extrusor

1. Universidad Autónoma de San Luis Potosí
Facultad de Ciencias Químicas
Ingeniería de Bioprocesos
“Caracterización de un equipo de extrusión para
elaboración de botanas de amaranto”
Alumno:
Daniel Goujón Campos
Asesor:
Dr. José Enrique González Ramírez
21 de Agosto de 2015

2. Antecedentes
El cultivo de Amaranto es uno de los cultivos más antiguos de Mesoamérica, los aztecas,
mayas, Incas, pueblos recolectores y cazadores lo consumían en igual importancia que el maíz y
el fríjol. Los primeros datos de esta planta datan de 6 mil años atrás. Entre los aztecas, el
amaranto se ofrecía como tributo a los dioses, se consumía en forma de atole por los
guerreros porque se le consideraba que aportaba fortaleza física, apreciado especialmente por
su valor alimenticio, sin embargo a la llegada de los españoles su cultivo y consumo fue
prohibido y casi erradicado por su relación con las ceremonias religiosas, por su parecido a la
sangre cuando se combinaba con miel de tuna roja. En las épocas precolombinas el grano de
amaranto era uno de los alimentos básicos del nuevo mundo, casi tan importante como el maíz y
el fríjol.
Gracias al balance dietético que proporcionaba la combinación de granos se alcanzó un
notable desarrollo cultural. Los aztecas decían “Lo que conserva la vida; el maíz, el fríjol y el
amaranto”. El amaranto es una palabra que proviene del griego “Amaraton” de a = sin y mrainein
= marchitar. Por lo que significa que no se marchita. El amaranto es una planta de valor nutritivo
elevado. La familia del Amaranto es la “Amaranthacea” y en ella se encuentran más de 60
géneros y aproximadamente 800 especies de plantas herbáceas anuales y perennes, de las
cuales 3 son las principales productoras de grano: El Amaranthus hypochondriacus, el
Amaranthus cruentus, y el Amaranthus caudatus, los cuáles se siembran en México,
Guatemala y Perú.
Los amarantos son plantas de hoja ancha, siendo de los pocos “no- pastos” que producen
cantidades significativas de grano de “cereal” comestible. Por este motivo el amaranto
también se conoce como “pseudocereal” para distinguirlo de los pastos que producen grano.
El amaranto crece vigorosamente; resiste sequías, calor, plagas y se adapta fácilmente a nuevas
tierras y ambientes. El amaranto es un bello cultivo, de hojas brillantes coloreadas y flores
violetas, anaranjadas, rojas y doradas. Las panojas, algunas de hasta 50 cm. de largo, se
parecen a las del sorgo. Las semillas, que aunque apenas más grandes que una semilla de
mostaza (0.9- 1.7 mm de diámetro), se producen en cantidades masivas.
La proteína del amaranto se encuentra principalmente en el embrión (65%) a diferencia de otros
cereales como maíz, arroz y soya que presentan sobre el 80% de la proteína en el endospermo).
Además existe una importante variación en el contenido de proteína en diferentes especies de
amaranto. La semilla de amaranto contiene entre 5 y 8% de grasa y su aceite es reconocido por
ser la fuente vegetal con mayor concentración de escualeno aproximadamente 6%. Los
principales ácidos grasos presentes en el aceite de amaranto son el ácido oleico y el ácido
linoleico. También contiene gran cantidad de minerales principalmente calcio, magnesio y hierro.

3. Las ventajas, usos y aplicaciones potenciales de los concentrados de amaranto son demasiado
extensas para describir plenamente, sin embargo es importante mencionar que cuenta con
características alimentarias positivas tales como sus altos contenidos en fibra dietética, Grasas
poliinsaturadas, Calcio y Hierro, Almidón Amilopectinado, Lisina y Metionina, Vitamina A y
complejo B, además de no contener Gluten. El amaranto es una fuente natural de proteínas de
excelente calidad y fáciles de digerir, además aporta una gran cantidad de energía por lo que es
muy recomendable en niños que se encuentran en etapa de crecimiento. Su gran aportación de
calcio lo hace ideal para personas embarazadas, o como prevención de osteoporosis o
malestares de la menopausia. Además ayuda a regular los niveles de glucosa y colesterol malo
en la sangre lo que lo hace apto para diabéticos o personas con colesterol elevado. En aquellas
personas con problemas de hígado o insuficiencia renal crónica, el amaranto aporta los
aminoácidos esenciales favoreciendo su recuperación. Proporciona Vitamina C previniendo
Gripes y otras enfermedades. Contiene ácido oleico y ácido linoleico, que ejerce una acción
beneficiosa sobre los vasos sanguíneos y el corazón ya que disminuyen los niveles de colesterol
malo.
Debido a las propiedades y el alto potencial del amaranto, ha incentivado al interés por detonar una
industria en San Luis Potosí. Se propone como fuente de alimentación, junto con el desarrollo de
nuevos productos junto con el desarrollo de la maquinaria para elaborarlo. Desde este punto de
vista, se cuenta con un prototipo a nivel piloto. Se plantea la caracterización de este equipo basado
en una operación de extrusión para la elaboración de botanas de amaranto,
La parte básica de un extrusor es un husillo o tornillo que gira dentro de un barril o cilindro, y es
capaz de bombear (empujar) un material o componente, bajo ciertas condiciones de operación a
una velocidad especifica. Los materiales utilizados en el proceso de extrusión eran en su mayoría
termoplásticos hasta hace unos años que el proceso llego para quedarse en la industria
alimentaria. En el caso de los termoplásticos la cuestión o el porqué del uso del proceso de
extrusión en ellos es el hecho de que estos materiales se suavizan cuando se calientan y se
transforman en fluidos, que posteriormente se solidificaran al enfriarse. En nuestro caso se utiliza
este proceso para aprovechar el tiempo en el que la mezcla viaja a través del tornillo que se
encuentra a altas temperaturas y nos servirá como fase de cocción en vías de un posterior proceso
de horneado al que se sometería la mezcla cuando haya completado el proceso de extrusión.
Desde una perspectiva investigativa la caracterización es una fase descriptiva con fines de
identificación, entre otros aspectos, de los componentes y el contexto de un proceso. La
caracterización es un tipo de descripción cualitativa que puede recurrir a datos así como a lo
cuantitativo con el fin de profundizar el conocimiento sobre algún proceso en específico. Para
cualificar ese algo previamente se deben identificar y organizar los datos obtenidos; y a partir de
ellos, caracterizar de una forma estructurada; y posteriormente, establecer su significado del
proceso en sí y es precisamente lo que se efectuara a lo largo de la metodología que nos guiara y
ayudara a conseguir nuestros objetivos.

4. Hipótesis
La caracterización (cualitativa y cuantitativa) del equipo de extrusión así como la identificación de
las variables más importantes del proceso, permitirá propuestas para el escalamiento del proceso a
nivel industrial.
Objetivo General
Caracterizar un equipo de extrusión a nivel piloto para la elaboración de botanas de amaranto y
evaluar opciones de escalamiento a nivel industrial.
Objetivos Específicos
 Caracterizar la influencia de las variables de operación sobre un modelo a base de harina
de maíz.
 Estudiar el comportamiento del equipo introduciendo una mezcla de masa de maíz y
amaranto.
 Elaborar propuestas para el escalamiento industrial
Metodología
Se realizara una investigación orientada a la caracterización de un equipo de extrusión a nivel
piloto para la elaboración de botanas de amaranto en base a la experimentación y evaluación de
las condiciones de proceso presentes en el sistema. El lugar a utilizar cuenta con la infraestructura
y los materiales necesarios para llevar a cabo dicha investigación. Se utilizara un extrusor de doble
husillo (tornillo) así como los utensilios y componentes alimentarios para conformar la mezcla para
la elaboración de botanas de amaranto, se llevara a cabo una constante evaluación a través del
proceso que nos permitirá llevar a cabo la caracterización del equipo.

5. Evaluación de variables
Es importante realizar un estudio acerca de cómo las variables se relacionan con el producto final.
Se ha realizado una de investigación de campo donde se adquirieron ideas respecto a las
condiciones de operación que deben ser utilizadas en nuestro proceso, ese es nuestro punto de
partida y en base a ello se llevaran a cabo procesos de experimentación los cuales nos permitirán
observar como las diferentes variables se involucran con el producto final, las variables de mayor
interés en esta caso son: temperatura y velocidad. Se llevara a cabo una manipulación controlada
de estas variables que serán registradas en la bitácora correspondiente para tener un registro de la
manera en la cual la variación de estas mismas afecta el proceso, el concepto teórico nos indica
que la composición final se verá afectada por el aumento o la disminución de la temperatura y la
velocidad de operación del equipo, puesto que dependiendo de los rangos bajo los cuales se opere
el extrusor la composición del producto será distinta.
Caracterización del equipo de extrusión
Se hará uso de un extrusor de doble husillo (tornillo) que gira dentro de un cilindro, y que es capaz
de bombear en material de interés bajo ciertas condiciones de operación a una velocidad
especifica. Es necesario realizar un estudio sobre las características de equipo y tomar en cuenta
la mecánica de fluidos que se puede presentar dada a la configuración del equipo así como las
condiciones de operación bajo las cuales se operará. Lejos de ver el ajuste de condiciones óptimas
de operación como un obstáculo, lo debemos de ver justamente como un objetivo prioritario ya que
al manipular estas variables de la manera correcta serán nuestro mejor aliado, puesto que nos
permitirán hacer un uso correcto de nuestro equipo y así obtener la mayor productividad posible del
mismo.
La caracterización oportuna del equipo constara de una descripción cualitativa que recurrirá a
datos obtenidos de la fase experimental así como a lo cuantitativo con el fin de profundizar el
conocimiento acerca del proceso. Para cualificar adecuadamente él proceso se deben identificar y
organizar los datos obtenidos; y a partir de ellos, caracterizar el proceso de una forma estructurada;
y posteriormente, establecer el significado de los datos recopilados del proceso en sí, para en base
a ello poder tener una noción objetiva acerca de los pasos que debemos seguir para elaborar
propuestas para un escalamiento a nivel industrial.
Resultados esperados
Una caracterización oportuna del proceso que en base a una descripción cualitativa y cuantitativa
nos permita elaborar propuestas orientadas a un escalamiento industrial con potencial para una
futura comercialización.

6. Referencias
 Andes (Asociación Mexicana del Amaranto, 2010; Franco, 2010).
 Guía para el cultivo y aprovechamiento del coime o amaranto (Amaranthus caudatus
Linneo); Autor: Jorge Luis Tejerina Oller; Rene Arenas Martínez,; Asociación Nacional para
la Conservación de la Naturaleza; Convenio Andrés Bello. Secretaria Ejecutiva (Colombia);
Editorial: Bogotá: CAB, ANCON, 2001; Serie: SECAB Ciencia y Tecnología, no 86.
 Procesos de elaboración de alimentos y bebidas; Autor: María Teresa Sánchez y Pineda
de las Infantas; Editorial: Madrid, España: AMV Ediciones: Mundi-Prensa, 2003
 Sistematizar de forma crítica; Bonilla, Hurtado & Jaramillo, 2009.
 Advances in Food Extrusion Technology; MedeniMaskan, AylinAltan; CRCPress; 2011
 Extruders in Food Applications; Mian N. Riaz; CRC Press; 2000