Lunes, 13 de abril de 2009

EL PROCESO DE EXTRUSI?N EN CEREALES Y HABAS DE SOJA

I. EFECTO DE LA EXTRUSI?N SOBRE LA UTILIZACI?N DE NUTRIENTES

A. Valls Porta

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1.????? INTRODUCCI?N

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La extrusi?n es definida como "el proceso que consiste en dar forma a un producto,? forz?ndolo a trav?s de una abertura con dise?o espec?fico". As? pues, la extrusi?n puede o no implicar simult?neamente un proceso de cocci?n. Centr?ndonos en el proceso de extrusi?n aplicado al tratamiento de cereales, oleaginosas y pienso, podemos decir que la extrusi?n consiste en hacer pasar a trav?s de los agujeros de una matriz, la harina de estos productos a presi?n por medio de un tornillo sinf?n que gira a cierta velocidad.

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Este proceso de extrusi?n se puede efectuar con el acondicionamiento de la harina antes de la extrusi?n por medio de vapor o sin vapor y seg?n sea el caso nos dar? dos m?todos:

- h?medo

- seco

Dentro del proceso de extrusi?n en h?medo podemos diferenciar a la vez dos tipos, el

de corto tiempo y alta temperatura y el de cocci?n a presi?n en funci?n del tipo de acondicionador y extrusora.

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2. ACONDICIONADORAS Y EXTRUSORAS DE CORTO TIEMPO/ALTA

TEMPERATURA

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El proceso de acondicionamiento implica una serie de etapas:

- Acondicionamiento a presi?n atmosf?rica por medio de vapor y agua a una temperatura de salida del producto de 70-100?C.

- Un m?todo de aplicaci?n del agua a?adida ya sea vapor o agua muy uniforme.

- Una configuraci?n del extruder dise?ado para trabajar con el producto acondicionado.

- Un medio de elevar la temperatura en el extruder hasta 200?C durante un corto periodo de tiempo, entre 10 y 25 segundos.

- Una matriz capaz de dar forma al producto procesado.

- Un sistema de corte del producto elaborado.

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3. ACONDICIONADORA Y EXTRUSORA A PRESION

Este proceso implica las siguientes fases:

- Alimentaci?n del producto a procesar en una c?mara a presi?n con aplicaci?n de

vapor a presi?n reducida.

- Tiempo de cocci?n desde el inicio al final del proceso entre 2 y 10 minutos.

- Matriz que da forma.

- Cortador del producto elaborado.

Estos procesos descritos tienen diferentes aplicaciones en el campo industrial.

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4. EL PROCESO DE EXTRUSION EN SECO

Es posible usarlo en productos con elevado contenido en aceite, como por ejemplo para el procesado de habas de soja, puesto que el propio aceite lubrica el paso por la matriz. Este procedimiento de extrusi?n en seco tiene el inconveniente de alcanzar temperaturas muy elevadas, a diferencia del proceso en h?medo, con lo que disminuye la lisina disponible. En cambio, este procedimiento no es posible aplicarlo a cereales o piensos, por la imposibilidad f?sica de trabajar con la m?quina a este nivel de humedad.

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5. EL PROCESO DE EXTRUSION EN HUMEDO

En la extrusi?n en h?medo es muy importante conseguir que el producto a procesar

est? bien molturado, que podamos regular la temperatura de las diferentes secciones del

proceso para conseguir la m?xima calidad nutritiva del producto, y que el agua y el ?vapor sean adecuados para conseguir el nivel de humedad necesarios, la presi?n y la superficie de apertura de la matriz id?neos para que el producto salga con la m?xima calidad y el m?nimo costo.

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Una vez hemos obtenido el producto extrusionado procedente de una extrusi?n en h?medo, es necesario secarlo, puesto que sale de la extrusora a un nivel de humedad del 22- 30%. El producto se seca mediante una corriente de aire caliente hasta conseguir una humedad final entre 7-12%.

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6. ?QUE HA OCURRIDO EN EL PROCESO DE EXTRUSION?

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En la extrusi?n de cereales o piensos el producto se ha ido humedeciendo hasta alcanzar una humedad entre el 22-30% y la temperatura se va incrementando por la transformaci?n de la energ?a mec?nica en calor en el mismo ca??n del extruder, por la configuraci?n del extruder que asegura las condiciones de fricci?n y cizallamiento adecuado. El agua es sometida a temperaturas muy superiores a las de su vaporizaci?n, pero permanece en estado l?quido porque se encuentra sometida a elevadas presiones (varias decenas de atm?sferas). En el momento en que el producto sale por el agujero de la matriz, el agua que est? ?ntimamente mezclada con el producto sufre un brusco cambio de presi?n y se evapora instant?neamente. Es por ello que el producto sufre una expansi?n y las cadenas proteicas as? como las de almid?n son modificadas, aumentando la superficie y haci?ndose m?s atacable por los enzimas, con lo que el producto se hace m?s digestible.

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7. EFECTO DE LA EXTRUSION SOBRE LOS ALMIDONES

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El almid?n es un hidrato de carbono que se encuentra principalmente en los cereales, tub?rculos y otras semillas. Al igual que la celulosa, es un pol?mero de glucosa, con la diferencia de que en el almid?n las mol?culas de glucosa est?n ligadas por un enlace α 1-4 en lugar del β 1-4 de la celulosa.

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El almid?n se encuentra en los cereales en forma de gr?nulos peque?os de diferente formas -esf?ricos, ovalados, lentillas, irregulares- en funci?n de su origen. Dentro de los

cereales el almid?n existe en forma hidratada, polim?rica y formando un entramado cristalino.

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Su composici?n qu?mica responde a una f?rmula emp?rica:

(C6 H10 O5 . H2 O)n

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Cuando el almid?n se trata en agua caliente aparecen dos fracciones, el componente m?s soluble la amilasa que se disuelve y la amilopectina que permanece insoluble. En los cereales la amilasa viene a representar el 10-20% y la amilopectina el 90-80% del almid?n total.

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La estructura de la amilopectina es la siguiente:

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La amilopectina est? formada por las mismas unidades de glucosa que la amilasa, pero difiere en que tiene una estructura molecular que no es lineal. Las proporciones principales de su cadena est?n unidas por enlaces 1-4 de x-glucosa que produce maltosa como primer producto de digesti?n, pero las ramas est?n unidas por enlaces 1-6 x, enlaces que originan el producto isomaltosa antes de su digesti?n final a dglucosa.

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La enzima β-amilasa que se encuentra en las plantas ataca s?lamente el enlace 1-4. Hidroliza por completo la amilasa, pero disgrega solamente un 60% de la amilopectina. La restante estructura polim?rica que contiene una alta proporci?n de 1-6 enlaces se llama dextrina. La x-amilasa, la enzima que disgrega el almid?n en el aparato digestivo de los animales, puede hidrolizar los 1-4 enlaces en ambos lados de los puntos de ramificaci?n 1-6 produciendo oligosac?ridos muy peque?os que son de nuevo descompuestos a glucosa por la oligo- 1-6- glucosidasa de la mucosa intestinal. Esta enzima separa los enlaces 1-6 de las dextrinas y disgrega la isomaltosa resultante en unidades de glucosa. La enzima maltosa divide la maltosa en glucosa.

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El problema en lechones, seg?n el gr?fico adjunto, es que su aparato digestivo en las primeras semanas de vida no est? maduro y la segregaci?n de maltosa y amilasa son insuficientes para dietas ricas en cereales. Es por ello que el suministro de cereales extrusionados, con un elevado grado de gelatinizaci?n de los almidones, facilita la digesti?n de los almidones haciendo el conjunto de la dieta m?s digestible y evitando as? problemas sanitarios, favoreciendo un mayor consumo y un mayor crecimiento diario.

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En el proceso de extrusi?n, el gr?nulo de almid?n absorbe agua y en el instante de salida de la matriz de la extrusora, el agua sometida a presi?n pasa a la forma de vapor y el almid?n sufre un proceso de alineamiento, rizado y rotura tal como se muestra en las fotograf?as siguientes.

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El m?todo anal?tico para determinar la calidad del producto procesado en forma cuantitativa es el m?todo enzim?tico de la glucoamilasa. Este m?todo mide el % de gelatinizaci?n (grado de cocci?n), que es la cantidad de almid?n gelatinizado en la muestra expresada como un porcentaje del total del almid?n.

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El cambio sufrido en la estructura de los cereales durante la extrusi?n es de tal magnitud, que podr?amos decir que el producto resultante es un nuevo producto.

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8. EFECTO DE LA EXTRUSION SOBRE LAS GRASAS

Los aceites que contienen los cereales, las grasas a?adidas a los piensos que posteriormente ser?n extrusionados, as? como los aceites de leguminosas como el contenido en el haba de soja, al ser el producto extrusionado sufren un proceso de emulsi?n debido a la fuerte presi?n a que son sometidas las finas gotas de grasa y son recubiertas por los almidones y prote?nas, quedando la grasa encapsulada. Para realizar la determinaci?n correctamente es necesario emplear el m?todo de hidr?lisis ?cida y extracci?n posterior, puesto que con el m?todo de Extracto Et?reo no se consiguen los resultados que corresponden en realidad al producto. La grasa al ser emulsionada es m?s atacable por los jugos digestivos de los animales, aumentando por tanto la energ?a del producto. Generalmente las lipasas y peroxidasas son inactivadas durante el proceso de extrusi?n en condiciones normales, mejorando la estabilidad posterior del producto.

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9. EFECTO DE LA EXTRUSION SOBRE LA PROTEINA

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La extrusi?n de productos con elevado contenido proteico se suele realizar generalmente para controlar los inhibidores del crecimiento que est?n contenidos en las

materias primas. Durante el proceso de extrusi?n, estos inhibidores son suficientemente

inactivados para evitar bloquear la actividad enzim?tica en el intestino. Dentro de los procesos aplicables a productos proteicos con elevado contenido en grasa est?n los descritos anteriormente, en seco y los dos tipos de h?medo. Estos procesos consiguen productos con factores antitr?psicos correctos desde el punto de vista de su uso en alimentaci?n animal y su diferencia est? en que el producto ha sido sometido a diferente humedad y temperatura durante la extrusi?n. Se intenta en estos procesos conseguir por un lado el m?nimo contenido en factores antitr?psicos y por otro la m?xima lisina disponible en el producto. Es conocido que la lisina es un amino?cido muy reactivo y el proceso que sea menos agresivo ser? el mejor desde el punto de vista nutritivo. La extrusi?n produce el desenredamiento de las cadenas proteicas vegetales. Las mol?culas se alinean a largo de la matriz. En ausencia de cantidades importantes de almid?n, la cocci?n por extrusi?n reduce la solubilidad de la prote?na cuando la temperatura aumenta. Existe un proceso por el cual a medida que la temperatura se va elevando, la prote?na se va perjudicando. La cantidad de prote?na perjudicada se puede medir y cuantificar mediante la determinaci?n de Nitr?geno en la fracci?n de Fibra Acido Detergente. Muchas prote?nas son desnaturalizadas y rotas por la extrusi?n y pierden por tanto sus propiedades funcionales.

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En productos con elevado contenido en almid?n, la prote?na queda dentro de la matriz formada por el almid?n, con lo que queda enredada y encapsulada. Sin embargo los enzimas digestivos del tracto intestinal disuelven la matriz de almid?n, liberando la prote?na.

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10. EFECTO DE LA EXTRUSION SOBRE LA FIBRA

Existen pocos datos publicados del efecto de la extrusi?n sobre la fibra, aunque se haya estudiado. As? por ejemplo para el caso del trigo se puede decir que la fibra del producto se solubiliza, incrementando la disponibilidad para su fermentaci?n. As? por ejemplo cuando se extrusiona salvado el contenido en fibra soluble se incrementa significativamente. Varias? observaciones indican que las paredes de las celulosas del producto extrusionado se adelgazaron y la superficie era m?s rugosa que la inicialmente de partida. Para conseguir efectos significativos sobre la fibra hay que procesar los productos bajo condiciones muy severas, cosa que no ocurre en condiciones de trabajo normales.

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11. VITAMINAS

Cada vitamina tiene sus propias caracter?sticas de estabilidad durante los procesos t?rmicos. Los efectos en la estabilidad en las vitaminas durante la extrusi?n son ?complicados debido a la acci?n de la humedad, fricci?n y altas temperaturas y presiones. Las vitaminas liposolubles A, D y E, en general, son razonablemente estables durante la extrusi?n. El nivel de humedad del producto durante la extrusi?n tiene el mayor efecto sobre la retenci?n de vitaminas. Como norma general, alto nivel de humedad en el proceso da m?s vitaminas retenidas. Las vitaminas hidrosolubles, como la vitamina C o del grupo B, pueden perder estabilidad durante la extrusi?n. La extrusi?n h?meda produce una p?rdida de vitamina C y tiamina.


Tags: extrusión, acondicionadoras, almidones, grasas, proteína, fibra, vitaminas

Publicado por argotef @ 0:36
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