Продукты экструзионной технологии

Продукты экструзионной технологии — это пищевые концентраты на зерновой основе, получаемые методом экструзии, подразумевающей продавливание вязкого расплава или густой пасты через формующее отверстие. Данная технология используется для производства крупяных палочек, фигурных изделий, сухих завтраков и подобных продуктов.

Специфика производства продуктов экструзионной технологии

Процесс производства продуктов экструзионной технологии основан на использовании специального оборудования — экструдера. Экструдер использует давление для воздействия на рецептурную смесь, содержащую зерновое сырье и дополнительные компоненты. Основные этапы производственной цепи включают дозирование, смешивание жидких и сыпучих компонентов, просеивание, наполнение начинкой, резку и упаковку.

Сырьевая база формируется из растительных зерновых культур, преимущественно не содержащих глютен и обладающих высоким содержанием крахмала. Типичными материалами являются цельное зерно, крупа, мука гречки, риса, кукурузы, а также картофельный и кукурузный крахмал. Дополнительно в рецептуру добавляют отруби, солод, пшеничный зародыш и вкусовые добавки (сахар, соль, орехи, сухофрукты, растительное масло, пряности) в зависимости от целевого продукта.

Производственный процесс разделяется на три основных вида экструзии:

• холодная формовка;
• варка и формовка при низком давлении;
• варка и формовка при высоком давлении.

Холодная формовка предполагает формование без термической обработки, после чего продукты обычно обжариваются в масле. При низком давлении сначала происходит варка, после чего формованный продукт охлаждается до температуры ниже 100 °С, высушивается и дополнительно обрабатывается (взрывание или обжарка).

Высокотемпературная экструзия при высоком давлении предусматривает гидротермическую обработку сырья при температуре 150–200 °С. За время обработки от 10 до 45 секунд сырье приобретает пластичное состояние и проходит полный процесс клейстеризации крахмала. После выхода из зоны экструдера продукт быстро твердеет, образуя структуру с новыми физико-механическими свойствами.

В экструдерах одновременно совмещаются процессы смешивания, гомогенизации, формования и частичного подсушивания. При этом высокая температура и давление разрушают микрофлору и ферменты, что повышает качество и срок хранения конечного продукта.

Экструзионная обработка сопровождается испарением перегретой влаги при выпрессовывании через матрицу, что приводит к экспандированию (вспучиванию) и увеличению объема изделий. Важно контролировать параметры температуры и давления, чтобы избежать недостаточного вспучивания или обугливания сырья.

Производство сладких плиток на основе экструзионных зерновых продуктов

Технология производства сладких плиток использует экструдаты, полученные на основе пшеницы, кукурузы и риса. Гранулы экструдатов обладают хрустящей структурой, которой достигают благодаря оптимизации состава сырья и параметров формовочной смеси.

Баланс питательных веществ в изделиях достигается с помощью сочетания минеральных веществ, витаминов, аминокислот и углеводов. Это возникает вследствие особенностей экструзионной обработки и правильного подбора компонентов.

Вкусовое разнообразие обеспечивается за счет добавления измельченных фруктовых, овощных цукатов, сухофруктов и орехов. Для увеличения срока хранения и улучшения органолептических свойств плиток используется покрытие сахарной, шоколадной или жировой глазурью. Каждое из этих покрытий имеет свои технологические особенности и влияет на срок годности и качество.

Основные параметры производства сладких плиток:

• Размер гранул экструдата 2–5 мм;
• Влажность сырья перед экструзией 12–15 %;
• Температурный режим экструдера 160–190 °С;
• Давление в камере экструдера до 30 МПа;
• Срок хранения изделий от 6 до 12 месяцев в зависимости от упаковки и глазури.

Биохимические изменения при производстве продуктов экструзионной технологии

Экструзионная технология приводит к значительным биохимическим преобразованиям в течение короткого времени экструзии — 40–50 секунд. Одним из основных изменений является рост количества декстринов до 35-40 %, что увеличивает растворимость крахмала и улучшает перевариваемость продукта.

Растворимые сахара увеличиваются до 5-7 %, что способствует улучшению вкуса и доступности энергии для организма. В то же время разрыхление клетчатки и гемицеллюлозы повышает их растворимость и биодоступность.

Белки при обработке частично денатурируются, с потерей 15-35 % незаменимых аминокислот. Это ограничивает использование экструдированных продуктов в рационах, требующих высокого содержания аминокислот, но в целом способствует лучшей усвояемости белка.

Витамин C снижается на 30–35 %, тогда как другие витамины теряются не более чем на 15 %. Суммарное содержание водорастворимых веществ достигает 50-60 %, что свидетельствует о глубоком изменении химического состава в пользу усвояемости и текстурных изменений.

Меланоидины образуются в минимальном количестве, что исключает нежелательное потемнение изделий и сохранение их привлекательного цвета после обработки.

Технические характеристики и виды экструдирующего оборудования

Экструдирующее оборудование классифицируется по принципу действия на одновинтовые и двухвинтовые экструдера. Одновинтовые имеют простую конструкцию и способны обеспечивать давление до 40 МПа, а двухвинтовые экструдеры обеспечивают более равномерное смешивание и высокую степень гомогенизации.

Температурный диапазон работы экструдера колеблется от 80 до 220 °С. Рабочая длина экструдера определяется коэффициентом L/D (от 10 до 24), что влияет на время пребывания сырья в зоне обработки и, соответственно, на степень модификации продукта.

Рабочее давление в камере зависит от типа и объема сырья, варьируясь от 5 до 30 МПа. Скорость вращения винта экструдера — от 50 до 550 об/мин — регулирует интенсивность сдвиговых усилий и влияет на механические свойства конечного продукта.

Режимы работы экструдера можно условно разделить на:

• низкотемпературный и низкодавленияй — для формирования изделий с последующей термообработкой;
• высокотемпературный и высокодавленияй — для получения полностью модифицированных продуктов с клейстеризацией крахмала;
• скоростной режим с повышенной энергией сдвига — для повышения гомогенизации и образования мелкодисперсных смесей.

Матрица выбора метода и оборудования для продуктов экструзионной технологии

Ниже представлена матрица условий выбора методов экструзии и соответствующего оборудования в зависимости от целей производства и характеристик исходного сырья.

Применение выбранного метода должно учитывать баланс между технологическими параметрами, качеством сырья и требуемыми свойствами готовой продукции. К примеру, высокая температура экструзии увеличивает эффективность клейстеризации, но уменьшает содержание чувствительных компонентов.