第十章 食品挤压精讲
《食品技术原理》教案——第十章 食品挤压技术
挤压技术是最早应用于塑料制品的加工，随着食品工业的发展，挤压加工技术所特有的优越性愈来愈被人们所认识，并应用于食品加工。
早期挤压技术，主要是食品挤压成型机,用于肉类和肠制品灌肠。
现代挤压技术，集混合、混炼、熟化、挤出成型于一体。
20世纪40年代，挤压技术在食品工业中的应用领域得到了较快的拓展。
挤压机的使用很快普及，生产出多种方便食品。
如即食食品，小吃食品，断奶食品，儿童营养米粉。
20世纪50、60年代，挤压技术有了很大的发展，①应用领域由谷物食品发展到生产家畜饲料,鱼类饲料，植物组织蛋白；②挤压技术理论方面也有了认识，对挤压机的结构设计，工艺参数和挤压过程机理也有了深入研究；③挤压设备也有发展，由单螺杆发展为双螺杆，研究了高剪切力挤压机和低剪切力挤压机，适合不同原料的生产。
20世纪70所代之后，挤压技术的应用己有相当规模。
产量进一步提高，美国挤压食品产值可达十几亿美元，日本上世纪80年代初，挤压食品种类总数达几百各，产量14.6万吨。
应用领域扩展到水产品，仿生制品，调味品，乳品，糖果制品，巧克力制品，方便面等方面。
一、挤压技术的特点挤压食品的生产工艺主要靠挤压机来完成。
挤压成型的定义是：物料经预处理（粉碎、调湿、预热、混合）后，经过机械作用强使通过一个专门设计的孔口（模具），以形成一定形状和组织状态的产品。
其主要含义：塑性或软性物料在机械力作用下，定向地通过模板连续成型。
对于食品来讲，大多数食品尤其是小吃食品都是在成熟后上市销售直接食用的。
所以对于食品挤压机来说，除了要具备挤压成型功能外，还需要具有其他功能，主要是加热、熟化、杀菌功能。
因此，大部分挤压机将加热蒸煮和挤压成型有机结合起来，使原料经挤压之后，成为具有一定形状和质构的熟化或半熟化产品。
挤压技术归结起来有以下特点：1、生产连续化原料经预处理后，即可连续地通过挤压设备，生产出成品/半成品2、生产工艺简单，流水线短，便于管理挤压机能够集原料粉碎、混合、加热、熟化、成型于一体，发挥一机多能的作用，方便生产管理和产品质量管理3、生产效率高，生产费用低，原料浪费少使用挤压机进行生产，操作简单，在生产过程，除了在开机和关机时需要投入少许的原料使设备过渡到稳定的生产状态和顺利停机外，生产过程中不存在其他的原料浪费。
食品挤压与膨化技术ppt课件
2.2 纤维素变化
纤维素、半纤维素发生降解导致 可溶性膳食纤维变化的含量显著 增加。
原因：主要是高温，高压，高剪 切力的作用。
2.3 蛋白质的变化
蛋白质变性——在高温、高压、高剪 切的综合作用下蛋白质变性。
提高蛋白质的消化率：在温和的挤压 条件下可以引起蛋白质发生适度的变 性，增加了对蛋白酶的敏感性。
微波膨化） 其它膨化（正在研究的超声膨化等）
二、挤压加工的基本概念
食品挤压加工: 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，使物料内 部结构和性质发生变化的过程。 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。
目前，国外挤压食品已成为单独 一大类方便食品：有主食类、早 点类、儿童食品、各种小食品等 方便食品。
粒度大的物料在机腔内推进困难。
粒度小导致物料在机腔内无法形 成凝胶，造成出料困难，同时降 低产品的膨化度。
（二） 挤压过程中物质成分的变化
2.1、 淀 粉 淀粉—发生糊化和降解 淀粉糊化：是一个在低水分状态下的糊化过程，其糊化程
度与挤压膨化过程中的工艺参数如螺杆转速、加工温度 和物料水分含量有着十分密切的关系。 淀粉的降解：淀粉分子在机腔内部各种机械力的作用下， 导致氢键断裂，大分子降解生成小分子寡糖。
膨化食品的生产工艺流程：
原料→去皮→粉碎→混合→输 送→喂料→挤压膨化→整型、 切割→烘烤或油炸→包装
操作要点
（1）混料： 原料配方：玉米或大米粉2.5kg，甜味
剂或食盐适量，调整水分至含水量达15 ％－18％。
开启混料机5－8分钟，将玉米粉或大米 与甜味剂等混合均匀（甜味剂先加少量 水溶解）。
食品挤压技术
加工产品
品种较少
可加工多种产品
魏益民，杜双奎，赵学伟. 食品挤压理论与技术（上卷）. 中国轻工业出版社. 2009, p20-22.
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挤压机结构-同向双螺杆
SLG67-18.5双螺杆挤压膨机
同向旋转双螺杆挤压机出口
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同向旋转的双螺杆挤压机中物料流动方向 10
挤压与产品
食品成型机械
分类和应用：
包馅成型 豆包机、饺子机 挤压成型 挤压膨化机、压粒机 卷绕成型 蛋卷机、卷筒糕点机 辊压切割成型 面片辊压机、面条机 冲印和辊印成型 饼干成型机 搓圆成型 馒头机、元宵机…
沈在春. 农产品加工机械与设备. 中国农业出版社. 2001, p133-140.
热挤压
高温高压用于产 生膨化食品。食品脱 离模口时压力迅速释 放，蒸汽和气体膨胀 ，形成低密度产品。 ➢休闲食品 ➢素肉 ➢水果橡皮糖、硬糖 ➢….
P. J. Fellows, 蒙秋霞，牛宇 译. 食品加工技术—原理与实践. 中国农业大学出版社. 2006 pp 289-304.
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质疑 营养价值较低，营养成 分含量不均衡。 加工中残留有害健康的 物质。 加入过多的调味添加剂 或膨松剂有害健康。 挤压后续增加油炸、煎 炸等工艺。
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第一讲 食品挤压技术
请大家思考应该如何改善挤压食品品质？
高温高压高剪切下， 蛋白质分子表面电 荷重新分布，化学 键重组疏水基暴露， 形成组织化蛋白质。
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挤压产品微观结构
挤压膨化产品
粉碎后的挤压膨化产品 粉碎后的挤压膨化产品
原料蛋白质颗粒
产品的垂直剖面
蒸煮挤压技术
第十章蒸煮挤压技术第一节蒸煮挤压技术的基本概念和理论一、蒸煮挤压技术（一）蒸煮挤压技术的概念和特点1、挤压成型的定义：物料经预处理（粉碎、调湿、预热和混合）后经过机械作用使通过一个专门设计的孔口（模具），以形成一定的形状和组织状态的产品。
食品加工用的挤压机，其主要功能是挤压成型。
因为食品是在熟化之后才能食用的，所以大多数的食品挤压机是将加热蒸煮与挤压成型两种作用有机地结合起来，使原料经过挤压机之后，成为具有一定形状和质构的熟化或半熟化的产品。
2、工艺流程3、技术特点：①连续化生产②生产工艺简单③生产效率高、原料浪费少、能耗低④应用广泛⑤投资少、见效快⑥生产费用低。
(二)蒸煮挤压食品的定义及特点根据原料成分不同，分为膨化食品和组织化食品。
1、膨化食品定义：是指将原料(主要是谷物原料)进行高温高压处理，迅速降低压力，使其体积膨胀若干倍，且内部组织呈多孔海绵状态的食品。
膨化食品中原有的β- 淀粉部分，转化为a淀粉。
2、组织化产品：是将原料(主要是蛋白原料)经处理后。
使蛋白质的原始结构发生变化，在外加条件作用下，产生了分子间的重组，形成类似于肉类组织结构的产品。
3、挤压技术生产的产品特点：(1)不易产生“回生”现象，便于长期保存：采用传统的蒸煮方法进行加工谷物原料，产品易产生“回生”，其消化率也大大下降。
主要原因是糊化后的淀粉，在保存放置期间，慢慢失水，淀粉分子之间重新形成氢键而相互结合在一起，由糊化后无序的分子排布状态重新变为有序的分子排布状态，即α- 淀粉β化。
而利用挤压技术加工，由于在加工过程中的高强度的挤压、剪切、摩擦、受热作用，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α-淀粉不易恢复其β-淀粉的颗粒结构而仍保持其α- 淀粉分子结构，故不易产生“回生”现象。
(2)营养成分损失少，食物易消化吸收：挤压膨化过程是高温短时(HTST)的生产过程。
第十章 食品挤压
4、食品蒸煮挤压加工技术的发展现状和发展趋势
原理: 含有较高蛋白质的原料（50%以上），在挤压机内， 由于受到剪切力和摩擦力的作用，使维持蛋白质三级结构 的氢键、范德华力、离子键、双硫键遭到破坏，随着蛋白 质三级结构被破坏，进而形成了相对呈线形的蛋白质分子 链。这些相对呈线形的蛋白质分子链在一定的温度和水分 含量下，变得更为自由，从而更容易发生定向的再结合。 随着剪切的不断进行，呈线形的蛋白质分子链不断增多， 相邻的蛋白质分子之间的相互吸引而趋于结合，当物料 被 挤压经过模具时，较高的剪切力和定向流动的作用，更加 促使蛋白质分子的线状化、纤维化和直线排列。这样，经 过挤出的物料就形成了一定的纤维状结构和多孔的结构。 纤维状结构的形成给予产品以良好的口感和弹性；而多孔 的结构给予产品以良好的复水性和松脆性。
40年代末，食品蒸煮挤压加工技术在食品工业上的应用领域得以较 快拓展，种类 繁多的方便食品、休闲食品、儿童营养食品等挤压食 品相继问世，美国利用挤压式膨化机生产出的小学生课间食品。 50年代到60年代，迅速发展起来的食品蒸煮挤压加工技术，其应 用领域由单纯的生产谷物食品，发展到生产家畜饲料、水产饲料、 植物组织蛋白等领域
1．2．2 双螺杆挤压机
按两根螺杆的啮合程度分为：
相互啮合型和非啮合型 按两根螺杆转轴的旋转方向分为： 反向旋转型和同向旋转型
(1)啮合型双螺杆
工作原理： 优点： 啮合形的螺杆的啮合处间隙很 小，对物料具有强制输送的能力， 不易产生倒流、漏流现象．它能在 较短的时间内建立起高压，推送物 料经过螺杆的各个部位．这种配合 方式，料流稳定，输送效果较好。
食品挤压分析PPT课件
洁效果更好．同向旋转的双螺杆挤压机，由
于不会产生使螺杆相互分离的压力，对磨损
的敏感性较小，它可在较高转速300r／min的
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2、食品挤压加工技术发展概况
传统谷物食品的加工工艺一般需经粉碎、混合、成型、烘烤或 油炸、杀菌等生产工艺，每套工序均需配备相应的设备，生产流水 线长，占地面积大，劳动强度大。
采用挤压技术来加工谷物食品在原料经初步粉碎和混合后，即 可用挤压机一步完成混炼、熟化、破碎、杀菌、预干燥、成型等工 艺，再经烘干、调味后即可上市销售。
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本世纪70年代，许多发达国家纷纷展开挤压机理的探讨，研 究了各种淀粉及蛋白类食物在挤压过程中发生的 一系列变化，以 及挤压食品的营养与吸收等问题。
美国生产的大型蒸煮挤压机生产能力已达每小时几吨至十几 吨，有关挤压技术和设备的专利已达百余项 ，挤压产品遍及世界 各地，仅挤压膨化食品年产值达十几亿美元。
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挤压机可以分为以下几种类型：
（1）冷成型
（2）低压力挤压
＜100℃
（3）高压力挤压
＞100℃
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微孔膨化食品生产线简介：
微孔膨化食品工艺流程: 拌粉——→膨化——→烘干—
—→喷油——→喷粉——→包装
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挤压机在使用领域得到扩展： a、多功能性 b、高生产能力 C、低消耗 d、节省能源 e、产品质量高 f、有利于环境保护
螺杆则要把物料从间隙中推出，结果使物料
由一根螺杆转移到另一根螺杆，物料呈图3所
示方向前进，即物料从A—B—C—D—A．运
动方向改变了一次，轴向移动前进了一个导
程．料流方向的改变，更有助于物料相互问
食品膨化新技术—挤压膨化技术(食品高新技术课件)
2.第二代小吃食品的生产工艺
原、辅料 配料、混合
调整水分
熟化、挤压 成型
产品
包装
喷涂、包被
干燥
生产工艺过程
产品采用的原料一般是：玉米粉、大米粉、小麦粉、马铃 薯粉、普通淀粉和变性淀粉等，另外还有糖、油脂、奶油、 盐、味精、调味料、可可粉、蔬菜粉等。
3.第三代小吃食品的生产工艺
第三代小吃食品一般是指用第二台挤压机对经过蒸煮的谷 物淀粉面团进行成型，从而制成形状更加精制复杂的产品， 同时在第二次挤压前进行调质处理，所以质构更加均匀，口 感大大改善。
双螺杆挤压机的机筒内腔呈∞形，内壁光滑。螺杆与∞形内腔的间隙 很小，物料沿机筒内壁在∞形的通道中向模头方向行进，物料在输送过 程中不受摩擦力的影响，因此当挤压机内未被物料填满时也能顺利进行。 由于机筒内壁材料比较昂贵，结构复杂，制造成本高，故常将机筒内腔 嵌以特别耐磨的合金材料制成的衬套。为便于嵌入衬套和分段控温，机 筒也被制成分段式，并用高强度螺钉连接。
2、挤压膨化食品的分类
1)根据原料和加工过程分
（1）直接膨化食品-----爆米花、爆薯片、爆豆子 原料（谷物、薯类、豆类）→膨化→调味
进料→成坯→干燥→膨化→包装→膨化食品
（2）膨化再制食品-----面包、饼干、糕点 原料→膨化→粉碎→再制
间接膨化法要先用一定的工艺方法制成半熟的 食品毛坯，半成品经干燥后的膨化方法主要 是除挤压膨化以外的膨化方法，如微波、油 炸、焙烤、炒制等方法。
膨化食品的消化率
类别
蛋白质消化率/%
碳水化合物消化率/%
膨化粗大米 粗大米 精大米
83.80 75.93 82.57
99.45 99.10 99.78
③改善食用品质，易于贮存
第十章食品挤压介绍
4、食品蒸煮挤压加工技术的发展现状和发展趋势
国外：
近几年来，发达国家已把蒸煮挤压食品单列为一大类食品，且 渗透到许多食品加工中，如膨化后的大米可进一步制作主食面包、 蒸制品、炸制品等；将玉米挤压膨化后粉碎，加入面包中，使面包 具有特殊的口感和香味。
第十章 食品挤压
食品挤压:使原料在外力的作用下,强行通过一个小孔,使挤出物 形成一定的形状。
挤压食品根据工业应用生产实践可大致分为三类：
（1）直接挤压膨化食品（挤压膨化食品）；
（2）间接挤压膨化食品（挤压成型食品）；
（3）挤压组织化食品
1—1直接挤压膨化技术的工作原理:
使物料处于高达3—8MPa的高压和200℃左右的高温的状态 下物料一旦经模具口挤出，压力骤然降低，水分急剧蒸发，产 品随之膨胀。水分的散失，带走大量热量，使物料的温度在瞬 间骤降到80℃左右，从而使产品固化定型，得到直接挤压膨化 产品。
3—5 利用蒸煮挤压加工技术，生产效率高，原料利用率高，无 “三废”污染。
挤压加工技术将供料、输送、加热、成型、熟化、杀菌等连为 一体，连续生产，生产效率高。避免了串联多台单功能机种，极大 的提高了能源的利用率，一般情况下，能源是传统加工方法的60— 80%。
3—6 产品的卫生水平高，易于保存。
从原料到产品，生产工艺简单，流水线短，污染机会便相对减 少。挤压过程中温度可高达200℃，即使时间很短（通常10秒以 下），也足以杀灭原料中的微生物。成品的含水量很低，一般为 5%--8%，这种低水份含量状态也不利于微生物生长繁殖，只要贮 存方法适当，可保存较长时间。
与直接挤压膨化食品相比，间接挤压膨化食品一般具有较均 匀的组织结构，口感较好，不易产生粘牙等感觉，淀粉的糊化较 为彻底，膨化度较易控制。
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3—5 利用蒸煮挤压加工技术，生产效率高，原料利用率高，无 “三废”污染。 挤压加工技术将供料、输送、加热、成型、熟化、杀菌等连为 一体，连续生产，生产效率高。避免了串联多台单功能机种，极大 的提高了能源的利用率，一般情况下，能源是传统加工方法的60— 80%。
3—6 产品的卫生水平高，易于保存。
国外： 近几年来，发达国家已把蒸煮挤压食品单列为一大类食品，且 渗透到许多食品加工中，如膨化后的大米可进一步制作主食面包、 蒸制品、炸制品等；将玉米挤压膨化后粉碎，加入面包中，使面包 具有特殊的口感和香味。
3─3 利用蒸煮挤压技术加工的产品口感好，改善了产品的风味。
谷物中含有的纤维素、木质素等，这些成分被彻底微粒化， 避免这些成分口感粗糙、难以直接食用的特点。目前世界上正兴 起利用挤压技术生产膳食纤维的研究。 挤压产品可以对风味进行灵活调整，满足不同消费口味。如 在大豆加工中需进行钝化脂肪氧化酶的活性以消除豆腥味；需破 坏胰蛋白酶抑制因子等抗营养因子。 3—4 蒸煮挤压加工技术适用范围广。
从原料到产品，生产工艺简单，流水线短，污染机会便相对减 少。挤压过程中温度可高达200℃，即使时间很短（通常10秒以 下），也足以杀灭原料中的微生物。成品的含水量很低，一般为 5%--8%，这种低水份含量状态也不利于微生物生长繁殖，只要贮 存方法适当，可保存较长时间。
4、食品蒸煮挤压加工技术的发展现状和发展趋势
经过简单的更换模具，即可改变产品形状，生产出不同外形 和花色的产品 。
发酵工业上应用该技术处理原料后，可明显提高出品率，如 日本龟甲万酿造株式会社将原料大豆进行挤压膨化处理后酿造酱 油，蛋白质利用率可高达90%，提高了酱油的产量和质量，改善 了酱油的风味。而未经挤压的大豆用于酿造酱油时，其蛋白质利 用率一般只有65%左右。
3、食品蒸煮挤压加工技术的特点及在食品加工业中的优势
3—1 通过蒸煮挤压加工生产的食品，营养损失少，容易被人体 消化吸收。 通过挤压膨化的大米产品的蛋白质消化率为83.84%， 而经过煮熟的大米产品其蛋白质消化率仅为75.95%。 3—2 通过蒸煮挤压的食品不易产生“回生”现象，便于长期保 存。 传统的蒸煮方法加工的谷物食品其糊化后的淀粉，在保存期间， 会慢慢失水，淀粉分子之间会重新形成氢键而相互结合在一起， 由糊化后的无序分子排布状态 重新变为有序的分子排布状态，
第十章
食品挤压
ห้องสมุดไป่ตู้
食品挤压:使原料在外力的作用下,强行通过一个小孔,使挤出物 形成一定的形状。
挤压食品根据工业应用生产实践可大致分为三类：
（1）直接挤压膨化食品（挤压膨化食品）；
（2）间接挤压膨化食品（挤压成型食品）； （3）挤压组织化食品 1—1直接挤压膨化技术的工作原理: 使物料处于高达3—8MPa的高压和200℃左右的高温的状态 下物料一旦经模具口挤出，压力骤然降低，水分急剧蒸发，产 品随之膨胀。水分的散失，带走大量热量，使物料的温度在瞬 间骤降到80℃左右，从而使产品固化定型，得到直接挤压膨化 产品。
原理: 含有较高蛋白质的原料（50%以上），在挤压机内， 由于受到剪切力和摩擦力的作用，使维持蛋白质三级结构 的氢键、范德华力、离子键、双硫键遭到破坏，随着蛋白 质三级结构被破坏，进而形成了相对呈线形的蛋白质分子 链。这些相对呈线形的蛋白质分子链在一定的温度和水分 含量下，变得更为自由，从而更容易发生定向的再结合。 随着剪切的不断进行，呈线形的蛋白质分子链不断增多， 相邻的蛋白质分子之间的相互吸引而趋于结合，当物料 被 挤压经过模具时，较高的剪切力和定向流动的作用，更加 促使蛋白质分子的线状化、纤维化和直线排列。这样，经 过挤出的物料就形成了一定的纤维状结构和多孔的结构。 纤维状结构的形成给予产品以良好的口感和弹性；而多孔 的结构给予产品以良好的复水性和松脆性。
本世纪70年代，许多发达国家纷纷展开挤压机理的探讨，研 究了各种淀粉及蛋白类食物在挤压过程中发生的 一系列变化，以 及挤压食品的营养与吸收等问题。 美国生产的大型蒸煮挤压机生产能力已达每小时几吨至十几 吨，有关挤压技术和设备的专利已达百余项 ，挤压产品遍及世界 各地，仅挤压膨化食品年产值达十几亿美元。
40年代末，食品蒸煮挤压加工技术在食品工业上的应用领域得以较 快拓展，种类 繁多的方便食品、休闲食品、儿童营养食品等挤压食 品相继问世，美国利用挤压式膨化机生产出的小学生课间食品。 50年代到60年代，迅速发展起来的食品蒸煮挤压加工技术，其应 用领域由单纯的生产谷物食品，发展到生产家畜饲料、水产饲料、 植物组织蛋白等领域
2、食品挤压加工技术发展概况 传统谷物食品的加工工艺一般需经粉碎、混合、成型、烘烤或 油炸、杀菌等生产工艺，每套工序均需配备相应的设备，生产流水 线长，占地面积大，劳动强度大。
采用挤压技术来加工谷物食品在原料经初步粉碎和混合后，即 可用挤压机一步完成混炼、熟化、破碎、杀菌、预干燥、成型等工 艺，再经烘干、调味后即可上市销售。 1936年，世界上第一台应用于谷物加工的单螺杆蒸煮挤压机问世。
1—3 挤压组织化技术的工作原理 生产方法主要有： （1）纤维纺丝法(Fiber Spining); (2)蒸汽组织法(Steam Texturization)；压力组织法(Press Texturization)；挤压组织法(Extrusion Texturization)。 挤压组织化技术的生产成本低，生产过程不产生三废污染，通 过调整合理的工艺参数，可以得到高品质的产品。
1—2 间接挤压膨化技术的工作原理: 原料在挤压机内蒸煮并在温度低于100℃时推进通过模板， 原料面团在低温时成型，这样可防止物料中水分瞬间变为蒸气而 产生膨化。产品的膨化工艺主要靠挤出之后的烘陪烤或油炸来完 成。 原料经过挤压机之后，只是达到熟化、半熟化、组织化，以 及给予产品一定形状的目的。为了改善产品质量，使产品的质地 更为均一，糊化更为彻底，挤出后的半成品还需经过一段时间的 恒温恒湿过程，然后进行后期的烘烤或油炸等工艺。 与直接挤压膨化食品相比，间接挤压膨化食品一般具有较均 匀的组织结构，口感较好，不易产生粘牙等感觉，淀粉的糊化较 为彻底，膨化度较易控制。