食品押出成形

食品加工における押し出しは、必要な形状を作るために設計された穴あきプレートまたはダイの開口部を通して、柔らかい混合材料を押し出すことで構成されています。押し出された食品は、次にブレードによって特定のサイズにカットされます。混合物をダイに押し込む機械は押し出し機であり、混合物は押し出し物として知られています。押し出し機は通常、固定バレル内にしっかりと収まる大きな回転スクリューで、その端にダイがあります。

押し出し成形は、最終製品の均一性を保証する連続的で効率的なシステムを介して食品の大量生産を可能にします。これらには、一部のパスタ、パン（クルトン、ブレッドスティック、フラットブレッド）、多くの朝食用シリアルとすぐに食べられるスナック、菓子類、既製のクッキー生地、一部のベビーフード、全脂肪大豆、テクスチャード植物性タンパク質、一部の飲料、およびドライおよびセミモイストペットフードが含まれます。押し出し成形を使用して製造された食品は、通常、デンプン含有量が高いです。

押し出し工程では、まず原材料を適切な粒度、通常は粗い小麦粉の濃度に粉砕する。乾燥混合物はプレコンディショナーに通され、そこで対象製品に応じて他の成分が追加される。これらの成分には、液糖、脂肪、染料、肉、水などがある。蒸気を注入して調理工程を開始し、プレコンディショニングされた混合物（押し出し物）を次に押し出し機に通す。押し出し機は、固定バレル内にしっかりと収まる大きな回転スクリューで、バレルの端にはダイがある。^{[1]押し出し機の回転スクリューは、押し出し物をダイに向かって押し込み、ダイを通過させる。押し出し物は、}滞留時間の間、押し出し機内にある。^[要出典]

多くの押し出し製品は、押し出されると力が減り、水分と熱が放出されるため、膨らんで質感が変わります。^[1]その程度は膨張率として知られています。押し出された製品は、押し出し機の出力にあるブレードによって必要な長さに切断され、ブレードは特定の速度でダイ開口部の周りを回転します。その後、製品は冷却され、乾燥され、多孔性を維持しながら硬くなります。^[要出典]

調理は押し出し機内で行われ、そこでは生成された圧力（10～20 バール）により、製品自体が摩擦と熱を生じます。このプロセスでは、条件によっては タンパク質の変性とデンプンのゲル化の両方が誘発されることがあります。

多くの食品押出プロセスでは、短時間に高温にさらされます。^[1]押出プロセスの重要な要素は、押出物の組成、スクリューの長さと回転速度、バレルの温度と湿度、ダイの形状、ブレードの回転速度です。これらは、出力の均一性を確保するために、目的の製品に基づいて制御されます。^{[引用が必要]}

水分はこれらの要因の中で最も重要であり、混合物の粘度に影響を与え、押出物を可塑化する働きをする。水分が増加すると、粘度、トルク、製品温度が低下し、嵩密度が増加する。これにより、ダイの圧力も低下する。食品加工の押出プロセスのほとんどは、低水分から中水分（水分レベル40％未満）で行われる。高水分押出は湿式押出として知られているが、より効率的な搬送能力を持つツインスクリュー押出機（TSE）が導入されるまではあまり使用されていなかった。高デンプン押出物の湿式押出における最も重要なレオロジー要因は温度である。 ^[2]

押し出し成形品に含まれる塩の量によって、一部の押し出し成形品の色や質感が決まる場合があります。製品の膨張率や風通しは、押し出し成形品の塩濃度によって決まります。これは、塩と押し出し成形品のデンプンとの化学反応の結果である可能性があります。塩濃度による色の変化は、「押し出し成形品の水分活性を変化させ、褐色化反応の速度を変化させる塩の能力」によって引き起こされる可能性があります。塩は、押し出し成形後に食品の着色料や香料などの微量成分を分散させるためにも使用されます。塩と混合すると、これらの成分が製品の表面全体に均一に分散されます。^[3]

最初の押し出し機は1870年代にソーセージを製造するために設計された。 ^[4] 乾燥パスタと朝食用シリアルは1930年代から押し出しによって生産されており、^{[2]この方法は}テイタートッツ（最初の押し出しポテト製品： 1953年のOre-Ida）やペットフードの生産に1950年代から適用されている（最初の押し出しドッグフード：1957年のPurina Dog Chow、最初の押し出しキャットフード：1962年のPurina Friskies）。^[4]肉挽き機や一部のパスタメーカーなどの家庭用キッチン家電は押し出しを使用している。手で絞る絞り袋（パイピングバッグ）は押し出しによって動作する。^[要出典]

押し出しは、最終製品の均一性を保証する連続的で効率的なシステムを介して食品の大量生産を可能にします。これは、押し出しプロセスのさまざまな側面を制御することによって達成されます。また、新しい加工食品の生産を可能にし、「多くの従来のスナック製造プロセスに革命をもたらしました。」^[5] 押し出しプロセスは、「押し出し機バレル内とダイで発生する化学反応」をもたらします。^[6]押し出しには次の効果があります。^{[7] [8] [9]}

• 特定の天然毒素の破壊
• 最終製品中の微生物の減少
• 鉄分のわずかな増加-生物学的利用能
• インスリン抵抗性デンプンの生成（糖尿病発症の潜在的危険因子）^{[7] [8]}
• 発育成長と窒素管理に必要な必須アミノ酸であるリジンの喪失
• 複合デンプンの単純化、虫歯の発生率増加
• 加工食品のグリセミック指数の上昇、「押し出し加工により消化のための炭水化物の利用可能性が大幅に増加した」^[10]
• ビタミンA（ベータカロチン）の破壊
• タンパク質の変性。

押し出しダイの材質は最終製品に影響を与える可能性がある。パスタ押し出し機の粗いブロンズダイは滑らかなステンレススチールダイよりも表面が粗く、液体パスタソースがよりよく付着すると考えられている。^[11]この方法で作られたパスタは高級品であることを示すために「ブロンズダイ」パスタと表示されている。^[12]

• パスタが死ぬ
• 
  エルボマカロニを作るためのダイスの前面
• 
  同じプラスチックダイの裏側
• 
  パスタ用の古い金属製の型。型の底部と上部が見える

「押し出し調理の栄養価への影響は不明瞭である」^[13]。押し出しにより、押し出し物の炭水化物、食物繊維、タンパク質とアミノ酸のプロファイル、ビタミン、ミネラル含有量が、有益にも有害にも変化する可能性があるからである。^[13]

短時間の高温押し出しは「ビタミンやアミノ酸の損失を最小限に抑えます」。^[1]押し出しは一部の食品の大量生産を可能にし、「抗栄養因子を変性」します。 ^[1]例えば毒素を破壊したり、微生物を殺したりします。また、「タンパク質の品質と消化性」を向上させ、^[1]製品の形状、質感、色、風味に影響を与えます。^[1]

また、タンパク質、デンプン、非デンプン多糖類の断片化を引き起こし、「自然界には見られない新しい結合を形成する可能性のある反応性分子」を生成する可能性がある。^[6]これには、タンパク質の栄養価を低下させるメイラード反応が含まれる。 ^[13]熱に不安定なビタミンは破壊される可能性がある。 ^[13] 1998年現在、押し出し成形に関与する植物化学物質^{[アップデート]}の安定性や生物学的利用能についてはほとんどわかっていない。 ^[6]栄養価は中程度の条件（短時間、高水分、低温）で向上することがわかっているが、高温（少なくとも200℃）、低水分（15％未満）、または混合物内の不適切な成分では、押し出し成形物の栄養価に悪影響が生じる。^[13]

2012年の研究論文によると、アマランサス、ソバ、キビなどの非伝統的な穀物粉を使用すると、押し出し成形で製造された朝食用シリアルのグリセミック指数を下げることができる可能性がある。 ^[14]これらの穀物粉を使用した押し出し成形品は、かさ密度と製品密度が高く、膨張率は同様で、「消化しやすい炭水化物と消化が遅い炭水化物が大幅に減少」している。^[14] 2008年の論文では、押し出し成形朝食用シリアルミックスの小麦粉と白小麦粉の5%～15%を食物繊維に置き換えると、「押し出し成形品の炭水化物加水分解の速度と程度」が大幅に減少し、^[10]消化が遅い炭水化物のレベルが増加し、消化が速い炭水化物のレベルが減少すると述べている。^[10]

押し出し成形により、新たな加工食品の生産が可能になり、「従来のスナック製造工程の多くに革命をもたらした」^{[5] 。}

押し出し成形で製造される様々なタイプの食品は、典型的にはデンプン含有量が高い。^[1] 直接膨張タイプには朝食用シリアルやコーンカールが含まれ、高せん断下で高温、低水分の条件で製造される。非膨張製品には中程度の水分（約40％）と低温で製造されるパスタが含まれる。テクスチャ加工製品には、植物性タンパク質（「テクスチャ加工植物性タンパク質」）と長いダイを使用して「押し出し成形物に繊維状の肉のような構造を与える」ために作られる肉類似品^[4]や魚のペーストが含まれる。^[15]

• 
  チーズカール、直接膨張したスナック食品
• 
  パスタは膨張しない食べ物
• 
  肉の代替品、テクスチャーのある食品

プロセスチーズやチーズ類似品の中には、押し出し成形で作られるものもあります。低水分・低温度で押し出されたプロセスチーズは、高水分・高温度で押し出されたプロセスチーズよりも「押し出し成形技術で製造するのに適している」可能性があります。水分の少ないチーズは硬くて噛みごたえがあり、水分が少なく押し出し成形温度が 80 °C のチェダーチーズは、異なる条件で製造された他の押し出し成形チェダーチーズよりも被験者に好まれました。^[16]押し出し成形品の平均滞留時間が約 100 秒の場合、「さまざまな食感 (塗り広げられるものからスライスできるものまで) のプロセスチーズまたはチーズ類似品」を製造できます。^[17]

押し出し成形で作られる菓子類には、チューインガム、リコリス、タフィーなどがある。^[15] 押し出し成形でよく作られる他の食品には、一部のパン（クルトン、ブレッドスティック、フラットブレッド）、様々なすぐに食べられるスナック、既製のクッキー生地、一部のベビーフード、一部の飲料、ドライおよびセミモイストペットフードなどがある。具体的な例としては、チーズカール、マカロニ、フィグニュートン、ジェリービーンズ、セバイ、一部のフライドポテトなどがある。^[18]

押し出し成形はデンプンの改質や動物飼料のペレット化にも使用されます。^[要出典]

• 瞬間殺菌

ウィキメディア・コモンズには、食品押出成形に関連するメディアがあります。

• エドウィン・ヴァン・オンナ。ブリギッテ・ファン・メッヘレン。マシュー・スチュワート;ションキス・モレノ。クリス・スコット;サラ・マーティン・ピアソン。ジョエリ・ブルイニンクス。高橋正明（1993）。エクストルージョンクッキングの技術。スプリンガー。ISBN 9780834213401。
• Guy, RCE ( 2003)。「押し出し調理/原理と実践」。食品科学と栄養の百科事典。pp. 2222–2227。doi :10.1016/B0-12-227055-X/00434- X。ISBN 9780122270550。
• シャートレフ、ウィリアム; 青柳明子 (2020)。押し出し調理と押し出し機の歴史 (1938-2020): 広範囲に注釈された参考文献とソースブック( PDF)。ラファイエット、カリフォルニア州: Soyinfo Center。ISBN 9781948436298。