Melassia ja puolukkaa sisältävän ruisekstrudaatin valmistus keittoekstruusiolla | Use of molasses and lingonberry powder in extruded rye-based extrudates

Tutkielman kirjallisuusosassa käsiteltiin ekstruuderin toimintaa ja viljapohjaisten materiaalien ekstrudointia. Kirjallisuuskatsauksessa käsiteltiin myös sakkaroosi- ja muiden sokeri-, tärkkelys- ja ravintokuitupohjaisten elintarviketeollisuuden sivuvirtatuotteiden hyödyntämistä ekstruusiossa. Kokeellisessa tutkimuksessa tutkittiin ekstruusioprosessiparametrien vaikutusta ruispohjaisssa ekstrudaateissa, johon oli lisätty melassia ja puolukkajauhetta. Selittävinä muuttujina olivat massavirta, ruuvien pyörimisnopeus ja ekstrudoitavan massan vesipitoisuus. Ruisjauhon, elintarvikemelassin ja puolukkajauheen lisäksi raaka-aineina käytettiin myös hapatejauhetta ja vettä. Tutkimuksen koeasetelmana oli Box-Behnken, ja tuloksia analysoitiin käyttäen vastepintamenetelmää. Prosessiparametrit olivat massavirta (68, 78 ja 88 g/min), ruuvien pyörimisnopeus (400, 500 ja 600 r/min) ja massan vesipitoisuus (14, 15 ja 16 %). Vastemuuttujat olivat ekstrudaattien ekspansioindeksi eli laajeneminen, kovuus, vesipitoisuus, vedenliukoisuus- ja vedenabsorboimisindeksi sekä ekstruusioajon aikana kerätty data eli paine suuttimella ja vääntömomentti. Lisäksi kahdesta eri ekstruusioparametreillä valmistetuista ektrudaateista määritettiin ravintokuitupitoisuus. Tutkimuksen tuloksista voitiin todeta, että ekstruusiolla oli haastavaa valmistaa elintarvikemelassia ja puolukkajauhetta sisältäviä ekstrudaatteja. Ekstruuderin toiminta oli epätasaista, ja se tukkeutui useilla käytetyillä prosessiparametreillä. Tilastollisesti merkitsevästi massavirran kasvattaminen lisäsi veden absorboitumisindeksiä ja kasvatti ekstruuderin painetta suuttimella. Ruuvien pyörimisnopeuden nostaminen pienensi ekstrudaattien vesipitoisuutta. Massan vesipitoisuuden nostaminen pienensi veden absorboitumisindeksiä ja painetta suuttimella. Vastemuuttujista eniten korreloivat keskenään ekstrudaattien vesipitoisuus ja kovuus. Suurin negatiivinen korrelaatio oli ekstrudaattien ekspansioindeksillä ja kovuudella.

The literature review deals with the extruder operation and extrusion of cereal-based materials contain sugar. Review also deals with how to to utilize by-products of the food industry in extrusion. The aim of this study was to investigate the effects of extrusion process parameters on extrusion process and physicochemical properties of rye based extrudates contain molasses and lingonberry powder. In the experimental part, raw materials used were ryeflour, dried sourdrough powder, lingonberry powder and molasses. Extrusion cooking process parameters in this study were mass flow (68, 78 and 88 g/min); screw speed (400, 500 and 600 rpm) and water content of feed (14, 15 and 16%). Box-Behnken’s experimental design including 15 experiments was used. Physicochemical properties of extrudates were hardness, sectional expansion index (SEI), water content of extudates (WCE), water absoption index (WAI) and water soluability index (WSI). Pressure at the die and torque was monitored during the extrusion experiments. The results of this study showed, that processing rye based extrudates with molasses and lingonberry powder was challenging. The operation of the extruder was unstable with several used process parameters., Increasing the mass flow increased statistically significantly the WAI and the extruder pressure at the die. Increasing the screw speed reduced the WCE. Increasing the water content of the feed reduced the water absorption index and pressure at the die. Of the response variables, the water content and hardness of the extrudates correlated the most. The greatest negative correlation was with the SEI and hardness of the extrudates.