Browsing by discipline "Food Technology"

The literature review dealed with the extrusion processing, producing protein-rich extrudates, the attributes of extrudates and the future of snack-foods produced by extrusion cooking. The aim of the experimental study was to examine the influences of broiler meat and extrusion parameters to the structure of extrudates. The following variables were used: meat content of processed flour mixture, water content of processed dough and temperature of the sixth section and the die. Response variables were hardness of extrudates, expansion index (SEI) of extrudates, water content of extrudates, torque of the extruder’s screws and pressure of the extrusion dough at the die. The CCF modified Box-Behnken’s experimental design was used with total of 21 experiments. The meat content of the processed flour mixture was 10, 20 or 30%, the water content of the processed dough was 16, 18 or 20% and the processing temperature of the sixth section and the die was 110, 130 or 150 °C. Screw speed was 400 rpm and the feed rate was 68 g/min. The results were analyzed by Partial least squares regression (PLSR) and by Multiple linear regression (MLR) analysis with Matlab R2017b software. The sensory attributes of the extrudates were also observed. Regression analysis showed that torque of the screws was statistically significantly lower when the meat content of the processed flour mixture increased. Pressure at the die was statistically significantly lower when the water content of the dough, the temperature of the sixth section and the die or the meat content of the processed flour mixture increased. The water content of the extrudates was statistically significantly higher when the temperature of the sixth section and the die or the water content of the processed dough increased. The hardness of the extrudates was statistically significantly higher and the expansion index of the extrudates was statistically significantly smaller when the meat content of the processed flour mixture increased. Extrudates containing broiler meat were successfully prepared using extrusion cooking and differences of changing process parameters on structure of extrudates were detected.

Kauran ja ohran (1→3)(1→4)-β-D-beetaglukaanit muodostavat viskooseja liuoksia ja kykenevät muodostamaan geelejä. Geeliytymisominaisuuksiin vaikuttavat molekyylin rakenne (kuten sellotriosyyli- ja sellotetrasyyli yksiköiden–suhde), koko, beetaglukaanin pitoisuus liuoksessa ja varastointiaika. Kirjallisuuskatsauksessa käytiin läpi beetaglukaanin viskositeetin ja geeliytymisen merkitystä elintarviketeollisuuden tarpeille sekä terveysvaikutuksille. Lisäksi käytiin läpi tekijöitä, jotka vaikuttavat viskositeettiin ja geeliytymiseen. Työn tavoitteena oli selvittää, miten liukenemislämpötila ohjaa ohran ja kauran beetaglukaanin viskositeettia ja geeliytymistä, kun pitoisuus on pieni (ohra 1 % ja kaura 1,5 %). Lisäksi tarkasteltiin, miten liuoksen hapettaminen vaikutti geeliytymiseen. Beetaglukaania liuotettiin 37, 57 ja 85 ºC:een lämpötiloissa ja sen jälkeen puolet näytteistä hapetettiin 70 mM vetyperoksidilla. Näytteiden viskositeettia ja geeliytymistä mitattiin päivinä 1, 4 ja 7 näytteen valmistamisen jälkeen reometrillä ja lisäksi näytteiden sameutta tutkittiin spektrofotometrillä samoina päivinä. Geeliytymislämpötilan optimoimiseksi kauran betaglukaanille tehtiin vielä lisätestejä 35, 37, 40, 45 ja 50 ºC:ssa. Beetaglukaani liukeni 85 ºC:ssa veteen lähes täysin muodostaen jonkin verran viskooseja liuoksia. Hapettuneiden näytteiden viskositeetit laskivat varastoinnin aikana. Nämä liuokset eivät geeliytyneet varastoinnin aikana. Ohran beetaglukaaneista 57 ºC:ssa liuotettu oli viskoosein, ja kauran beetaglukaaneista 37 ºC:ssa liuotettu oli viskoosein. Ohran beetaglukaani kykeni muodostamaan geeliä ainoastaan, kun se oli liuotettu 57 ºC:ssa, kun taas kauran beetaglukaanilla oli laajempi liuotuslämpötila alue. 37 – 50 ºC:ssa liuenneet kauran beetaglukaanit muodostivat geelin. Hapettamattomien näytteiden muodostamat geelit olivat vahvempia kuin hapetettujen. Tulosten perusteella liuotuslämpötilalla oli suuri vaikutus sekä kauran että ohran beetaglukaanin viskositeettiin ja geeliytymiseen. Optimaalinen liuotuslämpötila viskositeetin ja geeliytymisen kannalta ohran beetaglukaanille oli 57 ºC ja kauran beetaglukaanille 37 – 45 º.

Tutkielman kirjallisuusosuudessa paneuduttiin kauran makromolekyyleihin ja niiden toiminnallisuuteen ja reologisiin mittausmenetelmiin sekä hydrolysoiviin entsyymeihin. Lisäksi kirjallisuusosuudessa perehdyttiin emulsio- ja vaahtorakenteisiin sekä hydrokolloideihin ja niiden merkitykseen elintarvikerakenteissa. Kokeellisen osan tavoitteena oli muodostaa kylmäsäilytyksen kestävä täysjyväkaurapohjainen lusikoitava emulsiorakenne. Lisäksi tavoitteena oli selvittää voiko täysjyväkauraemulsion makeuttaa luonnollisesti ja muuttaako makeuttaminen emulsion rakennetta ja sen pysyvyyttä. Työssä käytettiin täysjyväkauraa kaurafraktioiden sijaan, jolloin sivuvirtoja ei muodostunut ja prosessointiin käytettävä energia pysyi minimissään. Lisäksi emulsio sisälsi kaikki tunnetut täysjyväkauran ravitsemusta ja terveyttä edistävät tekijät ja toiminnalliset ominaisuudet. Makeus luotiin entsymaattisen hydrolyysin avulla. Emulsion mekaanista pysyvyyttä vahvistettiin hydrokolloidilla ja mikrobiologista säilyvyyttä parannettiin hapon lisäyksellä. Emulsion pysyvyyttä seurattiin kolmen viikon kylmäsäilytyksen aikana aistinvaraisella arvioinnilla ja mittaamalla viskositeettia, pisarakokojakaumaa ja synereesin määrää. Kirjallisuustiedon perusteella kauran lämpökäsittelyn arveltiin heikentävän emulsion rakennetta ja sen pysyvyyttä, mutta tätä ei havaittu tutkimuksessa. Täysjyväkauran tärkkelyksen liisteröinnin ja emulgoinnin avulla täysjyväkauraseoksesta saatiin aikaan miellyttävä lusikoitava emulsiorakenne, jonka pysyvyys parani luontaisen hydrokolloidin lisäyksellä ja happaman pH:n ansiosta. Entsymaattisen hydrolysoinnin ansiosta kauraseos makeutui ja emulsion täysjyväkaurapitoisuutta voitiin suurentaa lähes kaksinkertaiseksi verrattuna entsyymikäsittelemättömään emulsioon. Tässä työssä tutkitulla prosessilla voidaan lisätä välipalatuotteen täysjyväkaurapitoisuutta, joka parantaa välipalatuotteen ravitsemuksellisia ja terveydellisiä etuja.

Listeria monocytogenes is a gram-positive, non-sporeforming, rod-shaped bacterium, a human and animal pathogen and a food-borne pathogen/agent. Listeriosis, caused by L. monocytogenes, can be a serious disease and even cause death. L. monocytogenes is a major risk factor for the microbiological quality of foodstuffs, and a pathogen especially for those in risk groups. The aim of this study was to investigate sporadic and persistent strains of L. monocytogenes, isolated in a milk-production environment, and their growth in acidic and alkaline environments, as well as in environments containing the detergents Basix and Cidmax, and to investigate eventual differences between these strains. The features and occurrence of L. monocytogenes, its capability to resist stress and listeriosis are discussed in the literature part of this thesis. In this study it was found that bacteria were able to grow in the environments tested, in the concentrations used. No statistically significant differences between the strains were discovered. All investigated L. monocytogenes strains grew in pH 5.6, pH 9.0 and in liquids containing the detergents Cidmax and Basix. In acidic conditions, the majority of the strains grew similarly to reference strain EGD-e. Strain E3 started its exponential growth faster than the other strains. In acidic conditions strain D3 had the highest growth rate (30.06). The strains that grew the most weakly in acidic conditions were B3 and reference strain ATCC 19115. In alkaline conditions and in Cidmax-BHI liquid, the most of L. monocytogenes strains grow similarly to reference strain EGD-e. Strains E3 and D3 grew faster than other strains in alkaline conditions and Cidmax-BHI liquid and strains B3 and ATCC 19115 grew slower than the other strains. In Basix-BHI liquid, the strains of L. monocytogenes grew mainly similarly to each other, and these strains grew a little faster than reference strain EGD-e. Compared to the other strains, strain E3 grew the fastest and strains B3 and ATCC 19115 grew slower than the other strains. In this study, differences in stress tolerance between L. monocytogenes strains were found. In future, the results of this study may be utilized in genomic association research where geno- and phenotypes are compared to each other. This could produce new information on the development of stress tolerance of L. monocytogenes strains with different genomes and phenotypes.

Konvehdeissa, makeisissa ja kekseissä käytetään monenlaisia täytteitä, jotka vaikuttavat erityisesti tuotteen flavoriin ja ulkonäköön. Koska tyypillisesti konvehdeissa täytteet muodostavat noin puolet tuotteen massasta, on täytteillä merkittävä vaikutus tuotteen funktionaalisiin ja ravitsemuksellisiin ominaisuuksiin sekä valmistuskustannuksiin. Sokeri ja rasva ovat täytteiden pääkomponentteja. Maitopohjaisilla raaka-aineilla voidaan parantaa elintarvikkeiden ravintoarvoa esimerkiksi nostamalla tuotteen proteiinipitoisuutta. Maitoinen vaalea täyte on rasvapohjainen sokerin ja maitojauheen suspensio, jossa sokeri ja maitojauhe on sekoitettu sulaan rasvaan. Kinuski on vesipohjainen maidosta ja sokerista keittämällä valmistettu karamellisoitunut tuote. Työn tavoitteena oli tutkia erilaisten maitojauheiden käyttöä makeissa täytteissä ja kehittää täytteiden ravitsemuksellisia arvoja nostamalla proteiinipitoisuutta ja laskemalla sokeripitoisuutta. Työssä todettiin, että rasvatonta maitojauhetta (SMP) on mahdollista korvata erilaisilla maitojauheilla. Sokeripitoisuutta onnistuttiin laskemaan vaaleassa täytteessä 20 %:lla. Lisäksi proteiinipitoisuuden nosto onnistui useita maitojauheita käyttäen niin, että kuluttajien arvioidessa tuotteita aistinvaraisesti tilastollisia eroavaisuuksia ei löydetty. Jotta kuluttajat pitäisivät tuotteista, tulee tuotteiden olla makeita ja sileitä suutuntumaltaan. Perusreseptillä valmistettujen kinuskien laatu oli hyvä eikä SMP:sta ja Eila SMP:sta valmistettujen kinuskien välillä löydetty merkittäviä eroja. Keittoajat määritettiin kinuskien karamellisoitumisen perusteella. Sokeria korvatessa vesipitoisuuden merkittävä nosto aiheutti kinuskin hitaamman karamellisoitumisen ja sitä kautta vaaleamman värin sekä tuotteen epätasaisen hyytymisen. Maitojauheen määrän lisäys sai aikaan värin nopeamman tummenemisen. Kun sokeria korvattiin maitojauheella, havaittiin 7 % proteiinia suurimmaksi mahdolliseksi toimivaksi proteiinipitoisuudeksi.

Extrusion is a versatile thermomechanical food processing technology, and cereal based snack products made with extrusion are one of the most significant ready-to-eat products. The literature review covered extrusion process in general while the effect of different components of grain and milk powders in extrusion was examined more closely, and also different methods to evaluate the properties and the quality of extrusion products were examined. The objective of the experimental study was to study the effects of sugar content and composition as well as the effects of different milk protein and water contents of the mass on the properties (water content, expansion and hardness) and organoleptic quality of extrudates. Experiments were carried out by using twin-screw extruder and the main component of extrudates was a mixture of oat flour and waxy maize starch. Three different milk powders were used (one lactose-containing and two lactose-free skimmed milk powders) in experiments, so that the milk protein content of mass was 8, 10 and 12 % (from solids) and water content 14, 16 and 18 %. The effect of sugar composition (lactose vs. glucose/galactose mixture) and sugar content (lowering the milk sugar content to about 60 % from solids) in extrusion was also examined. The water content, hardness and expansion of extrudates were measured. In sensory analysis (n=6) the effect of different milk powders and water contents on extrudates were evaluated. More expanded and less hard extrudates were obtained by adding milk powder that contained lactose compared to lactose-free milk powders. Lowering the sugar content did not affect the properties of extrudates significantly. Increasing the milk protein content of the mass increased the typical positive features of extrudates when lactose-containing milk powder was used, but when lactose-free milk powders were used the effect was the opposite. Increasing the water content of the mass decreased the expansion and increased the hardness of extrudates. In sensory analysis the major differences were observed in the darkness of color and the diameter of the extrudates. According to the results of the present study it is possible to obtain extrudates with good structure using lactose-containing milk powder as well as lactose-free milk powder. However, lactose-containing milk powder may be a better alternative in extrusion compared to the lactose-free milk powder. It may be possible, to some extent, to lower the sugar content of the extrudates that contain lactose-free milk powders without compromising the structural and organoleptical quality of the extrudates.

Mikrobiologisilla mallinnusohjelmilla simuloidaan mikrobien vasteita eri ympäristöolosuhteissa. Mallinnusohjelmat perustuvat matemaattisiin malleihin, joiden avulla on mahdollista ennustaa muun muassa patogeenisten ja pilaajamikrobien kasvua ja tuhoutumista eri olosuhteissa. Tämän työn tavoitteena oli tutkia kahden eri mallinnusohjelman soveltuvuutta elintarvikealan yrityksen käyttöön. Ohjelmien toimivuus todennettiin käytännön koejärjestelyillä. Tutkielmassa tarkasteltiin käytännön viljelykokeiden kautta, miten bakteerit lisääntyvät kolmessa eri tuotteessa. Tuotenäytteet kontaminoitiin keinotekoisesti Escherichia coli-, Bacillus cereus- ja Listeria innocua -bakteereilla. Viljelykokeissa näytteitä inkuboitiin jokaisen bakteerin optimilämpötilassa ja viljelykokeista saatuja tuloksia verrattiin mallinnusohjelmien ennusteisiin vastaavissa ympäristöolosuhteissa. Tutkimuksessa havaittiin, että kolmella eri tuotteella tehdyistä viljelykokeista vain yhden tuotteen kohdalla bakteerit lähtivät lisääntymään tuotteessa. Tämän vuoksi mallinnusohjelmien tuloksien vertailu viljelykokeiden tuloksiin onnistui vain tällä tuotteella. Tulosten mukaan ComBase -ohjelman kasvun ennusteet suolapitoisuuden kautta tehtynä olivat lähempänä todellisia viljelykokeen tuloksia kuin vedenaktiivisuuden kautta tehdyt ennusteet. Sym’Previus -ohjelman kohdalla viljelykokeiden tulokset osuivat hyvin ennustetulle kasvukäyrälle tai sen vaihteluvälille. Mallinnuksien soveltuvuudet tuotteelle täytyisi kuitenkin varmistaa vielä viljelykokein, jossa viljelyn aikapisteet olisivat tunneittain, sillä tässä tutkimuksessa viljelyt tehtiin päivien tarkkuudella. Tutkimustuloksista voidaan päätellä, että mallinnusohjelmia on mahdollista käyttää mikrobiologisen kasvun ennustamiseen elintarvikkeissa, kun ohjelmien virhelähteet huomioidaan. Mallinnusohjelmia voidaan käyttää apuna erityisesti, kun halutaan ennustaa pahin mahdollinen uhkakuva tuotteen mikrobiriskin arvioinnissa. Tutkimus kuitenkin osoittaa, että mallinnusohjelmien validointi jokaiselle elintarvikkeelle on välttämätöntä, mikäli ohjelmia halutaan käyttää laajemmin ja tarkempaan mikrobien kasvun ennustamiseen. Tutkimuksen perusteella voidaan sanoa, että jatkotutkimuksia ja tarkempia käytännön koejärjestelyjä aiheesta tarvitaan vielä lisää.

Sodium is an essential nutrient, and it is necessary for normal growth and vital functions of human body, but the average sodium intake globally exceeds the recommended daily intake (RDI). Several studies suggest that excessive sodium intake is linked to an increased risk of cardiovascular diseases and other diseases. Beef patties are globally popular meat products, which are sold both individually and as a part of ready-to-eat foods (RTE-foods). Typical RTE-food contains salt 0.9-1 g/100 g. The portion size is usually more than 300 g, so by consuming one portion of RTE-food, more than half of RDI of salt is gained. In the experimental part of the thesis, the loss of structural and sensory properties caused by sodium reduction in beef patties was avoided by using meat-in-meat method. The method is based on salt soluble myofibrillar proteins and their effect in meat binding. In addition, it was examined how the timing of salt addition would impact on the perceived saltiness. The aim of this study was to clarify whether it is possible to reduce the salt contents in beef patties and other RTE-foods by using meat-in-meat method and by allowing consumers theirselves to add the salt at the time of eating. With meat-in-meat method, it was possible to reduce cooking loss in preliminary tests with an average of 1,2 %, when salt contents in beef patties were equal. The salt addition to a cooked product reduced the salt needed for taste 17,8 % . Differences between beef patties with normal salt concentration (NaCl 1,3 %) and with low salt concentration (NaCl 0,6 %) were not great. Statistically significant differences (p < 0.001) appeared only between saltiness before and after adding the salt. 87.8% of the consumers added salt to low-salt beef patties less than what normally salted beef patties contained, so that they were satisfied with the taste and saltiness. Normal salted beef patties were evaluated to be juicier and their structure was more liked. The results of this study indicated that it is possible to reduce a significant amount of salt from RTE-foods. As a result, it would be possible to enjoy RTE-foods more safely than today as a part of a healthy, balanced and varied diet.

The literature review deals with the extruder operation and extrusion of cereal-based materials contain sugar. Review also deals with how to to utilize by-products of the food industry in extrusion. The aim of this study was to investigate the effects of extrusion process parameters on extrusion process and physicochemical properties of rye based extrudates contain molasses and lingonberry powder. In the experimental part, raw materials used were ryeflour, dried sourdrough powder, lingonberry powder and molasses. Extrusion cooking process parameters in this study were mass flow (68, 78 and 88 g/min); screw speed (400, 500 and 600 rpm) and water content of feed (14, 15 and 16%). Box-Behnken’s experimental design including 15 experiments was used. Physicochemical properties of extrudates were hardness, sectional expansion index (SEI), water content of extudates (WCE), water absoption index (WAI) and water soluability index (WSI). Pressure at the die and torque was monitored during the extrusion experiments. The results of this study showed, that processing rye based extrudates with molasses and lingonberry powder was challenging. The operation of the extruder was unstable with several used process parameters., Increasing the mass flow increased statistically significantly the WAI and the extruder pressure at the die. Increasing the screw speed reduced the WCE. Increasing the water content of the feed reduced the water absorption index and pressure at the die. Of the response variables, the water content and hardness of the extrudates correlated the most. The greatest negative correlation was with the SEI and hardness of the extrudates.

The scope of the literature review was to define the process for oil-in-water emulsion formation and the important properties of the emulsions which are suitable for microencapsulation. The aim of this study was to determine how whey protein isolate together with maltodextrin affects the properties of the emulsion. Camelina oil and black currant seed oil were used as core materials. The wall materials used were: maltodextrin (MD) and whey protein isolate (WPI). Six different wall systems consisting WPI in combination with MD at various ratios (1:1, 1:3 and 1:9) were used. In premilinary tests the emulsions were characterized for temperature, creaming index, apparent viscosity, flow behavior index, flow consistency index, droplet size (D4,3 zetasize,), droplet size distribution (PDI, span) and zetapotential. Droplet size and droplet size distributions were measured by a laser light scattering using a Zetasizer and by laser light diffraction instrument, Mastersizer 2000/3000. Oil droplet size was also measured with light blockade using a PAMAS. Rheological properties were characterized with rheometer. In actual test the emulsions were characterized for time (foam removal), temperature, droplet size (D10, D50, D90 ja D4,3), apparent viscosity, flow behavior index and flow consistency index. First degree polynomial was fitted with PLSR to the results. Statistical significances of regression coefficients were analyzed with t-test. In premilinary tests all the emulsions were stable during storage at 25 °C after 24 h. pH and zetapotentials which were all lower than -35 mV refer to good stability of emulsions. Change in droplet size and droplet size distribution was observed. Increasing maltodextrin concentration decreased droplet size (D4,3) and droplet size distribution width (PDI) when measuring by Mastersizer and Zetasizer. Apparent viscosity of the emulsions decreased by increasing maltodextrin concentration. PLS-regression showed that there were statistically differences between wall materials and temperatures, droplet size, size distribution and apparent viscosity. There were also statistically differences between oil and droplet size measured by PAMAS. In actual tests apparent viscosity of the emulsions decreased by increasing maltodextrin concentration. Increasing maltodextrin concentration also decreased the time of foam removal. PLS-regression showed that there were statistically differences between wall materials and temperatures after homogenization, time (foam removal), flow consistency index and apparent viscosity. There were also statistically differences between oil and temperatures, flow behavior index and droplet size distribution width. Whey protein isolate together with maltodextrin affect mostly to apparent viscosity of emulsions.