Étude de l'impact des paramètres d'extrusion sur les propriétés physicochimiques et de texture des snacks

Abstract

Extrusion is a manufacturing process commonly used in the food industry to produce extruded snacks, ready-to-eat foods that are increasingly popular with consumers. However, this process needs to be sufficiently controlled as small variations in processing conditions and matters composition greatly affect the quality of the resulting products and thus their acceptability. In particular, the impact of fat incorporation is considerable. Therefore, the present work focused on modelling and studying the effect of operating parameters and oil content of extrusion blends on the physicochemical and textural properties of snacks composed mainly of corn flour. A Box-Behnken response surface methodology design with three factors three modalities was carried out: the effects of the barrel temperature (110°C - 145°C - 180°C), the extrusion screw speed (150 rpm - 200 rpm - 250 rpm) and the oil quantity added to the blends (0% - 5% - 10%) were investigated by using different variables, characterizing first the snacks properties and secondly the process impact on the matters. This design made it possible to generate powerful and reliable models for several variables, allowing (1) to predict snacks properties according to production conditions, (2) to determine which modalities are needed to produce snacks similar to commercial ones and (3) to study in a comprehensive and efficient way the impact of production conditions on snacks properties. The results suggest a dominant effect of oil content which spoils the properties, while temperature and screw speed improve them. Strong correlations between some variables and a concordance of the observations were also highlighted. In particular, it was shown that drastic extrusion conditions, producing a Eh-type crystallinity within the snacks, lead to acceptable textural properties, while milder conditions cause an unfit texture due to the development of a Vh polymorphism. Therefore, it seems now possible to produce snacks with satisfactory properties by modulating the extrusion parameters. Although other formulation factors should ideally be investigated (protein, fiber and water content, type of fat used, etc.), the better understanding of this process and the role of oil within the formulation as well as the models generated by this research lead to new opportunities in the development of extruded snacks.

L’extrusion est un procédé de fabrication couramment exploité dans le domaine alimentaire qui permet de produire des snacks extrudés, aliments prêts à l’emploi à popularité croissante auprès des consommateurs. Néanmoins, ce procédé nécessite d’être suffisamment maitrisé car de petites variations des conditions opératoires et de composition des matières affectent grandement la qualité des produits obtenus ainsi que leur acceptabilité. L’impact de l’incorporation de matière grasse est notamment considérable. C’est pourquoi, le présent travail s’est attaché à modéliser et à étudier l’influence des paramètres opératoires et de la teneur en huile des mélanges d’extrusion sur les propriétés physicochimiques et de texture de snacks composés principalement de farine de maïs. Un plan de surface de réponse de type Box-Behnken à trois facteurs trois modalités a été adopté : les effets de la température du fourreau (110°C – 145°C – 180°C), de la vitesse des vis d’extrusion (150 rpm – 200 rpm – 250 rpm) et de la quantité d’huile ajoutée au mélange (0% – 5% – 10%) ont été investigués via l’analyse de différentes variables, caractérisant d’une part les propriétés des snacks et d’autre part l’impact du procédé sur les matières. Ce plan a rendu possible la génération de modèles puissants et fiables pour plusieurs variables, permettant (1) de prévoir les propriétés des snacks en fonction des conditions de production, (2) de déterminer quelles modalités sont nécessaires à la production de snacks similaires à ceux commerciaux et (3) d’étudier de façon complète et efficiente l’impact des conditions de production sur les propriétés des snacks. Les résultats suggèrent un impact prépondérant de la teneur en huile qui altère les propriétés, tandis que la température et la vitesse de vis les améliorent. Des corrélations fortes entre certaines variables et une concordance des observations ont également pu être mises en évidence. Il a notamment été démontré que des conditions drastiques d’extrusion, menant une cristallinité de type Eh au sein des snacks, conduisent à des propriétés de texture acceptables, tandis que des conditions plus douces mènent à une texture impropre à la consommation suite au développement d’un polymorphisme Vh. Par conséquent, il semble maintenant possible de produire des snacks avec des propriétés satisfaisantes en modulant les paramètres d’extrusion. Bien que d’autres facteurs de formulation devraient idéalement être étudiés (teneur en protéines, en fibres et en eau, type de matière grasse utilisée, etc.), la meilleure compréhension de ce procédé et du rôle de l’huile au sein de la formulation ainsi que les modèles générés par cette recherche mènent à de nouvelles opportunités dans le développement de snacks extrudés.