Εκβολή (Εξώθηση) των Τροφίμων Extrusion Cooking

Transcript

1 Εκβολή (Εξώθηση) των Τροφίμων Extrusion Cooking Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο Τμήμα Επιστήμης Διαιτολογίας- Διατροφής 14/4/2020

2 Εκβολή Η Εκβολή (εξώθηση, extrusion) είναι μια επεξεργασία η οποία συνδυάζει μια σειρά από βασικές φυσικές διεργασίες, όπως ανάμιξη, θέρμανση, μάλαξη, σχηματοποίηση και μορφοποίηση.

3 Εξωθητήρες Ο εξωθητήρας αποτελείται από μία αντλία τύπου κοχλία (βίδας), όμοια με το πιεστήριο κοχλία ή τον κοχλία μεταφοράς, όπου το τρόφιμο συμπιέζεται και δουλεύεται έτσι ώστε να λάβει τη μορφή μιας ημιστερεάς μάζας. Η μάζα αυτή εξαναγκάζεται να διέλθει μέσω ενός στενού ανοίγματος (μήτρα ή καλούπι = die), το οποίο βρίσκεται στην έξοδο της βίδας. Αν το τρόφιμο θερμαίνεται η επεξεργασία χαρακτηρίζεται ως θερμή εξώθηση (hot extrusion ή extrusion cooking).

4 Σκοπός Ο κύριος σκοπός της εξωθήσεως είναι να αυξήσει την ποικιλία των τροφίμων με παραγωγή προϊόντων διαφορετικού σχήματος, υφής, χρώματος και γεύσεως-οσμής από βασικά συστατικά. Η θερμή εξώθηση είναι μια επεξεργασία υψηλής θερμοκρασίας βραχέως χρόνου (HTST), η οποία μειώνει το μικροβιακό φορτίο και αδρανοποιεί τα ένζυμα. Όμως, η κυρία μέθοδος συντηρήσεως τόσο των θερμώς όσο και των ψυχρώς εξωθημένων τροφίμων είναι με μείωση της ενεργότητος ύδατος του προϊόντος.

5 Ποικιλία Προϊόντων Ποικιλομορφία Σχήματα 3-D Συνεξωθημένα προϊόντα

6 Ποικιλία Προϊόντων Σχήματα Ποικιλία μορφών

7 Ποικιλία Προϊόντων Επίπεδο ψωμί Pellets, στιγμιαία άλευρα κ.λπ.

8 Εξάπλωση της Εξωθήσεως Ευκαμψία: Μεγάλη ποικιλία προϊόντων με μεταβολή των ελαχίστων συστατικών και των συνθηκών λειτουργίας του εξωθητήρα Μειωμένο Κόστος: Π.χ. Εξώθηση δημητριακών: οικονομία 19% στις πρώτες ύλες, 100% στην ενέργεια, 14% στα εργατικά και 44% στο κόστος επενδύσεως Υψηλοί Ρυθμοί Παραγωγής & Αυτοματοποιημένη Παραγωγή: Π.χ. snack foods 315 kg/h, δημητριακά χαμηλής πυκνότητος 1200 kg/h και διογκωμένες τροφές κατοικιδίων ζώων 9000 kg/h Απόβλητα: Η διεργασία είναι απαλλαγμένη από τη δημιουργία αποβλήτων

9 Βασικές Αρχές Οι παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν τη φύση των εξωθημένων προϊόντων είναι: οι συνθήκες λειτουργίας του εξωθητήρα οι ρεολογικές ιδιότητες του τροφίμου

10 Βασικές Αρχές Λειτουργικές παράμετροι: Θερμοκρασία Πίεση Διάμετρος του ανοίγματος του καλουπιού Ταχύτητα διατμήσεως

11 Βασικές Αρχές Η ταχύτητα διατμήσεως επηρεάζεται από τον εσωτερικό σχεδιασμό του χιτωνίου ή κάνης (barrel) και την ταχύτητα και τη γεωμετρία του κοχλία (ή κοχλιών) Οι ιδιότητες του υλικού τροφοδοσίας επηρεάζουν σημαντικά την υφή και το χρώμα του εξωθημένου προϊόντος. Πιο σπουδαίοι παράγοντες: περιεκτικότητα υγρασίας φυσική κατάσταση των υλικών χημική τους σύνθεση ιδιαιτέρως δε το ποσό και ο τύπος του αμύλου, των πρωτεϊνών, των λιπών και των σακχάρων

12 Αμυλούχα Προϊόντα Οι μεταβολές στη διαλυτότητα κάτω από διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας και ταχύτητος διατμήσεως παρακολουθούνται με μέτρηση του: Δείκτη Απορροφήσεως Ύδατος (Water Absorption Index, WAI) και Χαρακτηριστικών Διαλυτότητος Ύδατος (Water Solubility Characteristics, WSC)

13 Πρωτεϊνούχα Προϊόντα Σχηματίζουν την ινώδη δομή των δομημένων φυτικών πρωτεϊνών (Texturised Vegetable Proteins, TVP) Μέτρο εκτιμήσεως εκτάσεως μετουσιώσεως των πρωτεϊνών ο δείκτης διαλυτοποιήσεως αζώτου

14 ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Εξωθητήρες Ταξινόμηση: Μέθοδος λειτουργίας, ως ψυχροί και θερμοί Μέθοδος κατασκευής, ως μονού ή διπλού ή διδύμου κοχλία (βίδας)

15 Εξωθητήρας Μονού Κοχλία

16 Εξωθητήρας Διπλού Κοχλία

17 Αρχή Λειτουργίας Ίδια για όλους τους τύπους Περιλαμβάνουν: Τροφοδοσία του κοκκώδους υλικού στο χιτώνιο του εξωθητήρα Ο κοχλίας (ή κοχλίες) το μεταφέρουν, το συμπιέζουν και το "δουλεύουν" (διάτμηση ή μάλαξη) και το μετατρέπουν από κοκκώδες σε μια ημιστερεή πλαστικοποιημένη μάζα Η μάζα εξωθείται μέσω ενός στενού ανοίγματος ή της μήτρας Κατά την έξοδο κόβεται είτε με περιστρεφόμενα μαχαίρια ή με λαιμητόμο (δημιουργία σχημάτων όπως ράβδοι, σφαίρες, "λουκουμάδες", σωλήνες, λωρίδες, στριφτάρια ή κογχύλια) Μερικά εξωθημένα προϊόντα είναι κατάλληλα να δεχθούν

18 Θερμή Εξώθηση Θέρμανση με ατμό, ο οποίος κυκλοφορεί στο διπλότοιχο του χιτωνίου ή με θερμαινόμενους κοχλίες Ηλεκτρική θέρμανση Παραγωγή θερμότητος και από την τριβή του προϊόντος

19 Δημιουργία Συμπιέσεως Στο χιτώνιο δημιουργείται συμπίεση από: Αύξηση διαμέτρου κοχλία και μείωση του βήματος Χρήση κωνικού χιτωνίου (κάνης) με σταθερό ή μειούμενο βήμα κοχλία Τοποθέτηση μέσων περιορισμού στα πτερύγια του κοχλία

20 Θερμή Εξώθηση Είναι μια HTST επεξεργασία, η οποία ελαχιστοποιεί την απώλεια θρεπτικών από τα τρόφιμα και μειώνει το μικροβιακό φορτίο Ο μεγάλος χρόνος ζωής των προϊόντων αυτών οφείλεται στην μικρή ενεργότητα νερού, συνήθως στην περιοχή του 0,1 με 0,4

21 Ψυχρή Εξώθηση Το προϊόν εξωθείται σε λωρίδες χωρίς θέρμανση ή παραμόρφωση από τη διόγκωση του τροφίμου Ο εξωθητήρας διαθέτει ένα κοχλία με βαθιά πτερύγια, ο οποίος λειτουργεί με χαμηλή ταχύτητα εντός ενός λείου χιτωνίου Το υλικό "δουλεύεται" και εξωθείται με μικρή τριβή Χρησιμοποιείται για την παραγωγή προϊόντων πάστας (μακαρονοποιίας), λουκάνικων (hot dogs), ζυμαριών αρτοποιίας (σφολιατοειδή) και μερικών τύπων ζαχαροπλαστικής

22 Λειτουργικά Χαρακτηριστικά Εξωθητήρων Μετρουμένη παράμετρος Εξωθητήρας Πάστας Υψηλής πιέσεως για μορφοποίηση Θερμός χαμηλής διατμήσεως Collet Θερμός υψηλής διατμήσεως Υγρασία τροφοδοσίας (%) Υγρασία προϊόντος (%) Μεγίστη θερμοκρασία προϊόντος ( C) Μεγίστη πίεση (kpa) Χρόνος παραμονής (s) Ταχύτητα κοχλία (rpm) Καθαρή ενέργεια στο προϊόν (kwh/kg) 0,02 0,03 0,07 0,10 0,07 Τύποι προϊόντος Πάστα RTE α, σφαιρίδια, snacks δευτέρας γενεάς α RTE = Δημητριακά έτοιμα για φάγωμα (ready-to-eat cereals) β TVP = Δομημένες φυτικές πρωτεΐνες (Texturised Vegetable Proteins) Μαλακά υγρά προϊόντα, άμυλο, βάσεις για σούπες, RTE Snacks διογκωμένα TVP β, ξηρές τροφές κατοικιδίων, τροποποιημένο άμυλο

23 Εξωθητήρες Μονού Κοχλία Έχουν ένα μόνο κοχλία (βίδα) Ταξινομούνται σε: Υψηλής διατμήσεως (δημητριακά πρωινού και snack foods) Ενδιαμέσου διατμήσεως (breadings και ενδιαμέσου υγρασίας τροφές κατοικιδίων) Χαμηλής διατμήσεως (πάστα και προϊόντα κρέατος)

24 Εξωθητήρας Μονού Κοχλία

25 Ο Μονός Κοχλίας

26 Χαρακτηριστικά Μονού Κοχλία

27

28 Φαινόμενα κατά τα πρώτα στάδια της εκβολής του υλικού Αμέσως μετά την έξοδο από την οπή (die): H πίεση που ασκείται στο υλικό πέφτει αμέσως από τα περίπου 50 bar στο 1 bar (ατμοσφαιρική πίεση) Το προϊόν έχει αρχικά θερμοκρασία κοντά στους 180 ο C Η ενεργότητα νερού στο υλικό είναι Αw=1, ενώ στον αέρα RH<<100% To ιξωδοελαστικό προϊόν (ζυμάρι) διογκώνεται: α. Λόγω της ξαφνικής μείωσης της πίεσης από τα 50 bar στο 1 bar (εκτόνωση) και β. Λόγω της δημιουργίας φυσσαλίδων υδρατμών και εξάτμισης του νερού λόγω διαφοράς (Αw- RH) που ωθεί την ζεστή μάζα προς τα έξω Το ιξώδες του ιξωδοελαστικού υλικού είναι μικρό λόγω υψηλής Τ με αποτέλεσμα την ισχυρή διόγκωση (μικρή αντίσταση στην διάτμηση)

29 Φαινόμενα σε μεταγενέστερα στάδια της εκβολής του υλικού (1) Λίγα s μετά την εκβολή: Το μεγαλύτερο μέρος του νερού έχει εκτονωθεί και εξατμισθεί Υπάρχει σημαντική μείωση της θερμοκρασίας στους 100 ο C λόγω εκτόνωσης. Υπάρχουν ισχυρές ελαστικές δυνάμεις (ιξωδοελαστικό υλικό) που τείνουν να επαναφέρουν το υλικό στις αρχικές διαστάσεις της οπής

30 Φαινόμενα σε μεταγενέστερα στάδια της εκβολής του υλικού (2) Το ιξώδες αυξάνεται πάρα πολύ, λίγα s μετά την εκβολή α. Λόγω μείωσης της υγρασίας που ήδη εξατμίσθηκε β. Λόγω μείωσης της θερμοκρασίας Η τάση συρρίκνωσης σταματά αφού το υλικό αντιδρά στην περαιτέρω συρρίκνωσή του Ως αποτέλεσμα το πορώδες του ξηρού υλικού παραμένει υψηλό, π.χ. ε=0,8-0,95

31 Πορώδες τροφίμου (ε) ε= 1- V s /V b = 1 - ρ b /ρ s ε = πορώδες, αδιάστατο μέγεθος Το ποσοστό του τροφίμου που είναι κενό (ή περιέχει αέρα), 0<ε<1 V s = solid volume (όγκος στερεών), m 3 V b = bulk volume (συνολικός όγκος), m 3 ρ s = solid density, kg/m 3 ρ b = bulk density, kg/m 3

32 Διαδικασίες αύξησης πορώδους Εκβολή Ξήρανση με κατάψυξη??? τροφίμων Η αύξηση του πορώδους αυξάνει τον συνολικό όγκο του τροφίμου άρα δημιουργεί ψευδώς μεγάλη αίσθηση της προς κατανάλωση τροφής

33 Πλεονεκτήματα εκβολής Είναι διεργασία HTST. Γίνεται αποστείρωση, καταστροφή μικροοργανισμών, αδρανοποίηση ενζύμων ενώ προστατεύονται ικανοποιητικά οι βιταμίνες Συνήθως παράγονται προϊόντα πολύ χαμηλής Aw Μεγάλος όγκος προϊόντος, μεγάλο πορώδες Ταχεία ενυδάτωση Αναπτύσσονται «φυσικά» ισχυρά αρώματα και γεύση λόγω Maillard, καραμελοποίησης Αναπτύσσονται φυσικά χρώματα λόγω Maillard, καραμελοποίησης Λόγω αυξημένου πορώδους δεν απαιτεί πολύ αλάτι Η διεργασία έχει ελάχιστα απόβλητα

34 Μειονεκτήματα εκβολής Το προϊόν είναι εύκολα προσπελάσιμο από τα γαστρικά υγρά με αποτέλεσμα την γρήγορη απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών Μεγάλος όγκος προϊόντος, ταχεία οξείδωση λιπών και άλλων χημικών αντιδράσεων αν δεν ληφθούν μέτρα αποτροπής (π.χ. κατάλληλη συσκευασία) Μερικές φορές μέτρια αποδοχή των ενυδατωμένων προϊόντων Μεγάλο ενεργειακό αποτύπωμα λόγω κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας και ατμού

35 Εξωθητήρες Διπλού Κοχλία Δύο κοχλίες Διαφοροποίηση: Σχετική κατεύθυνση περιστροφής των κοχλιών, αντίθετη ή συστροφή Βαθμός εμπλοκής των οδοντώσεων των κοχλιών

36 Εξωθητήρας Διπλού Κοχλία

37 Διαμορφώσεις Κοχλία

38 Πλεονεκτήματα Εξωθητήρων Διπλού Κοχλία Η απόδοση (ρυθμός αποδόσεως) εξαρτάται από το ρυθμό τροφοδοσίας και οι διακυμάνσεις στο ρυθμό παραγωγής μπορεί να συνοδεύονται από τη δράση της θετικής εκτοπίσεως των κοχλιών. Σε αντίθεση οι εξωθητήρες μονού κοχλία πρέπει να είναι πλήρεις υλικού για να λειτουργήσουν αποτελεσματικά. Η θετική εκτόπιση παράγει επίσης υψηλότερους ρυθμούς μεταδόσεως θερμότητος και καλλίτερο έλεγχο της μεταφερομένης θερμότητος από τους εξωθητήρες μονού κοχλία.

39 Πλεονεκτήματα Εξωθητήρων Διπλού Κοχλία Οι εξωθητήρες διπλού κοχλία μπορούν να δεχθούν ελαιώδη, κολλώδη ή πολύ υγρά υλικά ή άλλα υλικά τα οποία ολισθαίνουν στο μονό κοχλία. Οι περιορισμοί για τις μηχανές μονού και διπλού κοχλία αντιστοίχως είναι 4% και 20% λίπος, 10% και 40% σάκχαρο, και 30% και 65% υγρασία. Επομένως υπάρχει μεγαλύτερη λειτουργική ευκαμψία.

40 Πλεονεκτήματα Εξωθητήρων Διπλού Κοχλία Για τον έλεγχο της πιέσεως στο χιτώνιο χρησιμοποιείται μεταφορά προς τα εμπρός και προς τα πίσω. Για παράδειγμα, στην παραγωγή κόμμεων από γλυκόριζα και φρούτα, το τρόφιμο θερμαίνεται και συμπιέζεται με μεταφορά προς τα εμπρός, κατόπιν απελευθερώνεται η πίεση για να φύγει η περίσσεια της υγρασίας ή να προστεθούν κάποια συστατικά με αναστροφή της μεταφοράς και τέλος το τρόφιμο συμπιέζεται για εξώθηση.

41 Πλεονεκτήματα Εξωθητήρων Διπλού Κοχλία Το βραχύ τμήμα απορρίψεως αναπτύσσει την απαιτουμένη για την εξώθηση πίεση και έτσι υποβάλει ένα μικρό τμήμα του εξοπλισμού σε φθορά από ότι στους εξωθητήρες μονού κοχλία. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα μίγμα μεγέθους σωματιδίων, από λεπτή σκόνη μέχρι κόκκους, ενώ οι εξωθητήρες μονού κοχλία περιορίζονται σε κοκκώδη υλικά εντός μιας ειδικής περιοχής μεγεθών.

42 Σύγκριση των εξωθητήρων μονού και διπλού κοχλία Μέρος Μονός κοχλίας Διπλός κοχλίας 1. Σχετικό κόστος κεφαλαίου/μονάδα Εξωθητήρας Σύστημα 1,0 1,0 1,5-2,0 0,9-1,3 2. Σχετική συντήρηση 1,0 1,0-2,0 3. Ενέργεια Με προρυθμιστή Χωρίς προρυθμιστή Μισό από ατμό Μηχανική ενέργεια Δεν χρησιμοποιείται Μίγμα μηχανικής ενέργειας & θερμικής εναλλαγής 4. Κοχλίας Γωνία μεταφοράς Θετική εκτόπιση Αυτοκαθαρισμός/σκούπισμα Μεταβλητό ύψος πτερυγίου Μήκος/διάμετρος κοχλία Ανάμιξη 5. Κινητήρας Σχετική ροπή/πίεση Μειωτήρας (μηχανισμός) >>10 Όχι Όχι Ναι 4-25 Φτωχή 5,0 Απλός >>30 Όχι Ναι Όχι Καλή 1,0 Πολύπλοκος 6. Μετάδοση θερμότητος Φτωχή Καλλίτερη στα γεμάτα μέρη 7. Λειτουργία Υγρασία Συστατικά Ευκαμψία Ρέοντα κοκκώδη υλικά Περιορισμένη 6 έως πολύ υψηλή Ευρεία περιοχή Μεγαλύτερη

43 Εξωθητήρες Διπλού Κοχλία Αντιθέτου Περιστροφής Παρεμποδίζουν τον κυλινδρισμό του υλικού Επιφέρουν θετική εκτόπιση στα αντλούμενα υλικά. Επιτυγχάνουν εξαιρετικά υψηλές πιέσεις στη μήτρα Έχουν φτωχά χαρακτηριστικά αναμίξεως Η μόνη ανάμιξη οφείλεται στην ανακύκλωση εντός το ιδίου του θαλάμου Δεν συμβαίνει επανανάμιξη προς για την εξομάλυνση των διακυμάνσεων της τροφοδοσίας

44 Εξωθητήρες Διπλού Κοχλία Αντιθέτου Περιστροφής Χρήση των εξωθητήρων αυτών στη βιομηχανική παραγωγή τροφίμων τείνει να περιορισθεί σε συστήματα χαμηλού ιξώδους, τα οποία απαιτούν άντληση θετικής εκτοπίσεως, όπως π.χ. σε λωρίδες πηκτών (ζελέ) φρούτων Πλεονεκτήματα: ευκολία εξαγωγής της υγρασίας ή των αερίων μεγιστοποίηση αποδόσεως της εξαγωγής υπό κενό

45 Εξωθητήρες Διπλού Κοχλία Συστροφής Πιο συνηθισμένη μορφή: ο διαπλεκόμενος, αυτοσκουπιζόμενος τύπος κοχλίες ανοικτοί κατά μήκος και κλειστοί εγκαρσίως Είναι μία συσκευή ροής ολισθήσεως Η δυνατότητα περιστροφής του προϊόντος εντός του κοχλία με την ταχύτητα περιστροφής εμποδίζεται από το πτερύγιο του άλλου κοχλία Η κατεύθυνσή του αλλάζει και έτσι δεν συμβαίνει κυλινδρισμός

46 Εξωθητήρες Διπλού Κοχλία Συστροφής Κατεύθυνση ροής κατά μήκος των διαπλεκομένων συστρεφομένων κοχλιών

47 Πλεονεκτήματα Λειτουργούν με μεγαλύτερες ταχύτητες κοχλία Καλλίτερη μεταφορά και στενότερες κατανομές χρόνου παραμονής Επιτρέπουν το χειρισμό κολλωδών και άλλων δύσκολο να μεταφερθούν συστατικών τροφίμων Προσφέρουν μεγαλύτερη ευκαμψία για την παραγωγή μιας ποικιλίας προϊόντων τροφίμων

48 Διπλοί Κοχλίες Συστροφής

49 Διπλοί Κοχλίες Συστροφής Διατομή στοιχείων μεταφοράς και μαλάξεως σε εξωθητήρα διπλού κοχλία συστροφής

50 Διπλοί Κοχλίες Συστροφής Τυπικός κοχλίας και μεταβολή της πιέσεως σε εξωθητήρα διπλού κοχλία. RPS= κοχλίας αντιστρόφου βήματος

51 Η Μήτρα Η μήτρα ή καλούπι είναι το τμήμα του εξωθητήρα μετά τη έξοδο του τροφίμου από τον κοχλία Συνήθως αποτελείται από το τμήμα μεταβάσεως, το τμήμα κατανομής και την πλάκα

52 Η Μήτρα Διαμόρφωση της μήτρας εξωθητήρα για παραγωγή διογκωμένων προϊόντων

53 Η Μήτρα Για την περιγραφή της ροής μέσω του ανοίγματος της μήτρας, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι βασικοί τύποι της δυναμικής των ρευστών Οι επιδράσεις της εισόδου και εξόδου, η ρεολογία του προϊόντος και οι αλλαγές φάσεως, οι οποίες συμβαίνουν στη μήτρα, έχουν σημαντικές επιδράσεις επί του τρόπου ροής και πρέπει να εξετάζονται πειραματικά

54 Βασικοί Σχεδιασμοί Μήτρας Εξωθητήρα

55 Μήτρες και Μηχανισμοί Κοπής

56 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Προϊόντα Δημητριακών Snacks Τρίτης Γενεάς Γλυκά snacks Δομημένες Φυτικές Πρωτεΐνες Προϊόντα Ζαχαροπλαστικής Προϊόντα Πάστας και Μακαρονοποιίας

57 Προϊόντα Δημητριακών Κύρια προϊόντα: snacks αμέσου διογκώσεως (αραβόσιτος και πατάτα) τσιπς αραβοσίτου νιφάδες ή φυλλίδια τρίτης γενεάς

58 Snacks Αμέσου Διογκώσεως Παρασκευή από: μίγματα αλεύρου δημητριακών και αμύλου συνδυασμένα με μικρές ποσότητες βύνης, λίπους, σακχάρων, γαλακτωματοποιητών και αλατιού Θέρμανση επιτελείται σε σχετικά υψηλές υγρασίες (>20%), χρησιμοποιώντας άτμιση και θερμή εξώθηση

59 Snacks Αμέσου Διογκώσεως Η θέρμανση με υψηλή υγρασία μειώνει τη βλάβη του αμύλου και δημιουργεί τη γεύση-οσμή του πλήρως ανεπτυγμένου μαγειρεμένου κόκκου Η επιτυχής θέρμανση κανονικά απαιτεί θερμοκρασίες >150 C και εξασφαλίζει τη διόγκωση κατά την έξοδο από τη μήτρα

60 Snacks Αμέσου Διογκώσεως Το διογκούμενο προϊόν κόβεται, ξηραίνεται σε περιεκτικότητα υγρασίας μικρότερη από 4% σε ξηραντήρα θερμού αέρα και ψήνεται σύντομα στους 250 C περίπου για να δοθεί η επιθυμητή γεύση-οσμή και υφή Ο ψεκασμός (ή ένδυση) με γευστικέςοσμηρές ενώσεις, σάκχαρα, βιταμίνες και μέταλλα συμπληρώνει τη διεργασία

61 Snacks Αμέσου Διογκώσεως Σε μερικά RTE ο εξωθητήρας χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του δημητριακού ή του αμύλου και το σχηματισμό σβώλων (pellets), οι οποίοι στη συνέχεια μετατρέπονται σε νιφάδες ή στρωματοποιούνται (φυλλοποιούνται) και κόβονται για να δημιουργηθεί το τελικό προϊόν.

62 Pellets Το θερμό ζυμάρι ψύχεται πριν από το σχηματισμό του σβώλου για να παρεμποδισθεί η διόγκωση Στους εξωθητήρες μονού κοχλία, πρέπει να χρησιμοποιούνται δύο εξωθητήρες στη σειρά Ο πρώτος επιτελεί το στάδιο της θερμάνσεως και ακολουθείται από εκτόνωση, απώλεια υγρασίας και ψύξη Το ψυχρό προϊόν εισέρχεται στο δεύτερο εξωθητήρα (εξωθητήρας μορφοποιήσεως), ο οποίος παράγει το μη διογκωμένο, προμαγειρεμένο σβώλο

63 Τυπικά Snacks με Μορφή Pellet

64 Σχηματισμός Pellet σε Εξωθητήρες Διπλού Κοχλία Επιτυγχάνεται με μηχάνημα το οποίο έχει αναλογία L:D 25:1 και εξαέρωση κοντά στο μέσο του κοχλία Για να αυξηθεί η ομοιομορφία της ψύξεως και η επιθυμητή μείωση υγρασίας, εφαρμόζεται κενό στην εξαέρωση Το ψυχρό προϊόν εισέρχεται κατόπιν στο τμήμα μεταφοράς χαμηλής διατμήσεως, το οποίο δημιουργεί τις πιέσεις, οι οποίες απαιτούνται για τη δίοδο μέσω του στενού ανοίγματος της μήτρας Ένα πλεονέκτημα των εξωθητήρων διπλού κοχλία είναι ότι έχουν την ικανότητα να χειρισθούν υλικά τα οποία είναι δύσκολο να τροφοδοτηθούν, όπως βρώμη και ρύζι

65 Cornflakes Χονδροαλεσμένος αραβόσιτος Θέρμανση υπό πίεσιν επί 3 ώρες Ξήρανση σε υγρασία 21% Ρύθμιση επί 2 ώρες για να εξασφαλισθεί ομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας Φυλλιδοποίηση και ψεκασμός με διάλυμα βιταμινών Συνολικός χρόνος επεξεργασίας άνω των 5 ωρών

66 Cornflakes

67 Cornflakes Παραγωγή φυλλιδίων ζυμαριού σε εξωθητήρα χαμηλής πιέσεως Το μέγεθος των φυλλιδίων καθορίζει το μέγεθος των cornflakes Τα φυλλίδια του ζυμαριού φυλλοποιούνται, ψήνονται και ψεκάζονται όπως προηγουμένως

68 Αφράτο Ψωμί (Crispbread)

69 Αφράτο Ψωμί (Crispbread) Συστατικά: αλεύρι σιταριού σκόνη γάλακτος άμυλο αραβοσίτου & ζάχαρη Προσθήκη νερού Εξώθηση υπό υψηλή θερμοκρασία και πίεση Το crispbread ψήνεται για να μειωθεί η περιεκτικότητα υγρασίας και για να καστανώσει η επιφάνειά του

70 Snacks Τρίτης Γενεάς Τυπική συνταγή: 55% τροποποιημένο άμυλο αραβοσίτου 28% τροποποιημένο άμυλο σιταριού 16% άμυλο ταπιόκας 1% γαλακτωματοποιητή

71 Snacks Τρίτης Γενεάς Προσθήκη πολλών τύπων πρωτεϊνών και πρωτεϊνικών παρασκευασμάτων: κρέατα (γαρίδες, ψάρια, κοτόπουλο, βοδινό κλπ) γαλακτοκομικά προϊόντα (τυρί, γιαούρτι, στερεά γάλακτος) Πρωτεΐνες οσπρίων (σόγια, αρακάς, φασόλια) σε επίπεδα μέχρι 30 με 35%

72 Snacks Τρίτης Γενεάς

73 Γλυκά snacks Γνωστά προϊόντα: rice crispies fruit flavoring rings chocolate flavored cereal flakes και παρόμοια

74 Γλυκά snacks Μίγμα πολλών υλικών Π.χ. γάλα σκόνη, ζάχαρη, βύνη και κακάο Διύγρανση με νερό ή νερό το οποίο περιέχει πάστες σε προκαθορισμένο επίπεδο πριν από την εξώθηση Οι διυγρανθείσες πρώτες ύλες ρέουν ελευθέρως και δοσιμετρούνται στον εξωθητήρα, όπου εξωθούνται και μορφοποιούνται σε μια διογκωμένη βάση

75 Γλυκά snacks Η γεύση και οσμή των περισσοτέρων προϊόντων διαμορφώνεται με τη χρήση μιας γευστικήςοσμηρής μάζας, η οποία παρασκευάζεται σε νερό και ψεκάζεται επί του εξωθηθέντος προϊόντος σε ένα τύμπανο επικαλύψεως Πασπάλισμα με άχνη ζάχαρη ή ανάλογα προϊόντα Ξήρανση για απομάκρυνση της επιπλέον υγρασίας Ψύξη με ψυχρό αέρα και με συνθήκες οι οποίες δεν επιτρέπουν το σβόλιασμα

76 Η Γραμμή Παραγωγής Γλυκών Snacks

77 Ενσωμάτωση Σοκολάτας Ανάπτυξη στα μέσα του 1980 Χρήση 3 εξωθητήρων διπλού κοχλία εν σειρά μαζί με ένα σφυρόμυλο Παραγωγή λεπτού προϊόντος εντός 30 min

78 Η Διεργασία

79 Το Προϊόν

80 Συν-Εξωθημένα Προϊόντα Δίδει προϊόντα με τραγανό περίβλημα & μαλακή κρεμώδη γέμιση Γεμίσεις διαφόρων ειδών

81 Η Γραμμή Παραγωγής Γεμιστών

82 Snacks με Διάφορες Γεύσεις Πρώτες Ύλες: Καλαμπόκι Σκόνη πατάτας Χονδροαλεσμένο ρύζι Όσπρια Προ-Εξώθηση: Διύγρανση των πρώτων υλών (κατά μόνας ή σε μίγμα) με νερό Εισαγωγή του μίγματος (ελευθέρας ροής) στον εξωθητήρα με δοσομετρητή

83 Snacks με Διάφορες Γεύσεις Εξώθηση: Το μίγμα (αμυλούχο ή πρωτεϊνούχο) εξωθείται και μορφοποιείται προς ένα διογκωμένο προϊόν Η διόγκωση ελέγχεται με διάφορα μέσα και λαμβάνεται μεγάλη ποικιλία μορφών και σχημάτων Χρήση εδικής μήτρας Ξήρανση: Το εξερχόμενο προϊόν απαιτεί ξήρανση για επιμήκυνση του χρόνου ζωής Χρήση ξηραντήρων τυμπάνου με Υπέρυθρο Καβούρδισμα για επίτευξη ειδικής γεύσεως-οσμής

84 Snacks με Διάφορες Γεύσεις Προσθήκη Γευστικών Οσμηρών Ουσιών: Η προσθήκη γίνεται σε τύμπανο επικαλύψεως Καθώς το προϊόν κυλίεται ή κινείται εντός του τυμπάνου έρχεται σε επαφή με λιπαρό εναιώρημα ή ψεκάζεται με τη βοήθεια πεπιεσμένου αέρα Γίνεται ειδική ρύθμιση για προστασία από την ατμοσφαιρική υγρασία και ακολουθεί συσκευασία

85 Γραμμή Παραγωγής Snacks με Διάφορες Γεύσεις

86 Δομημένες Φυτικές Πρωτεΐνες Είναι υποκατάστατα του κρέατος Αποτελούνται από αναμασημένους κόκκους ή ίνες Παρασκευάζονται από σόγια ή άλλες φυτικές πηγές Επιτρέπουν την παραγωγή πολλών προϊόντων υποκατάστατων του κρέατος

87 Δομημένες Φυτικές Πρωτεΐνες Η θερμή εξώθηση των κυάμων σόγιας καταστρέφει τα ένζυμα, όπως: την ουρεάση, η οποία μειώνει το χρόνο ζωής την λιποξειδάση, η οποία προκαλεί την δημιουργία κακών οσμών οξειδώσεως τους αναστολείς της θρυψίνης οι οποίοι μειώνουν την πέψη της πρωτεΐνης Βελτίωση της αποδοχής, ευπεπτότητας και χρόνου ζωής του προϊόντος

88 Δομημένες Φυτικές Πρωτεΐνες Παρασκευή: απολιπανθέν άλευρο σόγιας πρωτεϊνικά συμπυκνώματα ή απομονώσεις Διύγρανση και ρύθμιση του ph Χαμηλές τιμές ph (5,5) αυξάνουν την ικανότητα μασήσεως του τελικού προϊόντος Υψηλές τιμές ph (8,5) παράγουν ένα πιο τρυφερό προϊόν το οποίο ενυδατώνεται πιο γρήγορα Προστίθενται ακόμη χρωστικές, γευστικές-οσμηρές ουσίες και χλωριούχο ασβέστιο για την σκλήρυνση της υφής Το μίγμα πλαστικοποιείται στον εξωθητήρα σε θερμοκρασίες C Εξωθείται για να παραχθούν διογκωμένες δομημένες λωρίδες, οι οποίες ψύχονται και ξηραίνονται σε μια περιεκτικότητα υγρασίας 6-8%

89 Προϊόντα Ζαχαροπλαστικής Χρήση θερμής HTST εξωθήσεως Προϊόντα: ζελατινοποιημένα μαστιχοειδή προϊόντα (τσίχλες φρούτων και γλυκόριζας) από ένα μίγμα σακχάρεως, γλυκόζης και αμύλου Στο πλαστικοποιημένο προϊόν προστίθενται χρωστικές και γευστικές-οσμηρές ουσίες και μετά την ανάμιξη, ψύχεται και εξωθείται Υφή προϊόντος από μαλακή έως ελαστική

90 Προϊόντα Ζαχαροπλαστικής Σκληρές καραμέλες: Κοκκοποιημένη ζάχαρη & αμιλοσιρόπι από αραβόσιτο Θερμοκρασία εξωθητήρα 165 C Στα σάκχαρα προστίθενται οξέα, γευστικές-οσμηρές ουσίες και χρωστικές Εξώθηση έτσι ώστε μετά την έξοδό του από τη μήτρα σε χώρο κενού να διαμορφώνεται περιεκτικότητα υγρασίας 2% Μορφοποιητικές μηχανές για να λάβει το επιθυμητό σχήμα

91 Παραγωγή Τροφών Κατοικιδίων Προϊόντα αμέσου διογκώσεως για σκύλους & γάτες Τροφές εξωτικών κατοικιδίων Μεζέδες κατοικιδίων Τροφές Ψαριών & άλλων υδροβίων

92 Προϊόντα Αμέσου Διογκώσεως για Σκύλους & Γάτες Παρασκευάζονται ομοίως με τα διογκωμένα snacks και δημητριακά Τυπικά, οι μηχανές είναι 16 με 20 L/D Οι συνταγές είναι πιο πολύπλοκες από τα snack και λιγότερο από τα δημητριακά Περιέχουν: Σπόρους δημητριακών Οστεάλευρο Ζωικά παραπροϊόντα Πρωτεΐνη κρέατος ή σόγιας Χρησιμοποιούνται εξωθητήρες μονού κοχλία

93 Μεζέδες Κατοικιδίων Περιέχουν σημαντικά υψηλότερο λίπος ή κρέας από τα παραδοσιακά προϊόντα Μεγάλη ποικιλία σχημάτων

94 Τροφές Ψαριών & άλλων υδροβίων Τυπικώς, εξωθούνται μέσω πολύ μικρών οπών Κρίσιμος ο έλεγχος της ταχύτητας βυθίσεως όχι μεγάλη Πολύ μεγάλη περιεκτικότητα λίπους

95 Άμυλο Χρήση εξωθητήρων διπλού κοχλία Διάφοροι τύποι αμύλου

96 Εξωθητήρας διπλού κοχλία τροποποίηση αμύλου για πολλές εφαρμογές τροφίμων Προϊόντα: παιδικές τροφές, στιγμιαία δημητριακά, πυκνωτικά μέσα Τυπική διεργασία σε ξηραντήρα τυμπάνου καθίσταται απλούστερη με τη χρήση εξωθητήρα διπλού κοχλία Άμυλο

97 Προϊόντα Πάστας & Μακαρονοποιίας Σκληρό σιτάρι (durum) Η γλουτένη του δεν παράγει μια τόσο ελαστική ή σφικτή ζύμη όπως το σκληρό σιτάρι για ψωμί Το ζυμάρι από σιτάρι durum εξωθείται μέσω μιας μήτρας με μικρότερη πίεση Το σιτάρι durum αλέθεται σε κόκκους μεγέθους 20 mesh περίπου και το άλεσμα αυτό αποτελεί το σιμιγδάλι Για την παρασκευή των προϊόντων πάστας, το σιμιγδάλι αναμιγνύεται με νερό έτσι ώστε να αποκτήσει περιεκτικότητα υγρασίας 31% Σε μερικές περιπτώσεις προστίθενται στερεά αυγού (κρόκος ή πλήρες αυγό) σε επίπεδα μέχρι 5,5% Για τον εμπλουτισμό του μίγματος μπορούν να προστεθούν και βιταμίνες

98 Προϊόντα Πάστας

99 Προϊόντα Πάστας & Μακαρονοποιίας Η παραγωγή των προϊόντων πάστας γίνεται με ψυχρή εξώθηση Ο εξοπλισμός περιλαμβάνει: Τροφοδοτικό των συστατικών Αναμικτήρες Κοχλίας και Χιτώνιο Μήτρα (καλούπι) Κόφτες

100 Γραμμή Παραγωγής Πάστας

101 Εξωθητήρας Πάστας

102 Μηχανή Παραγωγής Ραβιολιών

103 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΕΠΙ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Οι συνθήκες HTST κατά τη θερμή εξώθηση έχουν ελαχίστη μόνο επίδραση επί του χρώματος και της γεύσεως-οσμής των προϊόντων Σε πολλά προϊόντα το χρώμα καθορίζεται από συνθετικές χρωστικές, οι οποίες προστίθενται στο υλικό τροφοδοσίας ως σκόνες υδατο- ή λιποδιαλυτές, γαλακτώματα ή λάκες Σε μερικά προϊόντα προβλήματα μπορεί να αποτελέσουν το ξεθώριασμα του χρώματος λόγω διογκώσεως, η εκτεταμένη θέρμανση ή οι αντιδράσεις των πρωτεϊνών με σάκχαρα ή μεταλλικά ιόντα

104 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΕΠΙ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Οι γευστικές-οσμηρές ουσίες εφαρμόζονται στην επιφάνεια των εξωθημένων τροφίμων με τη μορφή γαλακτωμάτων ή ιξωδών αιωρημάτων. (Κίνδυνος κολλήματος - ξήρανση) Οι απώλειες θρεπτικών, (π.χ. βιταμίνες) ποικίλουν ανάλογα με το είδος του προϊόντος, την περιεκτικότητα υγρασίας, τη θερμοκρασία επεξεργασίας και το χρόνο παραμονής Οι απώλειες κατά την ψυχρή εξώθηση είναι ελάχιστες Οι HTST συνθήκες της θερμής εξωθήσεως και η ταχεία ψύξη του προϊόντος, καθώς τούτο εξέρχεται από το στενό άνοιγμα της μήτρας, προκαλούν σχετικά μικρή απώλεια βιταμινών και απαραιτήτων αμινοξέων

105 Η Εξώθηση των Τροφίμων