Spezialanfertigungs-Extrusionsanlagen steigern die Effizienz der Lebensmittelproduktion

Von knusprigen Frühstückszerealien bis hin zu zarten Nachmittagstee-Keksen und Al-Dente-Pasta zum Abendessen teilen viele unserer Lieblingsspeisen ein gemeinsames Herstellungsgeheimnis: die Extrusionstechnologie. Dieser vielseitige Prozess fungiert als "Transformator" der Lebensmittelindustrie und wandelt einfache Rohstoffe durch präzise Geräte- und Prozesskontrolle in köstliche Produkte um. Aber wie können Hersteller ihr Potenzial voll ausschöpfen, um Produktivitätssprünge und Produktinnovationen zu erzielen?

Die Lebensmittelextrusion ist nicht neu. Die Technologie geht auf die Wurstherstellung in den 1870er Jahren mit Fleischextrudern zurück. In den 1930er Jahren kamen Trockenpasta und Frühstückszerealien durch Extrusion in die Massenproduktion, wobei Maschinen allmählich in Bäckereien auftauchten. Heute treiben die Prinzipien gängige Küchengeräte von Kräutermühlen bis hin zu Pastamaschinen an.

Der Prozess liefert gleichbleibende Qualität, gleichmäßige Produkte und hohe Ausbringungsmengen. Durch Extrusion können Hersteller Lebensmittel in praktisch jeder Größe, Farbe, Form oder Textur herstellen - ob verzehrfertig oder weitere Zubereitung erforderlich.

Das Herzstück der Extrusion ist der Extruder selbst. Diese Maschine vermischt Zutaten, während reibungserzeugte Wärme und zusätzliche Erwärmung eine homogene Mischung erzeugen, die dann durch Matrizen gepresst wird, um Endprodukte zu formen. Reaktionen innerhalb des Zylinders und an den Matrizenoberflächen beeinflussen entscheidend die Verarbeitungsergebnisse und die Eigenschaften des Endprodukts.

Zum Beispiel erfahren Cerealien und Snack-Foods eine dramatische Expansion, wenn sie durch Matrizen gehen, während kundenspezifische Matrizen bestimmte Eigenschaften verleihen können. Lange Matrizen erzeugen fleischähnliche Fasern in pflanzlichen Proteinen, während Bronze-Gussmatrizen die charakteristische raue Textur von Pasta für eine bessere Soßenhaftung erzeugen.

Wie alle Extrusionsprozesse erfordert die Lebensmittelproduktion eine sorgfältige Kontrolle mehrerer Faktoren, darunter:

• Materialzusammensetzung und Fließeigenschaften
• Zylinderlänge
• Schneckengeschwindigkeit
• Temperatur und Druck
• Feuchtigkeitsgehalt
• Matrizenausführung
• Messerschnittgeschwindigkeit

Die meisten Lebensmittelextrusionen erfolgen bei relativ niedrigen Feuchtigkeitsgehalten (unter 40 %), da Wasser die Viskosität der Mischung reduziert und Materialien plastifiziert. Eine erhöhte Feuchtigkeitsdichte senkt das Drehmoment und den Matrizendruck, wodurch die "Nassextrusion" eine Doppelschnecken-Zuführung, eine verbesserte Mischung und eine verfeinerte Temperaturkontrolle erfordert.

Der Salzgehalt beeinflusst die endgültige Produkttextur erheblich, indem er die Belüftung und die Expansion nach der Extrusion beeinflusst. Er beeinflusst auch die Färbung, da die Feuchtigkeitsaufnahme die Bräunungsfähigkeit beeinflusst. Salz dient jedoch als effektiver Träger für die gleichmäßige Verteilung von Farbe und Geschmack in den Produkten.

Um die Vorteile der Extrusionstechnologie zu maximieren, sollten sich die Hersteller auf fünf Schlüsselbereiche konzentrieren:

1. 1. Zutatenvorbereitung

   Die richtige Aufbereitung der Rohstoffe gewährleistet eine optimale Extrusion. Zu den Techniken gehören:

   • Mahlen: Das Erreichen einer gleichmäßigen Partikelgröße verbessert das Mischen und den Fluss
   • Konditionieren: Anpassen des Feuchtigkeitsgehalts an die produktspezifischen Anforderungen
   • Vorheizen: Reduzierung des Energieverbrauchs bei gleichzeitiger Verbesserung der Kochfähigkeit des Produkts
2. 2. Extruder-Design

   Die Auswahl der Geräte hat direkten Einfluss auf die Ergebnisse. Doppelschneckenextruder dominieren zunehmend Lebensmittelanwendungen aufgrund ihrer überlegenen Mischeigenschaften. Schlüsselkomponenten, die optimiert werden müssen:

   • Schneckenkonfiguration für optimalen Materialtransport und Scherung
   • Präzise Zylindertemperaturregelung
   • Kundenspezifische Matrizendesigns für spezifische Produktgeometrien
3. 3. Prozesskontrolle

   Kritische Parameter wie Schneckengeschwindigkeit, Temperaturprofile und Zuführraten erfordern eine präzise Überwachung und Anpassung, um eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten. Fortschrittliche Sensorsysteme und Steuerungsalgorithmen ermöglichen eine Echtzeitoptimierung.

4. 4. Matrizenkonstruktion

   Als letztes Formgebungselement bestimmen Matrizen das Aussehen und die Textur des Produkts. Moderne CAD/CAM-Systeme erleichtern komplexe Geometrien, während die Materialauswahl und Oberflächenbehandlungen die Haltbarkeit erhöhen.

5. 5. Nachbearbeitung

   Kühlen, Schneiden und zusätzliche Behandlungen (Backen, Braten, Würzen) vervollständigen die Produkttransformation. Automatisierte Systeme gewährleisten Präzision bei gleichzeitiger Effizienz.

Zu den aufkommenden Trends, die die Entwicklung der Extrusionstechnologie prägen, gehören:

• Smart Manufacturing: KI und Big-Data-Analysen zur Prozessoptimierung
• Nachhaltigkeit: Umweltfreundliche Materialien und energieeffiziente Designs
• Produktdiversifizierung: Erweiterte Anwendungen für alternative Proteine und funktionelle Lebensmittel
• Individualisierung: Flexible Lösungen, die auf spezifische Produktanforderungen zugeschnitten sind

Da Lebensmittelhersteller einen Wettbewerbsvorteil durch Produktinnovation und betriebliche Effizienz anstreben, positionieren die Vielseitigkeit und Skalierbarkeit der Extrusionstechnologie sie als einen entscheidenden Enabler. Diejenigen, die ihre Feinheiten beherrschen und gleichzeitig die Individualisierung annehmen, werden die Transformation der Branche anführen.