Joelle Nader

Laboratorul de intensificare a proceselor agroindustriale (LIPAI), Unitatea de cercetare: Tehnologie și valorificare a produselor agroalimentare (TVA), Centrul de analiză și cercetare, Facultatea de Științe, Universitatea Saint Joseph, Campus des Sciences et Technologies, B.P. 11-514 - Riad El Solh, Beirut, 1107 2050 Liban

calorii

Charbel Afif

Laboratorul de intensificare a proceselor agroindustriale (LIPAI), Unitatea de cercetare: Tehnologie și valorificare a produselor agroalimentare (TVA), Centrul de analiză și cercetare, Facultatea de Științe, Universitatea Saint Joseph, Campus des Sciences et Technologies, B.P. 11-514 - Riad El Solh, Beirut, 1107 2050 Liban

Nicolas Louka

Laboratorul de intensificare a proceselor agroindustriale (LIPAI), Unitatea de cercetare: Tehnologie și valorificare a produselor agroalimentare (TVA), Centrul de analiză și cercetare, Facultatea de Științe, Universitatea Saint Joseph, Campus des Sciences et Technologies, B.P. 11-514 - Riad El Solh, Beirut, 1107 2050 Liban

Abstract

Stilul actual de viață sănătos a împins să dezvolte și să implementeze un nou proces eficient de degresare de înaltă calitate numit „Expresie mecanică care păstrează integritatea formei” care a conservat senzorialul, culoarea, textura, morfologia și acceptabilitatea arahidelor prăjite parțial degresate. În acest studiu, Metodologia suprafeței de răspuns a fost utilizată pentru a investiga cei mai buni parametri de extracție (conținutul inițial de apă, presiunea și durata presării) pe baza celor mai mari scoruri de evaluare a consumatorului de culoare, a celor mai buni parametri colorimetrici (L *, a *, b *, ΔE * ) și cele mai atrăgătoare atribute texturale (Fracturabilitate, Prima fractură efectuată, Prima fractură Procentul de deformare, Forța de rupere, Procentul de deformare la rupere). Rezultatele experimentale au arătat că degresarea favorizează o culoare mai ușoară și neutră a bobului, o fracturabilitate și o forță de rupere mai mari, precum și o rezistență mai mare la deformare. În scopul menținerii majorității proprietăților colorimetrice și texturale după degresare și prăjire, s-a constatat că arahidele ar trebui hidratate la 7% d.b. și tratat la 4,74 MPa timp de 14,22 min.

Introducere

Arahide (Arachis hypogaea L.) este o leguminoasă cunoscută sub denumirea de arahide, deoarece semințele cresc sub pământ. Această plantă a fost cultivată încă din 2000–3000 î.Hr. (consiliul american pentru arahide 2015) și este originară din America de Sud. În ultimii ani, China a devenit cel mai mare producător de arahide, reprezentând aproximativ 42,7% din producția globală globală, urmată de India (14,2%) și Statele Unite ale Americii (4,8%) (USDA, Foreign Agricultural Service 2014).

Studii recente de cercetare s-au concentrat din ce în ce mai mult asupra arahidei, deoarece acest sâmbure reprezintă o sursă de proteine ​​de înaltă calitate și cu un conținut ridicat de aminoacizi esențiali (Zhao și colab. 2012). Conform Baza de date USDA Nutrient pentru referințe standard (2001), s-a verificat că 100 g de arahide au un conținut caloric de 567 Kcal și conțin 26% proteine ​​și 49% grăsimi totale. Conținutul de grăsimi și calorii al nucilor prăjite, fiind unul dintre factorii majori care determină o incidență crescută a bolilor cardiovasculare și a obezității, sunt de mare îngrijorare pentru consumatorii conștienți de sănătate. Prin urmare, extracția uleiului de arahide a câștigat o atenție remarcabilă, deoarece influențează producerea de produse bogate în proteine ​​utilizate pentru a completa dietele umane. Cu toate acestea, după cum se poate detecta cu ușurință printr-o revizuire intensivă a literaturii, aceste produse menționate mai sus sunt disponibile în general sub formă de fulgi, grâu sau făină de arahide parțial degresată (Evon și colab. 2007) și nu ca boabe de cereale integrale prăjite. Astfel, studierea metodelor optime de extracție și conceperea unui nou proces de degresare care să păstreze caracteristicile arahidelor în timp ce sunt ecologice și economice a devenit o necesitate.

Mai multe tehnici de extracție ar putea fi utilizate pentru a îndepărta uleiul din nuci, indiferent dacă sunt chimice (solvent (Sinha și colab. 2015), enzimatic (Gaur și colab. 2007), apos (Campbell și Glatz 2009), extracții de CO2 supercritice (Salea și colab. 2014) etc.) sau mecanice (hidraulice (Lanoisellé 1995), extrudare (Evon et al. 2007) etc.). Cu toate acestea, aceste tehnici sunt adesea asociate cu dezavantaje majore care limitează aplicarea lor largă în industria alimentară. De exemplu, unele dintre aceste tehnici ar putea afecta negativ proprietățile senzoriale ale nucilor (Zook 1992), compoziția lor chimică (Gaur și colab. 2007) și forma și textura lor (Sriti și colab. 2011), ca să nu mai vorbim că ar putea să fie relativ scăzut în ceea ce privește eficiența, excesiv de costisitor (Venter și colab. 2006) și uneori neecologic și poluant pentru mediu.

Mai mult, tratamentele de înaltă presiune utilizate în tehnologiile emergente duc la pierderea severă a texturii leguminoaselor datorită modificării structurii, ruperii membranelor celulare și pierderii presiunii turgorului (Aguilera 2005). Diferite caracteristici microstructurale, cum ar fi fisurile existente, neregularitățile structurale sau anizotropia și distribuția apei/uleiului, ar putea afecta fractura și propagarea fisurilor prin material (Aguilera 2006). Potrivit lui Vincent (1998), s-a dovedit că claritatea și crocanța erau direct legate de macro- și micro-structura materialelor alimentare solide, de proprietățile mecanice și de fractură și de modul în care sunt consumate. Textura este, de asemenea, extrem de afectată de diferitele tehnologii de uscare (Orsat și colab. 2007). În plus, prăjirea provoacă deshidratare, rumenire, oxidare a lipidelor și diverse modificări structurale ale gustărilor care ar induce modificări de aspect, culoare, aromă și mai multe proprietăți texturale, cum ar fi porozitatea, claritatea, fracturabilitatea, sclipiciul etc. (Varela și colab. 2006). Merită menționat faptul că fracturabilitatea este o caracteristică texturală definitorie a produselor extrudate și crocante, cum ar fi gustările umflate și cerealele (Idrus și Yang 2012).

În literatura de specialitate au fost utilizate diverse tehnici pentru a defini proprietățile texturale ale produselor: teste senzoriale, măsurători instrumentale, analize acustice (Liu și Tan 2000) și observare microstructurală (Aguilera 2006). Evaluările senzoriale texturale se pot corela și cu atributele fizice și chimice ale alimentelor (Szczesniak 2002) și pot descrie proprietățile texturii simțirii gurii. Cu toate acestea, lipsa unei abordări instrumentale care utilizează un analizor de textură duce la o lipsă de control al tuturor aspectelor fracturii.

Material si metode

pregătirea unei mostre

Arahide fără coajă (Arachis hypogaea L.) de tip Virginia cu un conținut de umiditate post-recoltare de 25,32% d.b., au fost importate din China, au fost anterior decojite și au fost uscate în mod natural până la un conținut de umiditate de 5,56 ± 0,24% d.b. În primul pas al acestui proces, arahidele au fost recoltate în octombrie, iar plantele au stat la soare timp de două până la trei zile pentru a se usca la temperatura ambiantă, apoi au fost curățate prin îndepărtarea tuturor pietrelor, a solului, a bucăților de viță de vie și a altor materiale străine. Alunele curățate au fost forțate prin rețele perforate ale mașinilor de decojit unde au fost decojite și apoi au trecut prin coloane de aer de curent care separau miezurile de coji. Zece kilograme din aceste arahide au fost selectate aleatoriu, curățate manual pentru a îndepărta murdăria, resturile, semințele sparte, deformate și imature și apoi au fost cernute de două ori folosind sitele cu ochiuri pătrate de 9,5 și 8,5 mm (Industrial Netting, Minneapolis, MN 55445) pentru a selecta semințe mijlocii și întregi cu un diametru mediu geometric (MD) de 12,41 ± 0,26 mm și un raport de sfericitate (SR) de 0,59 ± 0,02.

Pretratamente

Prăjire și decojire

După mai multe încercări preliminare la laborator, s-a efectuat o prăjire ușoară inițială cu aer (140 ° C, 15 min) într-un cuptor (Memmert, Universalschrank, UFE700, Germania) pentru a dezvolta aroma și culoarea caracteristică a arahidelor și pentru a denatura parțial proteinele pentru a facilita extracția ulterioară a petrolului (Zhang et al. 2011). Apoi, arahidele au fost curățate manual de frecare manuală.

Hidratare și omogenizare

Conținutul de umiditate al alunelor după prăjirea ușoară inițială a fost de 2,48 ± 0,12% d.b. Un proces de rehidratare înainte de presare a fost necesar pentru a crește compresibilitatea boabelor și rezistența lor la dezintegrare pentru a minimiza rata deformării ireversibile și procentul de semințe sparte după presare. Astfel, arahidele au fost înmuiate în apă distilată la 25 ° C cu un raport de 1/5 (g/ml) cereală/apă pentru un timp suficient pentru a atinge nivelurile recomandate de conținut de umiditate (5, 7, 10, 13 și 15% db ) (Ecuația 1) care ar fi folosită ulterior în proiectarea experimentală.

unde Q (kg) este masa de apă adăugată, Mi (kg) este masa inițială a probei, Wi și Wf sunt respectiv conținutul de umiditate inițial și final al probei în% d.b.

Mai mult, s-a aplicat o etapă de echilibru după rehidratare pentru a permite boabelor să reziste rigorilor presării mecanice. Prin urmare, arahidele au fost ambalate în pungi strânse din PVC (clorură de polivinil) depozitate la 4 ° C timp de 3 zile pentru a asigura o distribuție uniformă a apei în semințe.

Toate condițiile de pretratare descrise mai sus (precum și condițiile post-tratament discutate în paragrafele de mai jos) au fost stabilite după o serie de studii care au fost efectuate în laboratorul LIPAI (Laboratoire d’Intensification des Procédés Agro-Industriels).

Degresare parțială prin apăsare

Setare experimentala

O presă hidraulică, cântărind în jur de 1000 kg și asigurând o presiune maximă de 26 MPa, a fost proiectată și operată la laboratorul LIPAI. Această presă a fost compusă în principal din (a) o unitate hidraulică, (b) un cadru din oțel prevăzut cu un piston (cursă 40 cm, viteză maximă în jos 13 mm/s) pentru compresie uniaxială, (c) un cilindru din oțel inoxidabil 20 cm, înălțime 24,5 cm, capacitate 6 kg arahide), toate fiind conduse de (d) un sistem automatizat de control și măsurare care a fost acționat de la distanță (Fig. (Fig.1). 1). O pompă rotativă a fost setată pentru a trage ulei (12 L/min) la piston și (e) a fost instalat un răcitor de ulei pentru a evita încălzirea uleiului. Un regulator de presiune a fost setat și calibrat pentru a aplica cantitatea de forță dorită. Citirea presiunii a fost efectuată de un senzor de presiune cu o precizie de ± 0,1 MPa în timp ce viteza pistonului a fost reglată de o supapă de reglare a vitezei (± 0,5 mm/s). Presa a fost, de asemenea, echipată cu un traductor de poziție (± 0,01 mm) și termocupluri (± 0,1 ° C) pentru a controla temperatura uleiului și a camerei.