Capitolul 3 extruderea termoplastică

Prepararea a numeroase produse alimentare necesită procedee termomecanice. În acest caz energia este transferată în produs atât sub formă de căldură, cât şi sub formă de energie mecanică. Temperatura şi forţa aplicate în cursul tratamentului vor conferi produsului final anumite caracteristici particulare, cum ar fi cele legate de textură, gust, culoare sau alte proprietăţi funcţionale. Extruderea termoplastică este un procedeu în care intervin, în principal, următoarele operaţii unitare:

• Amestecarea: aportul de energie mecanică este preponderent, operaţia având scopul omogenizării materialului (de obicei constituit din mai mulţi componenţi), astfel încât concentraţia fiecărui component să fie uniform repartizată în amestec.

• Încălzirea: aportul de energie termică, în scopul modificării anumitor legături moleculare ale produsului tratat, este predominant.

• Extruderea: constă din aplicarea unei presiuni asupra produslui pentru a-l face să treacă printr-o filieră.

Definiţie: Extruderea termoplastică este o operaţie complexă care se aplică unui amestec de materii prime alimentare, hidratate sau nu, sub formă pulverulentă, păstoasă sau lichidă, care odată încălzite sunt obligate să treacă prin una sau mai multe filiere, fiind rezultatul unor efecte conjugate de forfecare, temperatură şi presiune care se exercită asupra materiilor prime.

În extruderea termoplastică materiile prime sunt supuse tratamentului mecanic şi termic pentru un timp scurt. Tratamentul mecanic constă, aşa după cum s-a arătat, din eforturi de forfecare, la care se adaugă amestecare, comprimare şi detentă. Tratamentul termic constă din încălzire cu transformare biochimică, răcire sau ambele. Temperaturile de lucru în extruderea termoplastică sunt de până la 220⁰C, iar durata tratamentului este de câteva zeci de secunde, corespunzând unui tratament la temperatură înaltă şi durată scurtă (HTST), prezentat la procedeele de sterilizare.

Extruderea termoplastică trebuie înţeleasă în relaţie şi cu alte procedee înrudite care se utilizează în industria alimentară:

• extruderea simplă nu presupune încălzire, ci corespunde unei puneri în formă a produsului extrudat, care conservă forma filierei. Procedeul este utilizat pentru fabricarea unor paste alimentare pentru prăjituri şi anumiţi biscuiţi. Această operaţie se realizează la temperaturi sub 70 ⁰C;

• extruderea termoplastică cu expandare se caracterizează prin expandarea produsului la ieşirea din filieră;

• coextruderea este o variantă a extruderii termoplastice în care se obţine un produs compozit asociind două sau mai multe texturi.

• coexpandarea este o altă variantă a extruderii termoplastice, în care două produse de origini diferite sunt tratate în două extrudere distincte, dar expandează printr-o filieră unică.

Având în vedere versatilitatea operaţiei de extrudere termoplastică (transformarea unor materii prime diverse, parametrii de operare care pot varia într-un domeniu larg, construirea utilajelor din elemente modulare şi inter-schimbabile), extruderele termoplastice pot realiza şi alte operaţii unitare în afara încălzirii asociate cu transformări biochimice, extruderii şi amestecării, cum ar fi: transportul unor materii prime, malaxarea, topirea, turnarea în forme, presarea, extracţia solid-lichid, degazarea, uscarea parţială, realizarea de reacţii chimice, inactivarea enzimelor, sterilizarea prin încălzire.

Produsele alimentare obţinute prin extrudere termoplastică sunt dintre cele mai variate: cereale pentru micul dejun, pufuleţi, făinuri instant, băuturi instant, paste alimentare, proteine vegetale texturate (de exemplu, soia), proteine animale texturate, cazeină-cazeinaţi, brânzeturi topite, produse pentru animalele de companie (Shukla, 1998; Harper, 1989).