挤压技术在食品工业中的应用
双螺杆挤压技术在食品工业中的研究应用现状
第28卷第6期2009年11月 食品与生物技术学报Journal of Food Science and Biotechnology Vol.28 No.6Nov. 2009 文章编号:167321689(2009)0620733208 收稿日期:2008211226 基金项目:浙江省科技厅优先主题项目(2007C13044);浙江省新苗人才计划项目(2008R40G 2110029)。
3通讯作者:罗红宇(19682),女,四川自贡人,教授,主要从事海洋生物资源开发与利用。
Email :lisa8919@ 双螺杆挤压技术在食品工业中的研究应用现状杨涛, 辛建美, 徐青, 罗红宇3(浙江海洋学院食品与药学学院,浙江舟山316004)摘 要:阐述了双螺杆挤压技术在组织化蛋白生产、膳食纤维加工、食品浸油、休闲即食食品、高蛋白谷物类食品,以及糖果加工中的研究应用现状,分析了双螺杆挤压加工对食品营养成分的影响,展望了双螺杆挤压加工技术在食品工业的应用前景。
与单螺杆挤压技术相比,双螺杆挤压技术具有加工工艺多变性、产量高、产品质量稳定、原料适用性广等突出的优点。
关键词:双螺杆挤压技术;食品加工;营养成分中图分类号:TS 203文献标识码:AThe R esearch Application Status of in Food IndustryYAN G Tao , XIN Jian 2mei , XU Qing , L UO Hong 2yu 3(College of Food and Pharmacy ,Zhejiang Ocean University ,Zhoushan 316004,China )Abstract :Food ext rusion technology is a growing interesting research area and exhibit a hot of advantages in various p rocessing technology ,high yield ,stable quality of product ,extensive applicability of t he raw material ,when compared wit h t hat of t he single -screw ext rusion technology.This manuscript reviewed t he applicatio n of twin 2screw extrusion technology on t he text ured protein p roduction ,dietary fiber p rocessing ,immersion oil of food ,instant food ,high 2p rotein grain food and candy p rocessing ,and t he effect s of twin 2screw ext ruder on food nutrient compo sitio n.Also ,t he perspective of twin 2screw extrusion technology in food indust ry was p rovided in t his manuscript.K ey w ords :Twin 2screw ext rusion technology ,food p rocessing ,nutrient composition 双螺杆挤压技术近几年发展迅速。
13 食品机械-食品挤压加工设备介绍
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三、单螺杆挤压机
l 组成 l 挤压过程 l 输送段 l 压缩段 l 蒸煮段
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主要工作构件——螺杆
l 螺杆是食品挤压机的关键部件，主要作用是输送原料，施 加压力、剪切和混合作用
l 分类
l 普通螺杆
l 等距变深、等深变距、变深变距、带反向螺纹
l 特种螺杆
l 分离型、屏障型、分流型、波状
Ø 指利用螺杆挤压方式，通过压力、剪切力、摩擦力、加 温等作用所形成的对于固体食品原料的破碎、捏合、混 炼、熟化、杀菌、预干燥、成型等加工处理，完成高温 高压的物理变化及生物反应，最后食品物料在机械作用 下强制通过一个专门设计的孔口（模具），制得一定形 状和组织状态的产品
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挤压技术的应用
l 挤压机的传动功率、模板温度、模板处的挤出压力以及被挤压产品的
状态都是关键参数。这些参数可作为操作人员在启动期间进行操作的
依据。所有这些参数将由操作人员依1速1-18朝着平衡状态进行调节
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停机操作
l 停机时将通入夹套预调质器和机筒的蒸汽关掉，喂量加进过量水 分，直到出料温度降低到100℃以下才终止喂料，此时挤压机需继 续运转，直到模孔出现湿冷物品为止
l 有时挤压机的加工条件发生了急剧变化，为了避免机械损坏和造成难以清理
的局面。要求采取果断而强烈的措施。由于减小喂料量会引起许多混乱，最
有效的方法是加水或加大蒸汽量，因为物料太干燥会引起挤压机阻塞或电动
机过载。因此，在这种情况下，操作者必须迅速变换物料或恢复加水。生产
2008-1实1-18践中是宁可加水也不让挤压机产生阻塞现象
水分含量下，产生了分子间的重组，形成一种类似于肉
挤压技术应用
一、挤压技术在植物蛋白中的应用组织化植物蛋白的生产是利用含植物蛋白较高(50%左右)的原料，物料在一定温度和水分情况下，由于受高剪切力和螺杆定向流动的作用，当被挤压经过模具出口时，蛋白质分子成为类似纤维状的结构。
植物蛋白经组织化后，改善了口感和弹性，扩大了使用范围提高了营养价值。
与动物蛋白相比，具有价格低、不含胆固醇、保质期长、易着色、易增香添味等优点，可制成多种不同的食品，或者制成仿肉类食品。
例如大豆组织蛋白的生产组织化大豆蛋白是以脱脂大豆粉、浓缩大豆蛋白或分离大豆蛋白等为原料,利用湿法挤压技术生产高水分组织化大豆蛋白。
高水分组织化大豆蛋白可直接用于餐饮业加工素食菜肴,这项技术的开发,对传统豆制品生产是一种创新,具有现实和良好的市前景。
（刘克顺,周瑞宝,田少君,等.2006）二、挤压技术在休闲食品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.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.同时淀粉颗粒在水分含量较低的情况下,充分溶胀、糊化和部分降解, 再加上挤出模具后, 物料由高温高压状态突变到常压状态, 便发生瞬间的“闪蒸”，这就使糊化之后的淀粉不易恢复其β-淀粉的颗粒结构, 故不易产生“回生”现象。
挤压食品加工过程时间短, 原料水分含量一般较低，不利于微生物生长繁殖。
从原料到产品, 生产工艺简单, 流水线短, 基本上无污染机会。
挤压过程温度可高达200 ℃左右, 即使时间很短(通常在10 s 以下), 也可以破坏原料中的微生物。
膨化后的产品含水量低, 一股为5%~8%, 这种状态也不利于微生物的生产繁殖。
因此只要保存方法得当, 便可较长时间保存。
(张泽庆.2008)例如复合马铃薯膨化条休闲食品以白粗皮鲜马铃薯、优质糯米粉等为原料，经过选料→清洗→去腐去皮→切片→柠檬酸钠溶液处理→蒸煮→揉碎→与辅料混合→老化→干燥(去除部分水分)→挤压膨化→调味→包装→成品操作要点：a.通过切片,减少蒸煮时间,利用浓度为0.1%～0.2%柠檬酸钠溶液处理,防止马铃薯片发生酶促褐变;b.在3～17℃、相对湿度50%下,冷却老化12 h,使淀粉高度晶格化,从而包裹住糊化吸收的水分。
挤压技术及其在饲料工业中的应用716
挤压技术及其在饲料工业中的应用（1）程宗佳博士前 言挤压技术用于食品工业已有近百年历史。
按韦氏字典的定义，挤压是“迫使原料通过一个特定设计的开口而成形，事先多将原料预热”。
挤压熟化是综合了水、压力、温度和机械剪切的作用完成的。
挤压熟化中，机镗内温度可达90～200℃，挤压延续时间在2～30s范围。
挤压产物会发生一系列物理、化学变化，诸如淀粉糊化、蛋白质变性、以及酶类、有毒成分和微生物的失活等。
其结果通常会提高挤压饲料产品的养分消化率，降低一些抗营养因子含量（如大豆中的抗胰蛋白酶、棉籽中的棉酚），还会减少饲料携带细菌、霉菌和粉尘的数量，改善饲料的适口性，增进颗粒饲料的稳定性和耐藏性。
从而使得饲养的动物，特别是幼年动物的生产性能和饲料效率都得以改进。
1 挤压机类型市场上挤压机种类繁多，基本上可分为单螺杆挤压机和双螺杆挤压机。
单螺杆挤压机又可分为干熟化挤压机、湿熟化挤压机、冷成形挤压机和膨胀机。
干熟化挤压机不需添加水分，这种挤压机靠摩擦产生热、剪切力和压力，挤压后通常不需要烘干，但一般需要冷却。
目前市上的干挤压机也可带一个预调制器，在必要时往干挤压机里注水。
湿熟化挤压机都配备有预调制器，可将蒸汽或水注入加套筒的分节机头或机镗里面。
湿挤压机的产量通常比干挤压机高，湿挤压后需要烘干和冷却。
冷成形挤压机用来制造湿饲料，在冷成形挤压过程中，需要有小麦面筋或预糊化淀粉之类的黏结剂，以便使各种原料黏合在一起。
双螺杆挤压机分为同向旋转挤压机和相对旋转挤压机。
如其名所示，同向旋转意为两个螺杆同一方向旋转，相对旋转意为两个螺杆反向旋转。
蒸汽调制对单螺杆湿熟化挤压机是必要的，蒸汽可提供所需热量的一半，另一半取自机械能。
单螺杆湿熟化挤压机机镗上刻有沟槽，以使物料能够顺利通过。
但对双螺杆挤压机而言，机械能是主要的热量来源，机镗壁的套筒也能传递部分热量。
双螺杆挤压机靠两个螺杆之间的高度啮合而具备自拭功能，这使得物料移动效率更高，因此比较受欢迎。
挤压技术在食品加工中的应用
挤压技术在食品加工中的应用挤压技术在食品加工中的应用丁继峰沈善奎37挤压技术在食品加工中的应用丁继峰.沈善奎.(1.黑龙江省友谊县粮食局,黑龙江友谊155800;2.黑龙江省友谊县友谊粮库)摘要l在阐述了挤压技术的发展,原理,特点,设备及应用情况的基础上,指出了我国目前在发展挤压技术方面所存在的主要问题,最后提出了挤压技术的发展前景.关键词:挤压技术;食品加工;应用食品挤压技术是指物料经预处理(粉碎,调湿,混合等)后,经机械作用强使其通过一个专门的模具孔,以形成一定形状和组织状态的产品.该技术的应用,彻底改变了传统的谷物食品加工方法,不仅减化了谷物食品的加工工艺,缩短了生产周期,降低了产品的生产成本和劳动强度,而且还丰富了谷物食品的花色品种,改善了产品的组织状态和口感,提高了产品的质量,近几年已获得了迅速发展.l挤压技术的发展人类使用挤压技术已有很长的历史,最初使用的是纯木质柱塞式的原始结构,1879年英国Gray利用挤压原理制造出了世界上第1台螺旋挤压机,当时主要应用于橡胶工业.2O世纪3O年代,第1台谷物加工单螺旋挤压机问世,开始用于生产膨化玉米.2O世纪6O年代双螺旋挤压机用于食品加工领域,7O年代欧美市场方便食品有35是挤压技术产品,8O年代此技术已在食品行业中占据重要地位,研制开发了不同结构与功能的设备,出现了丰富多彩的挤压膨化食品.我国从2O世纪8O年代末开始对该技术进行研究,较早的研究机构有北京市食品研究所和黑龙江商学院.虽然从1980年3月北京市食品研究所试制的自热式P.1—1型谷物膨化机就开始大批量生产,但总体上研究水平与国外先进技术有较大差距.直到2O世纪9O年代后,随着国家经济形势的好转,大众消费饮食结构的变化刺激了食品工业的迅速发展,也迎来了挤压技术研究应用的机遇和挑战.2挤压技术的原理和特点2.1原理挤压技术是通过水分,热量,机械剪切,压力等综合作用,使物料在高温高压状态突然释放到常温收稿日期:2005—11—15常压状态,也是物料内部结构和性质发生变化的过程.当含有一定水分的物料在挤压机螺旋的推动力下被压缩,受到}昆合,搅拌,摩擦及高剪切力作用,使淀粉粒解体,同时温度和压力升高(温度达200℃以上,压力达3--8MPa),然后从一定形状的模孔瞬间挤出.由于高温高压突然降至常温常压,其中游离水分在此压下急骤汽化,水的体积可膨胀大约2000 倍,膨化瞬间,谷物结构发生了变化,生淀粉转化成熟淀粉(a一淀粉转化为B一淀粉),同时变成片层状疏松的海绵体,谷物体积膨大几倍到十几倍.2.2特点a.应用范围广.挤压技术既可用于加工各种膨化食品和强化食品,又可用于各种原料如豆类,谷类,薯类的加工,还可以用于加工蔬菜及某些动物蛋白.挤压技术除广泛应用于食品加工外,在饲料,酿造,医药,建筑等方向也广为应用.b.生产效率高,成本低.挤压设备连续工作能力强,生产效率高,如国外大型双螺旋挤压机每小时生产能力达数十吨,且操作简便,生产成本低,与传统蒸煮法相比有着明显的优势.c.有利于粗粮细作.许多粗粮中富含矿物质,维生素及人体必需的氨基酸等营养成分,符合人体营养需要.但是,粗粮往往因口感粗糙而受到人们的冷落.粗粮经挤压膨化处理后,能改变物料的组织结构,密度和复水性,使产品质地变软,改善了口感和风味.d.可生产多类产品.由于挤压设备简单,所以只需改变原料和模具头,就可生产出品种多类,形状各异的产品.e.物料浪费少,产品无废品.使用挤压设备生产产品时,除开机,停机时需少量原料作"引子"外, 整个生产过程几乎无废弃物排出,不存在浪费原料和出废品现象.f.营养损失少,易消化吸收.物料被挤压过程38现代化农业2006年第3期(总第320期)中由于受热时间短,营养成分破坏程度小,蒸煮挤压时,淀粉蛋白质脂肪等大分子物质的分子结构均不同程度发生降解,呈多孔疏松质结构,有利于人体消化和吸收.g.有利于长期储藏.经蒸煮挤压后的食品不易"回生",有利于长期储藏.3挤压设备的种类挤压设备的种类很多,按其螺旋数量分类,可分为单螺旋挤压机和双螺旋挤压机;按挤压机功能和特点分类,可分为高剪切蒸煮挤压机,低剪切蒸煮挤压机,高压成型挤压机,通心粉挤压机,玉米膨化果挤压机等;按挤压机热力学特性分类,又可分为自热式挤压机,等温式挤压机,多变式挤压机.4挤压技术的应用4.1在休闲食品中的应用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,在表面喷涂一层凋味料,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食品和功能食品.4.2在浸油中的应用利用挤压技术对浸油原料进行膨化预处理,可收到良好的效果.当原料胚被强制输送到挤压腔后,通过压延,摩擦和挤压作用产生的高温高压效果,原料胚被剪切,泥炼,熔融,使原料胚组织发生了变化.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,产生许多带细微孑L的条状体(或称油路).此时的原料胚非常有利于油料的浸出,与传统轧胚浸出法相比,具有生产能力强,浸油速度快,耗能低及产品质量优等特点.4.3在酿造生产中的应用谷物经膨化处理后,淀粉和蛋白质等大分子物质的分子结构均不同程度地发生降解,糊精,还原糖和氨基酸等小分子物质含量增加,脂肪含量大大降低,这样的变化对发酵有利.同时,可溶性的小分子物质在发酵初期可供给酵母足够的营养成分,加快发酵过程.由于物料挤压后呈片状或蜂窝状结构, 体积膨胀,增大了与酶的接触面积,加快了酶与酵母的作用进程,减少了酶和酵母的用量,缩短了发酵周期,因此作为发酵工业的原料,挤压膨化后的谷物原料均优于蒸煮糊化原料.试验表明,利用挤压膨化原料生产食醋,原料出品率可提高4O～5O,而且酵母和曲的用量也要减少,发酵时间比传统工艺缩短1Od左右.将挤压膨化技术用于黄酒和啤酒生产上,可明显缩短发酵周期,减少酵母添加量,提高原料利用率,而且由于物料在挤压膨化中受到高温高压的作用,故原料中的氨基酸与还原糖发生美拉德反应所产生的物质,将给酒带来特有的香味,提高了酒的质量.4.4在早餐谷物类食品中的应用早餐谷物类食品中含有丰富的复合碳水化合物,蛋白质,维生素,矿物质,膳食纤维等,产品的主要成分是谷物,是通过蒸煮,脱水加工而成的更易于食用和消化的一种形式.目前,挤压技术已成功地应用于片状谷物食品,膨化早餐谷物食品,焙烤膨化早餐谷物食品,喷射膨化早餐谷物食品及纤维状早餐谷物食品的生产中.4.5在糖果加工中的应用传统的糖果生产技术厂房占地面积大,生产周期长,劳动强度大,生产过程难以控制.采用蒸煮挤压技术后,町大大地提高生产效率(提高1O倍左右),降低了厂房的占地面积(为原来的1/20),减少了操作人员数量(为原来的1/12)和能源的消耗.另外,山于是密闭式生产.可有效地改善产品的卫生条件.由于可对糖果生产过程中糖的转化,美拉德反应,起泡,胶凝过程中蛋白质的分解,糖的结晶,脂类物质的同素异构现象,酶的反应以及淀粉的胶凝等进行控制,故能有效地控制糖果的营养物理特性成分等.将挤压技术应用于糖果生产中,对改进传统的糖果生产工艺起着积极的促进作用,并能不断地开发出新的糖果产品,以满足不断变化的消费市场的需要.4.6在饲料生产中的应用挤压技术可对大豆粉,鱼粉,习习毛粉等饲料蛋白资源,以及鸡粪,动物内脏废弃物和某些农副产品等饲料原料进行挤压加工.挤压过程中,一些天然的抗生长因子和有毒物质被破坏,导致饲料变劣的酶挤压技术在食品加工中的应用丁继峰沈善奎39 被钝化或失活,饲料的一些质量指标得以提高.毒性成分的减少也提高了蛋白酶的消化率,蛋白质利用率得以明显改善,饲料适口性将更好.4.7在组织化植物蛋白生产上的应用组织化植物蛋白的生产是利用含植物蛋白较高的原料(50左右),如大豆,棉籽等,通过挤压剪切作用后,蛋白质三级结构被破坏,形成相对呈线性的蛋白质分子链.物料在一定温度和水分情况下,由于受高剪切力和螺杆定向流动的作用,当被挤压经过模具出口时,蛋白质分子成为类似纤维状的结构, 植物蛋白经组织化后,改善了口感和弹性,扩大了使用范围,提高了营养价值.其产品与动物蛋白相比, 具有价格低,不含胆固醇,保质期长,易着色,易增香添味等特点,并且也可作为肉类填充料或者代替肉, 鱼,禽类制成各种不同的肉类食品或仿肉类食品. 4.8在其他方面的应用挤压技术除应用于食品加工,酿造,饲料等领域外,还在医药,建筑等行业有所应用.如用膨化粉末作为压片辅料,具有填充剂,黏合剂,崩解剂的性质; 代替淀粉用于制药工业,可为沸腾法一次制粒提供良好的原料.利用挤压技术对淀粉进行深加工,可制备磷酸酯淀粉,羧甲基淀粉,作为建筑业墙体粉刷的黏合剂.5挤压技术存在的主要问题我国对于挤压技术的研究与应用与国外相比处于相对落后状态,专门从事此项技术的人员少,理论研究滞后,产品开发跟不上,设备性能不完善,生产厂家技术参差不齐,这些问题都有待于迅速解决.从整个挤压技术看,新兴挤压食品的开发是当前研究的方向.虽然技术人员对挤压理论的研究已取得了相当大的成果,但因物料在挤出过程中的随机性和复杂性使它们的前提假设条件和边界条件既多叉难于精确确定,简化条件后叉存在较大误差,只能依靠实证试验不断地修正,使挤压工艺难以达到智能化.同时在物理模型建立和数学模型求证方面存在的困难,也是挤压技术面临的最大问题.这一问题的解决,将会大大提高挤压技术的研究水平.在当今Et益激烈的商业竞争中,研制开发机电一体化自动化的技术装置将是时代的选择.各种新型挤压膨化食品更有待于进一步的开发.随着人们对挤压理论和挤压过程的不断认识和深入研究,相信在不久的将来,挤压技术将给我们带来更多更好的产品,展现它独有的无穷魅力.6挤压技术的发展前景挤压技术在很多领域取代了传统的加工方法,作为一种新型食品加工技术,已得到了迅速发展.近几年,发达国家已把蒸煮挤压食品单列为一大类食品,如美国,日本,西欧一些国家到处可见挤压食品或挤压半成品.美国的Wenger公司,意大利的Pavan?mapimpiantis公司,瑞士的布勒公司等,都是世界上比较有名的挤压设备公司.我国山东省农科院农副产品加工研究所利用本院培育的优质高蛋白大豆(如鲁豆1O号),黑豆,谷子,高赖氨酸玉米等,在挤压食品开发研究中,做了许多探索性的工作.在今后的几年中,他们将计划与有关设备生产厂家联合,共同做好挤压食品加工技术的研究,发挥其应有的技术优势.参考文献[1]揭广川,贡汉坤.食品工业新技术及应用[M].北京;中国轻工业出版社,1995.[2]张裕中,王景.食品挤压加工技术与应用[M].北京: 中国轻工业出版社,1985.[3]朱国洪,彭超英,尹国.食品挤压技术及最新研究进展EJ].食品与发酵工业,2000,26(4):59—62.[4]沈正荣.挤压膨化技术及其应用概况[J].食品与发酵工业,2000,26(5):74—78.[5]刘正武+挤压技术[J].食品科学,1999(2):47.[6]刘正武.挤压技术(续)[J].食品科学,1999(3):48.[7]张炳文,郝红文.食品蒸煮挤压加:[技术及其发展趋势[J].粮油食品科技,1999(I):1012.[8]王金元.不锈钢螺杆挤压膨化技术[J].中国食品,2000 (3):31.[9]綦菁华.关于膨化技术[J].中国食品工业,1999(7): 46.[1o]蔡林昌.挤压食品生产技术EJ].食品与发酵工业, 1993(5):66—71.[11]蔡林昌.挤压食品生产技术(续)[J].食品与发酵工业,1993(6):4955.[12]林勉,芮汉明,刘通讯.食品膨化技术及其应用EJ]. 食品与发酵工业,1999(3):65.[13]杨雪.单螺杆挤压蒸煮技术的发展现状[J].食品科学,1997(6):45.[14]沈泉玉.高温膨化食品生产工艺[J].食品工业科技, 1998(2):69.(006)。
挤压膨化技术在食品加工中的应用
挤压膨化技术在食品加工中的应用摘要：膨化技术作为一种新型食品生产技术,尤其是在食品工业中，更是发展迅速。
本文讲述的是挤压膨化技术的作用原理，挤压膨化技术的特点及在食品加工中的应用，并对其的应用前景做出了展望。
关键字：挤压膨化；食品加工；膨化食品；应用前言：挤压膨化技术作为一种新型食品加工技术，在国外发展很快。
早在1856年美国的沃得就申请了关于食品膨化技术的专利，而直到20世纪30年代末才首次把膨化技术应用于生产谷物类方便食品。
在现今粮油食品加工过程在中,挤压膨化技术作为现代食品工程高新技术之一越来越得到众多食品企业的重视,尤其受到以谷类和薯类为主要原料的食品加工企业的青睐。
挤压膨化技术是一种多功能、高产量、高品质的新型食品加工技术。
膨化技术是一种新型的食品加工技术, 它广泛应用于膨化食品的生产, 具有工艺简单、成本低、原料利用率高占地面积小、生产能力高、可赋予食品较好的营养特性和功能特性等特点。
膨化食品是指以谷物粉、薯粉或淀粉为主料, 利用挤压、油炸、砂炒、烘焙等膨化技术加工而成的一大类食品它具有品种繁多、质地酥脆、味美可口、携带食用方便、营养物质易于消化吸收等特点。
1.挤压膨化的作用机理挤压膨化是通过水分、热能、机械剪切和压力等综合作用形成的高温、高压的短时加工过程。
挤压膨化作用机理是，含有一定水分的物料，在挤压机套筒内受到螺杆的推动作用和卸料模具或套筒内节流装置（如反向螺杆）的反向阻滞作用，同时还受到了来自于外部的加热或物料与螺杆和套筒的内部摩擦热的加热作用，此综合作用的结果使物料处于高达3-8MPa的高压和200℃左右高温的状态之下，如此高的压力超过了挤压温度下的饱和蒸气压，使挤压机套筒内水分不会蒸发沸腾而呈现熔融的状态，一旦物料由模具口挤出，压力骤然降为常压，水分急剧蒸发，产品随之膨胀，水分从物料中的散失，带走了大量热，使物料在瞬间从挤压时的高温迅速降至80℃左右，从而使物料固化定形，并保持膨胀时的形状。
说明食品热挤压的作用及其特点。
说明食品热挤压的作用及其特点。
食品热挤压是一种加工食品的方法，通过高温高压的力量将食材挤压成所需的形状和质地。
这种加工方法在食品工业中被广泛应用，因其独特的作用和特点而备受关注。
本文将详细介绍食品热挤压的作用及其特点。
一、食品热挤压的作用1.改善食品结构：食品热挤压可以改变食品的结构和形状，使其更适合消费者的口感和需求。
例如，通过热挤压，可以将粉状原料制成丝状、块状、浆状等形状，从而增加食品的风味和品质。
2.增加食品的稳定性：食品热挤压可以使食品更加稳定，延长其货架期。
在食品加工过程中，高温高压会破坏食物中的微生物和酶活性，从而有效保护食品的品质和风味。
3.提高食品的营养价值：热挤压过程中，食材会受到一定程度的热处理，可以使其中的营养物质更易被人体吸收。
同时，热挤压还可以破坏食材中的一些抗营养物质，从而提高食品的营养价值。
4.创新食品口感：食品热挤压可以改变食品的质地和口感，创造出一些新颖的食品。
例如，通过挤压面团可以制作出各种形状的饼干和饼干，使其更加脆脆可口。
5.促进食品工业发展：食品热挤压作为一种高效、灵活的食品加工方法，可以提高食品的产量和质量，降低生产成本，促进食品工业的发展。
同时，热挤压还可以对食品进行定型和形状修饰，使其更具市场竞争力。
二、食品热挤压的特点1.强化食品微结构：食品热挤压可以使食物的微结构变得更加致密和均匀，提高食品的品质和风味。
2.提高食品的可溶性：热挤压过程中，食材中的淀粉和蛋白质会部分被煮熟，从而提高其可溶性。
这使得食品更易于被消化和吸收。
3.保留食品的天然色泽和香味：食品热挤压可以保留食材的天然色泽和香味，使得最终产品更具吸引力和诱人度。
4.节省能源：与传统加工方法相比，食品热挤压的能源消耗较低。
由于高温高压的作用，食材可以在较短的时间内达到理想的热处理效果，从而节省了大量的时间和能源。
5.降低食品加工过程中的营养损失：热挤压过程中，食材受到的热处理时间较短，使得其中的营养物质更少被破坏和流失，从而保留了较多的营养成分。
饲料挤压膨化技术及应用
饲料挤压膨化技术及应用【摘要】挤压膨化技术在我国饲料工业中的应用虽然起步晚,但发展速度却非常快,应用范围也比较广,甚至成为目前饲料加工中重要的技术手段。
但如何科学合理、长期稳定地运用好挤压膨化技术和设备,使其发挥最大的效益和作用,仍然是一个困惑诸多饲料企业的技术难题。
本文结合饲料工业的发展和相关资料,就挤压膨化技术对饲料营养特性的影响,挤压膨化加工工艺技术及挤压膨化在饲料加工中的应用等方面作一总结。
【关键词】饲料挤压膨化加工工艺应用自从1856 年美国沃德申请了第一个有关膨化的专利以来,许多发达国家对挤压膨化相关的设备及工艺相继作了广泛的研究,挤压技术在工业中的应用也愈来愈受到青睐。
挤压膨化技术应用于饲料工业起始于20世纪50年代的美国,主要用于加工宠物食品,对动物饲料进行预处理以改进消化性和适口性及生产反刍动物蛋白补充料的尿素饲料。
到了20世纪80年代,挤压技术已经成为国外发展速度最快的饲料加工新技术,它在加工特种动物饲料、水产饲料、早期断奶仔猪料及饲料资源开发等方面具有传统加工方法无可比拟的优点。
1.挤压膨化技术对饲料营养特性的影响1.1挤压膨化对淀粉的影响饲料中的淀粉主要是直链淀粉, 由于淀粉粒子组成颗粒状团块, 其结构紧密, 吸水性差。
淀粉从调质器进人膨化机, 在高温高压的密闭环境中时,大分子的聚合物处于熔化状态, 局部分子链被强大的压力和剪切力切断, 导致支链淀粉降解。
同时, 也引起直链淀粉中α一1,4糖苷键断裂, 发生淀粉糊精化作用, 淀粉分子断裂成短链糊精, 降解成为可溶性还原糖, 使淀粉的溶解度、消化率和风味得到提高[1]。
挤压膨化后的淀粉不仅有糊化作用,还有糖化作用, 使淀粉的水溶性成分增加几倍至几十倍, 为酶的作用提供了有利条件, 提高了淀粉在水产饲料中的利用率。
1.2挤压膨化对蛋白质的影响在挤压膨化加工过程中, 蛋白质受挤压腔内高温、高压及强烈的机械剪切力作用, 其表面电荷重新分布且趋向均一化, 分子结构伸展、重组, 分子间氢键、二硫键等次级键部分断裂, 导致蛋白质最终变性。
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收稿日期:2003-11-12.作者简介:李丽娜(1978-),女,哈尔滨商业大学轻工学院硕士研究生,研究方向:食品与包装机械设计及理论.挤压技术在食品工业中的应用李丽娜(哈尔滨商业大学轻工学院,黑龙江哈尔滨150076)摘 要:经挤压技术加工的食品,不易“回生”、营养损失少,易吸收、口感细腻、卫生水平高,易保存.经挤压技术加工的大豆粉,不仅可以去除大豆本身的豆腥味,还可以钝化大豆中的抗营养因子,提高杀菌水平和消化率.挤压技术用于油脂浸出可以提高浸出速度,降低能耗,用于酿造工业可以减少酶及酵母的用量,缩短发酵期.介绍了挤压膨化技术的特点、机理、工艺流程及该技术在食品等工业中的应用概况,分析了挤压技术的现状、发展趋势和前景.关键词:挤压膨化;双螺杆挤压机;食品挤压技术;加工工艺;生化反应器中图分类号:TH122 文献标识码:A 文章编号:1672-0946(2004)02-0183-04Study on application of extrusion technique in food industryLI Li 2na(School of Light Industry ,Harbin University of C ommerce ,Harbin 150076,China )Abstract :The extruded food w ould not been rawed easily .The kind of food loss few nutrition and is easily abs orbed by body.The s oy bean powder which be extruded without s oy taste ,can passi 2vate the internutrition element ,and im prove sterilizing ability and the digested level .The kind of technique can im prove leach speed with little energy cost ,can shorten fermentation period with few ferment .This paper not only introduces the character ,the principle and the process of ex 2trusion technology applied in food industry ,but als o analyzes the present status ,trend and the future of it.K ey w ords :extruded expansion ;twin screw extruder ;food extrusion technology ;processing technology ;biochemical reactor 挤压加工技术是一种经济实用的新型加工技术.双螺杆挤压机是挤压加工技术的主要设备,它能将输送、粉碎、混合、剪切、熔融、增压和泵出等一系列的单元操作,在其螺杆上同时进行,一步完成,以一台机器装备取代了一系列由多台化工装备组成的生产线,以连续生产代替间歇生产,是一种省时、省地、高效率、低能耗的机械设备.它不仅应用于食品工业中,而且在饲料工业、油脂工业、酿造工业等领域中也有相当广泛的应用.1 食品挤压加工原理及特点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.具有一定水分和淀粉含量的物料,在机筒内同时受到螺杆的推动作用和节流装置的反向阻滞作用,热源包括外部加热和物料与螺杆、机筒及物料内部的摩擦热等,使物料处于3～8MPa 的高压和200℃左右的高温的状态下,此压力已超过了挤压第20卷第2期2004年4月 哈尔滨商业大学学报(自然科学版)Journal of H arbin U niversity of Commerce N atural Sciences EditionV ol.20N o.2Apr.2004温度下的饱和蒸汽压,水分不会沸腾蒸发,在此温度下,物料呈现熔融状态.物料一经模具口挤出,压力骤然降低,水分急剧蒸发,产品随之膨胀,温度骤降到80℃左右.膨化过程中谷物结构发生了变化,使生淀粉(β-淀粉)转化成熟淀粉(α-淀粉),同时变成片层状疏松的海绵体,使产品最终具有不易“回生”、营养损失少易吸收、口感细腻、风味好,食用方便、卫生水平高,易保存等特点.2 挤压技术在食品工业中的应用2.1 休闲食品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.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.2.1.1 直接膨化型休闲食品直接膨化型休闲食品的消费非常广泛,制作工艺也比较简单.原料经挤压蒸煮后,膨化成型为疏松多孔状产品,再经烘烤脱水或油炸后,在表面喷涂一层美味可口的调味料即可,玉米果、膨化虾条等即属这一类.加工此类产品较完善的工艺是[1]:该工艺一般使用较先进的双螺杆挤压机,生产过程中可根据不同的原料及产品的质量要求随时调节温度、压力、物料湿度、供料量等参数.产品挤出后,水分含量一般在7%～10%左右,着味后可直接包装上市,也可以进一步干燥到水分低于5%,可延长保质期[2].K.Saknark [3]和N.wang [4]把挤压技术应用于木薯粉炸鱼等快餐食品和仿生糖果食品.2.1.2 共挤压型休闲食品共挤压加工是2种性质不同的物料在挤压模板处结合的一种技术.这两种物料可来自两台挤压机,也可来自一台挤压机和一台泵.加工时,谷物类物料在挤压后形成中空的管状物,由奶酪、巧克力、糖等制成的有较好流动性的夹心料通过夹心泵及共挤出模具,在膨化物挤出的同时将馅料注入管状物中间,形成膨化夹心小食品,可通过调整夹心料的配方来制成各种不同的味美质高的休闲产品.工艺如下:2.1.3 间接膨化型休闲食品间接膨化型休闲食品被称为“第3代休闲食品”,它应属于一种半成品.这种食品在加工时物料在挤压机内蒸煮且温度低于100℃,这样物料通过模板时,其中的水分不能变成蒸汽而膨化,而在后期通过油炸或热空气膨化过程去处水分以获得最终质地.其工艺流程如下:2.2 加工再制食品膨化技术在再制食品的加工中也显示了它的独特之处.所谓再制食品就是先将物料膨化,再将膨化果进一步加工制成其他产品.再加工方法主要有2种:第一种方法是将用谷物制得的无味膨化果粉碎,然后将其作为面包、糕点、面条、婴儿食品等产品的生产原料.由于谷物膨化粉水分含量低,与普通谷物粉混合制做食品时,可增加原料的吸水量,延长制品的保鲜期.制做面包时,加入一定量的膨化大米粉、玉米粉,可延缓面包的老化.目前国内外生产的婴儿米粉,以及芝麻糊、花生糊等食品都是用这种方法生产的.加工婴儿食品的主要工艺如下:另一种方法是将制得的无味膨化果调味、调质、压片、干燥,其制品作为早餐速食粥、营养麦片等产品的原料.3 挤压技术在大豆蛋白加工中的应用近二、三十年以来,挤压机进入到大豆蛋白的加工中.采用挤压膨化法加工大豆蛋白,可以改善大豆蛋白的风味,保留大豆本身所含的各种营养成份,并去除大豆中的豆腥味,钝化大豆中的抗营养因子,如抗胰蛋白酶、脲酶等,提高大豆蛋白在人体・481・哈尔滨商业大学学报(自然科学版) 第20卷中的消化性能,因而大大地提高了大豆蛋白的利用率.3.1 加工大豆粉大豆经过破碎、脱皮后,经加热干燥,使脂肪氧化酶钝化,调节水分,将物料喂入挤压机进行挤压加工.加工制品经冷却、干燥,粉碎后就得到营养丰富的全脂大豆粉.这种产品由于在高温高压环境条件下加工制得,具有很好的杀菌作用,并可消除大豆中的抗营养因子,提高了全脂大豆粉的食用价值.3.2 加工组织状大豆蛋白组织状大豆蛋白是将脱脂大豆粕进行挤压膨化,在一定的温度和水分下,受到较高的剪切力,在模口被挤出时,蛋白质分子形成类似纤维状的结构,产品具有类似“肉类”的外观.大豆蛋白经组织化后,改善了口感和弹性,扩大了使用范围,提高了营养价值.可用于人造肉和其他仿肉制品的制作.近年美国已将这类“肉制品”加入到汉堡牛排、肉糕、三明治中,在汉堡牛排中替代肉类的加入量高达30%[5]. 2000年在法国制成的高湿挤压烹饪机,市场流通的机型实际产量200～600kg/h,食品类型包括蔬菜比萨饼表面的配料、汉堡包、香肠、煎小牛肉片、肉饼和沙拉表面的碎肉等.产品具有与肉类极其相似的口感和弹性,它将具有很大的市场潜力[6].4 挤压技术在其他方面的应用4.1 挤压技术在饲料加工方面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.目前,已成为饲料工业的一项重要单元操作,主要应用于水产饲料和宠物饲料的生产.挤压饲料是将具有一定湿含量的粉粒状饲料原料(通常为谷物粒料或其淀粉)送入膨化机内,经过一次连续的混合、调质、升温增压熟化、挤出模孔和骤然降压过程所制得的一种膨化多孔状质构的颗粒饲料.有的还要经过粉碎、干燥、喷涂等后续处理工序以满足不同产品的营养及理化指标要求.采用挤压方法生产的水产与宠物饲料的主要特性有以下几点:1)谷物及其淀粉为基础原料,在挤压过程中,淀粉糊化(即α淀粉β化),吸水能力增强,由不可溶变为可溶,可加快淀粉的酶解速度,提高消化率.2)根据需要,通过改变工艺和配方,调节颗粒产品的松密度,从而可使饲料具有适宜的漂浮特性和水中稳定性.由这个特点可制成浮性的、沉性的或慢沉落的鱼饲料,来适于不同采食层鱼类的采食.3)挤压过程中,物料要受到高温、高压,蒸煮和膨化,可使物料中的蛋白质变性,除去抗营养因子并杀菌,提高消化率和利用率,同时大豆等一些植物蛋白组织化,可具有肉类一样的感官和质构特征.4)挤压膨化饲料可通过更换不同模具来获得不同形状的产品.4.2挤压技术在油脂浸出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.当料胚从高压状态挤出到常压状态时,造成内部超沸点水分的瞬间蒸发,油料也随之膨化成型,产生许多具有细微孔的条状体(“油路”),有利于油料的浸出[5].应用挤压膨化浸出法与传统的轧胚浸出法相比,在浸出设备的生产能力、油脂浸出速度、能耗、溶剂料胚比以及油品质量等方面有许多优越之处. 1988年,美国约有60%的大豆油厂和50%的棉籽油厂采用膨化预处理技术[7],目前已有90%的棉籽和80%的大豆都经过挤压膨化预处理.国外已把挤压膨化机作为油脂浸出厂中的标准设备[8]. 4.3 技术在酿造生产中的应用谷物膨化后,淀粉及蛋白质等大分子物质发生降解,糊精、还原糖和氨基酸等小分子物质含量增加,脂肪含量大大降低,这样的变化对发酵作用很有利.同时,物料经挤压后呈片状或蜂窝状结构,体积膨胀,增大了与酶的接触面积,因而加快了酶和酵母的作用进程,减少酶及酵母用量,缩短发酵周期.利用挤压膨化原料生产食醋,原料出品率提高40%～50%,酒母和曲的用量减少,发酵时间比传统工艺缩短10d左右,经济效益显著增加.日本龟甲万酿造株式会社还用挤压技术生产发酵制品———酱油和曲酒等[9].4.4 生化反应器近年来,把挤压机与生物、化学联系起来作为生化反应器,已成为挤压技术发展的新热点,国外学者不断研究挤压机作为反应器对蛋白质、淀粉等聚合物的生物转化.Carr和Cunningham成功地用正转双螺杆挤压机,通过对部分由于挤压产生的淀粉解聚作用产物进行缩醛反应,由淀粉生产乙二醇糖苷[10].Meuser等人在双螺杆挤压机上将淀粉衍生物生成阴离子和阳离子淀粉[11].国内学者也进行・581・第2期 李丽娜:挤压技术在食品工业中的应用了这方面的研究.此外,双螺杆挤压机可代替搅拌反应器,完成乳制品酪蛋白盐反应物的生产;可代替蒸煮器和浇模机,用于甘草、水果软糖的生产;代替精磨机用于巧克力的生产;代替烤箱用于烘烤调料、焦糖生产;代替烤炉用于面包片、饼干的生产;作为榨汁机用于生产各种果汁、油料.螺杆挤压机还可以用于其他工业制品的加工,如造纸工业、纺织工业、金属铸造业、油井钻探等.5 挤压技术的发展趋势和前景挤压膨化技术作为一种新型食品加工技术,为食品加工提供了新方法,为我国粮食加工企业开发新产品开辟了新途径,近年来得到很快的发展,并且已在很多领域里取代了传统的加工方法,这主要是由于挤压技术具有适应性强、加工范围广,产品质量高等特性,保证了生产的经济价值.据报道,美国1997年挤压膨化食品的销售额达9.319亿美元,比1996年增长9.3%[12].在今后的发展中,应注意以下几点.1)继续加强对挤压机理的深入研究目前生产用挤压膨化设备除了双螺杆挤压机外,还有单螺杆挤压机.对于单螺杆挤压机的输送及挤压机理已经了解得比较透彻,但无论是从工作能力(包括输送能力、混合能力、自洁能力等)还是从物料适应范围上来说,单螺杆挤压机都远不及双螺杆挤压机.而双螺杆挤压机工作过程中,影响因素非常多,各因素之间的交互影响又十分复杂,再加上物料本身的复杂性和多变性,就使对双螺杆挤压机挤压机理的研究非常困难.而无论是要提高生产能力和适应范围,还是改善结构、自动控制,都是以熟知挤压机理为基础的,因此进一步加强对挤压机理的研究至关重要.[13]2)提高挤压膨化过程的自动控制挤压过程中的影响因素本已很多,而加工过程中一些手工操作又会增大加工误差和质量波动,因此,实现加工过程的自动控制十分重要.对喂料速度、物料湿度、螺杆转速、加热温度等一些重要参数都由计算机来控制,减少由于人为因素给产品质量带来的影响,并可降低劳动强度,提高生产效率.3)改进挤压机结构设计,研制多功能、多用途挤压机螺杆和机筒是双螺杆挤压机的核心部件,设计时应不断改进其结构以适应工艺参数的要求.如双螺杆挤压机一般要求机筒内压力由入料口逐渐增大,到模口处达到最大,设计时不应使最大压力距模口太远,可在螺杆末端加上反螺旋结构,以提高模口压力.还可以通过改变传动箱与止推装置的结构,用径向轴承来承受轴向力,从而实现两螺杆在中心距较小的情况下,能够承受较大的扭矩和轴向力,还能够使双螺杆挤压机既可作为同向双螺杆挤出机使用,又可作为异向双螺杆挤出机使用,从而构成了多功能双向双螺杆挤出机.参考文献:[1] 刘 英.挤压膨化技术在谷物食品加工中的应用[J].西部粮油科技,1999,24(4):30-31.[2] 张裕中,王 景.食品挤压加工技术与应用[M].北京:中国轻工出版社,1998.[3] LAM BLA,LIEGE M,BE LGIUN.C om paris on between a twin-screwextruder and a rotary ring die press[J].In fluence of formulation vari2 ables European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics,1990(9):27-28.[4] K OKINI J,EE A L L.F ood Extrusion Scienceand T echnologyed M.V.K arwe[M].New Y ork:M arcel Dekker,Inc.1992.[5] 沈正荣.挤压膨化技术及其应用概况[J].食品与发酵工业,2000,26(5):74-78.[6] 莫小蔓.挤压技术生产纤维性仿肉制品[J].中国食品,2000(22):21-23.[7] 郭达.食品挤压技术及最新研究进展[J].中国粮油学报,1997,12(1):48-50.[8] 李子明.Y JP系列油料挤压膨化机[J].农机与食品机械,1998(3):28-31.[9] M U LVANEY,RIZ VI,T win-screw Extrusion of Rice Flour W ithout aDie[J].S.S.H.F ood technology,1993,47(12):74-82.[10] CAAR M E,CUNNING HAM R L.Cereal Chem istry[J].Journal ofF ood Sciene,1989,27:107-112.[11] ME USER F,GI M M LER N,OE DING J.F ood Extrusion ScienceandT echnologyed[M].M.V.K arwe,1990.[12] 李应彪.高新技术在食品工业中的应用[J].轻工机械,2001(1):33-35.[13] 杨绮云,李德溥,徐克非.纤维食品的挤压加工技术[J].哈尔滨商业大学学报:自然科学版,2001,17(1):70-73.・681・哈尔滨商业大学学报(自然科学版) 第20卷。