algunos productos extruidos. La relación de expansión y la ligereza del producto dependen de la concentración de sal en el extruido, posiblemente como resultado de una reacción química entre la sal y los almidones en el extruido. Los cambios de color como resultado de la concentración de sal pueden ser causados por "la capacidad de la sal para cambiar la actividad del agua del extruido y, por lo tanto, cambiar la velocidad de las reacciones de pardeamiento". La sal también se utiliza para distribuir ingredientes menores, como colorantes y sabores de alimentos , después de la extrusión; estos se distribuyen de manera más uniforme sobre la superficie del producto después de mezclarse con sal. [3]
La primera extrusora fue diseñada para fabricar salchichas en la década de 1870. [4] La pasta seca y los cereales para el desayuno se han producido por extrusión desde la década de 1930, [2] y el método se ha aplicado a las tater tots (primer producto de patata extruida: Ore-Ida en 1953) y a la producción de alimentos para mascotas desde la década de 1950 (primer alimento extruido para perros: Purina Dog Chow en 1957, y primer alimento extruido para gatos: Purina Friskies en 1962). [4] Algunos electrodomésticos de cocina, como las picadoras de carne y algunos tipos de máquinas para hacer pasta, utilizan la extrusión. Las mangas pasteleras , exprimidas a mano, funcionan por extrusión. [ cita requerida ]
La extrusión permite la producción en masa de alimentos mediante un sistema continuo y eficiente que garantiza la uniformidad del producto final. Esto se logra controlando varios aspectos del proceso de extrusión. También ha permitido la producción de nuevos productos alimenticios procesados y ha "revolucionado muchos procesos de fabricación de snacks convencionales". [5] El proceso de extrusión da como resultado "reacciones químicas que ocurren dentro del cilindro de la extrusora y en la matriz". [6] La extrusión tiene los siguientes efectos: [7] [8] [9]
El material del que está hecha la matriz de extrusión puede afectar el producto final. Las matrices de bronce rugoso en las extrusoras de pasta producen una superficie más rugosa que las matrices de acero inoxidable lisas , lo que se considera que hace que las salsas para pasta más líquidas se adhieran mejor; [11] la pasta hecha de esta manera se etiqueta como pasta "con matriz de bronce" para indicar que es un producto de primera calidad. [12]
Los efectos de la "cocción por extrusión sobre la calidad nutricional son ambiguos", [13] ya que la extrusión puede cambiar los carbohidratos, la fibra dietética, el perfil de proteínas y aminoácidos, las vitaminas y el contenido mineral del extruido de una manera que sea beneficiosa o perjudicial. [13]
La extrusión a alta temperatura durante un corto período de tiempo “minimiza las pérdidas de vitaminas y aminoácidos”. [1] La extrusión permite la producción en masa de algunos alimentos y “desnaturaliza los factores antinutricionales”, [1] como la destrucción de toxinas o la eliminación de microorganismos . También puede mejorar la “calidad y digestibilidad de las proteínas”, [1] y afecta la forma, la textura, el color y el sabor del producto. [1]
También puede causar la fragmentación de proteínas, almidones y polisacáridos no amiláceos para crear "moléculas reactivas que pueden formar nuevos enlaces que no se encuentran en la naturaleza". [6] Esto incluye las reacciones de Maillard que reducen el valor nutricional de las proteínas. [13] Las vitaminas con labilidad térmica pueden destruirse. [13] A partir de 1998 [actualizar], se sabe poco sobre la estabilidad o biodisponibilidad de los fitoquímicos involucrados en la extrusión. [6] Se ha encontrado que la calidad nutricional mejora con condiciones moderadas (corta duración, alta humedad, baja temperatura), mientras que un efecto negativo en la calidad nutricional del extruido ocurre con una temperatura alta (al menos 200 °C), baja humedad (menos del 15%) o componentes inadecuados en la mezcla. [13]
Un artículo de investigación de 2012 indica que el uso de harinas de cereales no tradicionales, como amaranto , trigo sarraceno o mijo , se puede utilizar para reducir el índice glucémico de los cereales de desayuno producidos por extrusión. [14] El extruido que utiliza estas harinas de cereales exhibe una mayor densidad de volumen y de producto, tiene una relación de expansión similar y tiene "una reducción significativa en carbohidratos de fácil digestión y carbohidratos de digestión lenta". [14] Un artículo de 2008 afirma que reemplazar entre el 5% y el 15% de la harina de trigo y la harina blanca con fibra dietética en la mezcla de cereales de desayuno extruidos reduce significativamente "la tasa y el grado de hidrólisis de carbohidratos de los productos extruidos", [10] lo que aumentó el nivel de carbohidratos de digestión lenta y redujo el nivel de carbohidratos de digestión rápida. [10]
La extrusión ha permitido la producción de nuevos productos alimenticios procesados y ha "revolucionado muchos procesos convencionales de fabricación de snacks". [5]
Los distintos tipos de productos alimenticios fabricados por extrusión suelen tener un alto contenido de almidón. [1] Los tipos directamente expandidos incluyen cereales para el desayuno y rizos de maíz, y se elaboran en condiciones de alta temperatura y baja humedad bajo un alto esfuerzo cortante . Los productos no expandidos incluyen pasta , que se produce a una humedad intermedia (alrededor del 40%) y baja temperatura. Los productos texturizados incluyen análogos de carne , que se elaboran utilizando proteínas vegetales ("proteína vegetal texturizada") y una matriz larga para "impartir una estructura fibrosa, similar a la carne al extruido", [4] y pasta de pescado . [15]
Algunos quesos procesados y análogos de queso también se elaboran mediante extrusión. Los quesos procesados extruidos con baja humedad y temperatura "podrían ser más adecuados para la fabricación mediante tecnología de extrusión" que aquellos con alta humedad o temperatura. Los quesos con menor humedad son más firmes y masticables, y los sujetos de un estudio prefirieron el queso cheddar con baja humedad y una temperatura de extrusión de 80 °C a otros quesos cheddar extruidos producidos en condiciones diferentes. [16] Un tiempo de residencia medio del extruido de aproximadamente 100 segundos puede producir "quesos procesados o análogos de queso de textura variable (untables o loncheables)". [17]
Los dulces elaborados mediante extrusión incluyen chicles , regaliz y toffee . [15] Otros productos alimenticios que a menudo se producen mediante extrusión incluyen algunos panes ( crutones , palitos de pan y panes planos ), varios bocadillos listos para comer , masa de galletas prefabricada , algunos alimentos para bebés , algunas bebidas y alimentos secos y semihúmedos para mascotas . Algunos ejemplos específicos incluyen rizos de queso, macarrones , Fig Newtons , gominolas , sevai y algunas papas fritas . [18]
La extrusión también se utiliza para modificar el almidón y para granular alimentos para animales . [ cita requerida ]
energía y los costos, al mismo tiempo que aumentan el grado de versatilidad y flexibilidad que antes no estaba disponible.
La gama de pastas de Napolina también incluye una pasta de primera calidad fabricada con matrices de bronce que se extruye a través de matrices de bronce para crear una superficie rugosa y porosa.
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