Ekstruzja żywności

Makaron to wytłaczany pusty makaron
Wyciskanie ciasta na churros w Strasburgu

Ekstruzja w przetwórstwie spożywczym polega na przeciskaniu miękkich, wymieszanych składników przez otwór w perforowanej płycie lub matrycy przeznaczonej do nadania wymaganego kształtu. Ekstrudowana żywność jest następnie cięta do określonego rozmiaru za pomocą ostrzy. Maszyną, która przepycha mieszankę przez matrycę, jest wytłaczarka , a mieszanka jest znana jako ekstrudat . Wytłaczarka jest zwykle dużą, obracającą się śrubą ściśle dopasowaną do nieruchomej beczki, na końcu której znajduje się matryca.

Ekstruzja umożliwia masową produkcję żywności poprzez ciągły, wydajny system, który zapewnia jednorodność produktu końcowego. Produkty spożywcze wytwarzane metodą ekstruzji mają zazwyczaj wysoką zawartość skrobi. Należą do nich niektóre makarony , pieczywo ( grzanki , paluszki chlebowe i płaskie pieczywo ), wiele płatków śniadaniowych i gotowych do spożycia przekąsek , wyroby cukiernicze , gotowe ciasto na ciastka , niektóre pokarmy dla dzieci , pełnotłusta soja , teksturowane białko roślinne , niektóre napojów oraz suchej i półwilgotnej karmy dla zwierząt domowych .

Proces

Bezpróżniowa wytłaczarka do makaronu z krótkimi towarami z 1958 roku

W procesie wytłaczania surowce są najpierw mielone do odpowiedniej wielkości cząstek, zwykle do konsystencji grubej mąki. Sucha mieszanka przechodzi przez kondycjoner, w którym dodaje się inne składniki w zależności od docelowego produktu; mogą to być płynny cukier , tłuszcze , barwniki , mięso lub woda. Aby rozpocząć proces gotowania, wtryskiwana jest para , a wstępnie kondycjonowana mieszanka (ekstrudat) jest następnie przepuszczana przez wytłaczarkę. Wytłaczarka to duża, obracająca się śruba ciasno dopasowana do nieruchomej beczki, na końcu której znajduje się matryca. Obracający się ślimak ekstrudera przepycha ekstrudat w kierunku i przez matrycę. Ekstrudat pozostaje w ekstruderze przez czas przebywania . [ potrzebne źródło ]

Wiele wytłaczanych produktów pęcznieje i zmienia teksturę podczas wytłaczania z powodu zmniejszenia sił i uwalniania wilgoci i ciepła. Zakres, w jakim to robi, jest znany jako współczynnik ekspansji . Ekstrudat jest cięty na żądaną długość przez ostrza na wyjściu ekstrudera, które obracają się wokół otworów matrycy z określoną prędkością. Następnie produkt schładza się i suszy, uzyskując sztywność przy zachowaniu porowatości. [ potrzebne źródło ]

Gotowanie odbywa się w ekstruderze, gdzie produkt wytwarza własne tarcie i ciepło dzięki wytwarzanemu ciśnieniu (10–20 bar). W pewnych warunkach proces ten może indukować zarówno denaturację białek , jak i żelatynizację skrobi .

Wiele procesów wytłaczania żywności obejmuje wysoką temperaturę przez krótki czas. Ważnymi czynnikami procesu wytłaczania są skład ekstrudatu, długość ślimaka i prędkość obrotowa, temperatura i wilgotność bębna, kształt matrycy i prędkość obrotowa ostrzy. Są one kontrolowane w oparciu o pożądany produkt, aby zapewnić jednolitość produkcji. [ potrzebne źródło ]

Wilgoć jest najważniejszym z tych czynników i wpływa na lepkość mieszanki , działając w celu uplastycznienia ekstrudatu. Zwiększenie wilgotności zmniejszy lepkość, moment obrotowy i temperaturę produktu oraz zwiększy gęstość nasypową. Zmniejszy to również nacisk na matrycę. Większość procesów ekstruzji w przetwórstwie spożywczym przeprowadza się przy wilgotności od niskiej do średniej (poziom wilgotności poniżej 40%). Wytłaczanie o wysokiej wilgotności jest znane jako wytłaczanie na mokro , ale nie było stosowane zbyt długo przed wprowadzeniem wytłaczarek dwuślimakowych (TSE), które mają bardziej wydajne możliwości przenoszenia. Najważniejszym reologicznym w ekstruzji na mokro ekstrudatu wysokoskrobiowego jest temperatura.

Ilość soli w ekstrudacie może decydować o kolorze i teksturze niektórych ekstrudowanych produktów. Stopień spęcznienia i przewiewność produktu zależą od stężenia soli w ekstrudacie, prawdopodobnie w wyniku reakcji chemicznej między solą a skrobią w ekstrudacie. Zmiany koloru w wyniku stężenia soli mogą być spowodowane „zdolnością soli do zmiany aktywności wody ekstrudatu, a tym samym zmiany szybkości reakcji brązowienia”. Sól jest również używana do rozprowadzania mniejszych składników, takich jak barwniki spożywcze i aromaty , po wytłaczaniu; są one bardziej równomiernie rozłożone na powierzchni produktu po zmieszaniu z solą.

Historia

Linia do produkcji suchego makaronu z lat 30-tych

Pierwsza wytłaczarka została zaprojektowana do produkcji kiełbas w latach 70. XIX wieku. Suchy makaron i płatki śniadaniowe są produkowane metodą ekstruzji od lat trzydziestych XX wieku, a metoda ta jest stosowana do produkcji karmy dla zwierząt domowych od lat pięćdziesiątych XX wieku (pierwsza ekstrudowana karma dla psów: Purina Dog Chow w 1957 r. I pierwsza ekstrudowana karma dla kotów: Purina Friskies w 1962 r.) . Niektóre domowe urządzenia kuchenne, takie jak maszynki do mielenia mięsa i niektóre rodzaje maszyn do makaronu, wykorzystują wytłaczanie. Worki cukiernicze (worki do szprycowania), wyciskane ręcznie, działają na zasadzie wytłaczania. [ potrzebne źródło ]

Efekty

Ekstruzja umożliwia masową produkcję żywności poprzez ciągły, wydajny system, który zapewnia jednorodność produktu końcowego. Osiąga się to poprzez kontrolowanie różnych aspektów procesu wytłaczania. Umożliwiło to również produkcję nowych przetworzonych produktów spożywczych i „zrewolucjonizowało wiele konwencjonalnych procesów produkcji przekąsek”. Proces wytłaczania powoduje „reakcje chemiczne zachodzące w cylindrze wytłaczarki i na matrycy”. Ekstruzja ma następujące efekty:

Materiał, z którego wykonana jest matryca do wytłaczania, może mieć wpływ na produkt końcowy. Szorstkie z brązu na wytłaczarkach do makaronu dają bardziej szorstką powierzchnię niż gładkie matryce ze stali nierdzewnej , uważane za lepsze przyleganie bardziej płynnych sosów do makaronu; makaron wykonany w ten sposób jest oznaczony jako makaron „z brązu”, aby wskazać produkt premium.

Wpływ „gotowania ekstruzyjnego na jakość odżywczą jest niejednoznaczny”, ponieważ ekstruzja może zmieniać węglowodany, błonnik pokarmowy, profil białek i aminokwasów, witaminy i zawartość minerałów w ekstrudacie w sposób korzystny lub szkodliwy.

Ekstruzja w wysokiej temperaturze przez krótki czas „minimalizuje straty witamin i aminokwasów”. Ekstruzja umożliwia masową produkcję niektórych produktów spożywczych i „denaturuje czynniki antyodżywcze”, takie jak niszczenie toksyn lub zabijanie mikroorganizmów . Może również poprawiać „jakość i strawność białka” oraz wpływać na kształt, teksturę, barwę i smak produktu.

Może również powodować fragmentację białek, skrobi i polisacharydów nieskrobiowych, tworząc „reaktywne cząsteczki, które mogą tworzyć nowe wiązania niespotykane w naturze”. Obejmuje to reakcje Maillarda , które zmniejszają wartość odżywczą białek. Witaminy nietrwałe termicznie mogą ulec zniszczeniu. Od 1998 roku niewiele wiadomo na temat stabilności lub biodostępności fitochemikaliów biorących udział w wytłaczaniu. Stwierdzono, że jakość odżywcza poprawia się w umiarkowanych warunkach (krótki czas trwania, wysoka wilgotność, niska temperatura), podczas gdy negatywny wpływ na jakość odżywczą ekstrudatu występuje w przypadku wysokiej temperatury (co najmniej 200 °C), niskiej wilgotności (mniej niż 15 %) lub niewłaściwych składników w mieszance.

Artykuł badawczy z 2012 roku wskazuje, że użycie nietradycyjnych mąk zbożowych, takich jak amarantus , gryka czy jaglana , może być wykorzystane do obniżenia indeksu glikemicznego płatków śniadaniowych wytwarzanych metodą ekstruzji. Ekstrudat wykorzystujący te mąki zbożowe wykazuje wyższą gęstość objętościową i produktową, ma podobny stopień spęcznienia i ma „znaczną redukcję łatwostrawnych węglowodanów i wolnostrawnych węglowodanów”. W artykule z 2008 roku stwierdzono, że zastąpienie od 5% do 15% mąki pszennej i białej mąki błonnikiem pokarmowym w mieszance ekstrudowanych płatków śniadaniowych znacznie zmniejsza „szybkość i stopień hydrolizy węglowodanów produktów ekstrudowanych”, co zwiększa poziom wolno trawionych węglowodanów i obniżył poziom szybko trawionych węglowodanów.

Produkty

Wytłaczanie umożliwiło produkcję nowych przetworzonych produktów spożywczych i „zrewolucjonizowało wiele konwencjonalnych procesów produkcji przekąsek”.

Loki serowe wykonane za pomocą ekstrudera

Różne rodzaje produktów spożywczych wytwarzanych metodą wytłaczania zazwyczaj mają wysoką zawartość skrobi. Rodzaje ekspandowane bezpośrednio obejmują płatki śniadaniowe i płatki kukurydziane i są wytwarzane w warunkach wysokiej temperatury i niskiej wilgotności przy dużym ścinaniu . Do produktów nieekspandowanych zaliczamy makarony , które powstają przy wilgotności pośredniej (ok. 40%) i niskiej temperaturze. Produkty teksturowane obejmują analogi mięsa , które są wytwarzane przy użyciu białek roślinnych („teksturowane białko roślinne”) i długiej matrycy w celu „nadawania ekstrudatowi włóknistej, przypominającej mięso struktury” oraz pasty rybnej . Wyroby cukiernicze wytwarzane metodą wytłaczania obejmują gumę do żucia , lukrecję i toffi .

Niektóre sery topione i analogi serów są również wytwarzane przez wytłaczanie. Sery topione wytłaczane z niską wilgotnością i temperaturą „mogą lepiej nadawać się do produkcji przy użyciu technologii wytłaczania” niż sery o wysokiej wilgotności lub temperaturze. Sery o niższej wilgotności są twardsze i bardziej podatne na żucie, a ser cheddar o niskiej wilgotności i temperaturze wytłaczania 80°C był preferowany przez uczestników badania w porównaniu z innymi ekstrudowanymi serami cheddar produkowanymi w innych warunkach. Średni czas przebywania ekstrudatu wynoszący około 100 sekund może wytworzyć „sery topione lub analogi sera o różnej teksturze (do smarowania do krojenia)”.

Inne produkty spożywcze często wytwarzane przez wytłaczanie obejmują niektóre pieczywo ( grzanki , paluszki chlebowe i płaskie pieczywo ), różne gotowe do spożycia przekąski , gotowe ciasto na ciastka , niektóre pokarmy dla dzieci , niektóre napoje oraz suchą i półwilgotną karmę dla zwierząt domowych . Konkretne przykłady obejmują loki serowe, makarony , figowe Newtony , żelki , sevai i niektóre frytki . Ekstruzję stosuje się również do modyfikacji skrobi i granulowania pasz dla zwierząt . [ potrzebne źródło ]

Zobacz też

Dalsza lektura

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Food_extrusion&oldid=1112906222 ”