Kata ekstrusi berarti membentuk suatu bahan atau campuran bahan yang dapat diplastisisasi (dapat dilebur dan menjadi seperti fluida), dan dapat dipompa dengan cara memaksa melalui bukaan terbatas atau die . Fleksibilitas proses ini terbukti dalam kemampuannya untuk menghasilkan berbagai jenis makanan. Kekuatan proses dapat lebih dihargai dengan kemampuannya untuk membuat makanan dari berbagai tekstur dan bentuk dengan relatif mudah. Tentu saja, seperti halnya teknologi apa pun, teknologi ini juga membutuhkan pengetahuan tentang bahan mentah, proses, dan kontrol proses yang timbul dari interaksi antara bahan dan peralatan. Proses ekstrusi terutama digunakan dalam memproduksi makanan manusia daripada pakan ternak, kecuali untuk makanan hewan peliharaan (makanan anjing dan kucing). Proses ini juga digunakan untuk pembuatan pakan akuatik dan beberapa jenis pakan kuda. Sebaliknya, sebagian besar pakan yang digunakan dalam peternakan atau untuk ternak diproses di pabrik pelet pakan, karena pabrik pelet memiliki tingkat produksi yang lebih tinggi daripada ekstruder dengan kapasitas motor penggerak yang sama. Hal ini membuat pakan pelet lebih murah daripada pakan ekstrusi. Kesamaan antara penggilingan pelet dan ekstrusi adalah keduanya menggunakan uap, tekanan, dan suhu untuk memodifikasi bahan baku dan menggunakan cetakan untuk membentuk produk. Namun, pabrik pelet menggunakan dies dengan panjang tanah yang panjang dan membentuk pelet dalam bentuk padat dengan menggunakan gaya tekan. Pengikat pelet diperlukan dalam banyak kasus untuk melestarikan integritas pelet. Dalam ekstrusi, die memiliki panjang tanah yang lebih pendek dan tidak memerlukan pengikat untuk membuat produk yang utuh. Faktanya, kondisi termomekanis di dalam ekstruder benar-benar membuat pati menjadi gelatin dan mengembang saat keluar dari cetakan. Pati bertindak sebagai pengikat dalam produk yang diekstrusi. Ekstrusi memainkan peran penting dalam menciptakan produk bernilai tambah dari produk sampingan dari industri daging dan makanan laut serta dari pertanian tanaman.

Konsep ekstrusi terinspirasi oleh sekrup Archimedean (atau pompa sekrup), di mana memutar sekrup di dalam pipa digunakan untuk mentransfer air dari badan air dataran rendah ke saluran irigasi.

Industri makanan bukanlah sektor pertama yang mengadopsi teknologi ekstrusi. Padahal, teknologi ini pertama kali diperkenalkan di industri plastik dan polimer karet. Pada tahun 1930-an, teknologi ekstrusi diadopsi oleh industri makanan. Aplikasi ekstrusi dalam makanan dimulai pada 1930-an dengan produksi pelet sereal sarapan dan pasta kering pada ekstruder sekrup tunggal (SSE).

Makanan hewan peliharaan kering diproduksi dengan ekstruder pada 1950-an. Luar biasa, keserbagunaan teknologi ini semakin ditingkatkan dengan diperkenalkannya twin-screw extruders (TSE) pada tahun 1970-an. TSE memiliki jangkauan operasi yang lebih komprehensif; mereka menangani susunan ukuran partikel bahan mentah yang lebih luas dan memiliki karakteristik pengangkutan yang lebih baik, terutama untuk formulasi yang sulit dijalankan pada SSE.

Diagram penampang dari SSE sederhana adalah milik Galen Rokey , digunakan dengan izin.

Tampilan penampang dari laras ekstruder sekrup tunggal (SSE) yang menunjukkan sekrup.

diadaptasi dari istock/RonFullHD CC BY-NC 4.0 

Tampilan penampang barel ekstruder sekrup kembar (TSE) yang menunjukkan sekrup.

diadaptasi dari istock/RonFullHD CC BY-NC 4.0 

Diagram penampang dari SSE sederhana

milik Galen Rokey

Sistem ekstrusi umumnya terdiri dari:

1. tempat sampah hidup untuk memberi makan bahan baku dengan kecepatan konstan,
2. prakondisi untuk mencampur, menghidrasi, dan memulai pemasakan sebagian produk secara merata (dengan menambahkan uap dan air). (Prekondisi juga menyediakan pilihan untuk menambahkan bahan tambahan seperti lemak atau bubur daging segar ke dalam bahan baku sebelum memasuki ekstruder.),
3. ekstruder yang membawa, mengompres, dan memasak material secara menyeluruh dengan menerapkan energi panas dan mekanik,
4. cetakan yang terpasang di ujung pintu keluar ekstruder (Ini dapat memiliki satu atau beberapa bukaan kecil di mana produk yang dimasak dibentuk menjadi berbagai ukuran dan struktur dan didorong keluar karena gerakan maju terus menerus dari sekrup ekstruder.), dan
5. rakitan pisau pemotong biasanya dipasang di depan cetakan (juga disebut pisau pemotong muka) yang mengontrol panjang produk berdasarkan kecepatan pemotongannya.

Beberapa peralatan lain mungkin diperlukan di hulu dan hilir dari jalur pemrosesan ini tergantung pada jenis produk yang diproduksi. Beberapa peralatan hulu mungkin termasuk hammer mill dan blender pita. Hilir dapat mencakup pengering dan pendingin untuk mengeringkan produk yang diekstrusi hingga kadar air yang diinginkan dan kemudian mendinginkannya sebelum mengirimnya untuk pengemasan dan pelapisan dan peralatan pencampuran untuk aplikasi eksternal rasa, warna, palatan, dll.

Aliran umum untuk memproduksi produk makanan dan pakan yang diekstrusi.

dibuat oleh Rhea M. Hebert CC BY-NC 4.0 

Pengekstrusi mampu melakukan beberapa unit operasi seperti pencampuran, pengangkutan, pembentukan, pemotongan, pemasakan, dan tekstur makanan dan pakan. Berbagai macam produk makanan seperti sereal sarapan, makanan ringan, protein nabati bertekstur (analog daging), kembang gula, makanan ringan generasi ketiga (setengah produk), permen karet, pasta, makanan bayi, crouton, dan remah roti dapat dibuat menggunakan pemrosesan ekstrusi .

Di sektor pakan ternak, pakan hewan peliharaan (kelembaban rendah dan tinggi), pakan akuatik (pakan terapung dan tenggelam), dan beberapa jenis pakan kuda diproduksi dengan menggunakan teknologi ini. Meskipun sebagian besar pakan ternak dibuat menggunakan pabrik pelet karena prosesnya yang ekonomis, makanan hewan peliharaan dan pakan air diekstrusi. Umumnya, ternak dipelihara untuk tujuan bisnis dan penting untuk menjaga harga tetap rendah; pabrik pelet membantu menjaga biaya pakan tetap rendah.

Makanan hewan peliharaan diekstrusi karena pemilik hewan peliharaan menganggap makanan ini dekat dengan makanan manusia dan bersedia membayar biaya lebih tinggi untuk makanan yang tahan lama, bergizi, dan lebih aman secara mikrobiologis. Selain itu, makanan hewan peliharaan datang dalam berbagai bentuk dan warna yang dimungkinkan dengan pemrosesan ekstrusi.

Pakan akuatik diekstrusi karena berbagai jenis ikan membutuhkan pakan dengan daya apung yang berbeda berdasarkan preferensi makan mereka. Pemrosesan ekstrusi dapat menghasilkan umpan seperti itu - umpan mengambang, tenggelam perlahan, dan tenggelam.

Apakah SSE atau TSE, proses dasarnya tetap sama - sekrup berputar di dalam tabung tetap yang disebut barel . Energi mekanik disediakan oleh rotasi sekrup, dan energi panas disuplai dengan injeksi uap atau melalui pemanasan barel.

Keserbagunaan proses suhu tinggi dan waktu singkat ini terletak pada kemampuannya untuk bertindak sebagai bioreaktor. Operasi unit (seperti pencampuran, pengangkutan, dll. yang disebutkan di atas) yang melekat pada ekstruder mempengaruhi bahan mentah dan dengan demikian mempengaruhi karakteristik produk akhir.

Komponen farinaceous (fraksi yang mengandung pati) dan protein (fraksi protein) dari bahan mentah (umumnya sereal dan umbi-umbian) mengalami perubahan fisikokimia dengan adanya panas dan geser. Panas dan geser memulai berbagai jenis reaksi kimia yang terutama meliputi gelatinisasi pati (atau pemasakan pati), denaturasi protein, penonaktifan enzim, pengurangan faktor anti-nutrisi, dan peningkatan keamanan mikroba.

Seluruh matriks meleleh menjadi cairan kental yang dibawa ke die. Itu keluar dari cetakan sebagai produk yang diperluas (produk yang mengembang atau membengkak dalam ukuran setelah keluar dari cetakan). Dengan demikian, produk ini memiliki diameter lebih besar daripada bukaan cetakan dan memiliki bodi berpori dengan kerapatan curah rendah (dalam banyak kasus). Formulasi yang mengandung kelembaban tinggi, minyak, serat, dll. tidak mengembang dan dengan demikian membentuk produk padat (umpan air yang tenggelam, makanan ringan generasi ke-3 , analog beras, dll.).

Perubahan ini tidak dapat diubah dan menghasilkan produk dengan sifat fungsional yang sama sekali berbeda. Perluasan ekstrudat dapat dimanipulasi agar sesuai dengan karakteristik produk akhir dengan mengubah formulasi dan/atau parameter proses. Ini memungkinkan pembuatan produk yang diperluas dan padat.

Contohnya adalah pakan akuatik – pakan terapung lebih berpori daripada pakan tenggelam (yang padat) dan peralatan yang sama dapat menghasilkan kedua produk tersebut. Lebih lanjut, kemampuan proses peleburan bahan baku memberikan fleksibilitas yang lebih besar dalam memodulasi karakteristik fisik produk akhir.

Umumnya, pati yang dilelehkan dan dimasak bertindak sebagai pengikat dan ekstrudat secara fisik utuh, yang mengarah pada pembuatan berbagai macam makanan dan pakan. Menjadi proses yang berkesinambungan, dengan kebutuhan ruang lantai yang rendah, prosesnya ekonomis dan memiliki jejak lingkungan yang lebih rendah (karena penggunaan air yang rendah dan umumnya tidak menghasilkan limbah).

Pemrosesan ekstrusi telah menjadi teknologi yang digunakan dengan baik dan matang sejauh penerapannya dalam makanan dan pakan yang bersangkutan. Keserbagunaan metode pemrosesan ini telah mendorong pengolah untuk menggabungkan bahan dan fungsi yang lebih baru untuk menciptakan produk yang hemat biaya dan bergizi.

Menjadi proses yang efisien dan ramah lingkungan, teknologi ekstrusi akan terus mengeksplorasi area aplikasi baru, yang selanjutnya akan menambah keserbagunaannya.

sumber : https://content.ces.ncsu.edu/extrusion-processing-a-versatile-technology-for-production-of-foods-and-feeds