综述：挤压加工技术及其在食品中的应用

目录....................................................................................................................................... I 摘要..................................................................................................................................... II 关键词................................................................................................................................. II Abstract .............................................................................................................................. III Keywords ........................................................................................................................... III 1食品挤压技术简介.. (1)

1.1挤压加工原理 (1)

1.2 食品挤压加工的特点 (1)

2 食品挤压加工系统 (2)

2.1 挤压加工系统的组成 (2)

2.2 挤压机分类 (2)

2.3 挤压食品的一般流程 (3)

3 高湿挤压技术 (3)

4 挤压技术在食品加工中的应用 (4)

4.1 在膳食纤维加工中的应用 (4)

4.2 在组织化蛋白质生产上的应用 (4)

4.3 在油脂加工中的应用 (5)

4.4 在休闲即食食品加工中的应用 (5)

5 食品挤压加工技术的发展前景 (6)

参考文献 (7)

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食品挤压加工技术在加工领域具有许多优势。本文概述了食品挤压加工技术的原理、加工系统的组成和挤压加工的主要设备，以及挤压技术在食品加工中的应用，展望了食品挤压加工技术的广泛前景。

关键词：挤压技术；挤压机；食品加工；应用

II

Abstract

Food extrusion technology is a growing interesting research area and exhibit a hot of advantages in various processing technology. This article provides an overview of the principle of extrusion process, several extrusion processing equipments such as single-screw extruder, twin-screw extruder and focuses on the application and outlook of extrusion technology in the food industry.

Keywords：extrusion technology; extruder; food processing; application

III

1食品挤压技术简介

食品挤压加工技术是集混合、搅拌、破碎、加热、蒸煮、杀菌、膨化及成型等为一体的高新技术,这一技术在我国应用时间不长,但由于它所具有的显著特点而迅速得到了推广应用。当今挤压技术主要用于生产早餐食品、点心食品、婴儿营养食品、面条、糖果类、巧克力及组织化动植物蛋白（黄三龙，2004）。

1.1挤压加工原理

食品挤压加工概括地说就是将食品物料置于挤压机的高温高压状态下,然后突然释放至常温常压中,使物料内部结构和性质发生变化的过程。含有一定水分的食品物料在挤压机中受到螺杆推力的作用,套筒内壁、反向螺旋、成型模具的阻滞作用,套筒外壁的加热作用以及螺杆与物料和物料与套筒之间的摩擦热的加热作用,使物料与螺杆套筒的内部产生大量的摩擦热和传导热,在些综合因素的作用下,使机筒内的物料处于3~8 MPa的高压和200 ℃以上的高温状态（李丽娜，2000）, 此时的压力超过了挤压温度下的水的饱和蒸气压,这就使挤压机套筒物料中的水不会沸腾蒸发,物料呈现出熔融状态,一旦物料从模头挤出,压力骤降为常压,物料中水分瞬间闪蒸而散发,温度降至80℃左右,导致物料成为具有一定形状的多孔结构的膨胀食品（朱国洪等，2000；张裕中，1998）。

1.2 食品挤压加工的特点

1)通用性强，应用广泛

挤压技术既可用于加工各种膨化食品、强化食品，又可用于各种农产品原料如豆类、谷类的加工，也可用于加工蔬菜和一些动物蛋白。由于挤压设备较为简单，通过改变原料配方、操作工艺和模具就可在同一台挤出机上生产出多种类型、形状各异的产品。

2)生产效率高

由于挤压加工集供料、输送、加热、成型为一体，原料只需初步加工（粉碎、混合）后，使用一台挤出机即可完成输送、混炼、剪切、蒸煮、灭菌、排气、成型等食品加工单元操作，可以连续生产，效率高。

3)生产成本低，原料浪费少、无污染

使用挤出机后，生产车间的占地面积缩小，工人能耗和劳动强度被大幅度降低。并且挤压加工是在密闭容器内进行的，在生产过程中除了开机和停机时需要少许原料

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浪费外一般不产生原料浪费现象。生产过程中没有副产品及废气废水产生，对环境无污染。

4)产品质量高，营养损失少，口感好

原料在挤出机中经历了短时高温的工艺过程，由于受热时间短，对食品中营养成分破坏程度较小，减少了热敏性营养成分的损失，同时在蒸煮挤压时，食品基质中的淀粉、蛋白质、脂肪等大分子物质的分子结构发生了不同程度的改变，提高了食品的可消化性，并且瞬时高温还能达到灭菌、钝化酶的效果。经过膨化处理后，一些粗粮食品的组织结构发生改变，质地变软，改善了其口感和风味（丁继峰等，2006）。

2 食品挤压加工系统

2.1 挤压加工系统的组成

典型挤压加工系统由喂料装置、预调质装置、传动装置、挤压装置、加热与冷却装置、成型装置、切割装置、控制装置组成。

其中，喂料装置可以把不能自由流动的粘稠状原料连续地喂入机器中，保证机器稳定运作；各种配料在预调质装置中与水、蒸汽或其它液体进行混合,以提高物料的含水量和温度；传动装置的作用是驱动螺杆，保证螺杆在工作过程中所需的转速；挤压装置是整个挤压加工系统的核心；加热与冷却装置用以保证食品物料始终能够在其加工要求的温度范围内进行；成型装置是挤压成型模板，用以形成食品特征形态；切割装置用来定长切断挤出后食品，常用的是端面切割器；控制装置主要由微电脑、传感器、显示器、仪表等组成，其主要作用为控制整个加工系统的协调运行（赵海波等，2006）。

2.2 挤压机分类

螺杆和机筒是挤压机的主要部件。挤压机按照不同的分类多种多样。

根据螺杆的转速分:普通挤压机、高速挤压机和超高速挤压机；

根据机筒装置结构分:整体式挤压机和可分式挤压机；

根据安装位置分:卧式挤压机和立式挤压机；

根据螺杆数量分:单螺杆挤压机、双螺杆挤压机和多螺杆挤压机；

根据功能特点分:高剪切蒸煮挤压机、低剪切蒸煮挤压机、高压成型挤压机、通心粉挤压机和玉米膨化果挤压机等；

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根据热力学特性分:自热式挤压机、等温式挤压机和多变式挤压机。

其中，根据螺杆数量的分类是目前采用最多的方法。单螺杆挤压机借助物料与螺杆和机筒的摩擦来进行输送，双螺杆挤压机利用滑动输送物料；单螺杆挤出机的加工能力受物料水分、油份等因素的限制，双螺杆挤出机在一定范围内不受限制；单螺杆挤出机物料内的热分布不均匀，剪切力较强（王会然等，2011）。

2.3 挤压食品的一般流程

螺杆式挤压机的挤压过程可分为三个阶段,即进料、压缩、均化定量。

物料进入料斗后,随着螺杆的旋转而被逐渐向前方输送。在进料段,螺杆螺旋的螺牙较深,使原料进入挤压机内并充满机筒。进入压缩段,螺槽逐渐变浅,螺距变短,并受到机头处的阻力作用,固体物料被逐渐压实。进入均化段后,由于螺槽进一步缩小,剪切力急剧增大,流体被继续升温升压,理化性发生改变,最后螺杆将塑性流体定量、定压、定温地从机头处的模头挤出,形成一定几何形状和尺寸。

挤压食品生产工艺流程为: 原料→调理(去皮、粉碎)→称重→混合→送料→挤压蒸煮→整形、切割→干燥或冷却→调味→称重→包装（蔡林昌，1993；沈正荣，2000）。

3 高湿挤压技术

根据输入物料含水量的不同，挤压技术可以分为高湿挤压技术（>40%）和中、低湿挤压技术（≤40%）。中、低湿挤压技术就是挤压膨化技术；高湿挤压技术为改进高湿挤压物的质构和风味提供了一条新的途径，几乎所有涉及高湿挤压技术的工作都与双螺杆挤压机有关（刘克顺等，2006）。高湿挤压技术是伴随着双螺杆挤压机的发展而发展起来的新兴技术。高湿挤压技术起源于20 世纪80 年代的日本和法国，只是到了近年才开始商业化，研究者分别以大豆蛋白、大豆分离蛋白、脱脂大豆粉等为原料进行了相关研究。Isobe等首次采用带有附加冷却模的双螺杆挤压机以脱脂大豆粉为原料在高湿条件下生产出纤维状胶体组织蛋白（Isobe S et al.,1987）。随后，日本研究人员采用脱皮整粒大豆在高湿条件下进行了纤维状组织的研究（Hayashi N et al.,1992）。

目前，用于高湿挤压的挤压机主要是同向、完全啮合、梯形螺纹的双螺杆挤压机（侯传亮，2006）。目前以国外，如美国安德森公司，德国布拉本德公司和法国克莱斯特罗公司研制生产的双螺杆挤压机技术较为领先。国内生产的双螺杆挤压机还不能很好地用于高湿挤压（刘志东等，2012）。高湿挤压产品质地均匀一致，富有弹性和韧性，产品不需复水（康立宁等，2007）。我国在食品挤压技术方面的研究起步较晚。高湿挤

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压技术主要应用于生产新鲜食品、半成品、冷冻食品、灌装食品或宠物食品，关于水产品和大豆蛋白类产品方面的研究较多（路红波等，2011；杨涛等，2011；魏益民，2006）。

4 挤压技术在食品加工中的应用

4.1 在膳食纤维加工中的应用

膳食纤维可以有效地防治冠心病、降低体内胆, 甚至还有抗癌、解毒的功能。但纤维素通常难溶,不易被人体吸收,而且口感较粗糙,使得其开发和利用受到了一定的制约。然而,利用挤压技术可以提高膳食纤维的溶解度,并改善其口感（杨涛等，2009）。纤维物料在挤压加工过程中，不仅发生物理变化，而且也发生化学和生物化学变化，而挤压加工膳食纤维的主要目就在于此。在挤压过程中，纤维物料受到高温、高压、高剪切作用，膳食纤维被彻底微粒化，极大地改善了纤维食品的口感（汪名春等，2007）；同时，由于挤压过程中的高温、高压、高剪切作用，促使连接纤维分子的化学键断裂，发生分子裂解及分子极性变化，从而导致纤维素分子经挤压作用后，增加了和水分子的接触面及亲水性，促使水不溶性膳食纤维向水溶性膳食纤维转化（徐树来，2004）。

近年来国内外研究者开展了应用挤压技术加工膳食纤维的研究，并取得了一定的进展。Keitaro Suzuki等对糙米进行了双螺杆挤压膨化研究,结果发现膨化的发芽糙米与未膨化的精米相比含有更多总膳食纤维, 提高了78.6%（Keitaro S et al.,2005）有研究者进行了双螺杆挤压反应器提取半纤维素的可行性研究, 用改进的Clextral双螺杆挤压机, 通过碱溶法从硬木杨树中提取半纤维素（Diaye S N et al.,1996）

4.2 在组织化蛋白质生产上的应用

用挤压方法将谷物及其淀粉制成膨化产品或将豆类等植物蛋白组织化是近几十年发展起来的一项饲料加工新技术。在高温高压条件下,植物蛋白质可发生组织化。植物蛋白质在双螺杆挤压机螺槽与筒壁之间剪切力的作用下,蛋白质被强烈展开,相对地呈现直线排列。展开后的分子链变得自由而能够重新定向和再组合,从而形成纤维状态。其纤维组织结构类似瘦肉, 复水后有一定的弹性,有咀嚼感。

Liu S X 等将脱脂大豆粉和瘦猪肉混合, 利用自洁型同向双螺杆挤压机进行新型人造肉的研制,在不同的操作变量和原料组分下,可以把脱脂大豆蛋白质和瘦肉的混合物生产成高水分人造肉（Liu S X et al.,2005）王洪武等用新型双螺杆食品挤压机,进行了

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挤压加工大豆组织蛋白和工程肉制品的试验研究, 获得了螺杆转速、含水量和温度对挤压过程及产品组织化质量的影响规律（王洪武等，2001）。

4.3 在油脂加工中的应用

利用挤压技术对浸出前的油料进行膨化预处理,是溶剂浸出提油的一种新技术。其基本原理是:当油料料胚在挤压膨化过程中受到高温、高压、高剪切的作用,油料被混炼、熔融,产生组织变化。当原料胚从高压状态被挤出到常压态时,内部超沸点水分瞬间蒸发并产生巨大膨胀力,原料胚也随之膨化成型,产生许多带细微孔的条状体(或称油路)。此时的原料胚非常有利于油料的浸出（沈正荣，2000）。

Ph Evon，Vandenbossche V等评估了根据水浸提工艺并用同向双螺杆挤压机萃取葵花籽油的可行性, 并测定了操作条件对油产量的影响（Ph Evon et al., 2007）。Amalia K I 等研究了螺旋构造对提取葵花籽油的影响，研究发现两个相反的螺杆元件的位置和它们的间距影响油的提取量（Amalia K I et al.,2006）。目前美国、巴西、印度和瑞士等国家均有挤压膨化机生产油料厂家，其中以美国安德森生产的带预榨的、用于处理高含油油料的挤压膨化机尤为引人注目，据报道，其生产率已高达300t/d（刘大川，2000）。

4.4 在休闲即食食品加工中的应用

膨化食品是将挤压技术应用于食品加工中最先获得成功的产品。应用挤压技术主要可生产两大类休闲食品,一类是以玉米和大米等谷物类为主要原料,根据需要可加入适量的咖喱粉、小苏打、可可粉等,经挤压蒸煮后膨化,形成疏松多孔状产品,再经烘烤脱水或油炸,在表面喷涂一层调味料,制成如玉米果、膨化虾条、麦圈米乐等；另一类为膨化夹心小吃,通过挤压膨化制成空管状物,管中可充填馅料,即在膨化物被挤出的同时将馅料注入管状物中间,经此工艺加工的膨化夹心食品,口感酥脆,风味随夹心馅的改变而变,可通过改变夹心料的配方,加工出各种营养强化。休闲食品多以玉米、小麦、大米等谷物和马铃薯等薯类为原料,另有多种调味料,加工成多种风味,多种形状的产品。根据其制作工艺的不同,可分为直接膨化型休闲食品、共挤压型休闲食品、间接膨化型休闲食品。

Sumathi A 等利用双螺杆挤压机开发珍珠粟挤压膨化制品，研究表明,双螺杆挤压膨化技术在应用珍珠粟生产多样化及增值食品方面有很好前景（Sumathi A et al., 2007）。王文贤等以鲜鸡肉和大米为原料,对双螺杆挤压工艺条件进行研究,以期开发出新型鸡肉挤压膨化休闲食品, 提高鸡肉的附加值（王文贤等，2004）。左春柽等研究了采用BC45

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型双螺杆挤压机加工玉米食品的工艺和配方。通过口感评价和膨化度等对比,得出了较优的工艺参数和食品配方（左春柽等，2000）。

5 食品挤压加工技术的发展前景

从世界饮食发展潮流来看,挤压膨化加工食品在人们的日常消费中占据着重要地位, 它有着许多食品加工手段不可比拟的优势。挤压膨化技术科技含量高,可以对谷物、豆类、薯类等农产品进行深加工,我国农副产品资源丰富,不少富含多种营养素的原料,用挤压技术则可以解决营养物质损失大、难消化的问题。随着对挤压技术研究的不断深入，它的应用范围将更加宽广，研究领域将不断深入。

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