Wytłaczarki do przetwarzania żywności.

Technika wytłaczania żywności, która łączy mieszanie, kształtowanie, teksturowanie i podgrzewanie w celu stworzenia unikalnego produktu spożywczego, zyskuje popularność w światowym sektorze przetwórstwa rolno-spożywczego.

Gotowanie za pomocą wytłaczania jest metodą wysokotemperaturową i szybką HTST (High Temperature Short Time) - zasada dotycząca termicznego przetwarzania żywności.

Zgodnie z tą zasadą produkty należy utrwalać w wysokiej temperaturze, lecz w krótkim czasie. Znajduje ona zastosowanie dla homogenicznych produktów, prowadzi do mniejszych strat składników odżywczych oraz lepszego zachowania cech sensorycznych. Gotowanie HTST zabija bakterie i dezaktywuje enzymy.

Wytłaczarki do przetwarzania żywności: gotowanie wytłaczane w przetwórstwie spożywczym.

W porównaniu z konwencjonalnym gotowaniem, gotowanie z pomocą wytłaczania jest preferowane ze względu na wysoką wydajność i dobrą retencję składników odżywczych. Technologia wytłaczania stała się niezbędnym narzędziem w przemyśle spożywczym z różnymi zaletami w porównaniu do innych metod przetwarzania żywności. Jest to nisko kosztowe podejście, które zapewnia platformę do przetwarzania różnych produktów spożywczych z kilku kategorii żywności poprzez zmianę głównych lub innych składników oraz warunków przetwarzania. Technika wytłaczania jest stosowana w sektorze spożywczym do tworzenia szerokiej gamy żywności uzupełniającej, karmy dla zwierząt domowych, płatków śniadaniowych, makaronów, przekąsek i innych teksturowanych produktów spożywczych.

Elastyczność technologii wytłaczania pozwala na wytwarzanie produktów o wartości dodanej i bogatych w składniki odżywcze przy użyciu różnych tanich surowców. Wytłaczane towary są bezpieczne mikrobiologicznie, mają dłuższy okres przydatności do spożycia i mają kontrolowaną zawartość wilgoci. Zalety tej technologii obejmują różnorodność produktów, doskonałą jakość, wysoką wydajność oraz niski czas przetwarzania.

Przetwarzanie żywności za pomocą wytłaczania to technika uplastyczniania białkowych, skrobiowych i mokrych składników żywności przy użyciu mechanicznego ścinania, ciepła, ciśnienia i wilgoci w matrycy. Pod koniec 1950 roku wprowadzono gotowanie ekstruzyjne w produkcji żywności i pasz. Od tego czasu zastosowane technologie zyskały reputację, wydajność i zdolność adaptacji. Technika gotowania poprzez wytłaczanie jest powszechnie stosowana w przemyśle spożywczym do przetwórstwa zbóż i białka oraz w przemyśle karmy dla zwierząt domowych i pasz. Technologia wytłaczarki rozwinęła się w poprzedniej dekadzie, pozwalając na wytwarzanie bardziej złożonych produktów oraz uzyskiwanie nowych smaków.

W sektorze spożywczym wytłaczanie materiałów termoplastycznych jest określane jako proces wysokotemperaturowy i krótkotrwały (HTST), ponieważ pozwala na wytwarzanie szerokiej gamy produktów spożywczych i paszowych przy niewielkiej lub żadnej zmianie podstawowego wyposażenia i właściwym zarządzaniu procesem wytłaczania.

Wytłaczarki mogą pracować przy niskim, średnim lub wysokim ścinaniu w zależności od użytych surowców i wymaganych właściwości dla gotowego produktu. Zazwyczaj wytłaczarki o wysokim ścinaniu są używane do materiałów termoplastycznych, jest stosowane w produkcji ekspandowanych przekąsek, płatków zbożowych i teksturowanych białek roślinnych. Niskie ścinanie (wytłaczanie na zimno) jest stosowane w produkcji makaronu i przetworzonych produktów mięsnych. Średnie ścinanie jest stosowane w produkcji analogów mięsa i niektórych karm dla zwierząt domowych.

Jakość surowca i warunki operacyjne wytłaczarki to dwa najważniejsze elementy, które określają atrybuty wytłaczanego produktu spożywczego. Jako kluczowe cechy surowca można wyróżnić: pH, skład chemiczny, kondycję fizyczną, wilgotność i rodzaj materiału. Średnica matrycy, ciśnienie, temperatura i siła ścinania, z których ta ostatnia jest kontrolowana przez wewnętrzną konstrukcję i długość układu uplastyczniającego wytłaczarki, a także geometrię i prędkość obrotową ślimaków, są czynnikami roboczymi, które można określić jako niezbędne.

Metoda wytłaczania termoplastycznego ma następujące zalety: wysoka wydajność produkcji, niskie koszty, elastyczność, doskonała jakość produktu i brak odpadów. Wytłaczanie żywności to rodzaj wytłaczania stosowany w przetwórstwie spożywczym, w którym mieszanina surowców jest wytłaczana przez otwór lub matrycę o wzorze specyficznym dla żywności, a następnie cięta na wymiar za pomocą ostrzy. Gotowanie za pomocą wytłaczarki jest techniką HTST służącą do zmniejszania zanieczyszczenia mikrobiologicznego i inaktywacji enzymów w żywności. Wytłaczanie powoduje żelowanie skrobi, denaturację białek, redukcję utleniania lipidów i redukcję czynników antyodżywczych. Jest to nowoczesna technologia przetwarzania żywności wykorzystywana do tworzenia szerokiej gamy produktów uzupełniających, teksturowanych i przekąsek. Wytłaczana żywność zawiera mniej wilgoci, jest bogata w składniki o wysokiej wartości odżywczej, jest bezpieczna mikrobiologicznie i ma dłuższy okres trwałości.

Zasada gotowania za pomocą procesu wytłaczania HTST.

Wytłaczarka dwuślimakowa do gotowania extruzyjnego zawsze jest wyposażona w układ składający się z cylindra oraz obracających się w tym cylindrze dwóch ślimaków. Osie ślimaków są oddalone od siebie na odległość ok 0,8 wartości średnicy ślimaków. Taka konstrukcja układu wytłaczania powoduje, że zwoje ślimaków przenikają się nawzajem. Wzajemny ruch obrotowy przenikających się ślimaków wytwarza efekt ścinania.

Ponadto ślimaki powodują mieszanie homogenizujące oraz rozprowadzające składników, które są transportowane przez ślimaki wytłaczarki. W wytłaczarkach dwuślimakowych ślimaki zazwyczaj maja konstrukcję segmentową która pozwala na stosowanie różnych segmentów spełniających różne funkcje takie jak: transport i budowa ciśnienia, mieszanie, rozcieranie i ugniatanie, zagęszczanie, odgazowanie.

Do cylindra wytłaczarki ciepło jest dostarczane za pomocą grzałek elektrycznych. Cylinder wytłaczarki zwykle posiada kilka stref, których temperatura może być regulowana niezależnie co pozwala kształtować proces ogrzewania składników. Wytłaczarka może też być wyposażona w układ chłodzenia każdej strefy za pomocą wody lub powietrza, zastosowanie chłodzenia rozszerza możliwości przetwórcze wytłaczarki.

Cylinder wytłaczarki może też być wyposażony w strefy tylko chłodzone zimną wodą a nawet ciekłym gazem. Reasumując wytłaczarka może być wyposażona w wiele urządzeń, które rozszerzają możliwości przetwórcze. Dodatkowe wyposażenie oraz wysoka funkcjonalność na kluczowe znaczenie w przypadku wytłaczarek, które są używane do prowadzenia badań nad nowymi metodami przetwarzania żywności za pomocą wytłaczania.

Dla przykładu muszle, pączki, paski, kule, pręty i rurki to tylko kilka przykładów form, które można wykonać metodą wytłaczania. Powiększone przekąski o niskiej gęstości i gotowe do spożycia dmuchane płatki zbożowe są typowymi pozycjami. Żywność, taka jak makaron i produkty mięsne, jest mieszana i kształtowana za pomocą wytłaczania na zimno, gdzie temperatura przedmiotu pozostaje stała. Mączki dla zwierząt domowych, lukrecja, surimi i pasty rybne są wytwarzane z wytłaczaniem niskociśnieniowym w temperaturach poniżej 100 °C.

Wytłaczarki spożywcze często są wyposażone w system kondycjonowania wstępnego w którym para lub woda jest używana do wstępnego kondycjonowania i mieszania. Kondycjonowanie wstępne sprzyja stałemu nawodnieniu cząstek, skraca okresy retencji wewnątrz wytłaczarki i zwiększa przepustowość, a jednocześnie wydłuża żywotność sprzętu i obniża koszty energii. Wytłaczarki dają naprawdę duże możliwości w zakresie przetwórstwa żywności.

Rys. 1. Laboratoryjna wytłaczarka dwuślimakowa 2x20mm wyposażona w moduł TVP (Texturized Vegetable Protein).

Moduły TVP (Texturized Vegetable Protein) jako wyposażenie wytłaczarek do żywności.

Wyposażeniem niezbędnym do prowadzenia badań nad żywnością jest modułowa matryca chłodząca w połączeniu z laboratoryjną wytłaczarką jest idealnym narzędziem do produkcji teksturowanych białek roślinnych na skalę laboratoryjną.

Modułowa konstrukcja matrycy umożliwia ekstruzję produktów o różnych wymiarach, a także różnych surowców jak gluten pszenny lub soja. Prowadzenie badań produktów w laboratoriach lub zakładach pilotażowych zapewnia oszczędność czasu, większą elastyczność oraz niższe koszty w porównaniu z sytuacją, kiedy badania należy prowadzić na urządzeniach produkcyjnych.
Wytłaczarka laboratoryjna zapewnia pełną kontrolę nad całym procesem. Porty pomiarowe ½” UNF zainstalowane w matrycy umożliwiają pomiar ciśnienia lub temperatury obrabianego materiału. Dzięki dokładnym pomiarom, zmiany strukturalne produktu mogą być rejestrowane w czasie rzeczywistym i skorelowane z uzyskanymi właściwościami produktu.
Modułowa konstrukcja matrycy składająca się z dolnej i górnej połowy zapewnia możliwość wytłaczania produktów o różnych rozmiarach.

Moduły TVP są przystosowane do współpracy z wytłaczarkami.

Oferujemy dwa rodzaje modułów TVP:

1. Moduły zaprojektowane i zbudowane analogicznie jak cylindry dwuślimakowych wytłaczarek laboratoryjnych. Moduły te są dzielone w poziomie i wyposażone w wymienne wkładki stanowiące powierzchnie roboczą. Wymienne wkładki pozwalają na zastosowanie różnych materiałów do ich wykonania. Wymienne wkładki pozwalają na zmianę wymiarów poprzecznych wytłaczanego analogu mięsa. Moduły są wyposażone w strefy, które mogą być ogrzewane lub (i) chłodzone. Zmiana długości modułu jest dokonywana poprzez zmianę ilości segmentów pracujących w szeregu.
2. Moduły zaprojektowane i zbudowane jako krótkie segmenty. Moduły te nie są dzielone w poziomie. Moduły są wyposażone w kanały, które pozwalają na ogrzewane lub (i) chłodzone. Zmiana długości modułu jest dokonywana poprzez zmianę ilości segmentów pracujących w szeregu.
   SiTech3D projektuje urządzenia we własnym biurze konstrukcyjnym dzięki czemu możemy dostosować moduły TVP do konkretnych potrzeb. Możliwe jest zaprojektowanie modułu TVP na podstawie koncepcji i założeń klienta.

• Moduły TVP zwykle są chłodzone za pomocą wody dostarczanej z wytwornicy zimnej wody.
• Mogą też być termostatowane, czyli grzane i chłodzone za pomocą agregatów grzewczo chłodzących.
• Możliwe jest wykonanie modułów TVP chłodzonych azotem lub cieczą do bardzo niskich temperatur.

Mechanizm tnący i matryca kształtująca produkt spożywczy.

Matryca ma dwa cele; Kształtuje gotowy produkt i zwiększa opór przepływu materiału w wytłaczarce, zwiększając ciśnienie wewnętrzne. Matryca może mieć różne kształty i rozmiary, a także różne liczby otworów. Mechanizm tnący powinien być w stanie wytwarzać elementy końcowe o jednolitych rozmiarach. Prędkość obrotowa ostrzy tnących określa rozmiar produktu. System ten może być pionowy lub poziomy.

Surowce i składniki do ekstruzji żywności.

Techniki gotowania za pomocą wytłaczania mogą być stosowane z różnymi produktami spożywczymi, takimi jak białka, mięso, zboża, rośliny strączkowe, nasiona oleiste, bulwy, skrobie i ziarna. Rodzaj materiału, jego stan fizyczny, skład chemiczny, pH i wilgotność to najważniejsze aspekty surowców do gotowania na wytłaczarce. Surowce stałe stanowią większość surowców wykorzystywanych do wytłaczania żywności. Skrobia jest wykorzystywana do wytwarzania wielu towarów, takich jak herbatniki, śniadaniowe płatki zbożowe i przekąski, podczas gdy białko jest wykorzystywane do wytwarzania produktów mięsopodobnych stosowanych jako częściowe lub pełne substytuty.

Zalety technologii wytłaczania żywności.

• Zmieniając składniki, warunki pracy wytłaczarki i matryce, można stworzyć szeroką gamę produktów.
• Wytłaczarki mogą zmieniać skrobie, białka i inne składniki żywności, tworząc szeroką gamę nowych posiłków.
• Gotowanie w procesie wytłaczania nie powoduje powstawania istotnych odpadów procesowych, ponieważ jest to proces o niskiej wilgotności.
• Gotowanie za pomocą wytłaczania (HTST) jest procesem, który utrzymuje wiele wrażliwych na ciepło składników potrawy w stanie nienaruszonym, jednocześnie zmniejszając straty składników odżywczych i smakowych.
• Wytłaczanie jest procesem ciągłym, w wyniku, którego jest procesem wydajnym.
• Przetwarzanie żywności za pomocą wytłaczania jest energooszczędne, ponieważ gotuje produkty spożywcze przy niskim poziomie wilgotności. Niższa wilgotność zmniejsza ilość ciepła potrzebnego do gotowania i ponownego suszenia żywności. W porównaniu z innymi procesami ogrzewania i kształtowania wytłaczanie obniżyło koszty przetwarzania i poprawiło wydajność.

Wnioski.

Technologia wytłaczarek znacznie się rozwinęła w ciągu ostatnich trzech dekad. Z drugiej strony, innowacje techniczne będą nadal wymagane przy opracowywaniu nowych produktów spożywczych. Wytłaczarki i urządzenia uzupełniające mają na celu zwiększenie skuteczności i wydajności, poprawę wydajności, uproszczenie kontroli procesu, ułatwienie produkcji szerokiej gamy złożonych przekąsek oraz podniesienie jakości produktu końcowego.

Ponadto zawsze ważne jest zaspokajanie potrzeb klientów, które są obecnie silnie związane ze zdrową i pożywną żywnością, która zachęca do dobrego samopoczucia i przyjemnego stylu życia. Wytłaczarki umożliwiają przygotowanie szerokiej gamy pożywnych posiłków. Przy tworzeniu posiłków funkcjonalnych można wykorzystać zdolność wytłaczarek do mieszania różnych składników w nowej żywności. Konwencjonalne przekąski lub płatki zbożowe można ulepszyć, dodając dodatkowe włókna lub mąkę pełnoziarnistą jako składniki podczas wytłaczania, co skutkuje atrakcyjnymi produktami na bazie zbóż, które niosą korzyści fizjologiczne.

Przetwarzanie żywności za pomocą wytłaczania pozwala na tworzenie wysoko odżywczych, tanich i wygodnych produktów spożywczych. Wytłaczane przekąski mogą zastąpić tradycyjne przekąski o niskiej zawartości składników odżywczych. Metoda wytłaczania zwiększa zawartość odżywczą produktów spożywczych przy jednoczesnym obniżeniu zawartości składników antyodżywczych, takich jak kwas fitynowy i kwas garbnikowy. Zwiększa również aktywność antyoksydacyjną i strawność białka. Technika ta odgrywa kluczową rolę w produkcji szerokiej gamy posiłków i składników ze względu na jej pozytywne korzyści.

Dobrym przykładem możliwości przygotowania żywności za pomocą wytłaczania jest wytwarzanie analogów mięsa, znanych również jako zamienniki mięsa lub imitacja mięsa. Analog mięsa jest substancją, która naśladuje wizualne i chemiczne właściwości wielu form mięsa. Analogi mięsa są powszechnie wytwarzane z białka sojowego lub glutenu.

Teksturowane białka roślinne TVP (Texturized Vegetable Protein) to gotowe produkty roślinne, które mogą całkowicie zastąpić mięso w posiłku. W tym procesie odtłuszczone białka sojowe są wykorzystywane do wytłaczania na gorąco, co skutkuje powiększonymi wysokobiałkowymi kawałkami, ziarnami, paskami, bryłkami i innymi formami o teksturach podobnych do mięsa. Produkt TVP jest porowatym, nierozpuszczalnym i włóknistym materiałem, który może absorbować wiele wody lub innych płynów. Po uwodnieniu, teksturowane białka sojowe są przetwarzane w celu naśladowania mięsa drobiu, ryb lub innego mięsa pod względem struktury i wyglądu. Produkty białkowe sojowe stały się bardziej popularne ze względu na ich różnorodne cechy funkcjonalne, dobrą jakość odżywczą, smak i przystępne ceny.

Bądź o krok przed konkurencją dzięki wykorzystaniu wytłaczarki laboratoryjnej oraz modułowej matrycy chłodzącej w opracowywaniu produktów z białek roślinnych przypominających mięso. Wytłaczarki są w stanie wyprodukować analog mięsa, który ma niezwykłe podobieństwo pod względem wyglądu, tekstury i odczucia w ustach do mięsa.