La extrusión en la industria de alimentos
Es una realidad que la industria, en especial la de alimentos, se vale de los avances científicos para su desarrollo, crecimiento y rentabilidad, para lo cual se requieren de técnicas y tecnologías que ayuden al ahorro de energía y la simplificación de procesos que impliquen un ahorro de tiempo y de diversos recursos.Con este objetivo en mente se trabaja en el Laboratorio Experimental Multidisciplinario (LEM) 2, ubicado en la nave 2000 de Ingeniería en Alimentos de Campo Uno, en el cual se estudian las operaciones mecánicas que implican el uso de fuerza física.
En entrevista, la Ingeniero en Alimentos Laura Margarita Cortázar Figueroa, académica de la FES Cuautitlán, explicó que la filosofía del laboratorio pretende que el aprendizaje del alumno parta de la resolución y planteamiento de un proyecto mediante el cual enfrente un problema de operatividad o derroche energético, o bien, alguno en el que los procesos utilizados hayan caducado.
A raíz de esto, la ingeniero Cortázar mencionó que los alumnos estudian, plantean y desarrollan un proyecto para comprobar una hipótesis, de modo que el alumno asimila más fácil y rápidamente la mentalidad de innovación y solución diligente de los retos de la industria en la que se desempeñarán en un futuro.
Calor por presión: extrusión
Empleada en Inglaterra por Joseph Bramah, mecánico de profesión, la técnica y patente de extrusión data de 1797, posteriormente perfeccionada por Tomas Burr, en 1820, y difundida por Alexander Dick años más tarde. Particularmente, la extrusión está basada en el uso de un tornillo dentro de un barril con una boquilla al final.
El material que se introduce en dicho contenedor se fricciona contra su entorno, fricción que genera una gran cantidad de calor que logra transformar los materiales, por lo que la función de los alumnos es estudiar todas las variables que afectan dicho proceso, ya que la filosofía del laboratorio del que es responsable la maestra Cortázar pretende la resolución de problemas y el mejoramiento de los procesos.
En cuanto a esto, la extrusión tiene la ventaja de ayudar a crear patrones de alta complejidad en materiales o materia frágil, los cuales no serían posibles de manufacturar de otra manera. Sin embargo, las industrias de alimentos que utilizan la técnica, como aquéllas que producen sopas de pasta, embutidos o confitería, enfrentan diversos retos, mismos que se estudian en los LEM.
El proceso de extrusión
Los equipos de extrusión utilizan toda la energía térmica que generan y que aprovechan para transformar el material que manipulan, de manera que se trata de uno de los dispositivos más eficientes de la industria de alimentos al requerir de una menor cantidad de herramientas para un mismo proceso.
El extrusor consiste en un barril (en sus inicios de cobre, hoy de acero inoxidable) que contiene un tornillo (también de acero); al final existe una boquilla que retiene o restringe la salida del producto. El tornillo queda ajustado de manera milimétrica dentro del contenedor, el material es forzado a pasar entre el tornillo y el barril; al friccionarse, cizallarse y amasarse genera una gran cantidad de calor, pues las moléculas del componente se encuentran extremadamente juntas.
Este calor produce transformaciones en las características o componentes, uno de los objetos de estudio del grupo de trabajo del laboratorio, pues se busca que las harinas simplifiquen su proceso posterior sin efectos negativos. Cabe mencionar que en la industria existen extrusores que pueden añadir calor, al ya generado por el proceso, utilizando ductos con vapor o fuego, lo que ayuda aún más a que el siguiente paso sea más pequeño. Lo anterior se traduce en ahorros para la industria.
El objeto de estudio
Principalmente, las variables entre materiales, viscosidades, combinaciones, manejo de humedad ambiental, humedad requerida en el proceso y calor son las situaciones de estudio que los alumnos analizan en el laboratorio. Al respecto, la ingeniero Cortázar comentó que los estudiantes buscan conocer el efecto de las variables operativas que inciden en la operación de extrusión; así, las prácticas se tornan vivenciales.
Formulación
La formulación de las combinaciones es de suma importancia durante el proceso. En contexto, se han registrado casos en los que, al realizarla incorrectamente, el material se solidifica dentro del tambor, inutilizando así la maquinaria debido a que la mezcla de harina puede hacerse tan dura como el mismo metal.
“El manejo de humedad durante el preacondicionamiento es un proceso que debe ser continuamente vigilado. Para el caso de la industria de alimentos, por ejemplo la industria de frituras, la mezcla de harinas incide directamente en su consistencia, sabor y resistencia. De la misma forma en que descuidar la humedad puede tener consecuencias negativas para el extrusor, la inadecuada preparación de la masa puede incidir en el porcentaje de fracturabilidad de expansión, densidad y rendimiento”, comentó la ingeniera.
Por tanto, se establece una hipótesis en las que estas variables tengan efecto en las propiedades del producto final. A partir del uso de un software estadístico de análisis de resultados y el manejo de variables, los alumnos pueden obtener la mezcla idónea según los factores involucrados. “Enfocados en conocer el efecto de las variables operativas que inciden en la misma y resolver los problemas en la industria de alimentos, los alumnos plantean problemas reales para dar soluciones reales y prácticas”, aseguró la responsable del LEM.
Con las nuevas tendencias alimentarias que tienden al consumo de productos cada vez más saludables, el retos de utilizar productos como la harina de trigo en conjunto con la harina de soya y agua implica analizar los porcentajes de mezcla de acuerdo al contenido de proteínas y almidones, la pre-gelatinización de la red proteica o masas, el material granular para la formación de una masa viso-elástica que reúna las características necesarias, entre otras la del rendimiento, sólo por mencionar algunas.
Dependiendo del extrusor que sea utilizado, incluso el producto puede expulsarse ya cosido ahorrando el proceso de horneado, condición que le permite al fabricante obtener un considerable ahorro de dinero y tiempo, convirtiéndose así en un producto altamente rentable.
Independientemente de su uso en la industria, lo cual conlleva una importante disminución de los costos para dicho sector, el uso y manejo de extrusores en la FES Cuautitlán permite que los futuros profesionistas conozcan dicha tecnología, amplíen su campo de aplicación y cuenten con las herramientas y conocimientos necesarios para desempeñarse en una industria cada vez más creciente y demandante.
Rodrigo Pérez Maldonado