Tehnologia de fabricare a snacks-urilor prin extrudare Partea 1: • Introducere • Piaţa produselor de tip snack • Procesul de extrudare - descriere şi avantaje • Tipuri de extrudere • Materii prime folosite la fabricarea snacks-urilor Partea 2 >> • Producţia snacks-urilor extrudate • • Snacks-uri expandate • • Snacks-uri din a treia generaţie (3G) Introducere Produsele tip snack reprezintă un domeniu de real interes pentru industria alimentară atât din punctul de vedere al tehnologiilor folosite pentru fabricarea acestor produse, cât şi din punctul de vedere al popularităţii crescute a acestora în rândul consumatorilor. În 1995 vânzările de snacks-uri în Statele Unite au depăşit 15 miliarde USD, la un consum de circa 9,6 kg per capita. Gama produselor de tip snacks include: • chips-uri (de cartofi, tortilla, multicereale), • popcorn (gata preparate, semipreparate - care se pot prepara în cuptorul cu microunde), • snacks-uri extrudate, • pretzel, • snacks-uri din carne, • party mix şi multe alte produse. Pentru fiecare produse se folosesc tehnologii relativ diferite şi uneori secţii de producţie diferite. Prezentarea tuturor produselor face subiectul unei cărţi de specialitate, de aceea în cadrul buletinului ne vom limita la prezentarea snack-urilor fabricate prin extrudare, mai ales a celor pe bază de cereale. Piaţa produselor de tip snack Piaţa acestor produse este foarte dinamică din punctul de vedere al tipurilor de produse. Deşi majoritatea acestor produse nu sunt consumate în principal ca sursă de nutrienţi, multe dintre ele sunt realizate ţinând cont şi de necesităţile nutritive ale consumatorilor. Industria de fabricare a snacks-urilor este extrem de dinamică în încercarea de a oferi consumatorilor produsele pe care le aşteaptă. Consumatorii vor produse gustoase, care miros bine şi arată bine. Cu alte cuvinte, consumatorul doreşte să cumpere produse cu aspect proaspăt, făcute ca la mama acasă. În ultimii zece ani cererea de snacks-uri a crescut constant în Statele Unite, datorită modificării stilului de viaţă şi de alimentaţie, precum şi datorită preocupării crescânde pentru problemele de sănătate. Procesul de extrudare - descriere şi avantaje Produsele fabricate prin extrudare sunt exemple tipice de produse alimentare care înglobează tehnologie performantă. Extrudarea este un proces tehnologic prin care se pot realiza o serie întreagă de snacks-uri extrudate, totul în funcţie de creativitatea producătorului. Din acest motiv, extrudarea se foloseşte pe scară largă pe plan mondial în toate unităţile de fabricare a snacks-urilor. Un avantaj important al extrudării constă în realizarea unei game variate de produse finite într-un timp minim de producţie, pe baza unor materii prime ieftine. Procesul de extrudare Extrudarea este o operaţiune simplă prin care materiale ca plasticul sau diverse aluaturi sunt forţate să treacă printr-o matriţă. Un extruder pentru produse alimentare este un utilaj care conferă forma şi în acelaşi timp structura finală a produsului finit. Prin extrudare se pot procesa practic o gamă nelimitată de produse alimentare. Se poate folosi pentru coacere, formare, amestecare, texturare în condiţii de menţinere a calităţii produsului, productivitate mare şi costuri reduse. Avantajele extrudării Adaptabilitate: se poate realiza o varietate foarte mare de produse numai prin schimbarea ingredientelor minore şi a condiţiilor de operare a extruderului. Practic, procesul poate fi extrem de uşor de modificat pentru a realiza produse noi, conform cerinţelor consumatorilor. Caracteristicile produsului: cu ajutorul extrudării se pot realiza o multitudine de produse diferite ca formă, textură, culoare şi aspect, ceea ce nu este posibil folosind alte procese tehnologice. Eficienţă energetică: extruderele operează la o umiditate relativ scăzută, deci de cele mai multe ori nu necesită operaţii suplimentare de uscare. Costuri reduse: folosirea extruderelor duce la diminuarea costurilor de producţie comparativ cu alte tehnologii de coacere şi formare. Există posibilitatea realizării unor economii de 19% la materii prime, 14% costuri legate de forţa de muncă şi 44% investiţii de capital. De asemenea, extruderul necesită mai puţin spaţiu de instalare şi operare comparativ cu alte sisteme de coacere. Produse noi: prin extrudare se pot modifica proteinele vegetale şi animale, amidonul şi alte componente ale produselor alimentare pentru a produce o mare varietate de produse finite. Productivitate mare şi automatizare: extrudarea se poate realiza pe linii continue complet automatizate. Produs de calitate superioară: deoarece extrudarea este un proces care se desfăşoară la temperatură ridicată, timp scurt, pierderile de nutrienţi din materiile prime sunt minime, îmbunătăţindu-se astfel digestibilitatea proteinelor (prin denaturare) şi amidonului (prin gelatinizare). În acelaşi timp, extrudarea la temperaturi înalte duce la distrugerea factorilor antinutritivi (de exemplu, inhibitorul de tripsină), enzimele nedorite, cum ar fi lipaza şi lipoxidaza şi diversele microorganisme. Deşeuri minime: din procesul de extrudare rezultă un volum minim de ape reziduale, deci nu apar probleme cu depozitarea şi tratarea acestora. Tipuri de extrudere Pe piaţă există câteva tipuri de extrudere. Deşi pot apare unele dificultăţi în alegerea tipului de extruder, gama variată de oferte de pe piaţă constituie un stimulent pentru utilizarea acestei tehnologii. În timpul extruderii o serie de operaţii (transportul, malaxarea, omogenizarea, dezaerarea, încălzirea şi răcirea, formarea, expandarea, texturarea, uscarea rapidă şi umplerea) au loc într-un timp foarte scurt. Extrudere cu un singur şnec Aceste extrudere sunt prevăzute cu un şnec de compresiune care se roteşte cu mare viteză în interiorul unei mantale cu suprafaţa interioară conică, cu frecare mare prin aport de energie mecanică. Încălzirea produsului se realizează aşadar prin frecare. Pentru încălzire suplimentară prin manta circulă abur. Pentru a creşte eficienţa şi capacitatea utilajului, în mod normal, amestecurile sunt preîncălzite într-un utilaj de condiţionare prin inducţie de abur înainte de a fi introduse în extruder. Extrudere cu şnec dublu Extruderele de acest tip cuprind două şnecuri care se rotesc în sens contrar în interiorul unei carcase. Acest tip de extrudere au început să fie folosite pentru procesarea alimentelor în anii ‘70, iar aplicaţiile lor s-au extins în anii ‘80. În general, preţul acestor utilaje este mult mai mare decât preţul extruderelor cu un singur şnec pentru aceeaşi capacitate. Totuşi, gradul de control a calităţii şi flexibilitatea procesului tehnologic le fac mult mai atractive pentru industria alimentară. Aceste extrudere generează un debit de produs mult mai uniform prin interiorul carcasei, datorită rotirii în sens contrar a celor două şnecuri. Alte avantaje ale extruderelor cu şnec dublu sunt: • posibilitatea de prelucrare a materiilor vâscoase, uleioase sau cu umiditate foarte mare şi a altor produse greu de prelucrat cu ajutorul extruderelor cu un singur şnec (în extruderele cu şnec dublu se poate mări adaosul de grăsime cu până la 25%); • uzură mai mică a pieselor mici ale utilajului comparativ cu extruderele cu un singur şnec; • se pot prelucra materiale cu granulozităţi diferite, de la pulberi foarte fine, la boabe întregi de cereale), în timp ce la extruderele cu un singur şnec dimensiunea particulelor prelucrate variază într-un domeniu specific; • datorită caracteristicilor de autocurăţare, igienizarea utilajului este mult simplificată. Sursa de energie pentru coacere, texturare, expandare sau amestecare în timpul extrudării poate fi de trei tipuri: • autogenă - mai poartă denumirea şi de adiabatică. Căldura apare prin frecare şi o foarte mică parte din aceasta se pierde prin manta. • izotermică - temperatura produsului este constantă pe toată lungimea carcasei. Această sursă de energie se utilizează în special pentru formarea produselor. Uneori se folosesc şi mantale prin care circulă un fluid de răcire. • politropică - există posibilitatea de a introduce sau a elimina căldură din sistem prin procese specifice. Materii prime folosite la fabricarea snacks-urilor În prezent snacks-urile se fabrică pe baza a numeroase materii prime şi auxiliare. Înainte, materiile prime trebuiau alese în funcţie de caracteristicile utilajelor existente la momentul respectiv. Progresele realizate privind tehnologia de extrudare şi înţelegerea aprofundată a procesului tehnologic în sine au condus la diversificarea reţetelor pentru snacks-uri. Materiile prime uzuale pentru snacks-uri sunt porumbul, grâul, orezul, cartofii, tapioca şi ovăzul, dar aceasta nu este o listă completă şi limitativă. Sunt alte câteva materii prime, peste tot în lume, care se pot folosi la fabricarea snacks-urilor. Un ingredient important la fabricarea snacks-urilor este amidonul. În forma sa nativă, amidonul este insolubil, fără gust şi greu utilizabil de organismul uman. Pentru a-l face digerabil, amidonul trebuie copt. Cerealele - materii prime de bază pentru fabricarea snacks-urilor Aproape orice cereală poate fi extrudată, dar expandarea este un obiectiv major, de aceea numărul cerealelor care expandează este limitat la porumb degerminat şi grişuri de porumb, precum şi orez. Cerealele cu conţinut mare de grăsime sunt greu de expandat, deoarece aluatul se lipeşte de pereţii carcasei extruderului. Aceste cereale trebuie prelucrate la umiditate şi temperatură mare înainte să aibă loc o expandare semnificativă. În general, folosirea amidonului cu un conţinut de 5 - 20% amiloză duce la îmbunătăţirea expandării şi texturii produsului finit. Cele mai folosite cereale folosite la fabricarea snacks-urilor sunt: Porumbul Cererea pieţei pentru snacks-urile extrudate din porumb este în continuă creştere. Porumbul este materia primă de bază pentru fabricarea produselor tip peleţi şi a produselor tip pufuleţi. În general, se foloseşte griş de porumb de diverse granulaţii. Cantităţi mari de griş de porumb se folosesc la fabricarea snacks-urilor expandate şi a chips-urilor de porumb. Şrotul, grişurile, făina de porumb rezultă toate prin măcinarea porumbului dinte de cal şi în general, diferenţa între ele constă în granulozitatea produsului. Alegerea produsului cu o anumită granulaţie depinde de tipul de snack şi de extruderul folosit. De exemplu, pentru obţinerea unui snack cu structură fină şi pori mici trebuie să se folosească un griş de porumb cu granulozitate mai mică. Pentru un snack mai crocant şi pori ceva mai mari aeraţi este nevoie de un griş de porumb cu granulozitate ceva mai mare. Un extruder cu dublu şnec se poate folosi pentru prelucrarea ambelor tipuri de grişuri. În general, pentru fabricarea snacks-urilor extrudate se foloseşte porumb degerminat, deoarece expandează mai bine decât porumbul integral. Pentru fabricarea snacks-urilor se folosesc cu precădere porumbul alb şi cel galben. Granulele de amidon din boabele de porumb au dimensiuni medii (5 - 20) şi expandează foarte bine. Amidonul din porumb este copt în timpul extruderii la temperaturi medii spre mari. Rolul amidonului în snacks-uri este de a conferi textură. Astăzi se găsesc pe piaţă diverse tipuri de amidon cu conţinut mare de amiloză sau amilopectină. Se folosesc amidonuri cu conţinut mai mare de amiloză când se doreşte obţinerea unui produs crocant. Pentru a creşte gradul de expandare se folosesc amidonuri cu conţinut mai mare de amilopectină (amidonuri ceroase); amidonurile ceroase conţin foarte puţină amiloză, în timp ce amidonul normal de porumb conţine 25 - 35%. În condiţii în care procesul tehnologic decurge la temperaturi ridicate se recomandă folosirea unui amidon ceros modificat, deoarece lanţurile de amilopectină sunt mai rezistente la temperaturi ridicate. Grâu Făina de grâu se foloseşte la fabricarea snacks-urilor coapte sau prăjite, crackers cu arome, prăjituri tip snacks, pretzel etc. O altă materie primă este grişul de grâu care se obţine de obicei din grâu durum sau grâu tare. Grişul de grâu are un grad de expandare şi o densitate aproximativ similare cu grişul de porumb. Snacks-urile fabricate numai din griş sunt foarte crocante. Granulele de amidon din grâu sunt relativ mari (20 - 40) comparativ cu amidonul din alte cereale. În amidonul de grâu amiloza reprezintă circa 20 - 25% (75 - 80% fiind amilopectina) ceea ce duce la o expandare foarte bună. Comparativ cu alte cereale, grâul are un conţinut de proteină relativ mare (8 - 15%); din acest motiv, uneori expandarea produsului nu este corespunzătoare datorită prezenţei glutenului. În snacks-urile extrudate glutenul este cel care conferă valoare nutritivă, crocanţă şi textură. În general la fabricarea snacks-urilor se foloseşte un adaos de 1 - 2% gluten de grâu. În general, în Statele Unite la fabricarea pâinii şi chiflelor, pretzel şi a peleţilor se foloseşte grâul tare. Soiurile de grâu cu conţinut mai mic de gluten (grâul moale) duc la obţinerea unor produse mai fine decât soiurile de grâu tare. Snacks-urile fabricate din grâu au de obicei o aromă moderată şi o culoare apropiată de alb. Necesită temperaturi moderate de coacere. Subprodusele rezultate la măcinare, de exemplu tărâţa, se pot folosi cu proteina din soia şi cu alte câteva ingrediente la fabricarea snacks-urilor cu valoare nutritivă mare şi conţinut mare de fibre. În ciuda tuturor acestor avantaje, grâul este relativ puţin folosit la fabricarea snacks-urilor datorită costurilor mari. Orezul Este una din cerealele cultivate pe suprafeţe foarte mari în toată lumea. În Statele Unite se produc anual mai multe tipuri de orez (lung, mediu, scurt şi ceros) dar nu se folosesc în mod curent la fabricarea snacks-urilor din cauza preţului. În Japonia cea mai mare parte a snacks-urilor se fabrică din orez sau făină de orez. Spărtura de orez se poate folosi ca materie primă la fabricarea produselor expandate, deoarece are calităţi foarte bune de expandare. Granulele de amidon din orez sunt cele mai mici granule din toate tipurile de cereale şi sunt uşor digerabile. Proprietăţile funcţionale ale amidonului din orez sunt foarte diferite de cele ale amidonului din grâu şi porumb, în principal din cauza raportului dintre amiloză şi amilopectină. Făinurile rezultate din soiuri diferite de orez au proprietăţi fizice şi chimice diferite care influenţează în mare măsură expandarea şi porozitatea snacks-urilor. De exemplu, făina din orezul cu bobul lung creşte crocanţa snacks-urilor, în timp ce făina de orez ceros poate diminua duritatea chips-urilor şi în acelaşi timp poate îmbunătăţi textura, ceea ce în mod normal se obţine prin adaos de grăsime. Orezul este folosit ca suport pentru adaosul a diverse arome. Orezul necesită o temperatură mare de prelucrare în timpul extrudării. Alegerea făinurilor de orez, deci al amidonului pentru întocmirea unei reţete depinde de conţinutul de amiloză, orezul cu boabe lungi având 22 - 23%, boabele medii 15 - 19%, iar orezul ceros mai puţin de 1% amiloză. Aceste diferenţe între raportul amiloză/amilopectină influenţează temperatura de gelatinizare a făinii de orez. Făina de orez poate fi folosită pentru ameliorarea texturii snacks-urilor multicereale. Făina de orez poate fi amestecată cu fulgi de cartofi sau fulgi de fasole. Chips-urile fabricate cu 100% făină de orez absorb cu 20 - 30% mai puţin ulei în timpul prăjirii. În reţetele în care făina de orez se amestecă cu fulgi de cartofi, aroma de cartofi şi textura rămân distinctive chiar dacă cartofii se amestecă cu făina de orez, mult mai ieftină comparativ cu cartoful. Un amestec de făină de orez cu fulgi de fasole duce la obţinerea unui produs cu aspect şi aromă distinctivă, fără influenţe neplăcute. Ovăzul Până acum câţiva ani ovăzul nu a fost folosit pe scară largă la fabricarea snacks-urilor. Deoarece cercetările recente au arătat că fibrele alimentare din ovăz contribuie la scăderea colesterolului sanguin, aceasta a determinat producătorii de snacks-uri să introducă din ce în ce mai mult ovăz în reţetele de snacks-uri. Problema principală a ovăzului constă în conţinutul său ridicat în lipide (7 - 9%) şi lipaze. Se recomandă ca înainte de a folosi ovăzul în procesul de producţie să se inactiveze lipazele. În caz contrar, lipaza va cataliza hidroliza grăsimilor, ceea ce duce la apariţia unui gust amărui datorită acizilor graşi liberi. Granulele de amidon din ovăz au dimensiuni relativ mici (2 - 12) comparativ cu alte cereale. Conţinutul de amiloză al ovăzului variază între 16 - 27%. Amidonul din ovăz are o aromă foarte puternică şi conferă o uşoară îmbrunare produsului. Gelatinizează la temperaturi relativ mici, dar necesită temperaturi mai mari de extrudare datorită conţinutului mare de lipide. Snacks-urile extrudate cu amidon din ovăz expandează destul de puţin. Din acest motiv se foloseşte în reţete în doze destul de mici. Dar dacă se foloseşte un extruder mai lung şi o fază preliminară de condiţionare este posibil un adaos mai mare de ovăz. Dintre snacks-urile fabricate cu ovăz, cele mai populare în Statele Unite sunt fursecurile şi granolas. Datorită noilor tehnologii folosite şi a interesului nutritiv al ovăzului s-ar putea ca popularitatea produselor fabricate din ovăz să crească. Orzul se foloseşte în cantităţi mici la fabricarea unor produse de tip snack. Aroma şi gustul său sunt moderate. Din punct de vedere nutritiv este foarte apropiat de grâu, deşi are un conţinut mai mare de fibre şi este o sursă foarte bună de beta-glucani. La fel ca şi ovăzul, conţinutul mare de beta-glucani din orz poate contribui la scăderea colesterolului sanguin. Granulele de amidon din orz au dimensiuni medii spre mari. La extrudare, amidonul din ovăz se comportă acceptabil în sensul că se pot obţine produse destul de expandate. Amidonul din ovăz conferă o culoare aurie produsului. Produsele fabricate din ovăz necesită pentru extrudare temperaturi destul de scăzute. Uneori orzul se foloseşte în snacks-urile multicereale pentru a mai adăuga o cereală pe eticheta produsului. Alte cereale foloste la fabricarea snacks-urilor sunt: secara, sorgul, bobul, amarantul şi triticale, dar în cantităţi foarte mici. Tuberculii Rădăcinile şi tuberculii aparţin unei clase de alimente care furnizează în special glucide, deci sunt o importantă sursă de energie. Cele mai importante alimente din această clasă folosite la fabricarea snacks-urilor sunt cartofii şi tapioca. Cartofii se folosesc la fabricarea snacks-urilor într-o varietate de forme: granule, fulgi, făinuri cu diverse granulaţii şi amidon. Granulele din cartofi se obţin din cartofi feliaţi şi trataţi termic pentru a permite enzimelor să înmoaie pereţii celulari înainte de coacere şi uscare. Făina şi fulgii de cartofi se obţin prin uscarea pe tamburi a unui piure de cartofi cu adaos de monogliceride care au rolul de a reduce aderenţa amidonului pe suprafaţa tamburilor de uscare. Amidonul de cartofi se foloseşte de obicei în reţeta snacks-urilor pentru a conferi un plus de expandare. Dimensiunea granulelor de amidon variază foarte mult, uneori fiind mai mari decât cele din cereale (60 - 100 mm). Amidonul din cartofi conţine circa 20 - 25% amiloză şi are un conţinut foarte mic de lipide. În timpul extruderii, amidonul din cartofi duce la creşterea vâscozităţii amestecului extrudat. Are capacitate foarte bună de umflare şi proprietăţi de legare. În produsele tip snack, amidonul de cartofi are o aromă bine definită, conferind o culoare aurie produsului. Necesită temperaturi mici de extrudare, deoarece granulele de amidon denaturează repede. Făina de cartofi este materia primă de bază pentru două produse foarte populare: cartofii prăjiţi şi chips-urile de cartofi. Tapioca se foloseşte în snacks-uri ca materie primă cu aport caloric redus sau ca supliment pentru cereale. În general, amidonul de tapioca se foloseşte la fabricarea snacks-urilor din a treia generaţie. Granulele de amidon din tapioca variază ca dimensiuni în intervalul 5 - 35 mm. Conţinutul de amiloză este de circa 17%. Un amidon de foarte bună calitate ar trebui să aibă un pH de 4,7 - 5,3, umiditate 10 - 13,5% şi o culoare albă uniformă. Amidonurile din tapioca formează geluri foarte vâscoase şi au proprietăţi de legare foarte bune. Sunt aproape lipsite de aromă. Pentru extrudare necesită temperaturi moderate. August 15, 2000