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22/05/2018

Acompanhe um trecho do livro “Extrusion Cooking Techniques”, de Leszek Moscicki, sobre como funciona o processo de extrusão e suas vantagens.

Como funciona o processo de extrusão e quais são suas vantagens?

 

Extrusoras de alimentos pertencem à família de equipamentos HTST (alta temperatura por um curto espaço de tempo), capaz de executar tarefas de cozimento sob alta pressão. Isto é vantajoso para alimentos vulneráveis à exposição a altas temperaturas por um curto período de tempo, o que restringirá efeitos de desnaturação sobre, por exemplo, proteínas, aminoácidos, vitaminas, amidos e enzimas.

Aspectos físicos como transferência de calor, transferência de massa, transferência de momento, tempo de residência e distribuição do tempo de residência apresentam forte impacto nas propriedades de alimentação humana e animal durante a cozedura por extrusão e podem influenciar drasticamente a qualidade do produto final.

A cozedura por extrusão é altamente competitiva em comparação com os métodos convencionais de processamento térmico de material vegetal.

 

Existem duas categorias principais de fatores que desempenham um papel fundamental durante o processo de cozimento por extrusão: aqueles relacionados ao tipo de material processado e aqueles derivados das características operacionais e técnicas da extrusora.

Os fatores mais importantes na primeira categoria são: umidade, viscosidade e composição química da matéria-prima; na segunda categoria eles são: a taxa de compressão e configuração dos helicóides, sua velocidade de rotação, temperatura do processo e a faixa de pressão aplicada no canhão.

Ao descrever o processo de extrusão, é de grande importância definir o tempo de permanência das partículas de material na extrusora. Com base nesta distribuição de tempo, é possível estabelecer o grau de mistura do material, antecipar o curso da plastificação, bem como a extensão e o grau de uniformidade na deformação do fluxo de material líquido durante a extrusão. O tempo de residência é em grande parte o resultado da distribuição das velocidades no dispositivo e do comprimento do canhão.

 

Como obter os melhores resultados em um processo de extrusão?

 

*  O teor de umidade e a distribuição do tamanho das partículas das misturas de matérias-primas devem ser homogêneos - isso impedirá o trabalho irregular da extrusora (disparo ou bloqueio) e garantirá a qualidade desejada dos extrusados.

* O resfriamento intensivo das carcaças contribui para uma temperatura mais baixa e aumenta o atrito dentro do canhão. Deve estar correlacionado com os requisitos de qualidade do extrudado. A queda de temperatura no material aumenta sua viscosidade e contribui positivamente para o desempenho da extrusora.

* O bloqueio de alguns furos da matriz resulta em um aumento súbito de pressão e leva a um fluxo de retorno poderoso, ou mesmo ao bloqueio da máquina.

* Os menores orifícios na matriz causam uma maior resistência durante a extrusão do material; já que pequenas aberturas aumentam a pressão e reduzem a saída da extrusora, resultando que o refluxo é maior.

* A perda da pequena folga entre a superfície das camisas e os helicóides (na prática apenas 0,1-0,2mm é suficiente) dificulta o movimento do material, reduz o atrito e a pressão e causa funcionamento irregular da máquina, além de interromper o fluxo, o que significa produto ruim e queda na produtividade.

 

Extrusoras de rosca dupla:

 

As extrusoras de alimentos de rosca dupla com rotação contrária são máquinas para fins especiais. Seus helicóides giram muito mais lentamente (até 150 rpm) mas podem misturar efetivamente, e seu trabalho se assemelha a uma bomba de deslocamento positivo, gerando alta pressão na câmara em forma de C fechada em forma de cilindro nos helicóides, o que é necessário para materiais de alta viscosidade.

O fluxo de retorno do material nestas extrusoras é muito pequeno devido às pequenas folgas entre os helicoides e a camisa. Tais equipamentos são predominantemente usados para a produção de confeitos, gomas de mascar e para o processamento de fibras e materiais ricos em celulose.

 

As principais vantagens das extrusoras contemporâneas de rosca dupla são:

 

  • Versatilidade no processamento de matérias-primas, com a possibilidade de obter uma variedade de formas extrudadas e processamento de matérias-primas com maior teor de umidade.
  • Capacidade de produzir produtos novos e atraentes de forma sofisticada.
  • Prontidão para execução em condições de trabalho estáveis.
  • Possibilidade de produzir alimento Bicolor / Marmorizado, ou seja, o fluxo de massa é separado, diferentemente tingido e reunido em uma matriz comum, obtendo-se extrusados com a mesma textura e mesmo padrão bicolor.

*Alguns alimentos requerem um teor de gordura muito maior na receita (a ração para salmão, por exemplo, deve ter mais de 30% de gordura). Em tais situações, a extrusora de rosca dupla cozinha melhor o alimento do que a de rosca simples.

*Opção de adição de até 30% de carne fresca ou seus resíduos à mistura no pré condicionador, o que aumenta os valores sensoriais dos alimentos para animais de estimação e facilita a aglomeração do extrusado.

Portanto, não é de surpreender que a produção de alimentos por meio de extrusoras de rosca dupla tenha ganhado mais e mais adeptos.

No que diz respeito à produção de alimentos cozidos por extrusão, existem dois princípios que devem ser cumpridos de perto para atingir os efeitos de produção desejados.

  • Materiais proteicos ou oleaginosas devem ser processados em extrusoras de canhão longo com L / D 16, equipadas com condicionadores e helicóides de geometria especialmente selecionada;
  • Os materiais de amido devem ser submetidos a tratamento barotérmico em extrusoras equipadas com unidades de plastificação mais curtas com L / D = 6-12.

 

Alterações físicas nos componentes da matéria prima durante o processo de extrusão:

Vitaminas:

As vitaminas podem ser destruídas pela ação da temperatura ou pela oxidação. Como a extrusão envolve principalmente tratamento térmico a temperaturas de 100 ° C ou mais, espera-se alguma perda de vitaminas no material processado, especialmente de produtos sensíveis à temperatura e solúveis em água, como a vitamina C.

Açúcares:

A adição de açúcar à mistura numa quantidade inferior a 10% da massa não afeta significativamente o processo de extrusão. Pode ser alimentado na forma de pó, cristal ou como xarope. Maior teor de açúcar na mistura tem um efeito negativo no processo de cozimento por extrusão, uma vez que reduz a temperatura do material, o que acarreta consumo excessivo de energia para aquecimento e reduz o grau de expansão do extrusado.

Amido:

Os grânulos de amido perdem irreversivelmente sua forma e propriedades regulares (como insolubilidade em água fria). Essas mudanças estão relacionadas ao aumento da água. As temperaturas de gelatinização dos tipos de amido populares são: milho 62-80 ° C, trigo 52-85 °, batata 58-65 °, tapioca 52-65 ° C, e variam dependendo da disponibilidade de água, o tamanho e a heterogeneidade dos grânulos de amido e no método de medição utilizado.

Água:

O teor de água na mistura varia de 10 a 25% da massa seca e simplifica o processo, estimulando o cisalhamento, influenciando assim a quantidade de energia térmica necessária para o processo. A água adicionada em quantidades acima de 30% da massa seca atua como solvente para polímeros de amido, atuando assim como agente dispersante para grânulos de amido.

  

 Óleos e gorduras:

Quando se trata de óleos e gorduras, seu papel é duplo. Primeiro, sua presença na mistura facilita o transporte e o processo de condensação do material no interior da extrusora: em segundo lugar, afeta positivamente a qualidade e o valor nutricional dos extrusados.

Há uma limitação na quantidade de materiais ricos em gordura a serem utilizados na receita por razões como nutrição ou sabor. Acima desse limite, é aconselhável adicionar substâncias absorventes, por exemplo, farinha de osso ou giz.