O que é Extrusão e como controla-la

Com a matéria prima farela processada (dosagem, moagem e mistura) a ração farelada ficará armazenada dentro dos silos de armazenagem da extrusora.

Esses silos tem por função trabalhar como pulmão para a extrusora tenha mantenha o ritmo de trabalho mesmo que aconteça algum imprevisto na linha de farelado e dessa forma é possível fazer economia de energia dentro da fábrica de ração, uma vez que a linha de farelado não precisa trabalhar o dia todo.

Normalmente se trabalha com dois silos pulmão para a extrusora, esse pode armazenar somente uma formulação ou cada silo pode ter uma formulação diferente. O recomendado é que cada silo tenha um volume equivalente a 8 horas de produção em linhas menores e nas maiores o somatório dos dois volumes seja igual ao número de horas do turno de trabalho.

Saindo desse silo pulmão há uma rosca que estará alimentando o silo da extrusora esse já tem como função fazer uma dosagem exata para que o produto possa passar pelo precondicionador sem excessos.

Alguns processos requerem tratamento preliminar de matérias-primas antes de irem para a extrusora. O pré-condicionador aquece, hidrata e mistura as matérias-primas secas antes da extrusão e automaticamente dosa o produto pré-tratado na extrusora. Ele otimiza as capacidade e o desempenho da extrusora melhorando as características do produto ao final do processo.

Funções do pré-condicionador no processo de extrusão:
Nesta etapa há o contato do material sólido com a porção líquida, ou seja, a hidratação das partículas que contribui para a mistura. O controle de água através de um rotâmetro determinará o início das propriedades físicas e a qualidade nutricional da dieta, pois, ocorre o início da gelatinização do amido e com o mecanismo de cozimento por extrusão permite a exposição dos nutrientes contidos no interior das células vegetais à ação digestiva.

Também favorece menor viscosidade da massa que possibilita uma menor fricção do material e proporciona redução da conversão do extrusor da energia mecânica para térmica resultando em produto com menor temperatura. Apesar do conteúdo de água favorecer o fluxo do material, por outro lado, o excesso de água durante o processamento determinará instabilidade da dieta em decorrência da umidade e principalmente da atividade de água, portanto, implicará em boas condições de estocagem.
 
Dependendo das características desejadas para o produto final, o pré-condicionador realiza as seguintes funções:
·         Introdução de vários líquidos ou ingredientes secos em uma mistura homogênea
·         Aquecimento de matérias-primas em temperatura controlada
·         Pré-umidificação de farinhas antes da introdução na extrusora
·         Início da pré-gelatinizarão do amido

Características técnicas de um pré-condicionador
·         O pré-condicionador realiza uma mistura contínua, otimizando o processamento do produto na extrusora.
·         A mistura é feita através de paletas, produzindo assim uma massa mais homogênea, para reter mais ou menos o produto dentro do pré-condicionador pode ser feito dois ajustes o mais complicado seria modificar a angulação das paletas e o mais simples seria colocar um inversor de frequência para controlar a velocidade, com esses ajustes é possível ter controle do cozimento da matéria prima que irá entrar na extrusora.
·         Ajuste de vários pontos de injeção, tornando possível adicionar líquidos diferentes: água, vapor, óleos etc.

EXTRUSORA:
A extrusão é considerada um processo de alta temperatura e curto tempo (high temperature – short time – HTST), com período de permanência no extrusor podendo variar de 10 a 270 segundos (1 a 2 minutos em média), minimizando a degradação de nutrientes, melhorando a digestibilidade das proteínas, principalmente do amido e eliminando fatores antiqualitativos e microrganismos.

Uma vez na extrusora, os ingredientes são impulsionados por atrito passando por câmaras  (canhões) de retenção permanecendo em média 1 a 2 minutos e sofrem a ação de vapor, temperatura (130-180ºC) e pressão (34 a 37 atm) responsáveis pela cocção final da mistura e pela gelatinização do amido. Existem basicamente dois tipos de extrusoras, as de rosca simples (single screw) e as de rosca dupla (twin screw).
Ambas são utilizadas para produção de alimentos para consumo animal e humano. As extrusoras mono roscas tem menor custo de operação e alta eficiência por isso hoje são unanimes dentro das plantas produtivas, fazem rações de combate até alimentos super premium. Já as extrusoras de dupla rosca, podem fazer o mesmo processo das mono roscas mas possuem um diferencial que são melhores para o desenvolvimentos de produtos diferenciados como os nuggets (estarei fazendo um postagem separado quando falarmos sobre formulações e formatos), apesar de possuir um custo maior dos kits de reposição essas também tem um tempo de trabalho um pouco maior do que as da mono roscas, todavia elas precisam de um cuidado maior pois toda a matéria prima que passa por ela tem que estar rigorosamente com uma granulometria entre 0,6 a 0,8 mm, pois o material dela sofrem mais com o atrito dentro do conjunto do que a mono rosca na qual já é preparada para receber produto com granulometrias diferentes. E possui uma liga mais dura no conjunto de extrusão.

Efeito da extrusão sobre o amido
Considerando que os cereais correspondem a maior parte da fórmula de um alimento seco e semiúmido para cães, gatos e peixes 30 a 60%, mas em alguns casos existem empresas trabalhando com rações para tilápias com 15% de carboidrato, com boa flotabilidade, bom cozimento gerando uma resposta rápida para criador. Pode-se afirmar que os carboidratos, em especial o amido, são componentes importantes nos alimentos para animais devido à sua boa digestão e principalmente pelo seu papel na textura e processamento dos extrusados. O amido representa 70 a 80% do peso dos grãos e é composto por dois polímeros de glicose, amilose e amilopectina que se apresentam em proporções variadas nos cereais. Fatores tanto genéticos como ambientais influenciam no teor de amilose e amilopectina que repercutem na digestibilidade do grão. Sendo assim, os principais pontos de definição de uma fonte de carboidrato são: quantidade e qualidade do amido, concentração e característica das fibras, fatores antiqualitativos, energia metabolizável e PRINCIPALMENTEdisponibilidade no mercado.

Alguns estudos já verificaram que a digestão do amido no intestino delgado de cães, é superior a 99% para as seguintes farinhas, cevada, milho, batata, arroz, sorgo e trigo. Dados obtidos com farinhas e amido demonstraram que os cães apresentam grande capacidade de digeri-los, desde que, adequadamente processados. Outros autores avaliaram, em leitões machos, a digestibilidade do milho extrusado e encontraram incremento na digestibilidade dos extrativos não nitrogenados, no entanto, para o farelo de soja não foi encontrado diferença. Desta forma, é necessário mais estudos com relação à digestibilidade para outros ingredientes que contenham diferentes proporções de amido.

Efeito da extrusão na proteína
A proteína é fixada na formulação variando de 25 a 70% na matéria seca da dieta. Esta proporção é necessária para atender as necessidades nutricionais de cães, gatos e peixes por serem carnívoros. No entanto, a qualidade nutricional da proteína pode variar pela a composição dos aminoácidos e consequente a digestibilidade. As proteínas também podem aumentar o grau de gelatinização do amido, pois, o glúten de trigo aumenta a absorção de água e assim, a gelatinização é maior. A melhora na digestibilidade proteica é devido a desnaturação, principal modificação físico-química. Durante o processo de extrusão as mudanças estruturais nas proteínas ocorrem na seguinte sequência: desnaturação, associação, ruptura de algumas ou todas as associações pelo calor e cisalhamento para formar uma solução concentrada ou fase fundida, formação de ligações não covalentes e pontes dissulfeto sobre resfriamento e, transição de regiões amorfas para o estado vítreo se o conteúdo de umidade for suficientemente baixo.

Porém, durante a extrusão pode ocorrer também a diminuição da disponibilidade de lisina por causa das reações de Maillard (http://pt.wikipedia.org/wiki/Reação_de_Maillard), Esta reação conhecida como escurecimento não enzimático, é na realidade uma série de reações com uma ampla variedade de compostos resultantes.

Efeito da extrusão nos lipídios (Gorduras)
Teores elevados de lipídios previnem a expansão dos alimentos extrusados, que contém, na maioria das vezes, menos de 6 a 7% de lipídios logo após a extrusão. Níveis baixos (aproximadamente 5%) promovem uma extrusão constante e melhoram a textura.

A inativação de lipase e lipoxigenase durante a extrusão ajuda a proteger contra a oxidação durante o armazenamento, mas a porosidade dos extrusados é prejudicial com respeito à rancidez. Os lipídios polares (solúveis em água) interagem com as cadeias lineares de amilose para inibir o intumescimento (crescimento pela absorção de água) e a hidratação do grânulo. Este efeito está relacionado ao comprimento da cadeia hidrocarbonada: cadeias curtas de lipídios polares podem acelerar a taxa de gelatinização, enquanto cadeias médias e longas inibem o intumescimento dos grânulos. Extrusados completamente gelatinizados podem ter solubilidade de 80 a 90%, o que pode apresentar uma sensação de goma no paladar. O uso de lipídios na extrusão parece ter algum potencial para melhorar a textura dos extrusados à base de amido, por diminuir a solubilidade em água e modificar o perfil de viscosidade.

A umidade no processo de extrusão
A umidade é uma das variáveis mais importantes do processo de extrusão, pois, favorece o completo umedecimento das partículas dos ingredientes que resulta em aumento na transferência de calor o qual pode contribuir em uniforme gelatinização do amido e completo cozimento do produto.  Foi verificado que o aumento de 200 para 300 g/kg de água na extrusão aumentou o grau de gelatinização do amido resultando, in vitro, em maior digestibilidade dos carboidratos. No entanto, o que define o teor de umidade é o tipo de matéria-prima, com isso as perdas no valor nutricional podem variar durante o processo de extrusão. As condições HTST na extrusão-cocção e o rápido esfriamento do produto quando emerge da matriz, causam perda relativamente pequena de vitaminas e aminoácidos essenciais.  A umidade tem efeito pronunciado nas características dos extrusados, pois, exerce influência na qualidade física do extrusado por afetar a estrutura celular e a fragilidade dos produtos expandidos.

A expansão de materiais amiláceos é inversamente proporcional à umidade do material a ser extrusado. A água tem efeito inverso sobre a expansão, agindo como um plastificante para materiais amiláceos, reduzindo sua viscosidade e a dissipação da energia mecânica no extrusor e, assim, o produto fica mais denso e o crescimento das bolhas é reduzido. Produtos extrusados a base de amido de trigo apresenta correlação positiva entre a dureza e adição de água, este efeito pode ser devido a redução da expansão causados pelo aumento da umidade. Dependendo da matéria-prima utilizada na formulação a umidade pode influenciar nas características finais dos extrusados.

fonte: Portal R2S