Extrusión de alimentos

En el proceso de cocción por extrusión, las materias primas se muelen primero hasta obtener el tamaño de partícula correcto, generalmente la consistencia de harina gruesa. La mezcla seca pasa por un preacondicionador, en el que se añaden otros ingredientes según el producto final; estos pueden ser azúcar líquida , grasas , colorantes , carnes o agua. Se inyecta vapor para iniciar el proceso de cocción, y la mezcla preacondicionada (extruido) pasa luego por una extrusora. La extrusora es un tornillo giratorio grande que se ajusta firmemente dentro de un cilindro fijo, en cuyo extremo se encuentra la boquilla. ^{[ 1 ]} El tornillo giratorio de la extrusora fuerza el extruido hacia y a través de la boquilla. El extruido permanece en la extrusora durante el tiempo de residencia .

Muchos productos extruidos se expanden y cambian de textura durante el proceso debido a la reducción de fuerzas y la liberación de humedad y calor. ^{[ 1 ]} El grado de expansión se conoce como índice de expansión . El extruido se corta a la longitud deseada mediante cuchillas a la salida de la extrusora, que giran alrededor de las aberturas de la boquilla a una velocidad específica. Posteriormente, el producto se enfría y seca, adquiriendo rigidez pero manteniendo su porosidad.

La cocción se realiza dentro de la extrusora, donde el producto genera su propia fricción y calor debido a la presión producida (10-20 bar). En determinadas condiciones,  este proceso puede provocar tanto la desnaturalización de las proteínas como la gelatinización del almidón .

Muchos procesos de extrusión de alimentos implican altas temperaturas durante un corto período de tiempo. ^{[ 1 ]} Los factores importantes del proceso de extrusión son la composición del extruido, la longitud y la velocidad de rotación del tornillo, la temperatura y la humedad del cilindro, la forma de la boquilla y la velocidad de rotación de las cuchillas. Estos se controlan en función del producto deseado para garantizar la uniformidad del resultado.

La humedad es el factor más importante y afecta la viscosidad de la mezcla , plastificando el extrudido. Un aumento de la humedad disminuye la viscosidad, el par y la temperatura del producto, e incrementa la densidad aparente. Esto también reduce la presión en la boquilla. La mayoría de los procesos de extrusión para el procesamiento de alimentos se llevan a cabo con niveles de humedad bajos a intermedios (por debajo del 40%). La extrusión con alta humedad se conoce como extrusión húmeda , pero no se utilizaba mucho antes de la introducción de las extrusoras de doble husillo (TSE), que tienen una capacidad de transporte más eficiente. El factor reológico más importante en la extrusión húmeda de extrudido con alto contenido de almidón es la temperatura. ^{[ 2 ]}

La cantidad de sal en el extruido puede determinar el color y la textura de algunos productos extruidos. La relación de expansión y la aireación del producto dependen de la concentración de sal en el extruido, posiblemente como resultado de una reacción química entre la sal y los almidones presentes en el mismo. Los cambios de color debidos a la concentración de sal pueden deberse a la capacidad de la sal para modificar la actividad del agua del extruido y, por lo tanto, la velocidad de las reacciones de pardeamiento. La sal también se utiliza para distribuir ingredientes menores, como colorantes y aromatizantes alimentarios , después de la extrusión; estos se distribuyen de manera más uniforme sobre la superficie del producto tras mezclarse con sal. ^{[ 3 ]}

La cocción por extrusión produce "reacciones químicas que ocurren dentro del cilindro de la extrusora y en la boquilla", al igual que la mayoría de las demás formas de cocción . ^{[ 7 ]} La ​​extrusión permite la producción en masa de algunos alimentos y "desnaturaliza los factores antinutricionales" ^{[ 1 ]} al tiempo que destruye toxinas o elimina microorganismos . También puede mejorar la calidad y la digestibilidad de las proteínas ^{[ 1 ]} y afecta la forma, la textura, el color y el sabor del producto. ^{[ 1 ]} Los cambios asociados con la extrusión incluyen:

• Destrucción de ciertas toxinas y antinutrientes de origen natural (incluidos los inhibidores de la tripsina , las hemaglutininas , los taninos y los fitatos ) ^{[ 1 ] [ 8 ]}
  • Los cuatro antinutrientes mencionados reducen la absorción de proteínas. El fitato y los taninos también reducen la absorción de minerales. ^{[ 8 ]}
• Reducción del nivel de microorganismos en el producto final. ^{[ 1 ]}
• Destrucción parcial de vitaminas termolábiles (A, B, C y E). ^{[ 1 ] [ 8 ]}
• Aumento moderado de la digestibilidad de las proteínas , debido a la desnaturalización de las proteínas y la inactivación de los antinutrientes. ^{[ 8 ]}
• Las reacciones de Maillard reducen las cantidades disponibles de ciertos aminoácidos, incluido el aminoácido esencial lisina . ^{[ 9 ] [ 10 ]} La pérdida de lisina puede reducirse utilizando mezclas más húmedas. ^{[ 7 ]}
• Descomposición de carbohidratos complejos ( almidones y polisacáridos no amiláceos ) en componentes más simples. Parte de esta acción es causada por la amilasa de los propios cereales. ^{[ 2 ]}
  • Esto aumenta el índice glucémico y crea almidones con mayor probabilidad de causar resistencia a la insulina . El proceso de extrusión aumentó significativamente la disponibilidad de carbohidratos para la digestión. ^{[ 11 ]}
  • Esto también puede provocar una mayor incidencia de caries .
  • Por otro lado, esta descomposición convierte las fibras insolubles en fibras solubles. ^{[ 7 ]}
• Unión y volatilización de compuestos aromáticos. ^{[ 7 ]}
• Gelatinización del almidón. ^{[ 7 ] [ 12 ]}
• Un aumento en el contenido de hierro debido al desgaste de los componentes de la máquina. No hay cambios significativos en la absorción de zinc. ^{[ 7 ]}
• A partir de 1998Se sabe poco sobre la estabilidad o biodisponibilidad de los fitoquímicos involucrados en la extrusión. Los fenoles parecen disminuir. ^{[ 7 ]}

En general, los efectos de la "cocción por extrusión sobre la calidad nutricional son ambiguos" ^{[ 8 ]} , ya que la extrusión puede alterar los carbohidratos, la fibra dietética, el perfil de proteínas y aminoácidos, las vitaminas y el contenido mineral del extruido de una manera que puede ser beneficiosa o perjudicial. ^{[ 8 ]} Se ha observado que la calidad nutricional mejora con condiciones moderadas (duración corta, alta humedad, baja temperatura), mientras que se produce un efecto negativo en la calidad nutricional del extruido con una temperatura alta (al menos 200  °C), una humedad baja (menos del 15 %) o componentes inadecuados en la mezcla. ^{[ 8 ]} La extrusión a alta temperatura durante una corta duración "minimiza las pérdidas de vitaminas y aminoácidos". ^{[ 1 ]}

Un artículo de investigación de 2012 indica que el uso de harinas de cereales no tradicionales, como amaranto , trigo sarraceno o mijo , puede utilizarse para reducir el índice glucémico de los cereales de desayuno producidos por extrusión. ^{[ 13 ]} El extruido que utiliza estas harinas de cereales presenta una mayor densidad aparente y de producto, tiene una relación de expansión similar y tiene "una reducción significativa en los carbohidratos fácilmente digeribles y los carbohidratos lentamente digeribles". ^{[ 13 ]} Un artículo de 2008 afirma que reemplazar del 5% al ​​15% de la harina de trigo y la harina blanca con fibra dietética en la mezcla de cereales de desayuno extruidos reduce significativamente "la tasa y el grado de hidrólisis de carbohidratos de los productos extruidos", ^{[ 11 ]} lo que aumentó el nivel de carbohidratos lentamente digeribles y redujo el nivel de carbohidratos rápidamente digeribles. ^{[ 11 ]}

El material del que está hecha una matriz de extrusión puede afectar al producto final. Las matrices de bronce rugoso en las extrusoras de pasta producen una superficie más rugosa que las matrices lisas de acero inoxidable , lo que se considera que hace que las salsas de pasta más líquidas se adhieran mejor; ^{[ 14 ]} la pasta hecha de esta manera se etiqueta como pasta "matriz de bronce" para indicar un producto de primera calidad. ^{[ 15 ]}

• La pasta muere
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  Parte frontal de un molde para hacer macarrones de codo
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  Parte posterior del mismo dado de plástico
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  Antiguos moldes metálicos para pasta, mostrando la parte inferior y superior de los mismos.