挤压技术在食品加工中的应用

1、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

2、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

3、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.11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:20051115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

4、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,

5、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.

6、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.

7、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

8、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

9、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4O5O,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

10、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

11、,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

12、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

13、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

14、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

15、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):5962.4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):7478.5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