¿En qué se diferencian los extrusores de alimento de las máquinas de pellet convencionales en cuanto a su funcionamiento?

Principios de Funcionamiento de las Extrusoras de Alimento y Máquinas de Pelet

Cómo las Extrusoras de Alimento Utilizan Alta Temperatura, Presión y Cizalla para la Cocción por Extrusión

Los extrusores para alimento realizan su magia transformando materias primas mediante un proceso de tres etapas que incluye calentamiento y prensado. Cuando las temperaturas alcanzan entre 120 y 150 grados Celsius y las presiones llegan a unos 20 a 40 bares, ocurre algo interesante con los componentes del alimento. El almidón comienza a ablandarse y adquirir una consistencia gelatinosa, mientras que las proteínas pierden su estructura original. Esto hace que el alimento sea mucho más fácil de digerir para los animales, con estudios que muestran mejoras de aproximadamente del 18 al 25 por ciento en comparación con el alimento no tratado, según informes de la FAO de 2023. Lo que realmente impulsa todo este proceso son los potentes tornillos dentro de la máquina que generan calor por fricción combinado con vapor inyectado. Esta configuración no solo cocina completamente la mezcla, sino que también elimina bacterias no deseadas y ayuda a conservar valiosos nutrientes dentro de los pellets finales que salen al otro extremo.

El papel de los sistemas de doble tornillo y de tornillo único en la extrusión de alimento

El extrusor de doble tornillo se ha convertido en el equipo preferido para fabricar productos complejos de alimento para acuicultura, captando alrededor del 60% del mercado en la actualidad. Esto se debe principalmente a su diseño de tornillo contrarrotativo, que marca una gran diferencia al manejar fórmulas con alto contenido de grasa que requieren una mezcla adecuada por encima del 12%. Mientras tanto, los sistemas de un solo tornillo aún mantienen su posición en operaciones convencionales de alimentación animal donde la eficiencia energética es prioritaria. Normalmente consumen entre 35 y 50 kilovatios hora por tonelada, en comparación con el rango más alto de 55 a 75 kWh/ton necesarios para los extrusores de doble tornillo al procesar alimentos a base de cereales. Lo interesante es cómo la tecnología moderna ha evolucionado aún más. Muchos modelos nuevos vienen equipados con variadores de frecuencia que permiten a los operadores ajustar los tiempos de retención del material desde tan solo 15 segundos hasta 90 segundos sin detener la línea de producción durante el proceso.

Cómo las máquinas normales de pellets dependen de la compresión y la formación con matriz con calor moderado

Los molinos de pellets normalmente operan entre aproximadamente 60 y 85 grados Celsius, empleando esas matrices anulares horizontales para comprimir el material previamente tratado a través de los orificios cónicos mencionados anteriormente. ¿Cuál es el resultado de este proceso de compresión con matriz anular? Pellets bastante densos que pesan entre 600 y 700 kilogramos por metro cúbico, manteniendo niveles de humedad por debajo del 12.5 por ciento, lo cual es adecuado en general para animales terrestres. Ahora bien, aquí es donde las cosas se vuelven interesantes en comparación con los métodos de extrusión. Durante este proceso no ocurre ningún cambio químico real. Lo que sucede en su lugar es una unión mecánica gracias a algo llamado plastificación de lignina cuando el contenido de humedad se encuentra cómodamente entre el 18 y el 22 por ciento, según lo actualizado por los estándares ASABE en 2022.

Extrusión vs. peletizado: Variaciones en humedad, temperatura y tiempo de residencia

Los extrusores de alimentación funcionan a 120–150°C con 15–30% de humedad , utilizando sistemas de doble tornillo para mantener 90–120 segundos un procesamiento térmico controlado (Wenger Group 2023). En contraste, las máquinas de pellet comprimen la alimentación a 70-90°C con 10–15% de humedad , completando la formación en 15–30 segundos . Estas diferencias permiten a los extrusores:

• Destruir 86% más de antinutrientes como inhibidores de la tripsina
• Lograr 3,1 veces mayor gelatinización del almidón que el pelletizado

Características físicas de pellets extruidos versus pellets tradicionales

Características	Pellets Extruidos	Pellets Tradicionales
Relación de expansión	1,8–2,5:1	1,1–1,3:1
Densidad a granel	350–450 kg/m³	550–650 kg/m³
Estabilidad en Agua (horas)	6–8	1–2
Tasa de Desmoronamiento	<3% después de 24 h	8–12% después de 24 h

La estructura porosa del alimento extruido mejora la absorción de nutrientes en 19–27% en especies acuáticas al facilitar la penetración enzimática.

Propiedades de flotación y hundimiento en alimento para acuicultura: Cómo la extrusión permite el control de la flotabilidad

Los extrusores logran 5–12 minutos de flotabilidad en alimentos flotantes mediante una expansión precisa del almidón, inalcanzable mediante peletizado. Un informe de Alltech Acuicultura de 2022 descubrió que los alimentos extruidos reducen los residuos en 41% en la crianza de camarones debido a tasas controladas de hundimiento. Factores clave incluyen:

• Formación de bolsas de aire a 125–140 °C temperaturas del dado
• Densidad ajustable (400–700 kg/m³) mediante regulación de la humedad

Eficiencia y escalabilidad del procesamiento: Cuándo elegir un extrusor de alimento o un molino de pellets

Los extrusores procesan 8–12 toneladas/hora pero consumen 35–50 kWh/tonelada , lo que los hace adecuados para líneas de alimentación acuática de alto volumen. Los pelletizadores producen 3–6 toneladas/hora en 18–25 kWh/tonelada , más adecuados para operaciones avícolas y porcinas inferiores a 10,000 toneladas/año. El análisis de costo-efectividad de la FAO 2023 recomienda extrusores para:

• Dietas que requieran una inclusión de lípidos >20%
• Instalaciones que operen por encima del 75% de utilización de capacidad

Transformación de nutrientes y resultados de digestibilidad

Gelatinización del almidón y desnaturalización de proteínas en alimento extruido

El proceso de extrusión provoca cambios significativos en los nutrientes debido al alto calor involucrado, alcanzando a menudo más del 70% de gelatinización del almidón en cereales utilizados para la alimentación animal. Cuando los carbohidratos complejos se descomponen en moléculas de glucosa más simples, se libera más energía disponible para los animales que consumen estos alimentos. Al mismo tiempo, las proteínas se desnaturalizan, lo que significa que las enzimas pueden actuar mejor durante la digestión. Una investigación publicada en Frontiers in Nutrition en 2021 mostró que la digestión de proteínas en alimentos extruidos era aproximadamente un 12 a 18 por ciento mejor en comparación con materiales no procesados. Esta diferencia es especialmente importante en animales con estómagos simples, como las gallinas y otras especies avícolas, donde la absorción adecuada de nutrientes es crítica para su crecimiento y salud.

Impacto del Procesamiento en la Retención de Vitaminas y Factores Anti-Nutricionales

La extrusión definitivamente afecta a aquellas vitaminas sensibles al calor, especialmente los niveles de tiamina disminuyen entre un 65 y un 75 por ciento durante el procesamiento. Pero también hay un lado positivo, ya que este método elimina aproximadamente el 95 % de esos factores antinutricionales presentes en la harina de soja, incluidos los inhibidores de la tripsina. Según algunos estudios recientes publicados por ScienceDirect el año pasado, los alimentos pelletizados conservan aproximadamente un 15 % más de vitaminas, ya que no alcanzan temperaturas tan altas durante su producción. Las temperaturas máximas para los pelletizados se mantienen alrededor de los 60 a 80 grados Celsius en comparación con los valores mucho más altos, de entre 130 y 150 grados, que se alcanzan en los procesos de extrusión. Aún así, cabe destacar que la extrusión funciona muy bien a la hora de eliminar lectinas y fitatos que suelen unirse a minerales importantes como el zinc y el hierro, haciendo que estos no estén disponibles para la absorción.

Digestibilidad comparativa: Por qué los alimentos extruidos suelen mejorar la absorción de nutrientes

Cuando hablamos de procesamiento de alimentos, ocurre algo interesante con la extrusión. La combinación de almidón que se transforma en gel y proteínas que comienzan a desdoblarse realmente incrementa la energía metabolizable en estos alimentos en un 20 a 25 por ciento en comparación con los gránulos tradicionales. Algunas pruebas realizadas en entornos acuícolas han encontrado que al producir alimento para camarones mediante extrusión, también se obtienen mejores resultados. Las relaciones de eficiencia proteica alcanzan aproximadamente 2,8 para productos extruidos, mientras que los gránulos solo llegan a 2,3. Esto sucede porque la forma en que se modifica el almidón crea todo tipo de poros microscópicos en la estructura del alimento, lo cual permite que las enzimas actúen más rápidamente durante la digestión. Pero aquí hay un punto importante: los animales rumiantes no experimentan beneficios similares, ya que sus microbios intestinales han evolucionado específicamente para procesar materiales fibrosos de todas formas.

Ventajas Específicas por Aplicación en Alimentación Acuícola y Nutrición Animal

Por Qué los Extrusores de Alimento Dominan en la Producción de Alimento para Peces y Camarones

Los extrusores modernos para alimento pueden lograr que más del 95 por ciento del almidón se gelatinice correctamente cuando se cocinan a esas temperaturas muy altas, entre 140 y 160 grados Celsius. Esto crea pellets boyantes que flotan sobre la superficie del agua, algo que es exactamente lo que necesitan los peces y crustáceos que se alimentan en la superficie. Los productores de tilapia y camarón prefieren estos pellets porque pueden ver cómo sus animales realmente se alimentan. La verdadera ventaja proviene de la posibilidad de controlar la densidad de los pellets. La mayoría de los alimentos extruidos permanecerán flotando aproximadamente ocho de cada diez veces durante un período de seis horas, mientras que los pellets convencionales se hunden apenas doce minutos después de entrar en contacto con el agua. Y hablando de flexibilidad en la formulación, las máquinas de doble tornillo también manejan muy bien los ingredientes grasos. Algunas operaciones utilizan fórmulas con hasta un dieciocho por ciento de contenido graso sin que se deteriore la estructura del pellet, algo absolutamente necesario para criar especies de peces carnívoros que requieren una mayor ingesta de energía durante su ciclo de crecimiento.

Casos de Uso para Máquinas de Peletizado en Alimentos para Aves, Cerdo y Rumiantes

Las máquinas de pelletizadofuncionan muy bien para alimentar animales terrestres, especialmente cuando se trata con ingredientes de alto contenido de fibra que contienen alrededor de un 30 a 40 por ciento de fibra cruda. Estas máquinas funcionan mejor cuando el material tiene también un contenido de humedad de alrededor del 12 al 15 por ciento. Estudios recientes de 2024 sobre alimentación animal mostraron resultados interesantes. Cuando a los pollos se les dio alimento en forma de pellet en lugar de harina suelta (mash), su tasa de conversión alimenticia aumentó casi un 9 por ciento. En el caso de los cerdos, la mejora fue de alrededor del 6 por ciento en comparación con las formas tradicionales de alimento. Lo que hace tan eficaz el proceso de pelletizado es el rango de temperatura durante el procesamiento, normalmente entre 60 y 80 grados Celsius. Este nivel de calor mantiene intactos aditivos importantes como las enzimas fitasas, al mismo tiempo que reduce la presencia de bacterias dañinas. Por esta razón, muchos agricultores consideran que el pelletizado es económicamente inteligente y prácticamente beneficioso para animales cuyos sistemas digestivos no son tan complejos como los de otras especies.

Estudio de Caso: Alimento Extruido Flotante vs. Alimento en Pellets Hundidos en la Acuicultura de Tilapia

En un estudio de 12 semanas con tilapia, los investigadores descubrieron que el uso de alimento extruido aumentó significativamente el aumento de peso, aproximadamente un 23 por ciento, al comparar los pesos finales de 1.450 gramos frente a solo 1.178 gramos en los ejemplares alimentados con pellets normales. Además, la relación de conversión alimenticia disminuyó casi un 18 por ciento, pasando de 1,7 a 1,4. Lo interesante de este resultado es que la tecnología de extrusión permite a los productores ajustar la porosidad de los pellets para lograr una mejor absorción de nutrientes. Esto es muy importante, ya que las tilapias tienen intestinos relativamente cortos, alrededor de cuatro veces su longitud corporal. Y hay otro beneficio adicional: la calidad del agua mejoró notablemente durante estos ensayos. Los niveles de amoníaco se midieron un 27 por ciento por debajo de lo normal, probablemente debido a que se desperdició menos alimento en general. Ese tipo de mejora puede marcar una gran diferencia en operaciones acuícolas, donde mantener condiciones de agua limpias siempre representa un desafío.

Consideraciones sobre Costos, Mantenimiento y Selección Tecnológica

Inversión Inicial y Costos Operativos: Extrusora vs. Molino de Pellets

El costo inicial de las extrusoras para alimento es generalmente entre un 60 hasta incluso un 100 por ciento más alto que el de los molinos de pellets típicos. Un molino de pellets sencillo podría comenzar alrededor de los veinte mil dólares, pero ¿esas extrusoras de doble tornillo? Fácilmente pueden superar los ciento cincuenta mil dólares. A pesar de ello, al considerar el panorama completo, estas extrusoras suelen tener sentido financiero a largo plazo para operaciones a gran escala. La factura de energía se reduce aproximadamente entre un treinta y un cincuenta por ciento por tonelada procesada, además de que pueden manejar todo tipo de ingredientes sin mayores inconvenientes. Para empresas que manejan grandes volúmenes día a día, este tipo de eficiencia suele compensar a pesar del mayor costo inicial.

Requerimientos de Mantenimiento y Durabilidad de los Componentes

Las pelletizadoras normalmente necesitan mantenimiento solo de 3 a 5 veces al año, por cosas como reemplazar matrices y ajustar rodillos, lo que hace que su mantenimiento sea bastante sencillo en comparación con otro equipo. Sin embargo, con las extrusoras, los operadores deben revisar los elementos de tornillo y los revestimientos del barril cada mes, especialmente si están procesando materiales abrasivos como harina de pescado a través del sistema. A partir del análisis de costos totales a lo largo del tiempo, hemos observado que las piezas de las extrusoras tienden a desgastarse de dos a tres veces más rápido que en el caso de los componentes de las pelletizadoras, cuando todas las demás condiciones son iguales. Esa diferencia termina siendo significativa a largo plazo para quienes operan regularmente estas máquinas.

Selección de la Tecnología Correcta según el Tipo y Escala del Alimento

• Extrusoras excel para:
  • Alimento para acuicultura que requiere flotabilidad controlada
  • Formulaciones con alto contenido de grasa (>12% de lípidos)
  • Operaciones que exceden las 5 toneladas/hora
• Pelletizadoras son adecuadas para:
  • Alimentos para aves y cerdos con formulaciones sencillas
  • Fincas que producen <2 toneladas/día
  • Instalaciones con personal técnico limitado

Los productores de pequeña escala deben preferir los molinos de pellets por su simplicidad y menor costo, mientras que los fabricantes integrados de alimento que procesan más de 50,000 toneladas/año logran un mejor retorno de inversión con la versatilidad y rendimiento de los extrusores.

Sección de Preguntas Frecuentes

¿Cuáles son las principales diferencias entre los extrusores de alimento y los molinos de pellets?

Los extrusores utilizan alta temperatura y presión, mientras que los molinos de pellets dependen de compresión y calor moderado. Los extrusores pueden gelatinizar almidón y desnaturalizar proteínas, haciendo el alimento más digerible; los molinos de pellets se enfocan principalmente en unión mecánica sin cambios químicos.

¿Cómo contribuyen los extrusores a la absorción de nutrientes en alimentos para acuicultura?

El proceso de extrusión facilita la formación de bolsas de aire y crea pellets porosos que mejoran la absorción de nutrientes, beneficiando a especies acuáticas con mejor penetración enzimática.

¿Por qué los alimentos extruidos suelen ser preferidos en acuicultura?

Los piensos extruidos son favoritos porque proporcionan una flotabilidad controlada esencial para peces y crustáceos que se alimentan en la superficie. También pueden incorporar un mayor contenido de grasa sin comprometer la estructura del pellet.

¿Qué tipo de tecnología de procesamiento de alimento se adapta a operaciones a pequeña escala?

Los molinos de pellets son ideales para operaciones a pequeña escala debido a su simplicidad y menores costos. Funcionan bien con formulaciones sencillas necesarias para aves de corral y cerdos.