Introducción a la Tecnología de Extrusión
La tecnología de extrusión, con sus orígenes en la industria de los plásticos, encontró su aplicación en el sector alimentario a finales del siglo XIX y principios del XX. Inicialmente, los primeros extrusores se emplearon en la producción de pastas. Durante la década de 1940, se comenzaron a utilizar extrusores-cocedores para la fabricación de alimentos balanceados para ganado. Para finales de la década de 1960, se experimentó un notable impulso en el diseño de diversos extrusores destinados a la elaboración de alimentos para consumo humano y para mascotas. En años recientes, la aplicación de la extrusión en la industria alimentaria ha experimentado un auge significativo.
El estilo de vida actual se caracteriza por una constante prisa, una vida acelerada y largas jornadas laborales, lo que dificulta mantener una alimentación adecuada. Por consiguiente, la preferencia del consumidor por productos listos para el consumo se incrementa, al igual que la demanda de que estos sean naturales y saludables. En este contexto, la industria alimentaria ha adoptado diversas técnicas para satisfacer estas expectativas y necesidades.
La extrusión es un proceso rápido y continuo de cocción, mezcla y formación de productos a alta temperatura, que consiste en forzar el paso de la masa a través de una restricción u orificio con distintas geometrías. Esta técnica se ha extendido ampliamente debido a su gran versatilidad, tanto por las amplias combinaciones de variables de proceso como por la variedad de productos que se pueden obtener. Es un método de procesado con una amplia trayectoria, utilizado principalmente para producir snacks (colaciones) expandidos elaborados a base de almidón, los cuales a menudo carecen de proteína y otros compuestos nutritivos como la fibra. El primer alimento tipo snack se fabricó a partir de granos de maíz mediante una extrusora de tornillo sencillo.
Funciones y Modificaciones del Proceso de Extrusión
El extrusor desempeña varias funciones cruciales en el procesamiento de alimentos, como el pre-cocimiento y la gelatinización de almidones. La extrusión es un proceso tecnológico que modifica tanto la composición nutricional del alimento como sus características sensoriales, incluyendo el olor, el sabor y el color. Tradicionalmente, este proceso se ha aplicado a las harinas de cereales para la elaboración de cereales de desayuno, barritas de cereales, entre otros productos. Mediante la extrusión se obtienen nuevos sabores y texturas, en definitiva, nuevas características sensoriales que se adaptan en gran medida a los gustos del consumidor. Sin embargo, la extrusión induce cierta pérdida de vitaminas, especialmente de la tiamina.
Componentes y Elaboración de Fideos
Los componentes esenciales para la elaboración de pastas, incluyendo los fideos, son el agua y la sémola. La sémola está compuesta principalmente por las proteínas del gluten y por almidón.
Ingredientes Adicionales para la Mejora de los Fideos
- Huevo: Aporta consistencia y color a la pasta, además de hacerla más nutritiva.
- Verduras: Trituradas en forma de puré, se adicionan a la masa para conferirle color y enriquecer el producto con vitaminas y minerales.
- Suplementos de vitaminas y minerales: Se incorporan compuestos preparados como hierro y vitaminas del complejo B, o complementos naturales como levadura de cerveza y germen de trigo.
- Suplementos proteínicos: Estos pueden incluir harina de soya, leche descremada en polvo o gluten de trigo.
Proceso de Fabricación de Pasta y Fideos
El proceso de fabricación de pasta, comúnmente llevado a cabo en un obrador, inicia con la obtención de los granos de trigo. Posteriormente, el trigo duro se lava y se somete a molienda. La molienda tiene como objetivo separar las partes no deseadas del trigo y triturar aquellas necesarias para preparar la sémola. A continuación, la sémola de trigo se transforma en una pasta.
Existen dos procesos principales para dar forma a la pasta en una fábrica: el moldeado y el laminado. La variedad de pastas que se pueden producir incluye tagliatelle, ravioli, giganti, mafaldi, casarecce, penne, spaghetti, e incluso opciones sin gluten.
Diferenciación entre Pastas Secas y Frescas
Es importante diferenciar entre pastas secas y frescas. En el caso de la pasta seca, el proceso de secado varía según el tipo de pasta. Por ejemplo, una pasta corta como los macarrones requiere un secado lento en secaderos rotantes para eliminar completamente la humedad. Tras el secado, la pasta se enfría, se almacena y se empaqueta.
Fideos Instantáneos y Técnicas de Secado
Los fideos instantáneos representan una tendencia en la vida cotidiana, orientados a un consumidor que busca conveniencia. Particularmente en el caso de los fideos chinos instantáneos, como los fideos secos no fritos, se busca lograr una "viscoelasticidad como la de los fideos no secos" y una "textura fresca como la de los fideos no secos".
Diversos métodos de secado han sido descritos en patentes, incluyendo la liofilización. Si bien la liofilización puede mejorar la restauración con agua caliente al secar el interior de la tira de fideo de manera porosa, presenta inconvenientes como un largo tiempo de tratamiento y altos costos. Además, la pasta obtenida puede presentar un tono blanco puro, lo que difiere de la apariencia esperada por el consumidor y puede generar una sensación de incongruencia.
Otros métodos de secado incluyen el uso de aire caliente. Se han desarrollado fideos secos con aire caliente que presentan una tendencia reducida a agrietarse.
Innovaciones en la Producción de Fideos Secos Instantáneos
Investigaciones recientes han llevado al desarrollo de métodos para mejorar el sabor, la textura y el despegado de las tiras de fideos secos instantáneos, mediante la creación de una "pluralidad de cavidades en el interior de la tira de fideos". Utilizando harina de trigo duro como materia prima principal y una máquina laminadora de fideos al vacío, se busca impartir densidad a la tira de fideos y mejorar su despegado.
Un método para producir fideos secos instantáneos comprende:
- Aplicar presión a la masa preparada a partir de la materia prima principal de fideos y grasa sólida o aceite, bajo presión reducida utilizando una máquina de moldeo por extrusión, transformándola en una masa pequeña o en forma de placa.
- Formar tiras de fideos a partir de la masa pequeña o placa.
- Permitir que una solución acuosa se adhiera a las tiras de fideos antes del tratamiento con vapor.
- Gelatinizar la tira de fideos usando vapor de un vaporizador.
- Secar la tira de fideos con aire caliente.
En este proceso, la materia prima principal de los fideos instantáneos es 100% harina de trigo duro para pasta, y el fideo seco instantáneo se restaura agregando agua caliente.
La adición de grasa en polvo/granular o aceite a la materia prima de fideos, al ser utilizada con una máquina laminadora de fideos al vacío y harina de trigo dura, permite que la grasa o aceite se disuelva durante la etapa de gelatinización, formando poros finos en el interior y sobre la superficie de la tira de fideos. Esto contribuye a una "restauración satisfactoria con agua caliente", una "textura de alimentos con elasticidad específica de una pasta" y un mejor "despegado de la tira de fideos" debido a la estructura densa lograda por la máquina laminadora y el efecto de liberación de molde del aceite o grasa.
Características del Producto y Parámetros de Calidad
Los "fideos de secado instantáneo" se definen como "pasta de secado instantáneo" que utiliza harina de trigo duro como materia prima principal. El "tiempo de despegado", medido bajo condiciones específicas, puede ser preferiblemente de 20 segundos o menos, idealmente 10 segundos o menos, y de manera particular, 0 segundos o menos. El "tiempo de despegado" se refiere al tiempo hasta que una masa de fideos cae completamente de una placa de división.
La "resistencia al corte", medida bajo condiciones específicas, puede ser preferiblemente de 110 a 130 g.
Materias Primas y Aditivos
No existe una limitación particular en el material para los fideos; se pueden utilizar materiales convencionalmente empleados en la producción de fideos instantáneos. Como materia prima principal, se utiliza harina de trigo duro al 100%. El trigo duro, con su alto valor proteico (alrededor del 13%), es indispensable para conferir una textura crujiente, elasticidad y rigidez específica a la pasta. El trigo duro puede presentarse como harina de trigo duro (tamaño de grano fino) o sémola de trigo duro (tamaño de grano grueso).
La grasa o aceite utilizado debe ser "esférico y granular", con una longitud, anchura y grosor de partícula comparativamente equivalentes. Desde el punto de vista del efecto de "despegado de la tira de fideos", el diámetro de partícula de la grasa o aceite puede ser preferiblemente de 0,1 mm o más, y más preferiblemente, de 0,15 mm o más.
Entre los tipos de grasa o aceite que se pueden usar se incluyen grasa de cerdo, aceite de palma, aceite de soja, aceite de coco, aceite de girasol, aceite de semilla de algodón, aceite de maíz, aceite de salvado de arroz, aceite de colza, aceite de sésamo, entre otros. El método de producción de la grasa o aceite no presenta limitación particular, pudiendo ser por enfriamiento por pulverización, secado por pulverización o secado por tambor. El método de enfriamiento por pulverización puede ser más preferible.
Proceso de Fabricación Detallado
Antes de la etapa de secado, la masa, preparada amasando una materia prima de fideos que contiene al menos harina de trigo duro como materia prima principal y grasa o aceite esférico y/o granular con un tamaño de grano de 0,1 mm o más con agua, se transforma en una masa pequeña o en forma de placa aplicando presión en un extrusor o máquina de moldeo por extrusión bajo presión reducida. Tras formar los fideos compuestos, la tira de fideos se corta con un filo cortante, se gelatiniza continuamente y luego se seca con aire caliente. El despegado se mejora aún más al permitir que un líquido de liberación o similar se adhiera a la tira de fideos antes del calentamiento por aire caliente.
No existe limitación particular en el dispositivo para la formación de una lámina de fideos extruida bajo desgasificación. Un ejemplo es la "máquina laminadora al vacío". La masa cilíndrica se extruye a través de matrices con diámetros de 5 a 50 mm mediante la aplicación de presión en un extrusor o máquina de moldeo por extrusión bajo desgasificación en un rango de vacío de 650 a 760 mmHg. Posteriormente, la masa cilíndrica se corta intermitentemente en una masa pequeña de 5 a 300 mm de longitud, o se extruye en una tira de fideos.
El tratamiento de gelatinización se realiza mediante vapor. El uso de vapor con un mayor contenido de humedad que el vapor seco puede mejorar aún más la textura de la tira de fideos obtenida. Al suministrar una mayor cantidad de humedad a la tira de fideos antes del tratamiento con vapor, la restauración con agua caliente puede mejorar, y también se puede disminuir la pulverulencia y el desmenuzamiento de la pasta.
La "humedad a usar" puede ser agua dulce, agua potable o una solución acuosa que contenga un agente emulsionante, grasa o aceite comestible disuelto. Como agente emulsionante, se pueden usar ésteres de ácidos grasos de glicerina. El método para suministrar la solución acuosa puede ser por pulverización o inmersión. La cantidad de solución acuosa a pulverizar puede ser de aproximadamente 20 a 40 ml por 100 g de tira de fideos.
Cómo Se Hace La Pasta? [Proceso En Fábrica]
Secado y Condiciones Óptimas
La pasta seca instantánea se obtiene formando y llenando cada tira de fideos gelatinizada en una cesta de secado, y luego sometiéndola a un secado por aire caliente. La soltura al comer se mejora aún más al permitir que un líquido de liberación o similar se adhiera a la tira de fideos antes del secado con aire caliente.
Cuando la temperatura de secado es inferior a 80°C, el tiempo de secado tiende a ser más largo debido a la baja eficiencia. Si la temperatura de secado supera los 100°C, ya que excede el punto de ebullición de la humedad, es difícil realizar un secado lento. Si la velocidad del viento es inferior a 1 m/s, se dificulta la ventilación adecuada del interior de la masa de fideos, lo que puede generar desigualdades en el secado.
En un ejemplo específico, una tira de fideos con un ancho de borde de corte de 1,55 mm (forma redonda) y un grosor de 1,6 mm fue tratada con vapor a 0,5 kg/cm² durante 3 minutos, resultando en fideos tratados con vapor con un peso de 100 g. Los fideos tratados con vapor se moldearon al aire y se introdujeron en un molde para secar (diámetro 120 mm) a 85°C. Cuando se utiliza una máquina laminadora de fideos al vacío, la masa cilíndrica se extruye a través de matrices con un diámetro de 20 mm.
La Extrusión como Proceso Industrial
El proceso de extrusión permite la producción masiva de alimentos a través de un sistema continuo y eficiente. Generalmente, los productos alimenticios extruidos poseen un alto contenido de almidón. Las extrusoras más comunes en la industria alimentaria son los sistemas monohusillo y de doble husillo, siendo estos últimos más versátiles.
Las extrusoras de laboratorio también se utilizan para el procesamiento de alimentos, mezclando ingredientes blandos a través de una abertura en una placa perforada o un troquel diseñado para producir la forma requerida. El alimento, al pasar por la extrusora, es cortado al tamaño necesario. Este sistema, similar a la extrusión de plástico, abarca múltiples operaciones como mezclar, amasar, cocinar, conformar y cortar, todo en un único equipo.
La cocción por extrusión eleva el proceso al siguiente nivel al utilizar el control preciso de temperatura y la potencia de cizallamiento aplicada por los husillos giratorios. Al pasar por la extrusora, el alimento se cocina. Debido a los cambios físicos, puede ocurrir desnaturalización de proteínas y ruptura de almidones, resultando en productos complejos como los análogos a la carne. La alta humedad y el calor provocan que muchos productos se hinchen y cambien de consistencia, fenómeno conocido como relación de expansión.
El producto extruido es cortado por cuchillas en la salida de la extrusora. En el interior de la extrusora se produce una cocción donde la presión generada produce calor y fricción. Muchos procesos de extrusión de alimentos generan altas temperaturas por periodos variables.
Uno de los factores que más influye en el éxito del proceso de extrusión es la humedad, la cual afecta la viscosidad de la mezcla. Un aumento de la humedad reduce la viscosidad, el par de torsión y la temperatura del producto, y aumenta la densidad aparente, disminuyendo la presión sobre el molde. Normalmente, el procesamiento de alimentos se realiza a un nivel de humedad bajo o intermedio (por debajo del 40%). La extrusión a alta humedad se denomina extrusión húmeda.
Las operaciones de procesamiento post-extrusión incluyen cortar los productos extruidos en tamaños apropiados, secarlos a la humedad deseada, y sazonar o recubrir para impartir el aroma y sabor deseados antes del envasado. Pueden existir pasos adicionales según el tipo de producto y su uso final.
