Desarrollo de la tecnología de Extrusión y Prensado
Equipo responsable Julian Rodriguez Eliseo Sanchez Damian Fornés Carlos Canepare Carlos Gornatti Nicolas Apro
El PROYECTO
Objetivo:
Desarrollo, Asistencia Técnica y Transferencia de la Tecnología de Extrusión y Extrusión-Prensado al sector agroindustrial de granos y derivados.
El proceso de extrusión
La extrusión de alimentos en general y de granos en particular, tuvo su origen en los años `50. Inicialmente su función se limitaba al mezclado y formado de pastas y a la elaboración de cereales de desayuno. En la actualidad un extrusor de alimentos es considerado un bioreactor de alta temperatura – corto tiempo que transforma una amplia variedad de materias primas en productos intermedios y finales modificados. Es una tecnología flexible mediante la cual pueden obtenerse gran variedad de productos a partir de diferentes materias primas (granos y derivados).
Esquema básico de una extrusora
Fuente: R. Miller
Procesos dentro de la extrusora
Parámetros y variables de la extrusión
MATERIAL CRUDO •Composición: grasa, almidón,
proteína, fibra. •Humedad. •Tamaño de partícula. •Aditivos.
ALTERACIONES DEL SISTEMA •Uso del tornillo. •Condiciones ambientales.
BOQUILLA •Área de apertura. •Resistencia del flujo.
VARIABLES
OPERACIONALES •Alimentación. •Adición de agua. •Velocidad del tornillo. •Perfil del tornillo. •Velocidad del cortador. •Temperatura del barril.
PARAMETROS DEL SISTEMA •Energía mecánica. •Tiempo de residencia. •Energía térmica. •Temperatura del producto. •Presión del producto. •Viscosidad.
CALIDAD DEL PRODUCTO •Humedad del producto. •Temperatura del producto. •Volumen, Expansión o Densidad. •Morfología (forma, tamaño,
uniformidad). •Textura / Caracteres sensoriales. •Índice de solubilidad en agua. •Índice de absorción de agua. •Gelatinización. •Dextrinización (degradación
molecular).
Extrusora
Producto final de la extrusora
Variabilidad en el flujo del producto
Variación de la presión
Mezcla que ingresa a la extrusora
Variación de viscosidad
Mezcla no uniforme
Burbujas en la mezcla
Motor / tornillo fallas
Tornillo fuera de especificacion/ conectado / encamisado
Obstrucción de la matriz
Material contaminante de la extrusora Variación de temperatura Problemas en la alimentación de la extrusora Falla de mezclado
Depósito de alimentación vacío Pérdida de ingredientes (error humano) Mezclador fuera de especificación
Factores antinutricionales de la soja
TERMOLÁBILES Inhibidores de proteasas (inhibidores de tripsina)
Hemaglutininas
Factores antinutricionales Antivitaminas TERMOESTABLES Estrógenos Saponinas Oligosacáridos (rafinos y estaquiosa)
Lisinoalanina
Alergenos
Inhibición del crecimiento e hipertrofia pancreática.
Aglutinación de Glóbulos rojos. Inhibición del crecimiento. Hipertrofia de glándula tiroides, bocio. Raquitogénesis. Efectos antivitaminas E y B12
Inhibición del crecimiento. Hemólisis Generación de gases intestinales y desórdenes abdominales. Lesiones renales. Disminución del contenido de cisteína y de lisina disponible. Náuseas, diarreas, vómitos.
Desactivado por tratamiento de calor seco y húmedo
Fuente de Calor Seco o Húmedo
Fuente de Calor Seco o Húmedo
Se pierde el 40 % de la proteína
Sobredesactivado
Subdesactivado
•VERDE: desactivado correctamente •ANARANJ ADO: desactivado o desnaturalizado parcialmente •AMARILLO: sin desactivar •ROJ O: proteína desnaturalizada
Ventajas de la extrusión
Flexibilidad de operación, lo que permite una gran diversidad de productos. Posibilidad de procesar alimentos en muy diversas formulaciones permitiendo adecuar el nivel nutricional que requieren diversos grupos de consumidores. Bajos costos de procesamiento e inversión relativamente baja por unidad de producto obtenido. Tecnología relativamente simple desde el punto de vista operativo.
Ventajas de la extrusión (cont.)
Mínimo deterioro de los nutrientes de los alimentos, por tratarse de un proceso de “alta temperatura - corto tiempo”. Eficiente utilización de la energía, ya que el sistema de procesamiento por extrusión opera a una humedad relativamente baja, al mismo tiempo que el producto alimenticio se cocina (pregelatiniza). Ausencia de efluentes. Posibilidad de inactivar enzimas y antinutrientes y la elaboración de un producto básicamente estéril.
Ventajas de los granos precocidos
En el desarrollo de distintos productos alimenticios a base de cereales y oleaginosas existe la tendencia a presentarlos en un estado precocido. Las ventajas de esta forma de comercialización son varias:
Gelatinización de la fracción almidonosa de la fórmula para dar máxima digestibilidad. Inactivación térmica de inhibidores del crecimiento y factores que alteran la digestibilidad o el gusto.
Ventajas de los granos precocidos (cont.)
Interacción entre proteínas, vitaminas, minerales y carbohidratos que aseguran una buena distribución en el producto final. Producción de un producto sanitariamente adecuado. Alta estabilidad del almacenaje. Posibilidad de dar forma y textura diferente. Posibilidad de agregar diferentes sabores, colores, etc.
Alimentos elaborados por extrusión
Variedad de extrusoras
Antecedentes
En el año 1994, se decidió la compra de una extrusora de simple tornillo. Se concretó la instalación de la primer planta piloto completa en al año 1995.
Planta Piloto Extrusión-Prensado
En el año 1998 se inició el desarrollo de la etapa de prensado de oleaginosas, finalizando con éxito el desarrollo de la tecnología de Extrusión–Prensado (EP) en el año 1999.
El proceso de Extrusión y Prensado
El proceso de extrusión seca-prensado mecánico (E-P) de oleaginosas Proceso innovativo. Permite la obtención de productos con alto valor agregado, con una importante demanda en el mercado de alimentos saludables. Rendimiento del 75 % en aceite con una sola pasada por la prensa. Harina semidesgrasada de alta calidad proteica. Abastecimiento a nichos de mercado (alto oleico, orgánico, Identidad Preservada). Bajo costo.
Ventajas del proceso E-P
Flexible en capacidad de procesamiento. Bajo capital de inversión. Manejo simple. Compatible con el medio ambiente. Apto para el procesamiento en pequeña escala, para acopiadores, cooperativas, asociación de productores. Materia prima: soja, girasol, algodón, maní, colza, germen de trigo, maíz, arroz, amaranto, quinoa, arveja proteica, etc.). Base de Proyectos de Desarrollo Regional.
Antecedentes
En el año 2000, en base a los desarrollos realizados, se construyó e instaló la planta semindustrial de EP. En el año 2007 se construyó e instaló la Planta Piloto Multipropósito, permitiendo la realización de numerosas operaciones unitarias sobre granos y derivados.
Planta Piloto Multipropósito
La extrusión y Prensado de soja
Productos comerciales
Instalación de Planta Multipropósito
Inauguración Planta Multipropósito
Diagrama de flujo de planta piloto de E-P
Esquema general de Planta Multipropósito de Industrialización de Granos
Otros insumos e ingredientes
Mezclado
Procesos especiales para cereales y legumbres
•Cernidor monocanal •Cernidor twin •Plansichter
Otros insumos e ingredientes
Tamizado Mezclado
Almacenamiento
Prelimpieza Limpieza
Almacenamiento pulmón
Pre-acondicionamiento Molienda materia prima
La limpieza se realiza por: - Separación por tamaño y - Separación por peso específico
El preacondicionamiento se puede realizar por medio de: - Pelado (ej.: girasol) - Descascarado (ej.: soja) - Desgerminado con post. separación con mesa densimétrica (ej.: maíz)
Extrusión
Prensado
Secado-enfriado Molienda producto
Rotura expeller
•Secadora de columna •Transporte neumático
•Molino martillos •Molino micronizador •Banco de cilindros
Aceite crudo
Envasado
Refinación
Productos terminados
Procesos especiales para oleaginosas
Destinatarios principales
Los resultados de este Proyecto se dirigen a diversos sectores de la cadena de valor de los granos, desde la alimentación animal, hasta la alimentación humana:
Productores de granos. Empresas acopiadoras. Molinos. Fábricas de panificados, galletitas, alimentos funcionales y otros productos derivados de los granos.
Actores externos involucrados
Las distintas etapas iniciadas en el año 1994, tuvieron como contraparte empresas del sector, que mediante desarrollos solicitados por las empresas o impulsados por el Centro y proyectos presentados a FONTAR (CAE y ANR 600), permitieron el financiamiento parcial de las instalaciones.
Actores internos involucrados
En los proyectos de desarrollo y transferencia participan las distintas áreas del Centro de CyO: Asistencia técnica y Transferencia. Investigación y Desarrollo. Evaluación Sensorial. Análisis. Etiquetado Nutricional. Planta Piloto. Gestión de la Calidad.
LOS LOGROS
Impacto en los destinatarios del Proyecto
Instalación de planta industrial de procesamiento de oleaginosas orgánicas. Desarrollo y transferencia de alimentos precocidos para planes alimentarios. Anteproyecto de elaboración de cereales de desayuno. Desarrollo, formulación de productos y elaboración de partidas piloto y semindustriales.
Desarrollos realizados
Alimentos aptos para celiacos. Insumos y productos funcionales derivados de granos. Rebozadores, batters y rellenos para pastas. Harinas de grano entero y harinas multigrano. Pastas frescas y secas integrales y multigrano.
Desarrollos realizados
Harinas de granos no tradicionales. Barras de cereales para distintas aplicaciones. Alimentos preparados para planes alimentarios, ancianos, emergencia, etc. Harinas pregelatinizadas. Panificados funcionales. Subproductos de la molienda de granos.
Resultados para los años siguientes
El trabajo a futuro es transferir los proyectos antes mencionados a los que se agregan los siguientes: Transferencia tecnológica para la fabricación del equipamiento y asistencia técnica para la instalación de plantas. Desarrollo de la extrusora y tecnología correspondiente para la formulación de alimentos para piscicultura y cereales de desayuno. Proyecto Panadería Saludable con el Ministerio de Salud de la Nación, Ministerio de Salud de La Pampa y FAIPA (Federación de la Industria del Pan y Afines) en La Pampa.
¡MUCHAS GRACIAS!
INTI – Cereales y Oleaginosas Sede 9 de Julio
Director: Nicolás Apro cerealesyoleaginosas@inti.gob.ar
napro@inti.gob.ar
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