Что значит экструдированный продукт

Экструзия (технологический процесс)

Экстру́зия (от позднелат. extrusio — выталкивание) — технология получения изделий путем продавливания расплава материала через формующее отверстие. Обычно используется в производстве полимерных (резиновых смесей, пластмасс, крахмалсодержащих и белоксодержащих смесей), ферритовых изделий (сердечники), а также в пищевой промышленности (макароны, лапша и тп.), путем продавливания расплава материала через формующее отверстие экструдера.

Экструзия представляет собой непрерывный технологический процесс, заключающийся в продавливании материала, обладающего высокой вязкостью в жидком состоянии, через формующий инструмент (экструзионную головку, фильеру), с целью получения изделия с поперечным сечением нужной формы. В промышленности переработки полимеров методом экструзии изготавливают различные погонажные изделия, такие, как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников- рассеиватели и т. д. Основным технологическим оборудованием для переработки полимеров в изделия методом экструзии являются одночервячные, многочервячные, поршневые и дисковые экструдеры.

Экструдер — машина для формования пластичных материалов, путем придания им формы, при помощи продавливания (экструзии) через профилирующий инструмент (экструзионную головку).

Экструдер состоит из: корпуса с нагревательными элементами; рабочего органа (шнека (винт Архимеда), диска, поршня), размещённого в корпусе; узла загрузки перерабатываемого материала; силового привода; системы задания и поддержания температурного режима, других контрольно-измерительных и регулирующих устройств. По типу основного рабочего органа (органов) экструдеры подразделяют на одно-, двух- или многошнековые (червячные), дисковые, поршневые (плунжерные) и др. Двухшнековые экструдеры в зависимости от конфигурации шнеков могут быть параллельными или коническими. В зависимости от направления вращения — с сонаправленным или противонаправленным вращением шнеков.

Содержание

Виды экструзии

• Холодная синяя экструзия — возможны только механические изменения в материале вследствие медленного его перемещения под давлением и формованием этого продукта с образованием заданных форм.

• Теплая экструзия — сухие компоненты сырья смешиваются с определенным количеством воды и подают в экструдер, где наряду с механическим его подвергают еще и тепловому воздействию. Продукт нагревается извне. Получаемый экструдат отличается небольшой плотностью, незначительным увеличением в объёме, пластичностью, а также ячеистым строением. Иногда экструдату необходимо подсушивание.

• Горячая экструзия — процесс протекает при высоких скоростях и давлениях, значительном переходе механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях материала. Кроме того, может иметь место регулируемый подвод тепла как непосредственно к продукту, так и через наружные стенки экструдера. Массовая доля влаги в сырье при горячей экструзии составляет 10…20 %, а температура превышает 120 °C.

Применение экструзионной технологии

Химическая промышленность

В химической промышленности метод экструзии применяется для нагрева, пластификации, гомогенизации и придания необходимой формы исходному сырью. Химический состав конечного продукта при этом идентичен химическому составу исходного сырья, что позволяет добиваться стабильного качества продукта прибегая при этом к минимальному количеству настроек экструдера, этим объясняется относительная простота машин, работающих в химической промышленности. Методом экструзии в химической промышленности изготавливают различные погонажные изделия, такие как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников — рассеиватели и т. д.

Пищевая промышленность

В пищевой промышленности метод экструзии применяется намного шире. В ходе процесса под действием значительных скоростей сдвига, высоких скоростей и давления, происходит переход механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях перерабатываемого сырья, например денатурация белка, клейстеризация и желатинизация крахмала, а также другие биохимические изменения.

Экструзионные продукты, получаемые на пищевых экструдерах

• пельмени
• кукурузная палочка
• подушечки и трубочки с начинкой
• хрустящие хлебцы и соломка
• фигурные сухие завтраки
• хлопья кукурузные и из других злаков
• быстрозавариваемые каши
• детское питание
• фигурные чипсы
• экструзионные сухарики
• мелкий шарик из риса, кукурузы, гречи, пшеницы, для наполнения и обсыпки шоколадных изделий, мороженого и других кондитерских изделий
• пищевые отруби
• набухающая мука, панировка
• продукты вторичной переработки хлеба
• соевые продукты: соевый текстурат, концентрат (применяются в производстве колбасы, сосисок, котлет и т. д.), кусковые соевые продукты (фарш, гуляш, бифштекс, тушенка и т. д.)
• продукты переработки отходов животноводства
• модифицированный крахмал
• реагент на основе крахмала применяемый в нефте- и газодобыче
• строительные крахмалсодержащие смеси
• основы для клеев

Комбикормовая промышленность

• полножирная соя
• зерновые экструдаты
• корма для кошек, собак, домашних грызунов, крупного рогатого скота
• корма для промысловых и аквариумных рыб

Производство твердого биотоплива

Одним из наиболее популярных методов получения топливных брикетов является использование специальных экструдеров. Процесс предствляет собой прессование шнеком отходов (шелухи подсолнечника, гречихи и т. п.) и мелко измельченных отходов древесины (опилок) под высоким давлением при нагревании от 250 до 350 С°. Получаемые топливные брикеты не включают в себя никаких связующих веществ, кроме одного натурального — лигнина, содержащегося в клетках растительных отходов. Температура, присутствующая при прессовании, способствует оплавлению поверхности брикетов, которая благодаря этому становится более прочной, что немаловажно для транспортировки брикета.

Источник

Экструдированные продукты

Экструдированные продукты (extrusion food) [лат. extrudo — выталкивание, выдавливание] — изделия на основе сырья растительного или животного происхождения, приготовленные с помощью экструзии.

Это способ обработки сырья, при котором масса механически пропускается через винтовой рабочий орган экструдера, поддаваясь воздействую температурой в 120-150°С и высоким давлением (до 40 атмосфер) на протяжении нескольких секунд. Далее разогретая зерновая масса из винтовой части с высоким давлением попадает в область низкого давления на выходе из оборудования, за счет чего происходит «взрыв» – продукт увеличивается в объёме, разрываются связи на клеточном уровне. Из экструдера выходит вспученный пористый продукт в виде жгута.

В процессе экструдирования происходят глубокие изменения в структуре питательных веществ: крахмал распадается на простые сахара, протеины подвергаются денатурации, в бобовых дезактивируются антипитательные вещества, обеззараживается вредная микрофлора. То есть питательные вещества, содержащиеся в кормах становятся намного доступнее. При этом аминокислоты и витамины не разрушаются, благодаря кратковременности процесса. Экструдат при транспортировке не расслаивается и не пылит.

Экструзия объединяет в одном процессе несколько стадий обработки сырья:

– тепловую: сырье нагревается до 120-150°С, что повышает перевариваемость питательных веществ, улучшает вкусовые качества, снижает содержание антипитательных веществ бобовых культур (ингибиторы трипсина, активность уреазы в сое)

– стерилизацию: воздействие температуры и давления полностью уничтожает болезнетворные микроорганизмы, что позволяет использовать метод экструзии для переработки отходов с боен и т.п.

– увеличение объема: в следствии разрыва стенок клеток (как растительных, так и животных) питательные вещества становятся более доступными, что повышает энергетическую ценность продукта

– измельчение и смешивание: не смотря на то, что часть сырья дробится и перемешивается перед подачей, в камерах ствола экструдера эти процессы продолжаются до тех пор, пока продукт не становится полностью однородным

– обезвоживание: за несколько секунд пребывания сырья в экструдере содержание влаги снижается на 50% от исходной

Где применяют экструзию?

• Производство пищевых продуктов – соевые продукты (соевое мясо, соевый фарш), каши быстрого приготовления, сырье для кондитерской промышленности, сухие завтраки и т.д.
• Производство белкового сырья для комбикормов – экструдированная полножирная соя, экструдированный соевый жмых; экструдированные отходы боен, мясокомбинатов, птицефабрик
• Производство экструдированного зерна (пшеница, кукуруза, ячмень, горох и т.д.) для использования в комбикормах для молодняка
• Производство соевого масла

Примеры продуктов экструдирования для кормления сельскохозяйственных животных

Экструдированный соевый жмых Экструдированное зерно кукурузы

Экструдированное зерно пшеницы Экструдированные отходы мясопереработки

Источник

Пищевая экструзия — Food extrusion

Экструзия используется в пищевой промышленности , продавая мягкие смешанные ингредиенты через отверстие в перфорированной пластине или фильере, предназначенной для получения необходимой формы. Затем экструдированные продукты нарезаются лезвиями определенного размера. Машина, проталкивающая смесь через головку, представляет собой экструдер , а смесь называется экструдатом . Экструдер обычно представляет собой большой вращающийся шнек, плотно прилегающий к неподвижному цилиндру, на конце которого находится фильера.

Экструзия обеспечивает массовое производство пищевых продуктов с помощью непрерывной эффективной системы, обеспечивающей однородность конечного продукта. Пищевые продукты, изготовленные методом экструзии, обычно имеют высокое содержание крахмала. К ним относятся макаронные изделия , хлеб ( гренки , хлебные палочки и лепешки ), много сухих завтраков и готовых закусок , кондитерские изделия , готовое тесто для печенья , некоторое детское питание , жирная соя , текстурированный растительный белок , некоторые напитки , а также сухие и полувлажные корма для домашних животных .

Содержание

Процесс

В процессе экструзии сырье сначала измельчается до нужного размера частиц, обычно до консистенции муки грубого помола. Сухая смесь проходит через прекондиционер, в который добавляются другие ингредиенты в зависимости от целевого продукта; это может быть жидкий сахар , жиры , красители , мясо или вода. Для запуска процесса варки вводится пар , а предварительно кондиционированная смесь (экструдат) пропускается через экструдер. Экструдер представляет собой большой вращающийся шнек, плотно помещенный в неподвижный цилиндр, на конце которого находится фильера. Вращающийся шнек экструдера проталкивает экструдат в направлении фильеры и сквозь нее. Экструдат находится в экструдере на время пребывания .

Многие экструдированные продукты вздуваются и меняют текстуру в процессе экструзии из-за уменьшения сил и выделения влаги и тепла. Степень, в которой это происходит, известна как степень расширения . Экструдат нарезается на желаемую длину ножами на выходе из экструдера, которые вращаются вокруг отверстий фильеры с определенной скоростью. Затем продукт охлаждают и сушат, становясь жестким, сохраняя пористость.

Варка происходит внутри экструдера, где продукт производит собственное трение и тепло из-за создаваемого давления (10–20 бар). При определенных условиях процесс может вызывать как денатурацию белка, так и желатинизацию крахмала .

Многие процессы экструзии пищевых продуктов включают в себя высокую температуру в течение короткого времени. Важными факторами процесса экструзии являются состав экструдата, длина шнека и скорость вращения, температура цилиндра и влажность, форма фильеры и скорость вращения лопастей. Они контролируются на основе желаемого продукта, чтобы гарантировать однородность выпуска.

Влага является наиболее важным из этих факторов, она влияет на вязкость смеси , пластифицируя экструдат. Повышение влажности снизит вязкость, крутящий момент и температуру продукта, а также увеличит объемную плотность. Это также снизит давление на штамп. Большинство процессов экструзии для пищевой промышленности проводится при влажности от низкой до средней (уровень влажности ниже 40%). Экструзия с высоким содержанием влаги известна как мокрая экструзия , но она не использовалась много до появления двухшнековых экструдеров (TSE), которые имеют более эффективную транспортировочную способность. Наиболее важным реологическим фактором при мокрой экструзии экструдата с высоким содержанием крахмала является температура.

Количество соли в экструдате может определять цвет и текстуру некоторых экструдированных продуктов. Степень расширения и воздушность продукта зависят от концентрации соли в экструдате, возможно, в результате химической реакции между солью и крахмалом в экструдате. Изменение цвета в результате концентрации соли может быть вызвано «способностью соли изменять водную активность экструдата и, таким образом, изменять скорость реакций потемнения». Соль также используется для распределения второстепенных ингредиентов, таких как пищевые красители и ароматизаторы , после экструзии; они более равномерно распределяются по поверхности продукта после смешивания с солью.

История

Первый экструдер был разработан для производства колбас в 1870-х годах. Сухие макаронные изделия и сухие завтраки производятся методом экструзии с 1930-х годов, а этот метод применяется в производстве кормов для домашних животных с 1950-х годов (первый экструдированный корм для собак: Purina Dog Chow в 1957 году и первый экструдированный корм для кошек: Purina Friskies в 1962 году). . Некоторые бытовые кухонные приборы, такие как мясорубки и некоторые макаронные изделия, используют экструзию. Кондитерские пакеты ( кондитерские пакеты ), выдавливаемые вручную, работают методом экструзии.

Последствия

Экструзия обеспечивает массовое производство пищевых продуктов с помощью непрерывной эффективной системы, обеспечивающей однородность конечного продукта. Это достигается за счет управления различными аспектами процесса экструзии. Это также позволило производить новые обработанные пищевые продукты и «произвело революцию во многих традиционных процессах производства снеков». Процесс экструзии приводит к «химическим реакциям, которые происходят внутри цилиндра экструдера и в головке». Экструзия имеет следующие эффекты:

• Уничтожение некоторых природных токсинов
• Уменьшение количества микроорганизмов в конечном продукте
• Незначительное увеличение железа — биодоступность
• Создание инсулино-десенсибилизирующих крахмалов (потенциальный фактор риска развития диабета )
• Потеря лизина , незаменимой аминокислоты, необходимой для роста и контроля азота
• Упрощение сложных крахмалов , увеличение скорости разрушения зубов
• Увеличение гликемического индекса в обработанных пищевых продуктах , как «процесс экструзии значительно увеличил доступность углеводов для пищеварения»
• Разрушение витамина А ( бета-каротин )
• Денатурация из белков .

Материал, из которого изготовлена ​​экструзионная матрица, может повлиять на конечный продукт. Шероховатые штампы из бронзы на экструдерах для макаронных изделий дают более шероховатую поверхность, чем гладкие штампы из нержавеющей стали , которые, как считается, обеспечивают лучшее сцепление более жидких соусов для макарон; Изготовленная таким образом паста называется «бронзовая матрица», чтобы указать на продукт премиум-класса.

Влияние «экструзионной варки на питательные качества неоднозначно», поскольку экструзия может изменять углеводы, пищевые волокна, профиль белков и аминокислот, витамины и минеральное содержание экструдата в пользу или вреда.

Кратковременная высокотемпературная экструзия «сводит к минимуму потери витаминов и аминокислот». Экструзия дает возможность массового производства некоторых продуктов питания и «денатурирует антипитательные факторы», такие как уничтожение токсинов или уничтожение микроорганизмов . Он также может улучшить «качество и усвояемость протеина» и влияет на форму, текстуру, цвет и вкус продукта.

Это также может вызвать фрагментацию белков, крахмалов и некрахмальных полисахаридов с образованием «реактивных молекул, которые могут образовывать новые связи, не встречающиеся в природе». Сюда входят реакции Майяра, снижающие пищевую ценность белков. Витамины с тепловой лабильностью могут разрушаться. По состоянию на 1998 год мало что известно о стабильности или биодоступности фитохимических веществ, участвующих в экструзии. Было обнаружено, что питательные качества улучшаются при умеренных условиях (короткое время, высокая влажность, низкая температура), тогда как отрицательное влияние на питательные качества экструдата оказывает высокая температура (не менее 200 ° C), низкая влажность (менее 15 ° C). %) или неправильные компоненты в смеси.

В исследовательском документе 2012 года указывается, что использование нетрадиционной зерновой муки, такой как амарант , гречиха или просо , можно использовать для снижения гликемического индекса хлопьев для завтрака, производимых методом экструзии. Экструдат, в котором используется эта мука из злаков, имеет более высокую насыпную массу и плотность продукта, имеет аналогичную степень расширения и имеет «значительное снижение легкоусвояемых и медленно усваиваемых углеводов». В документе 2008 года говорится, что замена 5–15% пшеничной и белой муки диетическим волокном в экструдированной смеси хлопьев для завтрака значительно снижает «скорость и степень гидролиза углеводов в экструдированных продуктах», что увеличивает уровень медленно усваиваемых продуктов. углеводов и снижен уровень быстро усваиваемых углеводов.

Товары

Экструзия позволила производить новые обработанные пищевые продукты и «произвела революцию во многих традиционных процессах производства снеков».

Различные типы пищевых продуктов, производимые методом экструзии, обычно имеют высокое содержание крахмала. К типам прямого вспенивания относятся хлопья для завтрака и кукурузные завитки, которые производятся в условиях высокой температуры и низкой влажности при высоком сдвиге . К невспененным продуктам относятся макаронные изделия , которые производятся при средней влажности (около 40%) и низкой температуре. Текстурированные продукты включают аналоги мяса , которые изготовлены с использованием растительных белков («текстурированный растительный белок») и длинной фильеры для «придания экструдату волокнистой мясоподобной структуры» и рыбной пасты . Кондитерские изделия, изготовленные методом экструзии, включают жевательную резинку , лакрицу и ирис .

Некоторые плавленые сыры и аналоги сыра также производятся методом экструзии. Плавленые сыры, подвергнутые экструзии с низкой влажностью и температурой, «могут лучше подходить для производства с использованием технологии экструзии», чем сыры с высокой влажностью или температурой. Сыры с более низким содержанием влаги более твердые и жевательные, а сыр чеддер с низким содержанием влаги и температурой экструзии 80 ° C был предпочтен участниками исследования другим экструдированным сырам чеддер, произведенным в других условиях. Среднее время пребывания экструдата около 100 секунд позволяет производить «плавленые сыры или аналоги сыра различной текстуры (от намазываемых до нарезанных)».

Другие пищевые продукты, часто производимые методом экструзии, включают хлеб ( гренки , хлебные палочки и лепешки ), различные готовые к употреблению закуски , предварительно приготовленное тесто для печенья , некоторое детское питание , некоторые напитки , а также сухие и полувлажные корма для домашних животных. . Конкретные примеры включают сыр локоны, макароны , рис Ньютоны , драже , sevai , и некоторые французский картофель . Экструзия также используется для модификации крахмала и гранулирования кормов для животных .

Источник