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21.10.2022

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Biología

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“Obtención de un alimento balanceado extrudido a partir de
harina de pescado proveniente de Plecostomus punctatus”

T E S I S

Que para obtener el grado académico de

Maestro en Ciencias
(Química acuática)

p r e s e n t a

Leonardo Tenorio Fernández

Director de Tesis:

Dra. Carmen Durán Domínguez de Bazúa
Comité Tutoral: Dr. Isaías H. Salgado Ugarte
Dr. Carlos Rosas Vázquez
Dra. Ruth Pedroza Islas
Dra. Martha Gabriela Gaxiola Cortés
Dr. Pedro Gallardo Espinosa

México D.F. Enero. 2009

Posgrado en Ciencias del Mar y Limnología.

Universidad Nacional
Autónoma de México.

UNAM – Dirección General de Bibliotecas
Tesis Digitales
Restricciones de uso

DERECHOS RESERVADOS ©
PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL

Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal
del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México).
El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea
objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para
fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo
mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro,
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el
respectivo titular de los Derechos de Autor.

AGRADECIMIENTOS

Esta investigación fue realizada gracias a la colaboración de un importante número de personas.
Sin ellas no se hubieran podido alcanzar los objetivos planteados, a ellas, todo mi reconocimiento
y gratitud.

A la Universidad Nacional Autónoma de México, que a través del Posgrado de Ciencias del Mar
y Limnología me brindó la oportunidad de estudiar la maestría. Al Consejo Nacional de Ciencia
y Tecnología (CONACyT) por la beca otorgada para la misma.

Al Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición “Salvador Zubirán”, que por medio de la
M.C. Josefina Morales de León y la Q. F. B. Gloria N. Acebedo Osorio facilitaron la utilización
del equipo de extrusión de la planta piloto del departamento de Ciencia y Tecnología de los
Alimentos.

Al Departamento de Ingeniería de Alimentos de la Universidad Iberoamericana por facilitar la
utilización del equipo de extrusión, así como por el apoyo técnico de la Dra. Ruth Pedroza Islas,
de la M.C. María del Carmen Chaparro, del Ing. Miguel Sánchez Raya y de la M.C. Mayra
Fábregas.

Al gran equipo administrativo del Posgrado de Ciencias del Mar y Limnología: Guadalupe
Monroy, Gabriela Almaraz, Chantal Ruiz y Diana Juárez, por su amable trato y eficiencia en su
trabajo.

Al personal Técnico y Académico de los laboratorios 301 a 303 del conjunto E de la Facultad de
Química de la Universidad Nacional Autónoma de México.

A la Dra. Carmen Duran de Bazúa por su excelente tutoría, por su asesoría académica, por su
formación e incondicional ayuda. ¡Muchas Gracias Doctora!

A mis asesores: Dr. Isaías H. Salgado Ugarte, Dr. Carlos Rosas Vázquez, Dra. Ruth Pedroza
Islas, Dra. Martha Gabriela Gaxiola Cortés, Dr. Pedro Gallardo Espinosa, por sus valiosos
comentarios y recomendaciones.

A la asesoría del Dr. Salvador Sánchez Tovar, M.I. Rosa María Arias, M. C. Patricia Romero
Mares. Así como a la ayuda otorgada por la P. Q. A. Angélica Rodríguez Pozos, el P. I. Q.
Alfredo Villar Hernández y la P. I. Q. Isis Alejandra Torres Chávez.

A mis compañeros y amigos del los laboratorios 301 a 302 del conjunto E de la Facultad de
Química, y a los del Posgrado en Ciencias del Mar y Limnología, por su apoyo, amistad y
compañerismo.

DEDICATORIAS

A quien vió truncado sus días de escuela.
A quien estaba convencido de que el conocimiento es el camino para un bien común.
A quien fuera de las aulas se preocupó por adquirir más conocimiento.
A tí Benjamín

A quien me ha otorgado la oportunidad de vivir.
A quien me ha formado y me ha heredado la mejor de las características.
A quien se ha preocupado por alcanzar las condiciones óptimas para mi desarrollo.
A él que concibió una forma diferente de educación.
A mi maestro, que dentro y fuera del aula, hizo llegar todo el conocimiento posible
A tí padre.

A ella que ha significado el mayor apoyo en esta etapa de mi vida.
A ella con la que he compartido logros y derrotas.
Que tiene la magia de convertir los malos tiempos en refección y análisis.
A ella a la que he escuchado en los momentos más complicados.
Con quien he paso los momentos más placenteros de mi existencia.
A ella que ha hecho de esta etapa la más hermosa de mi vida.
A quien me ha acompañado durante una gran parte del camino recorrido.
A tí Gaby.

Cuando agradeces a la vida

Cuando agradeces a la vida,
es imposible dejar de pensar en quien prestó sus entrañas para que ésta se gestara.
Imposible entender cómo pudo transformar el intenso dolor en una gran alegría.

Cómo agradecer al vigía,
que día a día encontró la fórmula para abastecer de lo necesario para un buen desarrollo,
ya fuera con sus senos, con sus manos o con su mente.

Como agradecer a la vida,
si aparte de haber sido partícipe de ella, te otorga a quien te enseñe el camino,
a quien te forme,
quien se desborde en amor.
Con la única intensión de una mejor vida.

Hasta hoy han sido tantas noches en vela,
noches de trabajo, de felicidad, de preocupación .
Tantos días de logros y derrotas compartidas.

Cómo retribuyes a la vida.
Si a aparte de ser madre, ha sido amiga, tutora, ejemplo, valores, principios, compañera, trabajo.

Cuando agradeces a la vida,
es imposible dejar de pensar en quien prestó sus entrañas para que ésta se gestara.

ÍNDICE

Página
RESUMEN / ABSTRACT 12/14

1. PROBLEMÁTICA 16
1.1. Introducción 16
1.2. Objetivos y metas 16
1.3. Hipótesis 17
1.4. Resultados esperados 17
1.5. Alcances 18

2. ANTECEDENTES 19
2.1. Presa Lic. Adolfo López Mateos “El Infiernillo” 19
2.2. Introducción de la Tilapia en México y en la presa “El Infiernillo” 19
2.3. Introducción del “Pez Diablo” en México y en la presa “El Infiernillo” 20
2.4. Alimentación de especies acuaculturales. Caso, Tilapia 22
2.5. Extrusión y sus efectos en la producción de alimentos balanceados para
acuacultura
24
2.5.1 Extrusores comerciales 29
2.5.2 Extrusores a escala de laboratorio de alto costo 29
2.5.3 Extrusores a escala de laboratorio de bajo costo 32
2.6. Justificación 33

3. METODOLOGÍA Y DESARROLLO 34
3.1 Elaboración de harina de “Pez Diablo” 35
3.1.1 Captura, recolección, traslado y conservación del “Pez Diablo 35
3.1.2 Determinación de la cantidad porcentual de músculo y desperdicio 35
3.1.3 Secado. 36
3.1.4 Molienda y obtención de la harina del “Pez Diablo” 37
3.2 Evaluación de la distribución granulométrica 37
3.3 Análisis bromatológico de las harinas de pescado 38
3.4 Selecciónde piensos y esquilmos 39
3.5 Dieta propuesta 39
3.6 Mezclado de los componentes 43
3.7 Extrusión 44
3.7.1 Extrusor de bajo costo (Laboratorio 301) 44
3.7.2 Extrusor Wenger X-5 46
3.8 Diagrama de proceso para la elaboración del producto 49
3.9 Diseño experimental 49
3.9.1 Variables independientes o de entrada 51
3.9.2 Variables dependientes o de respuesta 52
3.9.3 Variables controlables (constantes) 54
3.9.4 Definición de las condiciones de extrusión 55

4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN 59
4.1 Fileteo del “Pez Diablo” 59
4.2 Secado al vacío 59
4.3 Separación del músculo seco 60
4.4 Molienda 60
4.5 Distribución granulométrica 60
4.6 Análisis bromatológicos de las harinas 62
4.7 Pruebas preliminares de extrusión 67
4.7.1 Diseño experimental 2
3
71
4.7.2 Diseño experimental 2
2
75
4.8 Producción de alimento balanceado para tilapia con harina de “Pez
Diablo”
80

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 87
5.1 Conclusiones 87
5.2 Recomendaciones 88

ANEXOS 92
ANEXO 1. METODOLOGÍAS PARA EL ANÁLISIS
BROMATOLÓGICO (AOAC, 1990)
92
ANEXO 2. BALANCE DE MASA PARA LA HUMIDIFICACIÓN DE
LA MEZCLA
98
ANEXO 3. RESULTADOS DE LOS DISEÑOS EXPERIMENTALES 99
ANEXO 4. ACERVO FOTOGRÁFICO 105
ANEXO 5. ANÁLISIS ESTADÍSTICOS 108

BIBLIOGRAFÍA 115

___________________________________________________________________________________________
Obtención de un alimento balanceado extrudido a partir de harina de pescado proveniente de Plecostomus punctatus
7
ÍNDICE DE TABLAS, FIGURAS Y FOTOGRAFÍAS
Tablas
Página
Tabla 3.1 Producción agrícola de la zona, primavera-verano 2006 40
Tabla 3.2 Producción agrícola de la zona, otoño-invierno 2006 41
Tabla 3.3 Dieta para tilapia 41
Tabla 3.4 Tipo y cantidad de ingrediente para 1 000 g de producto 42
Tabla 3.5 Especificaciones del extrusor de bajo costo y variables del proceso de
extrusión
45
Tabla 3.6 Especificaciones del extrusor Wenger X-5 y variables del proceso de
extrusión
47
Tabla 3.7 Niveles de las variables independientes 51
Tabla 3.8 Diseño factorial 2
3
57
Tabla 3.9 Diseño factorial 2
2
57
Tabla 4.1 Proporción de músculo del “Pez Diablo” (% en masa) 59
Tabla 4.2 Análisis bromatológico de la harina integral de “Pez Diablo” 63
Tabla 4.2A Análisis bromatológico de la harina de pescado comercial 63
Tabla 4.3 Análisis bromatológico del desperdicio del “Pez Diablo” 63
Tabla 4.4 Análisis bromatológico del filete seco de “Pez Diablo” 64
Tabla 4.5 Análisis bromatológico de filete fresco de “Pez Diablo” 64
Tabla 4.6 Análisis de nitrógeno no proteico, NNP 65
Tabla 4.7 Balance de proteína en la dieta 66
Tabla 4.8 Balance de almidón en la dieta 66
Tabla 4.9 Pruebas preliminares, extrusor fabricado en México bajo
especificaciones originales del extrusor fabricado en México
67
Tabla 4.10 Pruebas preliminares bajo especificaciones modificadas del extrusor
fabricado en México
68
Tabla 4.11 Pruebas preliminares en el extrusor Wenger X-5 69
Tabla 4.12 Pruebas para la definición de condiciones del proceso (dieta original) 70
Tabla 4.13 Pruebas para la definición de condiciones del proceso (dieta con
harina de trigo)
70
Tabla 4.14 Resultados del diseño experimental 2
3
. Pruebas definitivas 71
Tabla 4.15 Resultados del diseño experimental 2
2
. 76
Tabla 4.16 Condiciones finales de proceso y especificaciones en el extrusor
Wenger X-5
80
Tabla 4.17 Resultados del alimento balanceado para tilapia con harina de “Pez
Diablo”, boquilla de 4 mm
81
Tabla 4.18 Resultados del alimento balanceado para tilapia con harina de “Pez
Diablo”, boquilla de 2 mm
81
Tabla 4.19 Análisis bromatológico del alimento balanceado para tilapia con
harina de “Pez Diablo”
86
Tabla 4.20 Análisis bromatológico del alimento balanceado para tilapia con
harina comercial
86
Tabla A3-1

Resultados de hidroestabilidad del diseño de experimento 2
3
con
respecto al tiempo
99

___________________________________________________________________________________________
Obtención de un alimento balanceado extrudido a partir de harina de pescado proveniente de Plecostomus punctatus
8
Tabla A3-2 Resultado de la pérdida de materia del diseño de experimento 2
3
con
respecto al tiempo
99
Tabla A3-3 Resultado de la hidroestabilidad del diseño de experimento 2
2
con
respecto al tiempo
102
Tabla A3-4 Resultado de la pérdida de materia del diseño de experimento 2
2
con
respecto al tiempo
102
Tabla A5-1 Análisis de la varianza para la hidroestabilidad, experimento 2
3
108
Tabla A5-2 Resumen estadístico para la hidroestabilidad, experimento 2
3
109
Tabla A5-3 Análisis de la varianza para la pérdida de materia, experimento 2
3
109
Tabla A5-4 Resumen estadístico para la pérdida de materia, experimento 2
3
110
Tabla A5-5 Análisis de la varianza para el índice de expansión, experimento 2
3
110
Tabla A5-6 Resumen estadístico para el índice de expansión, experimento 2
3
111
Tabla A5-7 Análisis de la varianza para la hidroestabilidad, experimento 2
2
111
Tabla A5-8 Resumen estadístico para la hidroestabilidad, experimento 2
2
111
Tabla A5-9 Análisis de la varianza para la pérdida de materia, experimento 2
2
112
Tabla A5-10 Resumen estadístico para la pérdida de materia, experimento 2
2
112
Tabla A5-11 Análisis de la varianza para el índice de expansión, experimento 2
2
112
Tabla A5-12 Resumen estadístico para el índice de expansión, experimento 2
2
113
Tabla A5-13 Resumen estadístico para la hidroestabilidad, alimento con harina
de “Pez Diablo”
113
Tabla A5-14 Resumen estadístico para la pérdida de materia, alimento con harina
de “Pez Diablo”
113
Tabla A5-15 Resumen estadístico para el índice de expansión, alimento con
harina de “Pez Diablo”
114
Tabla A5-16 Análisis de la varianza para la interacción de las tres variables,
experimento 2
2

114

Figuras
Página
Figura 2.1 Partes del extrusor 26
Figura 2.2 Tornillo de extrusión 27
Figura 2.3 Tipos de tornillos más utilizados 28
Figura 3.1 Diagrama de bloques 34
Figura 3.2 Diagrama de proceso para la elaboración del producto 50
Figura 3.3 Diseño experimental 51
Figura 3.4 Matriz de variables de operación 56
Figura 4.1 Proceso de secado del pescado 60
Figura 4.2 Distribución granulométrica de la harina de pescado 61
Figura 4.3 Distribución granulométrica de la pasta de soya 61
Figura 4.4 Distribución granulométrica para afrechillo de trigo 62
Figura 4.5 Distribución granulométrica para salvado de trigo 62
Figura 4.6 Mejores resultados, corridas 4 y 7 (“C4” y “C7”) para la
hidroestabilidad. Diseño de experimento 2
3
y su comparación con el
alimento comercial (CB).
72
Figura 4.7 Mejores resultados, corridas 7 y 8 (“C7” y “C8”) para la pérdida de 73

___________________________________________________________________________________________
Obtención de un alimento balanceado extrudido a partir de harina de pescado proveniente de Plecostomus punctatus
9
materia. Diseño de experimento 23 y su comparación con el alimento
comercial (CB)
Figura 4.8 Índice de expansión en las pruebas del diseño de experimento 2
3
(Corridas 1“C1”, 2“C2”, 3“C3” y 4“C4”)
74
Figura 4.9 Resultado de la hidroestabilidad del diseño de experimento 2
2

(Corridas 1“C1”, 2“C2”, 3“C3” y 4“C4”,)
77
Figura 4.10 Resultado de la pérdida de materia del diseño de experimento 2
2

(Corridas 1“C1”,2“C2” ,3“C3” y 4“C4”,)
78
Figura 4.11 Índice de expansión en las pruebas del diseño de experimento 2
2
79
Figura 4.12 Resultado de la hidroestabilidad del producto extrudidocon harina
integral de “Pez Diablo”obtenido con boquillas de 2 y 4 mm
(PD2mm y PD4mm) comparados con alimento balanceado comercial
para tilapia (CB)
82
Figura 4.13 Resultado de la pérdida de materia en los productos extrudidos con
harina de “Pez Diablo”, diámetros de boquilla 2 y 4 mm (PD2mm y
PD4mm) comparados con alimento balanceado comercial para
tilapia (CB)
84
Figura 4.14 Resultados del índice de expansión de los pelets con harina de “Pez
Diablo” para las dos series de experimentos con boquillas con
orificios de 2 y 4 mm
85
Figura. A2-1 Balance de masa para la humidificación de la mezcla 98
Figura. A3-1 Mejores resultados, corridas 1 a 8 (“C1” a “C8”) para la
hidroestabilidad. Diseño de experimento 2
3
y su comparación con él
a alimento comercial (CB)
100
Figura. A3-2 Mejores resultados, corridas 1 a 8 (“C1” a “C8”) para la pérdida de
materia. Diseño de experimento 2
3
y su comparación con él a
alimento comercial (CB)
101
Figura. A3-3 Mejores resultados, corridas 1 a 4 (“C1” a “C4”) para la
hidroestabilidad. Diseño de experimento 2
2
y su comparación con él
a alimento comercial (CB)
103
Figura. A3-4 Mejores resultados, corridas 1 a 4 (“C1” a “C4”) para la pérdida de
materia. Diseño de experimento 2
2
y su comparación con él a
alimento comercial (CB)
104

Fotografías
Página
Fotografía 2.1 El “Pez Diablo” (Plecostomus punctatus) 21
Fotografía 2.2 Extrusor Wenger X-5 31
Fotografía 2.3 Barril y termopares 31
Fotografía 2.4 Extrusor de bajo costo (UNAM Laboratorio 301) 32
Fotografía 3.1 Secador de charolas al vacío 36
Fotografía 3.2 Mezcladora Hobart 44
Fotografía 3.3 Pruebas de hidroestabilidad 53
Fotografía 3.4 Prueba de pérdida de materia 53
Fotografía 4.1 Muestras del extrusor fabricado en México, especificaciones 68

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Obtención de un alimento balanceado extrudido a partir de harina de pescado proveniente de Plecostomus punctatus
10
modificadas
Fotografía 4.2 Prueba de hidroestabilidad para alimento balanceado para
tilapia con harina de “Pez Diablo”, boquilla de 2 mm
84
Fotografía A4.1 Fotografía A4-1. Pez Diablo 105
Fotografía A4-2 Selección por tamaños 105
Fotografía A4-3 Charolas de secado 106
Fotografía A4-4 Camisas del barril de extrusión 106
Fotografía A4-5 Producción en el extrusor Wenger X-5 107
Fotografía A4-6 Tornillo del extrusor Wenger X-5 empleado en estos
experimentos
107

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Obtención de un alimento balanceado extrudido a partir de harina de pescado proveniente de Plecostomus punctatus
11
Glosario de términos
Afrechillo de
trigo
Es un subproducto de la molienda del trigo que se utiliza principalmente para la
elaboración de alimentos balanceados. Es el producto más fino obtenido al moler las
capas menos superficiales del pericarpio con parte del endospermo y el perispermo
Álabe Cada una de las paletas curvas de la turbina que reciben el impulso del fluido.
Ambientes
lóticos
Sistema de agua corriente, que permanecen en movimiento, como en los ríos, arroyos y
manantiales.
Ambientes
lénticos
Los ambientes lénticos son cuerpos de agua cerrados que permanecen en un mismo lugar
sin correr ni fluir, como los lagos, las lagunas, los esteros, los pantanos, etc.
Carbohidratos Palabra que no existe en el Diccionario de la Academia de la Lengua Española pero que
se usa porque estos compuestos tienen carbono, hidrógeno y oxígeno. La forma correcta
es hidratos de carbono
Esquilmo Broza o matas cortadas con que se cubre el suelo de los establos, para procurar
comodidad al ganado y formar abono para las tierras.
Eutrófico Incremento de sustancias nutritivas en aguas dulces de lagos y embalses
Harina integral
de (“Pez
Diablo”)
Plecostomus punctatus deshidratado y molido finamente. Esta harina incluye todo el
espécimen (músculo, estructura ósea y vísceras)
Materias
primas
Ingredientes que componen la dieta para tilapia propuesta por Gaxiola (2007)
Mesotrófico Propiedad de las aguas de lagos con poca transparencia y escasa profundidad, que no son
ni oligotróficos ni eutróficos
Oligotrófico Propiedad de las aguas de lagos profundos de alta montaña, con escasa cantidad de
sustancias nutritivas
Opérculo Pieza ósea generalmente redonda de hueso dura que cubre y protege a las branquias. En
la mayoría de los peces, el límite posterior del opérculo marca el límite entre la cabeza y
el tronco
Pelet Palabra que no existe en el Diccionario de la Academia de la Lengua Española pero que
proviene del latín “pila”, bola de materia blanda, como la nieve, el barro, etc., que se
amasa fácilmente
Peletización Palabra que tampoco existe en el Diccionario de la Academia de la Lengua Española
pero que se emplea ampliamente en la jerga de la producción de alimentos
termoformados
Pienso Porción de alimento seco que se da al ganado.
Pirómetro Instrumento para medir temperaturas muy elevadas
Producto final Alimento balanceado extrudido en el que se substituyo de la dieta recomendada para
tilapia el harina de pescado comercial por la harina integral del “Pez Diablo”
Salvado Cáscara del grano de los cereales desmenuzada por la molienda que se diferencia del
afrechillo porque éste contiene algo de endospermo y perispermo
Termostato Es el componente de un sistema de control simple que abre o cierra un circuito eléctrico
en función de la temperatura.

http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADos
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Arroyos&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/wiki/Manantiales
http://es.wikipedia.org/wiki/Lago
http://es.wikipedia.org/wiki/Laguna
http://es.wikipedia.org/wiki/Estero
http://es.wikipedia.org/wiki/Pantano
http://es.wikipedia.org/wiki/Branquia
http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctrico
http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

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Obtención de un alimento balanceado extrudido a partir de harina de pescado proveniente de Plecostomus punctatus
12
RESUMEN
Para coadyuvar en la solución de un problema que se ha presentado en los últimos siete años en
la presa Lic. Adolfo López Mateos, “El Infiernillo”, en Michoacán, México, originado por la
introducción involuntaria de la especie Plecostomus punctatus, denominada en la zona como
“Pez Diablo” y cuyas consecuencias han sido la proliferación y la dominancia de esta especie
sobre las existentes, se ha planteado su utilización como base proteínica de alimentos extrudidos
para otras especies de mayor valor comercial. El objetivo de esta investigación es obtener un
alimento balanceado extrudido a partir de la harina de pescado proveniente de Plecostomus
punctatus con características similares a los alimentos comerciales. Para ello, se planteó el
arranque y operación de un extrusor de laboratorio construido en México, así como el arranque y
operación de un extrusor de laboratorio de importación, para evaluar su desempeño en la
producción de un alimento balanceado que tenga como fuente de proteína, harina de Plecostomus
punctatus empleando una formulación basada en la sugerida en la literatura para tilapia cultivada
en "corrales" acuícolas, con algunas modificaciones (harina de trigo por afrechillo de trigo y
salvado de trigo por salvado de arroz). El tamaño de partícula de las diferentes harinas, tanto de
pescado como de hidratos de carbono, juegan un papel fundamental en las características físicas
del alimento balanceado antes de extrudir y de los productos extrudidos. Para esta investigación,
todas las materias primas utilizadas se prepararon previamente con objeto de cumplir con las
especificaciones para el tamaño de partícula deseable, menor a 1.2 mm en promedio. Una vez
seleccionado el extrusorde importación para realizar la fase experimental, se buscaron las
condiciones de operación del extrusor para obtener pelets cuya densidad les permitiera flotar en
una columna de agua, usando como control alimentos comerciales para tilapia. Se formuló un
diseño experimental 2
3
, para las tres variables de entrada (una temperatura de extrusión entre 110
y 130°C, una humedad inicial de las dietas entre 36 y 42% b.s. y una velocidad del tornillo del
extrusor entre 800 y 900 rpm). La velocidad del tornillo de alimentación (velocidad de
alimentación) se mantuvo constante. Con los resultados obtenidos se planteó un segundo diseño
experimental 2
2
, en el que las variables fueron las velocidades del tornillo del extrusor (750 y 850
rpm) y la velocidad de alimentación (25 y 35 rpm), manteniendo la temperatura de extrusión y la
humedad inicial constantes (130°C y 40%, respectivamente). Las variables dependientes en todos
ellos fueron la hidroestabilidad de los pelets, su pérdida de materia en el medio acuoso y su
índice de expansión a la salida del extrusor. Las mejores condiciones de operación derivadas de
estos experimentos fueron 130°C para la temperatura de extrusión, humedad inicial a 40%,
velocidad del tornillo de extrusión 850 rpm y velocidad de alimentación de 25 rpm, con las que
se cumple con las características de los alimentos comerciales usados como control:
requerimientos proteínicos en los productos extrudidos, con un valor final de proteína de 24.5%
(25% para el producto comercial), que flotan el 93% de los pelets durante una hora en la columna
de agua (versus 78% para el producto comercial), una pérdida de materia de 0.79% (versus
0.97% para el producto comercial) y un porcentaje de expansión de 2.1 a la salida del extrusor.
Las conclusiones derivadas de esta investigación fueron las siguientes: El pescado estudiado tiene
23% de su masa corporal como músculo, lo que lo hace aceptable para su explotación comercial.
Sin embargo, el esfuerzo empleado para su extracción es importante, pudiendo llegar a afectar la
factibilidad económica y/u operativa de este proceso. Esto puede revertirse si se deja secar el
pescado ya que se facilita su separación manual permitiendo su uso para productos tipo “surimi”
o para su venta directa como pescado seco tipo “bacalao noruego”. El remanente, así como los
pescados enteros que no puedan reaprovecharse mostró un contenido de proteína de 27.3 y 32.3%
en promedio, respectivamente, por lo que pueden formar parte de una dieta para especies de

___________________________________________________________________________________________
Obtención de un alimento balanceado extrudido a partir de harina de pescado proveniente de Plecostomus punctatus
13
mayor valor comercial, como la tilapia. Las operaciones unitarias de molienda y tamizado son
muy importantes para un escalamiento industrial y deberán optimizarse para reducir costos. El
porcentaje de almidones en la mezcla necesario para lograr buenas características físicas en el
alimento extrudido (hidroestabilidad, pérdida de materia y % de expansión) es de 28% según los
balances teóricos realizados en esta investigación. Con base en el diseño experimental realizado
en esta investigación puede recomendarse lo siguiente para futuras pruebas, así como para su
posible implementación real: Es necesario mantener el extrusor con una presión del vapor
proveniente de la caldera constante en un mínimo de 588 kPa (6 kgf/cm
2
). Si el extrusor empieza
a recibir vapor de agua de menor presión, por ejemplo, por debajo de 540 kPa (5.5 kgf/cm
2
) la
temperatura descenderá y se perderá la característica de hidroestabilidad (flotación). Como los
extrusores con los que se realizaron estos experimentos estaban en instituciones distintas a la de
origen esta variable no podía controlarse (aumentar la presión de la caldera) y por ello la
temperatura máxima de operación fue de 130°C. Ya que la harina de “Pez Diablo” es la materia
prima de mayor importancia en el proceso, es preciso optimizar y buscar la factibilidad
económica en la etapa de deshidratación. Se recomienda abrir una línea de investigación para
diseñar y elaborar equipos para este proceso, los cuales aprovechen las condiciones climáticas de
la zona (trópico-seco), planteando secadores aerotérmicos solares-gas LP, por ejemplo. Los
municipios aledaños a la cuenca de la presa “El Infiernillo” no son productores de trigo, ni de
soya y siendo dos elementos fundamentales de la dieta es necesario probar una dieta alterna
considerando subproductos de la región, como el sorgo.

Palabras clave: Alimento balanceado extrudido, harina de pescado, Plecostomus punctatus, “Pez
Diablo”

___________________________________________________________________________________________
Obtención de un alimento balanceado extrudido a partir de harina de pescado proveniente de Plecostomus punctatus
14
ABSTRACT
To solve the problem that is presently going on at the Lic. Adolfo López Mateos dam, known as
“El Infiernillo”, in Michoacán, Mexico, created by the involuntary introduction of Plecostomus
punctatus, known in the area as “Devil Fish”, that has proliferated and dominated on the existing
fisheries this research suggests its use as protein source for extruded feedstuffs for other species
with a higher commercial value. The objective was to obtain an extruded balanced feedstuff
based on Plecostomus punctatus meal. A lab extruder made in Mexico and an imported lab
extruder were started and put into operation to obtain the desired feedstuffs considering as protein
source a commercial fish meal to evaluate its performance. Once the best processing conditions
were established, Plecostomus punctatus meal was introduced in the selected diet suggested in
the literature for tilapia cultivated in aquaculture. A modification of the diet composition was
done introducing other carbohydrates (wheat flour instead of wheat “afrechillo” and wheat bran
instead of rice bran). Extruders operating conditions were modified to obtain low density pellets,
that could float in a water column, just as the tilapia commercial feedstuffs used as controls. A 2
3

experimental design for the three main variables (temperature, initial moisture content, and
extruder screw velocity) was set, considering the best results obtained in preliminary
experiments, assigning a negative value (-) to the lowest range and a positive one (+) to the
highest range. For these experiments, feeding screw velocity was considered constant.
Conclusions derived from this research were: An acceptable filet contents was found in big
specimens. However, the effort to extract it from the animals is important, and might affect the
economic and technical feasibility of the process. If the fish is dried, its manual separation is
much easier. There is an initiative to exploit “Devil Fish” filets for human consumption, and
considering that this project were viable, its residues would be adequate as part of the proposed
diet, since its protein contents is 27%. The nutritional quality of the dehydrated filet as well as the
meal given by the methodology used make its unit operations satisfactory, since very low mass
losses were found. Dried filets might be used as “surimi” or to be directly sold as dried fish, such
as Norway cod. Particle size of the different meals, fish and carbohydrates, play a very important
role in the feedstuffs physical characteristics before and after extrusion. Thus, all raw materials
were previously pretreated to comply with particle size specifications. Grinding and sieving unit
operations are very important for industrial scaling-up and should be optimized to reduce costs.
Based on bromatological analyses, “Devil Fish” integral meal has the necessary protein contents
for tilapia extruded feedstuffs. Carbohydrates needed in the feed mixture to obtain goodphysical
characteristics (hydrostability, matter losses, and expansion percentage) is 28%, according to this
research. It also complies with its protein requirements. Low cost Mexican extruder as it was
originally built, even with some modifications carried out during these experiments has not the
desirable characteristics for low density feedstuffs production required for tilapia. If used for
shrimp or langoustine feedstuffs that should be denser is ideal. Results obtained in the Wenger X-
5 extruder for the experimental design 2
3
indicate that temperature and initial moisture contents
should be around 130°C and 40%, respectively. To obtain this temperature, steam at 600 kPa (6.0
kgf/cm
2
) is required. The best operating conditions found with Plecostomus punctatus meal to get
the same hydrostability as the commercial feedstuff with the minimum matter losses, and good
expansion, were 130°C at the extrusion zone, 40% initial moisture contents, 850 rpm for the
extruder screw, and 25 rpm for the feeding screw. For future tests, as well as for scaling-up, the
following recommendations were drawn: Steam should have a minimum pressure of 588.40 kPa
(6 kgf/cm
2
) entering the Wenger extruder. If lower pressure steam, for example, below 539.37
kPa (5.5 kgf/cm
2
) enters, temperature drops and hydrostability characteristics (floatation) are also

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Obtención de un alimento balanceado extrudido a partir de harina de pescado proveniente de Plecostomus punctatus
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altered. As the two Wenger extruders used in these experiments were located in different
institutions this variable could not be controlled (increase of boiler pressure). As “Devil Fish”
meal is the main raw material in the process, is necessary to optimize the drying or dehydration
unit operation. It is recommended to open a research line to design and operate equipments for
this process, taking advantage of climatic conditions of the zone (dry-tropic), with solar-gas
aerothermal driers, for example. As wheat and soy are not products grown in the “El Infiernillo”
dam agricultural area, new substitutes for the tilapia diet should be tested considering byproducts
of the region, such as sorghum. Once the desired pellets are obtained new economical analysis
should be carried out to minimize costs. Finally, grinding and sieving operations should be
optimized with the new materials available in the zone, such as sorghum, to minimize production
costs.

Keywords: Extruded feedstuff, fish meal, Plecostomus punctatus, “Pez Diablo”

1. PROBLEMÁTICA

1.1 Introducción

Esta propuesta busca coadyuvar en la solución de un problema que se ha presentado en los
últimos siete años en la presa Lic. Adolfo López Mateos, “El Infiernillo”, originado por la
introducción involuntaria de la especie Plecostomus punctatus denominada, en la zona, como
“Pez Diablo” y cuyas consecuencias han sido la proliferación y la dominancia de esta especie
sobre las existentes. Este aspecto ambiental ha ocasionado un complejo problema
socioeconómico, en los tres municipios aledaños a la cuenca de la presa. De ahí que esta
investigación plantee como medida de solución a corto plazo, el aprovechamiento del “Pez
Diablo” como fuente de proteína en la elaboración, por el proceso de extrusión, de un alimento
balanceado para peces cultivados en granjas acuícolas, con las mejores características físicas y
nutricionales.

1.2. Objetivo y metas

Objetivo

Obtener un alimento balanceado extrudido a partir de la harina de pescado proveniente de
Plecostomus punctatus.

Metas

a. Arranque y operación de un extrusor de laboratorio construido en México para evaluar su
desempeño.
b. Arranque y operación de un extrusor de laboratorio de importación para evaluar su
desempeño.
c. Producción de un alimento balanceado que tenga como fuente de proteína, harina de
pescado comercial para evaluar el desempeño de los extrusores

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Obtención de un alimento balanceado extrudido a partir de harina de pescado proveniente de Plecostomus punctatus
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d. Producción de un alimento balanceado que tenga como fuente de proteína, el harina de
Plecostomus punctatus y como dieta, la sugerida en la literatura para tilapia cultivada en
"corrales" acuícolas
e. Modificación de la composición de la dieta introduciendo otros hidratos de carbono (harina
de trigo por afrechillo de trigo y salvado de trigo por salvado de arroz).
f. Modificación de las condiciones de operación del extrusor de laboratorio para obtener
pelets, cuya densidad les permita flotar en una columna de agua, de igual manera que los
alimentos comerciales para este tipo de peces.

1.3 Hipótesis

A partir de un subproducto no deseado en la industria pesquera de la zona de la presa “El
Infiernillo” (en este caso, el “Pez Diablo”) y de los subproductos de la industria de los granos
(cereales y leguminosas-oleaginosas) es posible elaborar -por medio del proceso de extrusión- un
alimento balanceado para peces de granja, que cumpla con las propiedades físicas adecuadas de
hidroestabilidad (flotación) y pérdida de materia en medio acuático.

1.4 Resultados esperados

 Obtención de alimento balanceado para peces de granja, especialmente para tilapia, en forma
de pelets.
 Reducción de la contaminación del agua y los suelos aledaños a la presa donde los pescadores
arrojan el “Pez Diablo”, mediante su utilización en la elaboración de dietas para peces.
 Mejoramiento de las condiciones de la actividad pesquera en la presa El Infiernillo y, por
ende, las condiciones de vida de los habitantes de la región al aprovechar como materia prima
un recurso que actualmente se considera un desecho.

Se harán pruebas físicas (hidroestabilidad y pérdida de materia en medio acuático) en los pelets
producidos por extrusión y se determinará el valor nutritivo en términos bromatológicos mediante
análisis químicos.

2. ANTECEDENTES

2.1. Presa Lic. Adolfo López Mateos “El Infiernillo”

La presa Lic. Adolfo López Mateos, “El Infiernillo” que se localiza en la cuenca del Río Balsas,
entre los límites de los estados de Michoacán y de Guerrero, México, se construyó en 1963, para
la generación de energía eléctrica. Su longitud máxima es de 120 km y tiene una profundidad
media de 35 m. Su superficie inundada en los niveles de máxima y mínima operación, fluctúa
entre las 34 600 y 14 100 ha (Juárez, 1989).

Los primeros muestreos hidrológicos que se realizaron describieron el fitoplancton, zooplancton
y los recursos pesqueros del área y caracterizaron al embalse como mesotrófico con tendencia a
la eutrofia. Es de resaltar que el fitoplancton y el zooplancton presentaban baja densidad y la
tilapia representaba un 79% de la captura total, integrada por carpa herbívora, carpa común y
bagre. Así mismo, se definió a la presa “El Infiernillo” como un embalse cuya dinámica en la
zona era gobernada por la presencia de los ríos Tepalcatepec y Balsas que le conferían
características lóticas, en contraste con la zona cercana a la cortina,donde se presentaban
características lénticas. Se tipificó como un embalse eutrófico con valores propios de embalses
hipereutróficos (Jiménez-Badillo, 1999).

2.2. Introducción de la tilapia en México y en la presa “El Infiernillo”

Cuando se introdujeron las primeras tilapias a México en 1964, procedentes de Alabama, Estados
Unidos, se pensaba que las especies existentes eran: Tilapia melanopleura, Tilapia nilotica y
Tilapia mossambicus; sin embargo, fue hasta 1988, que se aclaró su situación taxonómica, al
reportar la existencia de cinco especies, una variedad y un híbrido, siendo la predominante la
Oreochromis aureus. Ésta se introdujo en el Centro Acuícola de Temascal, Oaxaca, en 1964, y en
la presa de Tacámbaro, Michoacán, en 1966, de donde fueron extraídas crías para sembrarse en la
presa “El Infiernillo”, en 1969. En 1996, se determinó la existencia en este embalse de dos grupos
de organismos, uno predominante (más del 95%), cuyas características correspondían a la especie

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Oreochromis aureus y el otro a la especie Oreochromis mossambicus, lo que coincide con
investigaciones anteriores que afirmaban la predominancia de la Oreochromis aureus en un 99%.
Algunos antecedentes relacionados con los hábitos alimentarios de la Oreochromis aureus,
refieren que esta especie es omnívora o bien, omnívora con preferencia por el zooplancton y
zoobentos (Jiménez-Badillo, 1999).
La presa “El Infiernillo” constituye el principal embalse productor de tilapia Oreochromis
aureus. Desde que se inició la pesquería, en 1970, con la integración de dos cooperativas de
pescadores, ha sido el sustento de casi 45 000 habitantes (Anónimo, 1998). Los mayores niveles
de producción registrados en la historia de la presa se remontan a 1987, cuando alcanzó 18 953
toneladas (Jiménez-Badillo, 1999). Desde entonces, ha existido un continuo descenso, al grado de
que actualmente, se ha disminuido en un 80% la producción (INEGI, 1994-2005).
2.3. Introducción del “Pez Diablo” en México y en la presa “El Infiernillo”

Con la idea de limpiar la presa “Los Caracoles”, embalse vecino a “El Infiernillo”, hace más de
siete años, fue importada de Brasil e introducida en el embalse, la especie Plecostomus punctatus.
Desafortunadamente, por descuido, se ha esparcido a la presa “El Infiernillo”, causando un
desequilibrio sumamente importante dentro del ecosistema, como lo manifestó en su momento, el
alcalde de Churumuco, Luis Roberto Reyes Cruz, al declarar: “este problema nos preocupa más
que la carencia de agua potable que tiene el municipio, porque de la pesca viven más de 2 mil
500 personas" (Martínez, 2005).

El Plecostomus punctatus pertenece al orden Siliriforme, familia Loricariidae. Los Loricáridos
son una familia procedente de América del Sur que deben su popularidad a su presencia,
prácticamente en cualquier acuario de agua dulce que se haya instalado, por su utilidad, puesto
que forman parte del grupo de peces conocidos como “basureros”, debido a sus hábitos
alimenticios, ya que consumen el detritus, las algas y las plantas del bentos (dentro de su hábitat
natural). En los acuarios, consumen todas aquellas plantas, algas y detritus que, inevitablemente,
van desarrollándose, obteniéndose como resultado de esta labor, cristales escrupulosamente
limpios. Los Loricáridos son una familia que posee unas 600 especies, no todas depredadoras,
que pueden ir desde los 2.5 cm hasta los 75 cm de longitud. Las riberas selváticas y pequeños

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riachuelos sudamericanos que, generalmente, son aguas de poco movimiento (lénticas) que
contienen hojas y desperdicios vegetales, son el sitio donde los Loricáridos, especialmente el
plecos, habitan de manera natural, el Plecostomus punctatus es también conocido como
plecostomo común y habita en el sur de Brasil. Es un pez extremadamente resistente, que puede
medir hasta 45 cm y llegar a pesar hasta 4 kg de masa corporal. Todos los plecos están cubiertos
por placas óseas, excepto en su vientre. El dorso y los costados son de color marrón o gris
amarronado con puntos obscuros y cinco rayas transversales oblicuas (Anónimo, 2007)
(Fotografía 2.1).

Fotografía 2.1. El “Pez Diablo” (Plecostomus punctatus)

La acuacultura en los últimos veinte años, se ha convertido en una alternativa para la producción
pesquera de México. La producción de peces provenientes de la acuacultura rural, en estanques
pequeños, sin considerar las presas, en el periodo de 1994 al 2005, se incrementó de 2 630 a 5
700 toneladas (t) (INEGI, 1994-2005). De la misma manera, la producción pesquera de la
acuacultura comercial tuvo un crecimiento, en el periodo de 1995 al 2005. En 1995, se
produjeron 19 874 t y, para el 2005, se habían alcanzado 95 066 t (INEGI, 1994-2005). No
obstante, la producción de: la carpa, trucha, tilapia y el camarón en granjas acuícolas -definida
como pesquerías acuaculturales por el INEGI- se ha visto disminuida durante estos últimos diez
años, habiendo sido la producción nacional, en 1994, de 148 885 t y, en el 2005, de 133 959 t,
presentándose la producción más baja, 120 689 t, en 1999 (INEGI, 1994-2005). De acuerdo con
estos datos y conociendo que la alimentación es el punto central de la acuicultura y el insumo
más costoso en los procesos intensivos, se puede suponer que el mercado referente a los insumos
para la industria piscícola, alimentos balanceados, se ha mantenido en un punto relativamente
constante en México, en los últimos diez años. Para que la producción pesquera pueda aumentar
deben buscarse incentivos, como sería el de la reducción de los costos de producción de los
alimentos balanceados para que, a su vez, el costo del pescado se redujera y la tendencia del
consumo per capita de pescado en México se modificara ya que según datos del INEGI (1994-
2005) en el periodo de 1994 a 2005, el consumo per capita fluctuó entre los 15.3 y 11.0 kg,
siendo el año de 1994, con 15.3 kg, el más alto y, el de 1998, con 11.0 kg, el más bajo.

Básicamente, los requerimientos alimenticios de los peces son: proteína cruda, hidratos de
carbono digestibles, lípidos crudos, fibra y vitaminas. Las proteínas en los alimentos para peces
son los componentes más importantes, ya que se requieren en el crecimiento muscular del pez y
son componentes mayoritarios en la anatomía de su cuerpo. En cambio, los hidratos de carbono
pueden ser sintetizados a partir de los lípidos y las proteínas del alimento; no obstante, son
incluidos en los alimentos como: productores de energía, de proteína económica, complementos y
agentes “ligantes” (Morales, 2003).

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Aunado a lo anterior, los requerimientos, tanto nutricionales como físicos de los alimentos
balanceados para peces, varían dependiendo de la especie a la cual van dirigidos: los alimentos
para camarones necesitan ser sumergibles, ya que los hábitos alimentarios de éste se llevan a
cabo en el fondo del estanque; los alimentos semi-sumergibles o de hundimiento lento fueron
diseñados parapeces como los salmónidos y los alimentos totalmente flotantes son usados para
peces que se alimentan en la superficie, como es el caso de la tilapia (Bortone, 2002).

Los dos procesos más utilizados en la elaboración de alimentos balanceados para peces son la
termoformación y la extrusión. En cada uno de estos procesos, están involucradas las operaciones
de molienda, mezclado, hidratación, calentamiento, prensado, secado y/o enfriamiento de las
materias primas y los productos terminados. Así mismo, en ambos procesos, en mayor o menor
medida, se presentan cambios físico-químicos en la mezcla de materias primas que favorecen la
digestibilidad, la formación y la estabilidad del pelet, entre otras características. La diferencia
fundamental radica en que al final del proceso, ocurre una densificación (elevación de la densidad
de las materias primas) en la termoformación y una expansión (disminución de la densidad) en la
extrusión (González-Vargas, 2004).

La flotabilidad de un alimento, depende del número de celdas y de su tamaño. Las celdas se
forman de la expansión que se producen a la salida de la parte final del extrusor -llamada boquilla
o “dado” (por la palabra en inglés die)- por el cambio súbito de una presión alta máxima de 5.5
MPa (800 psi) a la presión atmosférica, lo que causa la rápida evaporación del agua, dejando en
el producto extrudido, pequeñas celdas de aire. La expansión del pelet reduce su densidad por
debajo de los 500 g L
-1
, haciendo que éste flote en el agua (Bortone, 2002).

Además de las condiciones del proceso de extrusión, el contenido de almidón, de aceite o de
grasa en el alimento, influyen en la expansión. Se pueden utilizar agentes aglutinantes como fibra
pulverizada o carbonato de calcio para incrementar el número de celdas. Mientras más pequeña
sea la molécula del agente aglutinante, más reducidas serán las celdas y, por lo tanto, se podrán
obtener texturas más uniformes (Bortone, 2002).

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Otro factor a considerar en la calidad del pelet, es el tamaño de partícula de los diferentes
componentes que constituyen el alimento. El tamaño de la partícula tiene efectos tanto en la
factibilidad del proceso, por el costo asociado a la molienda -operación unitaria que requiere de
mucha energía- como en la digestión del pez. Estudios sobre la capacidad de digestión de los
peces recomiendan que para alimentos menores de 2 mm de diámetro, las cribas que den más del
90% de las partículas menores a 250-300 micrómetros (Mallas US No. 60 a No. 50), son
preferibles; para alimentos de más de 2 mm de diámetro, las cribas de 1.2 mm (Malla US No.18)
pueden ser adecuadas (González-Vargas, 2004).

El alimento balanceado usado comercialmente para la tilapia en etapa de engorda contiene de 20
a 35% de proteína, dependiendo de la marca. Normalmente, el tamaño del pelet es la mitad del
diámetro de la boca del pez. Por ejemplo, para las crías debe ser de 1 a 4 mm y para la etapa de
engorda de 4 a 6 mm. La hidroestabilidad del pelet tiene que soportar aguas con una temperatura
entre 25 a 32°C, con concentraciones de oxígeno disuelto entre 2.5 y 8.0 mg L
-1
(Morales, 2003).

2.5 Extrusión y sus efectos en la producción de alimentos balanceados para acuacultura

De acuerdo con Bortone (2002), las ventajas de usar el proceso de extrusión en la elaboración de
alimentos balanceados para especies acuáticas, son:

1. La digestibilidad del alimento mejora, ya que en los cereales se rompen las estructuras
moleculares de la amilosa y la amilopectina, liberando cadenas más cortas de glucosa
que a su vez, pueden ser digeridas más fácilmente.
2. Los factores “antinutritivos” se inactivan (inhibidor de tripsina en soya cruda).
3. Se incrementa la hidroestabilidad (resistencia a la degradación del alimento en el agua).
4. Se pueden lograr alimentos con características físicas muy específicas, dependiendo de las
necesidades del desempeño en el medio acuático (alimentos flotantes, de hundimiento
lento y totalmente sumergibles).

Al extrudir un alimento, se modifican sus propiedades tanto físicas como químicas debido a su
cocimiento en un tiempo corto. Uno de estos cambios es la gelatinización de los almidones,
polímeros naturales de la glucosa, que se forman de dos fracciones de polisacáridos, la amilosa de
estructura lineal y la amilopectina con estructuras ramificadas. Los cereales como el trigo de
panificación, cuentan con 70% de amilopectina y con 30% de amilosa. El proceso de
gelatinización consiste en la hidratación de los granos de almidón, al aumentar la temperatura se
incrementa el hinchamiento de los gránulos de almidón (temperatura de gelatinización), el efecto
de la absorción del agua rompe la cristalización de la amilosa y amilopectina, conforme se van
hinchando estos granos, la amilosa se disuelve y se difunde, hasta ser detenida por cadenas de
mayor tamaño, lo que detiene el proceso. Este rompimiento de los gránulos de almidón otorga
moléculas libres hidratadas de amilosa y amilopectina (Baduí, 2006).

Existen distintos derivados del almidón como: la glucosa, las dextrinas y los almidones
modificados. La producción de dextrinas se logra con un proceso de hidrólisis parcial del
almidón. El tipo de dextrina producida depende del rango de temperatura en el que se lleve a
cabo el proceso, destacan las pirodextrinas, las dextrinas amarillas y las dextrinas blancas. Las
dextrinas sirven de espesantes y estabilizadores en los alimentos que las contienen (Baduí, 2006).

Desnaturalización de las proteínas

Las proteínas cuentan con estructuras y arreglos muy complejos y variados, los que dependen de
su procedencia; sin embargo, al desnaturalizarse se despliegan y pierden su estructura
tridimensional, debido al aumento de la temperatura y de la humedad en el proceso de extrusión,
los enlaces iónicos, los puentes de hidrógeno y las fuerzas de van der Waals se interrumpen y las
cadenas lineales quedan libres para reorientarse o recombinarse (Baduí, 2006).

El proceso de extrusión consiste generalmente, en hacer pasar un material granular o una mezcla
harinosa, a través de un cilindro, conocido como barril, por medio de un tornillo o gusano sinfín,

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restringiendo su salida por medio de un dado o boquilla (ver Figura 2.1), la cual tiene un
diámetro de salida mucho menor que el de entrada.

Figura 2.1 Partes de un extrusor

El barril puede calentarse por medio de vapor o de resistencias eléctricas y la reducción del
diámetro origina un aumento de presión. Estas dos variables (temperatura y presión) provocan
que el material alimentado genere un producto texturizado y cocido. Dentro de los cambios
químicos más importantes se tienen la gelatinización y dextrinización de los almidones y la
desnaturalización de las proteínas (Durán-Domínguez, 1978; Sánchez-Tovar y Durán-
Domínguez, 2005), estos cambios suceden a lo largo del barril dependiendo de la zona en que se
encuentren. El tornillo o gusano es la parte medular del extrusor, ya que tiene la función de
transportar la mezcla hacia la boquilla y de otorgar el trabajo mecánico necesario. Éste se divide
en tres zonas: la de alimentación, la de transición y la de extrusión. (Figura 2.2).Tornillo o gusano
Barril
o boquilla

Figura 2.2 Tornillo de extrusión

Zona de alimentación: comienza en la descarga de la tolva de alimentación y se caracteriza por
tener los canales del tornillo más amplios y más profundos, esto garantiza el transporte de los
materiales a la siguiente zona (Durán y Guerra, 1980).

Zona de transición: comienza con la disminución gradual de la profundidad del los canales del
tornillo. Es en esta zona, donde se inicia la elevación de la temperatura y del trabajo mecánico
debido al contacto con las paredes del barril, estas condiciones cambian las características de la
mezcla, pasando de ser una masa particulada o granulada a una masa termoplástica o amorfa,
producto de la gelatinización de los almidones y de la desnaturalización de las proteínas (Durán y
Guerra, 1980).

Zona de extrusión: es la zona más cercana a la boquilla del extrusor, con el mayor trabajo
mecánico originado por la profundidad menor de los canales. Algunos tornillos cuentan con
anillos reductores que aumentan el esfuerzo cortante al trasportar el material (Durán y Guerra,
1980).

La conformación de las zonas varía en función del diseño del tornillo, el que puede modificarse
de acuerdo con el producto que se desee obtener. En la Figura 2.3 se muestran los diseños más
comunes.

Figura 2.3 Tipos de tornillos más utilizados

Existe una gran variedad de extrusores en el mercado, algunos cuentan con dos tornillos, otros
con tan sólo uno; con preacondicionamiento; con diferentes tipos de tornillos, con diferentes
boquillas, etc. Cada uno tiene diferentes aplicaciones, pero todos tienen el mismo principio. Sin
embargo, se clasifican con respecto a las presiones, al nivel del esfuerzo cortante, al calor
suministrado y al producido en el proceso (Sánchez-Tovar, 1993).

A continuación se describen algunos de los extrusores comerciales más conocidos en el mercado:

Extrusores de bajo esfuerzo y alta presión: se caracterizan por manejar bajas revoluciones por
minuto en el tornillo, pueden ser de uno o dos tornillos, garantizan una gran transferencia de calor
a lo largo del barril, el 30% es producto de la conversión mecánica, cuentan con una reducción en
la profundidad del canal a razón de 9 a 1 de la parte de alimentación a la zona de extrusión. Estos
extrusores fueron diseñados para la industria de los plásticos y adaptados para la fabricación de
alimentos (Sánchez-Tovar, 1993).

Extrusores de bajo esfuerzo y baja presión: en estos equipos se logra la mínima degradación
del almidón, las revoluciones por minutos son bajas, la transferencia de calor también se
considera baja y el flujo siempre permanece granular, el orificio de la descarga en la boquilla es
grande o totalmente abierto (Sánchez-Tovar, 1993).

Extrusores de alto esfuerzo: se diferencian por su gran versatilidad, pueden trabajar con
mezclas con humedades altas o bajas, tienen una gran cantidad de mezclado, el esfuerzo cortante
y la presión pueden llegar a ser muy altas (Sánchez-Tovar, 1993).

Extrusores adiabáticos: Se distinguen por el grado de control que se logra en la temperatura y la
presión. Se comportan como los extrusores descritos anteriormente, el calor se proporciona por
medio de resistencia o por camisas de vapor. Cuentan con más instrumentación (por medio de
termopares, transductores de presión, válvulas automáticas de alivio, etc) (Sánchez-Tovar, 1993).

2.5.2 Extrusores a escala de laboratorio de alto costo

Con fines de investigación, desarrollo de nuevas tecnologías y de productos, se han construido
extrusores a nivel laboratorio, en los cuales se definen las condiciones del proceso. Entre los más
conocidos se encuentran: el Brabender y el Wenger X-5. Estos extrusores tiene costos elevados.

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Extrusor Brabender: son extrusores con un tornillo de transmisión rápida, cuenta con la
posibilidad de suministrarle calor por medio de vapor o de aprovechar el generado por el esfuerzo
mecánico, puede variarse la velocidad del tornillo y las boquillas son intercambiables.

Extrusor Wenger X-5: se puede considerar como uno de los extrusores de laboratorio más
versátiles, ya que la posibilidad de variar los parámetros es realmente grande, esto abre las
posibilidades de obtener diferentes tipos de productos. La velocidad de alimentación es variable y
depende de la velocidad del tornillo transportador que tiene la tolva de alimentación. Cuenta con
un tornillo de 2.5 mm de diámetro con un radio de compresión de 2:1 y una longitud de 40 cm
(Ver Fotografía 2.2).

Una de las características más importantes del extrusor Wenger X-5 es que su barril está formado
por ocho camisas, las cuales cuentan con: a) una entrada para la mezcla de vapor y agua a una
presión que varía entre los 196 kPa y 588 kPa (2 y 6 kgf/cm
2
), de acuerdo con la energía
calorífica que se requiera para el producto y b) con una válvula de retorno (Fotografía 2.3). El
control de la temperatura de la mezcla se lleva a cabo manualmente, abriendo o cerrando las
válvulas. Es posible hacer un seguimiento de la temperatura del material (“monitoreo”) que está
fluyendo en cada una de las camisas por medio de los termopozos ubicados en cada una de las
camisas del barril, a los que se atornillan termopares West-TCA 0039 de hierro constantano tipo
J, los cuales mandan la señal a un indicador de temperatura digital.

Fotografía 2.2 Extrusor Wenger X-5

Fotografía 2.3 Barril y termopares

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La velocidad del tornillo es controlada por medio de dos poleas, las cuales se abren y se cierran
dependiendo de las revoluciones por minuto que se requieran en el proceso. Éstas se miden
manualmente por medio de un tacómetro.

2.5.3 Extrusores a escala de laboratorio de bajo costo

Los extrusores de bajo costo: se distinguen por ser de construcción muy simple y económica,
sin embargo, mantienen el mismo principio. Se comenzaron a fabricar en EEUU, en 1975, por
Crowley y se realizaron adaptaciones en el Centro de Investigaciones y Asistencia Tecnológica
del Estado de Chihuahua (Sánchez-Tovar, 1993). En el laboratorio 301, de Ingeniería Química
Ambiental y de Química Ambiental, de la Facultad de Química de la UNAM, se diseñó un
extrusor de este tipo por parte del Dr. Salvador Alejandro Sánchez Tovar, con el cual se están
realizando numerosas investigaciones (Fotografía 2.4).

Fotografía 2.4 Extrusor de bajo costo (UNAM Laboratorio 301)

El extrusor cuenta con calentamiento por medio de dos resistencias eléctricas: una en la zona de
extrusión y otra en la zona de transición,las cuales se controlan por medio de un par de
termostatos. El diámetro del extrusor es de 6.5 cm y tiene un barril con una longitud de 4.5 cm, la
velocidad del tornillo es constante ya que no existe la posibilidad de abrir las poleas o de
disminuir la potencia del motor.

Con la accidental llegada del “Pez Diablo” y su rápida adaptación en la presa “El Infiernillo” se
han desarrollado problemas de grandes magnitudes, que han afectado a la principal actividad
productiva de la zona, disminuyendo los ingresos familiares y propiciando la migración de la
población. Se ha impactado al ambiente debido a la disminución de las especies de valor
comercial (la tilapia, la carpa y el bagre) y a la contaminación de agua y suelos ya que los
pescadores depositan el “Pez Diablo” capturado junto con las especies de valor comercial en los
sitios aledaños a la presa, donde el proceso de descomposición causa olores nauseabundos y, en
la temporada de lluvias, estos productos de descomposición son arrastrados a la propia presa.

La harina de pescado ha significado, dentro de los alimentos balanceados extrudidos, una fuente
de proteínas muy accesible, debido a que se pueden utilizar en su elaboración los subproductos de
la pesca comercial, dando como resultado una harina de bajo costo con una aportación de hasta
un 50% de proteína, especialmente con las harinas del atún, la anchoveta y la sardina (González-
Vargas, 2004).

Análogamente a la producción de la harina de pescado (peces de bajo peso y talla), en esta
investigación se utilizó el “Pez Diablo”, cuya carne es poca en proporción a su masa corporal,
para la elaboración de una harina de igual contenido proteico (Sánchez-Tovar y col., 2005).

La sustitución de harina de pescado por la de “Pez Diablo” en la producción de un alimento
balanceado extrudido, especialmente en la zona del estado de Michoacán, traerá como beneficios:

 La remuneración económica de la captura de una especie considerada como plaga.
 El incremento de la pesquería de tilapia, tanto por el control del pez diablo, como por su
producción en estanques piscícolas.
 Disminución de la contaminación de los suelos aledaños y el agua en la presa “El
Infiernillo”.
 Reactivación económica de las comunidades dependientes de esta actividad pesquera
mediante una nueva actividad económica, la producción de alimentos balanceados.

3. METODOLOGÍA Y DESARROLLO

La metodología que se siguió en esta investigación, se presenta de forma esquemática en el
diagrama de bloques de la Figura 3.1.

Figura 3.1. Diagrama de bloques
Operación unitaria de
secado

Determinación de
% de músculo y
% de desperdicio
Operación unitaria de
molienda y obtención de
la harina de “Pez Diablo”
Análisis
bromatológicos
Captura, recolección,
traslado y conservación
del “Pez Diablo”
Esquilmos

Piensos Mezclado de los
componentes
Extrusión

Determinación de
condiciones óptimas
Evaluación de la distribución
granulométrica

3.1 Elaboración de harina de “Pez Diablo”

3.1.1 Captura, recolección, traslado y conservación del “Pez Diablo”

Como fuente de proteína en la elaboración del nuevo alimento para tilapia, se utilizaron peces
que fueron capturados en la presa El Infiernillo y regalados por los pescadores de la comunidad
de Churumuco, del Estado de Michoacán. Se obtuvieron 30 kg de pescado, los que se
refrigeraron inmediatamente, y se llevaron a la ciudad de México, donde se mantuvieron
congelados a una temperatura de -5ºC.

En el laboratorio, se clasificaron en tres tamaños diferentes: grandes, de 35 a 45 cm de largo;
medianos, de 25 a 35 cm y; chicos, de tamaño menor a 25 cm. Del número total de ejemplares
sólo cinco eran grandes, con una masa de 3 kg cada uno (10% del peso total), 36 pertenecían a la
talla mediana, con 18 kg (60% del peso total), de aproximadamente 0.5 kg cada uno y 40 eran de
tamaño chico, de poco más de 200 g en promedio cada uno, con un peso total de 9 kg (el 30% del
peso total) (Ver Anexo 4. Archivo fotográfico).

3.1.2 Determinación de la cantidad porcentual de músculo y de desperdicio

El inconveniente más grande en el aprovechamiento del filete de esta especie es la dureza de su
piel y cabeza, lo que dificulta en gran medida la extracción del músculo (“filete”). Para fines de
esta investigación, la elaboración de la harina se hizo de manera completa (incluyendo vísceras).
Sin embargo, a cuatro de los cinco ejemplares grandes se les extrajo el músculo, con el objeto de
cuantificar la proporción entre éste y los residuos (cabeza, esqueleto, piel y vísceras).

Para la extracción del músculo se hace una incisión a la altura del opérculo, circundando el
pescado sin desmembrar la cabeza; se da vuelta, y por la parte de abajo del espécimen; se hace
otra incisión transversal partiendo de la misma altura del opérculo y hasta la aleta anal (esta parte
es la única que es relativamente suave, ya que el músculo está recubierto por una coraza
sumamente gruesa por la parte dorsal del espécimen); se corta la cola caudal; se comienza a abrir

___________________________________________________________________________________________
Obtención de un alimento balanceado extrudido a partir de harina de pescado proveniente de Plecostomus punctatus
36
el pescado, permitiendo extraer todas las vísceras del animal y con esto se pueda limpiar; se
comienza a filetear el músculo con un cuchillo fino, partiendo de la zona abdominal hasta la aleta
dorsal; se pesa el músculo de los especímenes de mayor tamaño, se calcula la cantidad porcentual
de músculo y la correspondiente al desperdicio.

3.1.3. Secado

Esta operación se llevó a cabo en un secador de charolas al vacío (Fotografía 3.1), marca J.P.
Devine Co., modelo 3SPC Búfalo que se encuentra ubicado en el Laboratorio de Ingeniería
Química de la Facultad de Química de la UNAM. Opera con vapor saturado como medio de
calentamiento y el vacío se obtiene por medio de una bomba. Se seleccionaron 25.9 kg de
pescado húmedo descongelado -se guardó el resto (4.1 kg)- los que se pusieron dentro del
secador en 18 charolas, a una presión de 41 kPa (12 in de Hg) y una temperatura fluctuante entre
los 60 y los 80ºC durante 18 horas, que fue el tiempo promedio de secado.

Fotografía 3.1 Secador de charolas al vacío

Después del proceso de secado, se observó que era sumamente sencillo separar el músculo
deshidratado del resto del pescado. Por esta razón, se tomó una muestra de 1 kg de filetes de
varios de los pescados secos, separados manualmente. El valor nutricional de este filete se

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Obtención de un alimento balanceado extrudido a partir de harina de pescado proveniente de Plecostomus punctatus
37
considera que puede ser muy alto, como los de todos los pescados, y este procedimiento podría
significar una alternativa de explotación del filete de “Pez Diablo” deshidratado, si tener que
pasar por el difícil proceso de extracción del mismo en el espécimen fresco.

3.1.4. Molienda y obtención de la harina del “Pez Diablo”

Una vez seco el pescado se efectuó la molienda enun molino de dientes marca Imperial. El
molino es impulsado manualmente por una manivela, la que hace rotar un tornillo sinfín,
logrando que el material pase por un juego de dientes que rotan con el mismo impulso del
tornillo, reduciendo así el tamaño de la partícula y formando una harina, la que se almacena en un
congelador a -5°C. Se obtuvieron harinas de “Pez Diablo” integral para todos los experimentos.

3.2 Evaluación de la distribución granulométrica

La granulometría de cada una de las harinas que conforman la dieta para tilapia (Tabla 3.3), es
una variable a considerar. Por tanto, todas y cada una se pasaron por un juego de tamices de
pruebas físicas marca Montinox, el que se integra por nueve bastidores con aberturas de malla de:
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 y 100.

Se pesaron 250 g de cada una de las harinas de las materias primas, se colocaron en el juego de
tamices y se hicieron cerner por 20 minutos, se pesaron las cantidades retenidas en cada malla y
se calcularon las cantidades porcentuales en relación con el total de la masa puesta dentro del
juego de tamices. Se elaboraron las gráficas correspondientes para cada una de las harinas que
integran la dieta (ver Figuras 4.2 a 4.5), y se comprobó que el 80% de las partículas fueran
menores a la malla No.18 (1.2 mm). En todos los casos, se utilizaron dos tamices intermedios
(mallas No. 14 y 18) entre las mallas No. 10 y 20, debido a que ésta es la zona de mayor
retención de partículas en todas las harinas y la de interés para el estudio (Subcapítulo 4.5).

De no cumplirse con esta especificación, se debe utilizar un pulverizador o incrementar el
esfuerzo de la molienda. Los granos de tamaño de partícula grande pueden interferir en la
gelatinización de los almidones y formar puntos de ruptura en el “pelet” y, al tener puntos de

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Obtención de un alimento balanceado extrudido a partir de harina de pescado proveniente de Plecostomus punctatus
38
ruptura, la pérdida de materia se incrementa, así como la posibilidad de que el alimento deje de
flotar (Subcapítulo 4.5).

3.3 Análisis bromatológicos de las harinas de pescado.
Los componentes de los alimentos son sistemas sumamente complejos; sin embargo, una forma
práctica de estudiarlos es dividirlos en dos grupos, los macrocomponentes y los
microcomponentes. Los primeros se dividen, a su vez, en: hidratos de carbono, lípidos y prótidos
y los segundos en: minerales y vitaminas (Aragón y Novoa, 1994).

Desde hace tiempo, se ideó un mecanismo de análisis que fuera sencillo y barato, como respuesta
a la necesidad de analizar cantidades grandes de alimentos. Este procedimiento sigue siendo
utilizado y se conoce como análisis bromatológico (en la jerga alimentaria, algunos profesionales
lo conocen como “proximal” que desafortunadamente, significa, “la parte de un miembro o un
órgano más próxima a la línea media del organismo en cuestión”, por lo que es incorrecto su
uso). Consiste en la determinación de: humedad; cenizas; proteína cruda o prótidos; grasa cruda;
fibra cruda y, por diferencia del 100%, se calculan los hidratos de carbono o carbohidratos
asimilables (Aragón y Novoa, 1994).

Para conocer el valor nutrimental de las posibles fuentes de proteína del “Pez Diablo” y del
producto final, se realizaron cuatro análisis bromatológicos: uno, para la harina integral (músculo,
vísceras y estructuras óseas); otro, para el desperdicio del proceso de fileteo; uno más, para el
filete seco y; otro más para filete fresco (sin deshidratar). La segunda determinación analítica se
efectuó contemplando la posibilidad de utilizar los filetes para otros fines y los subproductos para
elaborar la harina. Para el producto final, se consideraron también los análisis bromatológicos
completos y uno de nitrógeno no proteico, para corroborar que el alimento cumpliera con los
requerimientos alimentarios, 25 a 35% de proteína (ver Tablas 4.2 a 4.5).

Para las pruebas preliminares de extrusión se usó una harina comercial de pescado, cuya
composición bromatológica también fue determinada.

___________________________________________________________________________________________
Obtención de un alimento balanceado extrudido a partir de harina de pescado proveniente de Plecostomus punctatus
39
Los análisis fueron realizados de acuerdo con las metodologías de la Asociación de Químicos
Analíticos de los EEUU (AOAC, 1990). Por contener una cierta proporción de nitrógeno no
proteico, adicionalmente, las determinaciones analíticas de la harina de pescado integral y la de
desperdicios, se realizaron conforme la metodología descrita por Tejada-de-Hernández (1992).
En el Anexo 1 se detallan las metodologías referidas.

3.4 Selección de piensos y esquilmos

Una etapa fundamental en la formulación del alimento es la selección de los piensos y de los
esquilmos, nutrimentos que proporcionan energía. Debido a que constituyen un porcentaje
importante dentro de la dieta propuesta, es necesario optimizar los gastos con el fin de que el
alimento sea rentable desde el punto de vista económico. Para lograr esto, se propone tratar de
usar piensos y esquilmos producidos en la zona. Por tanto, se consultó la información publicada
por el INEGI, para el año agrícola más reciente del cual se tenía información, y se compararon
los requerimientos de la dieta con los productos disponibles dentro de la zona (ver Tablas 3.1 y
3.2).

3.5 Dieta propuesta

La factibilidad económica del proceso de la obtención del alimento balanceado depende en gran
medida del costo de las materias primas, si éstas no son producidas en la zona, como es el caso
del arroz (Tabla 3.1 y 3.2), el costo del alimento se incrementará. Como la evaluación económica
del producto sale del alcance de esta investigación, se consideró la dieta propuesta por Gaxiola
(2007)
1
en las investigaciones con tilapias (ver Tabla 3.3).

1
Las modificaciones a la dieta se harán exclusivamente para mejorar el comportamiento físico
del “pelet” en el agua.

La formulación modelo o control de Gaxiola (2007) sugiere un tamaño del “pelet”, de 3 a 4 mm,
una humedad del 10%, un contenido de proteína y de almidones de 28% y de 35%,
respectivamente. Estas características formaron parte de las especificaciones para la elaboración
del alimento balanceado a partir de la harina del “Pez Diablo”.

Para lograr la expansión deseada en el producto final, es necesario hacer un balance de almidones
en la mezcla, ya que un alimento flotante debe tener un mínimo de 20% (Bortone, 2002). Otro
aspecto importante en la dieta, es la cantidad de proteína en la mezcla. Para ello, se realizaron
balances por componente. Para verificar que la formulación propuesta fuera la adecuada y
cumpliera con las especificaciones de un alimento para engorda. La proteína en el alimento se
verifica por medio de un análisis bromatológico final (Subcapítulo 4.6).
ESTADO DE MICHOACÁN
Ciclo: primavera-verano Año Agrícola: 2006 Modalidad: riego+temporal
Municipio Producto Producción estimada (t) Producción obtenida (t) Rendimiento estimado (t/h) Rendimiento obtenido (t/h)
Churumuco
Ajonjolí 206.0 120.0 0.301 0.300
Frijol 8.0 8.0 1.000 1.000
Maíz grano 4,624.0 3,315.0 1.700 1.700
Sorgo grano 5,420.0 4,040.0 2.000 2.000
La Huacana
Ajonjolí 606.0 360.0 0.600 0.600
Frijol 12.0 12.0 1.200 1.200
Maíz grano 16,410.0 12,300.0 3.000 3.000
Pepino 400.0 400.0 20.000 20.000
Sorgo grano 11,880.0

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