膨化與擠壓食品生產工藝.ppt

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第六章膨化與擠壓食品生產工藝,本章內容,第一節(jié)膨化與擠壓技術的特點及產品第二節(jié)食品膨化理論第三節(jié)膨化食品生產工藝,第一節(jié)膨化與擠壓技術的特點及產品,膨化食品是指谷物或蛋白質等原料經過加工后體積膨脹許多倍，內部組織成為多孔、疏松的海綿狀結構的食品。廣義上的膨化食品(PuffingFood)，是指凡是利用油炸、擠壓、沙炒、焙烤、微波等技術作為熟化工藝，在熟化工藝前后，體積有明顯增加現(xiàn)象的食品。膨化食品是指以膨化工藝過程生產的食品。,,食品膨化的方法有兩種:一種是采用急熱使水分急驟汽化；另一種是含水原料在高壓加熱中突然降壓。膨化(Puffing)是利用相變和氣體的熱壓效應原理，使被加工物料內部的液體迅速升溫汽化、增壓膨脹，并依靠氣體的膨脹力，帶動組分中高分子物質的結構變性，從而使之成為具有網(wǎng)狀組織結構特征，定型的多孔狀物質的過程。,,食品物料在壓力作用下，定向地通過一個模板，連續(xù)成形地制成的熟或半熟、膨化或非膨化食品，稱為“擠壓食品”廣義的擠壓食品是指凡是利用擠壓機生產的食品，狹義的擠壓食品是指利用擠壓機生產的膨化食品，即擠壓膨化食品。擠壓機﹠柱塞式擠壓機﹠螺桿擠壓機,,采用螺桿擠壓機生產的食品即為擠壓食品。螺桿擠壓機既可制得膨化食品，也可生產出非膨化食品，膨化的產品為多孔組織，經干燥后即可食用；非膨化的產品為半成品，需經焙炒或油煎膨松、調味后食用。,膨化食品的發(fā)展,食品膨化技術在我國有著悠久的歷史，古代就把油炸作為使食品膨化的重要方法之一。膨化技術作為一種新型食品加工技術，在國外發(fā)展很快。早在1856年美國的沃德就申請了關于食品膨化技術的專利。,,現(xiàn)代食品膨化與擠壓技術始于20世紀30年代，首先把擠壓機應用于生產谷物方便食品。到了40年代末期，擠壓膨化技術逐漸擴大到其它食品領域。50年代出現(xiàn)由谷物、油、蛋白質、調味料、半干食品制成的膨化動物飼料。70年代利用擠壓蒸煮機生產出片狀或絲狀有咀嚼感的大豆粉產品，作為肉類補充品即“人造肉”。,膨化食品發(fā)展歷史,1900年左右出現(xiàn)間歇柱塞式通心粉擠壓機1930年前后將單螺桿擠壓機應用到面條的連續(xù)壓制上30年代后期首次將擠壓技術用于谷物方便食品1936年，膨化玉米果首次擠壓成功，到1946年才開始商品化40年代后期，蒸煮擠壓機有了發(fā)展50年代，擠壓蒸煮的家畜飼料得到迅速發(fā)展60年代，用單螺桿擠壓機首次進行了工業(yè)化膨化速食早餐食物的生產,,70年代，雙螺桿擠壓機被就應用到食品加工中，用擠壓機生產的組織化植物蛋白－－人造素肉實現(xiàn)工業(yè)化生產80年代歐共體和日本組織成立相應的專門研究開發(fā)機構90年代后，世界上已有生產各種系列的食品擠壓機投放市場爆玉米花是我國最早的膨化食品1979年，我國研制成功食品擠壓機投放市場許多院校和研究所開始食品擠壓技術與擠壓設備的研究,現(xiàn)代膨化技術在我國還處于起步階段,膨化食品在我國有著悠久的歷史，由于種種原因，我國膨化技術發(fā)展緩慢。表現(xiàn)在：(1)擠壓膨化設備落后。目前，我國主要是單螺桿擠出機，無溫度、壓力測控系統(tǒng)和數(shù)字顯示。國外先進的膨化設備實現(xiàn)了進料量、膨化溫度、壓力的自動控制與數(shù)字顯示等，極大地提高了生產率和降低了勞動強度。(2)口味品種單一。國外的膨化食品形狀和口味多種多樣，基質原料從單一玉米發(fā)展到馬鈴薯、大米、小麥、淀粉等。70年代初，美國用上述基質原料加強化劑、大豆蛋白及調味料制成的各種小食品風靡全世界，成為家庭、公園、影劇院的專用小吃，銷售量很大。,目前要做的工作,（一）開發(fā)先進的和生產能力較大的擠壓膨化設備現(xiàn)在國外食品膨化設備的類型繁多，既有適用于娛樂等公共場所使用的小型食品膨化機，也有適合家庭使用的輕便式膨化機；同時，不僅有大型連續(xù)式膨化設備，也出現(xiàn)了自動化膨化設備。我國膨化機品種、規(guī)格較少，今后應大力開發(fā)多品種、多功能的各種類型膨化機。,（二）積極開展膨化理論和膨化技術的研究進行膨化理論與膨化技術的研究，是研制性能良好的膨化設備和加工美味可口膨化食品的保證，國外對此十分重視.今后應加強膨化機對物料適應性、降低能耗、新工藝、新配方及減少損失等方面的研究。,,（三）不斷開發(fā)新產品，生產風味多樣的膨化食品不斷開發(fā)新產品，生產風味多樣的膨化食品，如甜味、咸味、酸味和果味等膨化食品，以滿足不同口味的消費者的需要。,膨化與擠壓技術的特點,1．應用范圍廣利用原料廣：豆類、谷類、薯類、蔬菜及某些動物蛋白等。除食品加工外，還在在飼料、釀造、醫(yī)藥、建筑等方面2．工藝簡單，成本低與普通加工相比，在擠壓過程中同時完成混煉、破碎、殺菌、壓縮成型、脫水等工序而制成膨化產品，使生產工序顯著簡化，制造成本降低且可節(jié)省能源20％以上。,,3．能使用低價粗原料，便于粗糧細做許多粗糧中富含礦物質、維生素、必需氨基酸等營養(yǎng)成分，符合人體營養(yǎng)需要。但粗糧因口感粗糙而受到人們的冷落。粗糧膨化后，能改變物料的組織結構、密度和復水性能，質地變柔軟，口感和風味得到改善，消化吸收率提高。,,4．設備生產能力高，占地面積小膨化加工技術可連續(xù)生產，生產能力高，并可在一定范圍內進行調節(jié)。5．產品種類多利用相同的膨化設備改變各種原料及工藝條件，可得到各種膨化食品，產品的形狀可隨?？椎男螤疃淖?。6．無廢棄物只要管理嚴格，生產過程中將無廢棄物排出。,膨化類食品的特點,1營養(yǎng)成分保存率和消化率比較高膨化食品系高溫短時間加工產品，膨化時間一般只有3～5s，糧食中的營養(yǎng)成分受破壞較小。在膨化過程中，因食品淀粉糊化、蛋白質變性而增強了食物的可消化性，破壞了某些食品中的不良因子(如大豆中的脂肪氧化酶)，使消化率提高。,,2、賦予制品較好的營養(yǎng)價值和功能特性采用擠壓技術加工以谷物為原料的食品時，加人氨基酸、蛋白質、維生素、礦物質、食用色素和香味料等添加劑可均勻地分配在擠壓物中，并不可逆地與擠壓物相結合，可達到強化食品的目的。,,3、改善食用品質，易于貯存采用膨化技術可使原本粗硬的組織結構變得膨松柔軟，在膨化過程中產生的美拉德反應又增加了食品的色、香、味。因此，膨化技術有利于粗糧細作，改善食品品質，使食品具有體輕、松脆、香味濃的獨特風味。另外，膨化食品經高溫、高壓處理，既可殺滅微生物，又能鈍化酶的活性，同時膨化后的食品，其水分含量降低到10％以下，限制了微生物的生長繁殖，有利于提高食品的貯存穩(wěn)定性，如密封良好，可長期貯存并適于制成戰(zhàn)備食品。,,4、食用方便，品種繁多在谷物、豆類、薯類或蔬菜等原料中，添加不同的輔料，然后進行擠壓膨化加工，可制出品種繁多、營養(yǎng)豐富的膨化食品。由于膨化后的食品已成為熟食，所以大多為即食食品（打開包裝即可食用），食用簡便，節(jié)省時間，是一類極有發(fā)展前途的方便食品。5、生產設備簡單、占地面積小、耗能低、生產效率高用于加工膨化食品的設備簡單，結構設計獨特，可以較簡便和快速地組合或更換零部件而成為一個多用途的系統(tǒng)。,,6、工藝簡單，成本低谷物食品加工過程一般須經過混合、成型、烘烤或油炸、殺菌、干燥或粉碎等工序，并配置相應的各種設備；而采用擠壓方式加工谷物食品，由于在擠壓加工過程中同時完成混煉、破碎、殺菌、壓縮成型、脫水等工序而制成膨化產品或有膨化及組織化產品，使生產工序顯著縮短，制作成本降低。,,7、原料的利用率高用淀粉釀酒、制怡糖時，原料經膨化后，其利用率達98％以上，出酒率提高20，出糖率提高12%；用膨化后的高粱制醋時，產醋率提高40％左右；利用大豆制醬油時，蛋白質利用率一般為15%，采用膨化技術后，蛋白質利用率提高了25%。,,真正的垃圾食品一般包含這三層含義：營養(yǎng)質量較差；容易讓人不知不覺中發(fā)胖；不利于預防慢性病。可樂沒營養(yǎng)，糖果讓人胖，膨化食品危害心臟,膨化食品的問題,膨化食物它最大的危害是含鉛毒,積聚在人體內難以排出，血液里鉛含量高時,會影響神經系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和造血系統(tǒng)，造成精神呆滯、厭食、貧血、嘔吐等癥狀。,,目前市場上的膨化類食品（包括油條和面包）幾乎都存在鋁殘留量超標的情況。鋁攝入過量可能引起神經系統(tǒng)病變，表現(xiàn)為記憶減退、震顫與身體協(xié)調障礙等，甚至可能增加發(fā)生老年性癡呆的風險。對兒童而言，過量的鋁可能會影響智力發(fā)育、干擾思維與記憶功能。過量的鋁蓄積在人體臟器會引起相應的病理損害，蓄積在骨骼也會影響骨骼健康。,,屬于“四高一多”食品:高脂肪、高熱量、高鹽、高糖、多味精;大量食用膨化食品易造成孩子飽腹感，影響正常飲食，多種營養(yǎng)素得不到保障和供給，易出現(xiàn)營養(yǎng)不良。膨化食品脂肪含量高，攝入過多，會造成體內大量脂肪堆積，容易出現(xiàn)肥胖。,膨化方法的分類,一、按膨化加工的工藝條件分類一類是利用高溫，如油炸、熱空氣、微波膨化等。另一類是利用溫度和壓力的共同作用，如擠壓膨化、低溫真空油炸等。,,1.高溫膨化高溫膨化技術是一種現(xiàn)代化的機械擠壓成型技術與比較古老的油炸膨化、沙炒膨化等處理工藝結合起來從而生產膨化食品的一種技術。油炸膨化（FryingPuffing)：是利用油脂類物質作為熱交換介質，使被炸食品中的淀粉糊化、蛋白質變性以及水分變成蒸汽從而使食品熟化并使其體積增大。,,熱空氣膨化（Hot-airPuffing)：包括氣流膨化、焙烤膨化、沙炒膨化，是利用空氣作為熱交換介質，使被加熱的食品淀粉糊化、蛋白質變性以及水分變成蒸汽從而使食品熟化并使其體積增大。微波膨化（MicrowavePuffing)：是利用微波被食品原料中易極化的水分子吸收后發(fā)熱的特性，使食品中淀粉糊化、蛋白質變性以及水分變成蒸汽，從而使食品熟化并使其體積增大。,,2．溫度和壓力的共同作用的膨化低溫真空油炸膨化：在負壓條件下，食品在油中脫水干燥。水分蒸發(fā)時使體積顯著膨脹。擠壓膨化（ExtrusionPuffing）：一般食品物料在壓力作用下，定向地通過一個模板，連續(xù)成型地制成食品，被稱為“擠壓”。,,二、根據(jù)原料和加工過程的不同1．直接膨化食品以谷物、薯類和豆類為原料，用膨化機直接膨化成球形、薄片、環(huán)形或摔狀等各種形狀，再噴灑糖漿、鹽或味精等調味品，最后干燥，以供食用。,,2．膨化再制食品先將谷物、薯類和豆類膨化，然后將膨化產品磨成粉，配上各種輔料再制成各種食品，如面包、餅干、糕點等。3．膨化植物蛋白以大豆、豆餅或其它植物蛋白為原料，用膨化機進行膨化，制成組織化的植物蛋白，可以生產“人造肉”，也可摻入肉餡內食用。,,三、按膨化加工的工藝條件分類油炸膨化食品：根據(jù)其溫度和壓力，又可分為高溫油炸膨化食品和低溫真空油炸膨化食品。微波膨化食品：利用微波發(fā)生設備進行膨化加工的食品。擠壓膨化食品：利用螺桿擠壓機進行膨化生產的食品。焙烤膨化食品：利用焙烤設備進行膨化生產的食品。沙炒膨化食品：利用細沙粒作為傳熱介質進行膨化生產的食品。其他膨化食品：如正在研究開發(fā)的利用超低溫膨化技術、超聲膨化技術、化學膨化技術等生產的膨化食品。,,四、經加工食品用的主要原料分＊淀粉質擠壓食品＊蛋白質擠壓食品＊脂肪質擠壓食品五、從最終產品的膨化度分＊幾乎末膨化食品＊輕微膨化食品＊全膨化食品,膨化食品的分類,六、以生產的食品品種性狀分1.主食類：燒餅、面包、饅頭、煎餅等。2.油茶類：膨化面茶。3.軍用食品：壓縮餅干。4.小食品類：米花糖、涼糕等。5.冷食類：冰糕、冰棍的填充料。,,七、按產品的風味、形狀分類按產品的風味、形狀分類可分為成千上萬種。如從風味上分，可分為甜味、咸味、辣味、怪味、海鮮味、咖喱味、雞味、牛肉味等膨化食品。從形狀上分可分為條形、圓形、餅形、環(huán)形、不規(guī)則形等膨化食品。,第二節(jié)食品膨化理論膨化食品加工原理,膨化技術雖屬于物理加工技術，但卻具有本身的特點。膨化不僅可以改變原料的外形、狀態(tài)，而且改變了原料中的分子結構和性質，并形成了某些新的物質。當把食品原料置于膨化器以后，隨著加溫、加壓的進行，食品原料中的水分呈過熱狀態(tài)，但不汽化，食品原料本身變得柔軟，當?shù)竭_一定高壓而啟開膨化器蓋時，高壓迅速變成常壓，這時食品原料內呈過熱狀態(tài)的水分便一下子在瞬間汽化而發(fā)生強烈爆炸，水分子可膨脹約2000倍，巨大的膨脹壓力不僅破壞了食品原料的外部形態(tài)，而且也拉斷了食品原料內在的分子結構，將不溶性長鏈淀粉切短成水溶性短鏈淀粉、糊精和糖，于是膨化食品中的不溶性物質減少了，水溶性物質增多了。,擠壓食品的加工特點,擠壓食品的加熱、熟化和擠壓成形是在一臺擠壓機內，用很短的時間幾乎是同時完成的食品在被擠出模頭時，由于壓力的突然下降，水蒸汽迅速膨脹和散發(fā)，使產品形成多孔結構擠壓過程中特殊加熱、加壓方式，能對食品產生有利影響，如使食品的可消化性、速食性、滅霉率等趨于最大,膨化過程分為三個階段,膨化是利用相變和氣體的熱壓效應原理，使加工物料內部的液體迅速升溫汽化、增壓膨脹，并依靠氣體的膨脹力，帶動組分中高分子物質的結構變性，從而使之成為具有網(wǎng)狀組織結構特征、定型的多孔狀物質的過程。將整個膨化過程分為三個階段：,,第一為相變階段，此時物料內部的液體因吸熱或過熱，發(fā)生汽化；第二為增壓階段，汽化后的氣體快速增壓，并開始帶動物料膨脹；第三為固化階段，當物料內部的瞬間增壓達到或超過極限時，氣體迅速外逸，內部因失水而高溫干燥，最終形成膨化產品。,膨化順利進行條件,其一，在膨化發(fā)生前，物料內部需均勻含有安全的汽化劑—可汽化的液體；其次，從相變到增壓段，物料內部能廣泛形成相對密閉的彈性氣體小室，同時，要保證小室內氣體的增壓速度，大于氣體外泄造成的減壓速度，以滿足氣體增壓的需要；,,其三，構成氣體小室的內壁材料，必須具備拉伸成膜特性，且能在蒸汽外逸后，迅速干燥并固化為不回縮的結構網(wǎng)架；其四，外界要提供足以完成膨化全過程的能量，包括相變階段的氣體升溫需能、汽化需能、干燥需能等。,膨化動力的產生機制,膨化動力的產生，主要由物料內部水分的能量釋放所致。在同樣的外部供能條件下，水由于分子量小、沸點低、易汽化膨脹的特性，它在物料內部的各種成分中，熱運動最先加劇。當水分子所獲能量超過相互間束縛極限時，就發(fā)生分子離散，致使物料內部水分狀態(tài)發(fā)生變化，產生相變和蒸汽膨脹。其結果必然造成對與之接觸的物料結構的沖擊。這種沖擊力超過維持高分子物質空間結構的力時，并也超過高分子物質維持的物料空間的支撐力時，就會產生這些大分子物質空間結構的擴展變形，最終導致膨脹物料的質構變化。,,膨化動力的產生不僅取決于水分在物料中的形態(tài)和其結合特性，而且與水分的含量密切相關。從理論上講，含水量越大，可產生的蒸汽量越大，膨化動力越強，對膨化的效果影響也越大。,物料水分含量過高會影響膨化正常實現(xiàn),第一，過量的水分往往是自由態(tài)的水或表面吸附的水，它們很難取代或占據(jù)結合態(tài)和膠體吸潤水分子原有的空間位置，這部分間隙水往往不在密閉氣體小室內：很難成為膨化動力；第二，過量水在外部供能時，由于與物料其它組分間的約束力弱，易先汽化，占用有效能量，影響膨化效應；,,第三，過量水會導致物料內膠體吸潤水區(qū)域的不恰當擴大，造成物料在增壓段因溫度升高，其中的部分淀粉已提前糊化，或部分蛋白質已超前變性，反而阻礙膨化；第四，含過量水的物料即使經歷膨化過程，其制品也會因成品含水量偏高而回軟，失去膨化制品特有的風味。,,作業(yè)：1.擠壓和膨化食品的概念及區(qū)別2.擠壓膨化技術的特點,物料中高分子物質在膨化中的作用,擠壓過程中碳水化合物的變化擠壓過程中蛋白質的變化擠壓過程中脂肪的變化,1.擠壓過程中碳水化合物的變化,淀粉、纖維素、葡萄糖和蔗糖等都屬于碳水化合物，它們在擠壓過程中卻又有著各自不同的變化，下面分別敘述。,淀粉在擠壓過程中的變化,純淀粉先是由未膠化的白色逐漸變?yōu)槟z化的無色半透明體淀粉在升壓、升溫和剪切的共同作用下，大分子結構鍵斷裂而變成了低分子，如淀粉結構中的1-4糖苷鍵斷裂使其成為葡萄糖、麥芽糖等，而更主要的原因是在高溫、高壓下，淀粉分子發(fā)生了糊化(α化)。直鏈淀粉含量增加，則膨化度降低有資料表明，直鏈淀粉和支鏈淀粉各占50％時，膨化效果最好。,葡萄糖、蔗糖等的變化,擠壓食品物料中含有的糖成分會影響淀粉的糊化。由于擠壓過程中高溫、高剪切的作用能使糖分解成羰基化合物，它同物料中的蛋白質發(fā)生美拉德反應，使產品的顏色變深。,纖維素在擠壓過程中變化,較一致的看法是纖維素經擠壓后，可溶性膳食纖維的量相對增加(一般增加量在3％左右)高溫、高壓再加上高剪切作用，促使纖維分子間價鍵斷裂、分子裂解和極性變化原料中的纖維素含量增加，則膨化度降低纖維素的來源、純度，均明顯影響膨化度,蛋白質在擠壓過程中的變化一,在高溫、高壓、高剪切的食品擠壓機內，蛋白質分子結構伸展、重組，表面電荷重新分布趨向均化，分子間氫鍵、二硫鍵等部分斷裂，導致蛋白質變性不同來源的蛋白質物料在經過擠壓加工后，消化率均明顯提高，蛋白質的品質也獲得改善，所以，擠壓加工為開發(fā)低品質蛋白源以提高其營養(yǎng)價值提供了加工手段富含蛋白質并可用來擠壓的原料品種很多，如脫脂大豆、濃縮大豆蛋白、菜籽蛋白、棉籽蛋白、芝麻蛋白等,蛋白質在擠壓過程中的變化二,“人造肉”是一種用擠壓機將蛋白質變性后的產品，也被稱為蛋白肉利用擠壓后蛋白質消化率明顯提高的特點擠壓加工制造嬰幼兒食品和老年食品，是一種很好的加工手段蛋白質在擠壓過程中能與原料中的其他成分如脂肪氧化酶等反應，影響產品風味,脂肪在擠壓過程中的變化一,一般單螺桿擠壓機在生產時，要求原料中的脂肪含量低于12％，（有資料表明，脂肪含量大于12％以上，每增加1％，產品的體積質量就增加16g／L；當脂肪含量超過22％時，原料就失去了膨化特性，因此，生產擠壓膨化食品的原料的含油量低才好），因為高脂肪含量的物料與簡體之間的摩擦因數(shù)變小造成打滑。,脂肪在擠壓過程中的變化二,在高溫、高壓和高剪切條件下，甘油三脂會部分水解，產生單甘油和游離脂肪酸，這兩種產物與直鏈淀粉會形成絡合物，影響擠壓過程中的膨化，導致最終產品中淀粉的溶解性和消化率降低，故脂肪對擠壓食品的質構重組、成形、口感等影響較大,第三節(jié)膨化食品生產工藝一一般工藝流程,(1)谷物擠壓膨化食品的工藝流程谷物膨化小食品的原料包括谷物粉，不同口味的調味料(如番茄味、雞肉味、奶油味、巧克力味等)。其下藝流程如下：谷物粉→混合→調理→擠壓、膨化→切割→調味→冷卻→包裝,一一般工藝流程,(2)含餡料擠壓膨化食品的工藝流程含餡料膨化食品的原料包括谷物粉、巧克力或共他易凝固的醬狀物料。其工藝流程如下：谷物粉→混合→調配→擠壓、成型填充餡料→切割→烘烤→冷卻→包裝,,(3)蒸煮型擠壓膨化食品的工藝流程蒸煮型膨化食品的原料包括木薯淀粉、玉米淀粉、精致面粉、高級調味料等。其工藝流程如下：原料→蒸煮→壓皮→冷卻→卷皮→醒發(fā)→壓紋切割成型→快烘→慢烘→油炸→包裝,二工藝流程說明,(1)原料由谷物制成的全粉(如大米粉、玉米粉等)。谷物粉的含水量一般應掌握在7％一16%，混合后含水量在30％左右為宜，水分過高，膨化食品外皮表面粗糙或形成蜂窩狀，水分太低則半成品呈焦黃色且有苦味。,二工藝流程說明,(2)混合將原料與適量的水混合并攪拌均勻(3)調配生產不填餡料的產品可將混合好的原料送入擠出機，經擠壓膨化后，成為半成品。需填餡料的產品，則將配好的餡料用泵打入機器，谷物原料經擠壓，成型后與餡料成為一體。,二工藝流程說明,(4)擠壓、成型應注意控制進料速度，水分過高、進料速度應慢些，反之，進料速度可適當加快，更換擠出設備的模頭，可生產出不同的產品。,二工藝流程說明,(5)切割、烘烤將膨化好的半成品按要求切割，并送入烘烤爐，在200一300℃之間烘烤2-3min。含餡料的產品經擠出、成形后，稍冷卻后按要求切割。(6)冷卻、包裝將烘烤好的產品冷卻后按一定的質量包裝。,三、主要設備,1原料混合器,,2原料預處理器,3擠壓膨化裝置,,4切割裝置,,5調味裝置,按膨化加工的工藝過程分類，食品的膨化方法有直接膨化法和間接膨化法。(一)直接膨化法1.直接膨化的工藝流程進料→（擠壓）膨化→切斷→干燥→包裝→成品2.直接膨化法擠壓膨化的工藝過程物料在擠壓膨化機中的膨化過程大致可分為三個階段：輸送混合擠壓剪切擠壓膨化,,①輸送混合階段：物料由料斗進入擠壓機后，由旋轉的螺桿推進，并進行攪拌混合，螺桿的外形呈棒錘狀，物料在推進過程中，密度不斷增大，物料溫度也不斷上升。②擠壓剪切階段：物料進入擠壓剪切階段后，由于螺桿與螺套的間隙進一步變小，故物料繼續(xù)受擠壓；當空隙完全被填滿之后，物料便受到剪切作用；強大的剪切力使物料團塊斷裂產生回流，回流越大，則壓力越大，壓力可達1500千帕左右。在此階段物料的物理性質和化學性質由于強大的剪切作用而發(fā)生變化。,,③擠壓膨化階段：物料經擠壓剪切階段的升溫進入擠壓膨化階段。由于螺桿與螺套的間隙進一步縮小，剪切應力也急劇增大，物料的晶體結構遭到破壞，產生紋理組織。,（二）間接膨化法1．間接膨化法工藝流程進料→成坯→干燥→膨化→包裝→膨化食品2．間接膨化法工藝的特點間接膨化法要先用一定的工藝方法制成半熟的食品毛坯，工藝方法有擠壓法，一般是擠壓未膨脹的半成品；也可以不用擠壓法，而用其他的成型工藝方法制成半熟的食品毛坯。半成品經干燥后的膨化方法主要是除擠壓膨化以外的膨化方法，如微波、油炸、焙烤、炒制等方法。,,二按膨化加工的工藝條件分類按膨化加工的工藝條件分類，膨化又可分為擠壓膨化、微波膨化、油炸膨化等。（一）擠壓膨化食品加工,食品擠壓：物料經預處理(粉碎、調濕、預熱、混合)后，經機械作用強使通過一個專門設計的孔口（模具），以形成一定形狀和組織狀態(tài)的產品。,擠壓成型機,完整的擠壓食品加工過程,原料粉碎,混合,預處理,輸送,喂料,壓縮,粉碎,混合,加熱,熔融,升壓,切斷,擠出,烘干(冷卻),調味,成品包裝,,,,,,,,,圖2食品擠壓生產線設備流程圖示意圖1－錐形混合機2－螺旋提升機3－預處理機4－雙螺桿擠壓機5－擠出模頭6－切割機7－烘干（冷卻機）8－調味系統(tǒng)9－計算機控制系統(tǒng),12345678,單螺桿擠壓機價格比較便宜，使用時沒有雙螺桿擠壓機靈活方便，只能提供簡單的蒸煮和成型加工。雙螺桿擠壓機的主要優(yōu)點是通過更換螺桿結構在一個擠壓機內可以完成多種操作，如混合、搓揉、蒸煮等加工過程，均可以通過改變螺桿元件的位置和類型在一臺擠壓機中進行。運行時，在擠壓機自身系統(tǒng)內可以進行蒸汽的釋放和香味劑的添加，有利于開發(fā)具有市場潛力的食品。,單螺桿擠壓機和雙螺桿擠壓機的區(qū)別,單螺桿擠壓機由圓筒形腔體和在其中旋轉的螺桿組成。為了實現(xiàn)不同的使用目的，螺桿和腔體都可以設計成為逐漸變細的形狀；然而，大多數(shù)單螺桿擠壓機的幾何形狀為圓柱形。物料的流動是在螺桿和腔體之間的通道中沿著腔體的軸向作螺旋運動。,(1)單螺桿擠壓機,單螺桿擠壓機工作原理,單螺桿擠壓機的操作特點能夠主要地通過調整螺槽的深度(腔體表面到螺根的距離)和調整螺桿的轉速來改變。螺槽深、螺桿轉速低的擠壓機屬于低剪切力、低溫擠壓機，擠壓機內機械能的黏滯性耗散產生的熱量很少。面條擠壓機和成型機就是屬于這一類。螺槽淺和螺桿轉速較高的擠壓機有很高的剪切速率，由機械能的黏滯性耗散嚴生的熱量很大。膨化小吃食品及組織化產品(即蛋白質)的生產都是在這樣的條件下完成的。,(2)雙螺桿擠壓機,雙螺桿擠壓機工作原理,雙螺桿擠壓機的腔體不是圓柱形，而是呈“8”字形。在雙螺桿擠壓機的腔體內，兩根相互獨立的螺桿可以有不同程度的嚙合度，在腔體的任何一個部位均可自由旋轉。兩根螺桿可以同向旋轉也可以反向旋轉，可以相互嚙合(在腔體內重疊)也可以不產生嚙合。同向旋轉的螺桿旋轉方向相同，反向旋轉的螺桿旋轉方向相反。,單螺桿擠壓機和雙螺桿擠壓機,單螺桿擠壓機,雙螺桿擠壓機,螺桿擠壓機設備操作螺桿擠壓機是一種連續(xù)、高速處理物料的裝置,對其操作基本要求是運行平穩(wěn)、使用壽命長和維修迅速。1.啟動前的準備啟動前要對加料器和調節(jié)裝置進行檢查以確定其是否正常,有時加料器需要校正到正常運行狀態(tài)。所以蒸汽管道閥門要打開,排放冷凝水,排出所有雜物。應在原料加料器上安上吸鐵器,防止飛流金屬進入機內。最后,所有報警器和安全設施應處于待命狀態(tài)。,,2.啟動及穩(wěn)定運行操作啟動是為了盡可能快地使擠壓機達到運行條件和正常狀態(tài),如果啟動過程持續(xù)很長,則啟動過程中所需原料就多,生產時間增長、廢品量增多,同時擠壓機內物料不足會磨損擠壓螺桿,故必須限定和縮短啟動時間。具體做法是先開動預調質器和擠壓機的電動機,然后開始向擠壓機喂料。,,3.停機操作擠壓機停機時先將通入夾套預調節(jié)器和機筒的蒸汽關掉,喂料加進過量的水,直到出料溫度降低到100℃以下才能終止喂料,此時擠壓機需繼續(xù)運轉,直到模孔出現(xiàn)濕冷物時才可關停機器。,,4.故障排除當發(fā)現(xiàn)擠壓機功率在上升并超過限度時,應稍微減少進料量或稍微增加進水量;當想提高產品溫度又受到電機功率限制時,可增加夾套溫度或加大輸入蒸汽量并相應減小加水量;由于入料成分的變化、擠壓機的磨損等因素會使產品性能變化,一般這些變化常常表現(xiàn)在產品的外觀形態(tài)、組織結構、密度等方面,可通過增加擠壓溫度或降低物料含水量來改善,否則,就應更換有關零部件。,,（二）微波膨化食品加工1．微波膨化的原理微波加熱速度快，物料內部氣體（空氣）溫度急劇上升，由于傳質速率慢，受熱氣體處于高度受壓狀態(tài)而有膨脹的趨勢，達到一定壓強時，物料就會發(fā)生膨化。2．微波膨化加工工藝適用范圍(1)以淀粉為主的小食品(2)以蛋白質為主的食品(3）切面和蕎麥面(4)蔬菜類,,（三）油炸膨化食品加工油炸膨化食品最先起源于馬來西亞，是在許多東南亞國家頗受歡迎的一種酥脆型食品。隨著世界各國食品工業(yè)的不斷交往與滲透，這種油炸膨化食品作為一種風味食品逐漸風行西方。1．油炸膨化食品的分類(1)風味型：主要加人各種調味料制成海味、肉味、果味等不同風味的膨化食品。(2)營養(yǎng)型：主要強化各種營養(yǎng)素提高產品營養(yǎng)價值。,,2．油炸膨化食品的特點生產工藝簡單，家庭烹制方便，口感佳，易于消化吸收，老幼皆宜。3．油炸膨化食品膨化原理淀粉在糊化老化過程中結構兩次發(fā)生變化，先а化再β化，使淀粉粒包住水分，經切片、干燥脫去部分多余水分后，在高溫油中過熱水分急劇汽化噴射出來，產生爆炸，使制品體積膨脹許多倍，內部組織形成多孔、疏松海綿狀結構，從而形成膨化食品。,,4．影響產品質量的因素(1)糊化：淀粉粒在適當溫度下（60～80℃)，在水中溶漲，分裂，形成均勻糊狀溶液的作用為糊化作用。只有充分糊化但又沒有解體的淀粉，分子間氫鏈大量斷開，充分吸水，為下一步老化時淀粉粒高度晶化包住水分，從而為造成可觀的膨化度奠定基礎。(2)老化：膨化后的-淀粉在2～4℃下放置1.5～2天變成不透明的淀粉。在老化過程中，糊化時吸收的水分被包人淀粉的微晶結構，在高溫油炸時，造成淀粉微晶粒中水分急劇汽化噴出，使淀粉組織膨脹，形成多孔、疏松結構，達到膨化的目的。,,(3)干燥：產品中水分含量直接影響到產品膨化度的大小。如果干燥后制品中水分含量過多，油炸膨化時，很難在短時間內將水分排出，造成制品膨化不起來，口感發(fā)軟，不脆，破壞了產品的特色。若水分含量太低，油炸時又很難在短時內形成足夠的噴射蒸汽將食品組織膨脹起來，也會降低產品的膨化度。,食品擠壓生產技術的發(fā)展,未來的研究應重視將食品擠出過程中的營養(yǎng)分析、理化特性、加工工藝和設備等幾個不同的研究領域相結合，這樣可以更深刻地認識食品的擠出加工機理將可視化技術應用于食品擠出加工過程的研究上，可直觀分析食品加工的真實過程將擠出機作為生化反應器，從分子水平揭示食品的擠出加工機理，解決實際生產中提出的配方、工藝、設備等方面的問題是食品擠壓技術的發(fā)展方向在新型雙螺桿擠出機全長上，利用不同原料和加料方法進行實驗研究，可優(yōu)化加工配方、加工工藝、加工設備，利用擠出機開發(fā)其他新型食品和飼料資源,食品擠壓生產技術的研究開發(fā)和發(fā)展,利用實驗獲得圖像、數(shù)據(jù)、樣品，系統(tǒng)地分析工藝條件、原料配方、設備結構參數(shù)等對食品和飼料等營養(yǎng)成分、組織結構等影響與合成高聚物的螺桿擠出成型相比較，獲得蛋白質、淀粉等大分子的降解及結構形態(tài)變化規(guī)律，以指導配方、工藝和設備的研究設計。,