Extrusores

7/23/2019 Extrusores

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UNIVERSIDAD NACIONAL DETUMBESESCUELA DE AGROINDUSTRIAS

DISEÑO DE EXTRUSORES

Ing. Edwin Torres Infane



Genera!idades

El sistema de extrusión ofrece ilimitadasposibilidades de procesamiento de los alimentos, y

se caracteriza por su simplicidad de operación ymantenimiento, reducida inversión y bajos costosoperativos.

Así mismo, este procedimiento permite producir

alimentos conservables, que garantizan unaalimentación equilibrada de acuerdo con los últimosavances de la fisiología de la nutrición. En general,son tecnologías que se clasifican bajo el nombre de

procesos de altas temperaturas y tiempos cortos o!"! #$ig$ temperatura s$ort time%.



E"o!#$i%n &is%ri$a

En '(() *a se e+,!ea-a #n sise+a +an#a! ,ara e! ,ro$esado de,asa.

En '/01/2 a,are$en !a ,ri+eras ,rod#$$iones ind#sria!es de

$erea!es ,ara desa*#no en Mi$3igan * N#e"a 4or5. En '/) 6e!!ows * Base7 en Ing!aerra desarro!!aron e! ,ri+er

e8r#sor $onin#o de do-!e 3#si!!o $ono$ido. Ese e9#i,o se #s%ini$ia!+ene ,ara !a elaboración de productos del tipo sa!$3i$3a.

En '): ;i!! <ei3 <e!!og in"ena !os ,ri+eros =$orn f!a5es> 9#ee+,e?ar@n a comercializarse de forma generalizada a partir de &'().

En ')001')0 ,ri+era ,rensa1e8r#sora en $onin#o ,arao-en$i%n de aceite de linaza.

En ')20 se desarro!!% e! ,ri+er e8r#sor de 3#si!!o ni$o ,ara !a,rod#$$i%n $onin#a de ,asa . Desde e! sig!o XIII 9#e se inrod#oen E#ro,a se rea!i?a-a por cargas, pero a pesar de ello, $asta &'*( aúnse producir+ la pasta de forma generalizada mediante sistemas por

cargas.



En ')2) !os ,ri+eros ri?os de +a? f#eron e8r#sionados.Ese ,rod#$o no f#e lanzado al mercado $asta despus de la --uerra /undial por Adams 0orporation.

A !o !argo de '):0 se desarro!!aron * refinaron diferenese8r#sores de ni$o $usillo para la obtención de a$eie a,arir de se+i!!as o!eaginosas7 s#si#*endo muc$as de lasmenos eficientes prensas $idr+ulicas obtenidas para estepropósito.

En ')07 !a ,ri+era +@9#ina de e8r#sionado de $o+ida,ara ani+a!es f#e puesta en marc$a por Ra!son F#rina7e+,resa f#ndada en '):.

Enre ')0 * ')/0 se desarro!!an !as ,ri+erasinsa!a$iones de $o+ida extrusionada para ani+a!es7 -asadaen ,rod#$o de -ase a!+id%n ge!aini?ado.

En ')' Anderson Co+,an* desarro!!a #n sise+a de ,re1,rensado de se+i!!as oleaginosas de alto contenido en aceite,ara ,oserior e8ra$$i%n $on diso!"enes.



Entre ')/0 * ')(0 a,are$en !os ,ri+eros sise+as de$o$$i%n * $onfor+ado en continuo para la obtención decereales RTE7 ,e foods de 3#+edad iner+edia7 cereales

basados en almidón pregelatinizado y TFF e8#ri?ed ,!an,roeinsH * sise+as ,ara !a ina$i"a$i%n de in3i-idoresde! $re$i+ieno7 en?i+as7 e$.

En ')(0 n#e"as genera$iones de e8r#sores de si+,!e *do-!e 3#si!!o.

Extrusores de do-!e 3#si!!o se fa-ri$an en E#ro,a desde3a$e +@s de 2 a1os, pero sólo a ,arir de !os 0 seineresan !as e+,resas de USA.

A partir de la dcada de !os o$3ena 7 ,ro!ifera$i%n de! #sode !os extrusores. Estudios relacionados con los-io,o!+eros7 n#ra$#i$os. E! extrusor -iorea$or en

$onin#o.



Considera$iones

Entre las razones que pueden mencionarse para explicareste aumento en el consumo de productos obtenidos porextrusión, se destacan la revalorización de los cereales

como alimento y los cambios en el comportamiento delconsumidor que lo induce a adquirir alimentos con mayorvalor agregado.

2a comodidad de los productos pre elaborados y el a$orro

de tiempo conjuntamente con la novedad y la variedad entexturas, sabores, características nutricionales, tama1o ytipo de envase, etc., son utilidades que el consumidormoderno reconoce como necesarias y est+ dispuesto apagar el mayor valor que estos productos tienen respecto a

los alimentos tradicionales a base de cereales #onz+lez etal, 3((3%.



Asimismo, se debe considerar que el atractivopara la industria agroindustrial del uso de

procesos con extruidos, es que cumple con losrequisitos de control de calidad y rentabilidad,algunos de estos requisitos son4

a. 0ontinuidad del procesob. Eficiencia energtica

c. 0ontrol de los cambios trmicos de loscomponentes

d. "e mejora la textura y sabor de los alimentose. 5rocesamiento de materiales viscosos en seco.



Defini$i%n

2a palabra extrusión proviene del latín6extrudere6 que significa forzar un material a

travs de un orificio.62a extrusión de alimentos es un proceso en

el que un material #grano, $arina osubproducto% es forzado a fluir, bajo una o

m+s de una variedad de condiciones demezclado, calentamiento y cizallamiento, atravs de una placa7boquilla dise1ada paradar formar o expandir los ingredientes6.



2os extrusores son de gran importancia en laindustria de los alimentos ya que son usados

para cocinar y texturizar toneladas de cereales,pastas y cualquier alimento de que quieracocer o formar.

En la extrusión de alimentos las variables mas

importantes son4

El flujo de alimentación, 0antidad de $umedad de flujo de alimentación,

!emperatura de los barriles 8elocidad del tornillo.



Venaas de! Fro$eso de E8r#si%n

9lexibilidad de operación, permitiendo la obtenciónde una gran diversidad de productos

5osibilidad de procesamiento en diversasformulaciones, permitiendo adecuar el nivelnutricional según las necesidades.:ajo costo de procesamiento!ecnología simple/ínimo deterioro de nutrientes de los alimentos en el

procesoEficiente utilización de la energíaAusencia de efluentes

-nactivación de enzimas y factores anti nutricionales5roducción de alimentos inocuos



6#n$iones de !os e8r#sores en !aind#sria a!i+enaria

2os extrusores en la industria alimentariarealizan las siguientes funciones4

/ezclar y $omogenizar materias primas 0ocer para4 desnaturalización de las proteínas,

gelatinización de carbo$idratos #principalmente

almidón%, producción de sabores y colores yreducción de factores anti nutricionales.

0rear textura a travs de presión, flujo eintercambio de calor.

0rear formas "ecar el producto.



5ara entender como se efectúa lo anterior, esnecesario mencionar que el cocimiento por

extrusión, especialmente en alimentos, $a sidodefinido como el proceso por el cual materiales$úmedos, almidones y7o proteicos sonplastificados y cocidos en un tubo por unacombinación de presión, calor y esfuerzomec+nico. 5or cuanto, la gelatinización de loscomponentes almidonosos y la desnaturalizaciónde las proteínas resultan de los efectoscombinados de la elevada temperatura, presión

y alto esfuerzo mec+nico creado en el interiordel barril del extrusor.



Ti,os de E8r#soras

Existe una amplia variedad de extrusoreslos cuales se caracterizan no solo por la

complejidad de los dise1os, sino tambinpor el grado de sofisticación en lossistemas de control de la operación.

0omo extremos pueden destacarse, porun lado, los de doble tornillo y por otro losmonotornillos particularmente llamados de

bajo costo tal como el dise1o ;:rady<



Fares de #n e8r#sor

2os extrusores utilizados en el campo dela agroindustria varían de acuerdo a la

necesidad del proceso, sin embargopodríamos definir una separación b+sicade las partes que componen unaextrusora, las cuales se presentan como4



Fares -@si$as de #n e8r#sor



Ti,os de e8r#sores en !aAgroind#ria

Existe una amplia variedad de extrusoreslos cuales se caracterizan no solo por la

complejidad de los dise1os, sino tambinpor el grado de sofisticación en lossistemas de control de la operación. 0omoextremos pueden destacarse, por unlado, los de doble tornillo y por otro losmonotornillos particularmente llamados debajo costo tal como el dise1o ;:rady<



E8r#sores Monoorni!!o

2os extrusores monotornillos funcionan como una ;bomba de fricción<, es decir el material es

transportado por el efecto de ;arrastre<. Elmaterial< alojado< dentro del canal del tornillo es ;empujado< $acia la salida por el frente de losfiletes. Ese transporte se produce solamente si lafricción del material7$arina o smola sobre lasuperficie interna del ca1ón o cilindro, essuficientemente mayor que la fricción delmaterial sobre la superficie del tornillo .



En el extrusor monotornillo y para una operaciónnormal de cocción se pueden encontrar tressecciones4 alimentación, compresión y sección debombeo o ;metering<.

2os límites de estas zonas no son fijos, sino quedependen del dise1o y de las condiciones operativas.

Asimismo, el material, que debe poseer una

granulometría adecuada y uniforme, y con$umedades que varían entre &( y =>?, entra en lazona de alimentación y es transportado por acción deltornillo, en esta parte puede poseer filetes masprofundos para compensar el cambio de volumen que

se produce en la zona o sección de compresión,asegurando el caudal m+sico que sale a travs de laboquilla.



En la sección de bombeo o ;metering< la masasufre las transformaciones mas importantes,

quedando las partículas, que anteriormenteformaban la smola totalmente destruida y suscontenidos integrados en toda la masa.

El grado de interacción y de modificaciónestructural depender+ de las variables de

operación. Esta sección asegura un flujo uniformea travs de la boquilla. 0uando la masa laatraviesa, la presión es liberada súbitamentepermitiendo que el agua, en estado líquido

sobrecalentada, se evapore instant+neamente#flas$ing%, produciendo la expansión del material yd+ndole la típica estructura porosa.



El material que es transportado dentro delextrusor puede recibir energía trmica por

medio de = mecanismos4

&. !ransferencia de calor a travs de lasparedes del cilindro con un fluido calefactor.

3. Aplicación de vapor directamente al interiordel cilindro.

=. @isipación de energía mec+nica por friccióninterna del material.



2os cambios m+s importantes que ocurrendentro de extrusor, se producen a travs del

mecanismo de flujo viscoso, que esdesarrollado en los tramos finales del tornilloy que permite la suficiente destrucción de laestructura granular del almidón aumentando

la solubilidad en agua de la fracción amil+ceay provocando cambios en las propiedadesreológicas que aseguran la expansión a lasalida.



Es9#e+a de #n e8r#sor +onoorni!!o



E8r#sores de do-!e orni!!o

El mecanismo de transporte de los extrusores dedoble tornillo es muy diferente. Estos son

verdaderas ;bombas positivas<.2os filetes deambos tornillos ;solapan< o penetran cada unodentro del canal del otro. @e esta manera el ;paso< de cada tornillo es interrumpido por elfilete del otro form+ndose en cada tornillo una

sucesión de ;c+maras< con forma de ;0< con losextremos desplazados, el caudal resultante es elproducto del volumen total de c+maras ;0< por lavelocidad de rotación



Diferen$ias de a+-os e8r#sores

2os extrusores de doble tornillo ofrecenventajas, tales como un mejor control de

la operación y una mayor diversidad deproductos. 5ero los extrusoresmonotornillo ofrecen todavía buenasalternativas para la cocción de cereales,debido a los menores costos operativos,de inversión y de mantenimiento.



Co+,onenes de #na e8r#sora



VENTAJAS DE LOS CEREALES 4 OLEAGINOSAS FRECOCIDOS

elatinización de la fracción almidonosa de la fórmulapara dar m+xima digestibilidad

-nactivación trmica de in$ibidores del crecimiento yfactores que alteran la digestibilidad o el gusto

-nteracción entre proteínas, vitaminas, minerales ycarbo$idratos que aseguren una buena distribución en elproducto final

5roducción de un alimento sanitariamente adecuadoAlta estabilidad del almacenaje 5osibilidad de dar formas y textura diferentes 5osibilidad de agregar diferentes sabores, colores, etc.A$orro de combustible.

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