Process efficiency and energy consumption during the extrusion of potato and multigrain formulations

• Autorzy: Matysiak A. , Wójtowicz A. , Oniszczuk T.

Identyfikatory

DOI

10.1515/agriceng-2018-0015

Warianty tytułu

PL

Wydajność i energochłonność procesu ekstruzji mieszanek ziemniaczanych oraz wielozbożowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the research was to determine the effect of extrusion conditions (various moisture content of raw materials and screw rotation speed), as well as the effect of recipe composition on the process efficiency and the energy consumption during treatment of potato and multigrain products. The efficiency of the extrusion process (Q) was determined by the mass of the product obtained at a given time for all prepared raw material mixtures and the process parameters used, while the specific mechanical energy demand was determined using the SME index. The obtained results allow to conclude that the level of raw materials moisture content had a greater impact on the efficiency and energy consumption of the extrusion process than the variable screw speed during the treatment. The efficiency of the process increased with the increasing moisture of the tested compositions, while a decrease in the requirements of SME was observed. The use of differentiated raw material compositions also influenced the Q and SME values determined during the tests.

PL

Celem badań było określenie wpływu warunków obróbki mieszanki podczas procesu ekstruzji (zróżnicowana wilgotność mieszanek surowcowych i prędkość obrotów ślimaka), jak również wpływ kompozycji receptury na wydajność procesu i zużycie energii podczas produkcji pelletów z surowców ziemniaczanych oraz produktu typu multigrain. Wydajność procesu ekstruzji (Q) wyznaczano przez określenie masy produktu uzyskanego w określonym czasie dla wszystkich przygotowanych mieszanek surowcowych oraz zastosowanych parametrów procesu, natomiast jednostkowe zapotrzebowanie energii zostało określone przy użyciu wskaźnika SME (ang. specific mechanical energy). Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, że poziom dowilżenia mieszanek surowcowych miał większy wpływ na wydajność i energochłonność procesu ekstruzji niż zmiana prędkości ślimaka podczas wytłaczania. Wydajność procesu wzrastała wraz ze wzrostem wilgotności mieszanki, natomiast zaobserwowano spadek zapotrzebowania energii mechanicznej. Zastosowanie zróżnicowanych receptur surowcowych również wpłynęło na wartości Q i SME wyznaczone podczas badań. Mniejszą wydajność oraz większe SME odnotowano przy zastosowaniu mieszanki typu multigrain.

Słowa kluczowe

EN

extrusion; pellets; extrudate; multigrain; efficiency; SME

PL

ekstruzja; pellety; ekstrudat; multigrain; wydajność; SME

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 22, No. 2
• Strony: 49--57
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Matysiak A.

• POL-FOODS Sp. z o.o., Prostki, Poland

autor

Wójtowicz A.

• Department of Thermal Technology and Food Process Engineering, University of Life Sciences in Lublin, Poland

autor

Oniszczuk T.

• Department of Thermal Technology and Food Process Engineering, University of Life Sciences in Lublin, Poland

Bibliografia

• Altan, A., McCarthy K.L., Maskan M. (2008). Extrusion cooking of barley flour and process parameter optimization by using response surface methodology. Journal of the Science of Food and Agriculture, 88, 1648-1659.
• Bastos-Cardoso, I., Zazueta-Morales, J.J., Martinez-Bustos, E., Kil-Chang, Y. (2007). Development and characterization of extruded pellets of whole potato (Solanum tuberosum L.) flour expanded by microwave heating. Cereal Chemistry, 84(2), 137-144.
• Blicharz-Kania, A., Andrejko, D., Ślaska-Grzywna, B., Starek, A., Szejgiec, P., Krzaczek, P. (2015). The influence of moisture content of barley on the flaking process. Agricultural Engineering, 1(153), 5-14.
• Bouasla, A., Wójtowicz, A., Juśko, S., Zidoune, M.N. (2017). Energy consumption and process efficiency as affected by extrusion-cooking conditions and recipe formulation during the production of gluten-free rice-legumes products, Agricultural Engineering, 21(1), 39-46.
• Camacho-Hernández, I.L., Zazueta-Morales, J.J., Gallegos-Infante, J.A., Aguilar- Palazuelos, E., Rocha-Guzmán, N.E., Navarro-Cortez, R.O., Jacobo-Valenzuela, N., Gómez-Aldapa, C.A. (2014). Effect of extrusion conditions on physicochemical characteristics and anthocyanin content of blue corn third-generation snacks. CyTA Journal of Food, 12(4), 320-330.
• Cheyne, A., Barnes, J., Gedney, S., Wilson, D.I. (2005). Extrusion behaviour of cohesive potato starch pastes: II. Microstructure-process interactions. Journal of Food Engineering, 66(1), 13-24.
• da Silva, E.M.M., Ascheri, J.L.R., de Carvalho, C.W.P., Takeiti, C.Y., de J. Berrios, J. (2014). Physical characteristics of extrudates from corn flour and dehulled carioca bean flour blend. LWT - Food Science and Technology, 58, 620-626.
• Gutiérrez, J., Catalá-Civera, J., Bows, J., Pẽnaranda-Foix, F. (2017). Dynamic measurement of dielectric properties of food snack pellets during microwave expansion. Journal of Food Engineering, 202, 1-8.
• Juśko, S., Mościcki, L., Wójtowicz, A. (2009). Cooling-forming section. Design Patent PL64690Y1. Patent Office Bulletin (BUP), 2(195), 25.
• Kaur, G.J., Rehal, J., Singh, B., Singh, A. K., Kaur, A.(2015). Development of multigrain breakfast cereal using extrusion technology. Asian Journal of Dairy and Food Research, 34(3), 219-224.
• Kraus, S., Schuchmann, H.P., Gaukel, V. (2014). Factors influencing the microwave induced expansion of starch-based extruded pellets under vacuum. Journal of Food Process Engineering, 37, 264-272.
• Kraus, S., Sólyom, K., Schuchmann, H.P., Gaukel, V. (2013). Drying kinetics and expansion of nonpredried extruded starch-based pellets during microwave vacuum processing. Journal of Food Process Engineering, 36, 763-773.
• Kręcisz, M. (2016). Energy consumption during production of corn extrudates in relation to the process parameters. Agriculture Engineering, 20(7), 195-203.
• Majzoobi, M., Farahnaky, A. (2011). Comparison of the effects of extrusion cooking on some cereal starches. International Journal of Food Engineering, 6(3), 2. Doi:10.2202/1556-3758.1456.
• Marks, N. (2010). Wpływ wilgotności na zużycie energii bezpośredniej w procesie rozdrabniania ziarna żyta i pszenżyta. Inżynieria Rolnicza, 7(125), 125-130.
• Meng, X., Threinen, D., Hansen, M., Driedger, D. (2010). Effects of extrusion conditions on system parameters and physical properties of a chickpea flourbased snack. Food Research International, 43, 650-658.
• Moscicki, L. (2011). Snack pellets. In: Extrusion-Cooking Techniques, Wiley VCH, Germany, 81-89.
• Nath, A., Chattopadhyay, P.K., Majumdar, G.C. (2007). High temperature short time air puffed ready-to-eat (RTE) potato snacks: process parameter optimization. Journal of Food Engineering, 80, 770-780.
• Ruiz-Ruiz, J., Martínez-Ayala, A., Drago, S., González, R., Betancur-Ancona, D., Chel-Guerrero, L. (2008). Extrusion of a hard-to-cook bean (Phaseolus vulgaris L.) and quality protein corn (Zea mays L.) flour blend. LWT - Food Science and Technology, 41, 1799-1807.
• Ryu, G. H., Ng, P. K. (2001). Effect of selected process parameters on expansion and mechanical properties of wheat flour and whole cornmeal extrudates. Starch/Stärke, 53, 147-154.
• Wójtowicz, A. Zalewska-Korona, M., Jabłońska-Ryś, E., Skalicka-Woźniak, K., Oniszczuk, A. (2018). Chemical characteristics and physical properties of functional snacks enriched with powdered tomatoes. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences, 68(3), 251-261.
• van der Sman, R.G.M., Broeze, J. (2013). Structuring of indirectly expanded snacks based on potato ingredients: A review. Journal of Food Engineering, 114(4), 413-425.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).