Gıda Mühendisliğinde Ekstrüzyon İşlemi
Gündelik hayatımızda pek çok işlenmiş gıda türü ile karşılaşmaktayız. Kahvaltılık gevrekler, makarna ve evcil hayvan mamaları bu ürünlere örnek verilebilir. Peki bu gıdalar şekillerini hangi işlemlerden geçerek kazanır?
Bu yazımda, gıda işleme teknolojilerinde yaygın olarak kullanılan ekstrüzyon teknolojisini ele aldım.
Ekstrüzyon Teknolojisi Nedir?
Ekstrüzyon, gıda endüstrisinde yenilikçi bir işleme teknolojisi olarak tanımlanmaktadır. Tahıl ve baklagiller gibi hammaddeler, belirli bir nem seviyesinde (%15-25) ekstrüder adı verilen mekanik ve hidrotermal bir sistem içerisinde işlenmektedir. Bu işlem sayesinde ürünler kısa sürede yeni bir şekil ve yapı kazanmaktadır.
Ekstrüzyon sırasında ısı, basınç ve mekanik kesme kuvvetleri tek bir mekanizma içerisinde gerçekleşmektedir. Bu nedenle ekstrüder parametrelerinde veya formülasyonda yapılan değişiklikler, ürünün tekstürel ve fiziksel özellikleri üzerinde doğrudan etkili olmaktadır.
Ekstrüzyon İşleminin Avantajları
Ekstrüzyon işlemi, gıda teknolojisinde bilinen işlemlere kıyasla birçok avantaja sahiptir. Yüksek üretim kapasitesi, düşük enerji tüketimi, az alan kaplaması ve düşük iş gücü gereksinimi bu avantajlardan bazılarıdır. Yüksek basınç ve sıcaklık koşulları sayesinde mikrobiyal aktivite büyük ölçüde sönümlenmektedir. Düşük nem içeriği ise kurutma maliyetini azaltmakta ve ürünün raf ömrünü uzatmaktadır.
Ayrıca yüksek sıcaklıkta kısa süreli ısıl işlem uygulanması, besin ögesi kayıplarının minimum seviyede kalmasını sağlamaktadır.
Ekstrüzyon prosesi sonucunda çevre kirliliğine neden olabilecek atık veya atık su oluşumu görülmemesi, bu teknolojinin sürdürülebilirliğini ön plana çıkarmaktadır. Bu nedenlerle ekstrüzyon teknolojileri, Ar-Ge ve ürün geliştirme çalışmalarında giderek daha fazla tercih edilmektedir.
Gıda Endüstrisinde Kullanılan Ekstrüder Tipleri
Ekstrüderler; çalışma metotlarına, boyutlarına ve tasarımlarına göre farklı gruplara ayrılmaktadır.
Vidalı Ekstrüderler
Gıda endüstrisinde en yaygın olarak kullanılan ekstrüder tipi vidalı ekstrüderlerdir. Bu sistemlerde hammadde, özel olarak tasarlanmış bir hazne içerisinde tek veya çift vida yardımıyla kalıba doğru taşınmaktadır. Vidalı ekstrüderler, düşük kesmeli ve yüksek kesmeli olmak üzere iki ana gruba ayrılmaktadır.
Düşük Kesmeli Ekstrüderler
Düşük kesmeli ekstrüderlerin temel tasarım amacı, mekanik enerjinin minimum düzeyde tutulmasıdır. Bu sistemlerde hammadde karıştırılır ve kalıp yardımıyla ürüne son şekli verilir. Makarna üretiminde kullanılan ekstrüderler, bu gruba örnek olarak gösterilebilir.
Yüksek Kesmeli Ekstrüderler
Yüksek kesmeli ekstrüderlerde ise mekanik enerji maksimum düzeyde tutulmaktadır.. İşlem boyunca sıcaklık değerleri yüksektir ve genleşmiş ürünlerin üretimi hedeflenmektedir. Cips ve benzeri atıştırmalıkların üretiminde bu tip ekstrüderler yaygın olarak kullanılmaktadır.
Vida Sayısına Göre Ekstrüderler
Vidalı ekstrüderler, vida sayısına göre tek vidalı ve çift vidalı olarak sınıflandırılabilir. Çift vidalı ekstrüderler, tek vidalılara kıyasla daha yüksek fonksiyonelliğe sahiptir ve bu nedenle daha geniş bir kullanım alanına sahiptir. Ayrıca tek vidalı ekstrüderler ise daha çok şekillendirme amaçlı kullanılmakta olup, plastik ekstrüderler olarak da adlandırılmaktadır.
Diğer Ekstrüder Tipleri
Vidalı ekstrüderlerin yanı sıra pistonlu ve silindirli ekstrüderler de gıda endüstrisinde kullanılmaktadır. Pistonlu ekstrüderler, tekli veya seri halde çalışan pistonlar yardımıyla çalışır ve özellikle şekerleme üretiminde tercih edilmektedir. Silindirli ekstrüderler ise zıt yönde dönen iki silindirden oluşur ve kullanım alanları diğer ekstrüder tiplerine kıyasla daha sınırlıdır.
Ekstrüzyon Sırasında Meydana Gelen Değişimlerin Ürün Kalitesine Etkisi
Ekstrüzyon teknolojisinde ürün kalitesini etkileyen birçok faktör bulunmaktadır.
Nem içeriği, ekstrüder parametreleri ve formülasyondaki bileşen oranları; ürünün duyusal özelliklerini, yapısını ve genel kalitesini doğrudan etkilemektedir.
Nem, karışıma doğrudan eklenebildiği gibi su veya buhar şeklinde de sisteme verilebilmektedir. Özellikle işlem süresince karışımın sahip olduğu nem miktarı, prosesin etkinliğini ve ürünün tekstürel özelliklerini belirlemektedir. Genel olarak ekstrüzyon işlemlerinde nem seviyesi %15–20 aralığında değişirken, bu değer tek vidalı ekstrüderlerde %13’e, çift vidalı ekstrüderlerde ise %10’a kadar düşebilmektedir.
Meraklısına;
https://gidabilim.com/yapay-zeka-gida-uretimine-girdi-gida-muhendisligi-nereye-gidiyor/
https://gidabilim.com/norvecteki-kiyamet-ambari-kuresel-tohum-deposu/
https://gidabilim.com/kuflu-peynir-yenilir-mi-bilim-bu-soruya-ne-diyor/
KAYNAKLAR
- Alam, M.S. Kaur, J. Khaira, H. and Gupta, K. 2015. Extrusion and extruded products: changes in quality attributes as affected by extrusion process parameters: a review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 56(3), 445-473.
- Choton, S. Gupta, N. Bandral, J.D. Anjum, N. and Choudary, A. 2020. Extrusion technology and its application in food processing: A review. The Pharma Innovation Journal, 9(2), 162-168.
- Fellows, P. 2012. Extrusion of foods. Practical Action Technology Challenging Poverty, United Kingdom. pp: 1-4.
- Grandison, A.S. and Brennan, J.G. 2012. Food Processing Handbook, John Wiley and Sons. United Kingdom, 826p.
- Grasso, S. 2020. Extruded snacks from industrial by-products: A review. Trends in Food Science and Technology, 99, 284-294.
- Leonard, W. Zhang, P. Ying, D. and Fang, Z. 2019. Application of extrusion technology in plant food processing by products: An overview. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 19(1), 218-246.
- Offiah, V. Falade, K.O. and Kontogiorgos, V. 2019. Extrusion processing of raw food materials and by-products: A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 59(18), 2979-2998.
- Şahin, N. & Sayaslan, A. (2023). Ekstrüzyon teknolojisi ve buğday öğütme yan ürünlerinin ekstrüde gıda üretiminde kullanımı. Bursa Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 37(1), 241-261. https://doi.org/10.20479/bursauludagziraat.1089981
