第七章_食品质构调整技术

1、食食 品品 质质 构构 调调 整整 - 挤压膨化、气流膨化技术一挤压膨化的定义一挤压膨化的定义 食品挤压膨化概括地说就是将食品物料置食品挤压膨化概括地说就是将食品物料置于挤压机的于挤压机的高温高压状态高温高压状态下下, ,然后然后突然释放突然释放至常温常压至常温常压中中, ,使物料内部结构和性质发生使物料内部结构和性质发生变化的过程。变化的过程。 二挤压膨化的原理挤压膨化的原理当物料通过供料装置进入套筒后当物料通过供料装置进入套筒后, ,利用螺杆对物利用螺杆对物料的强制输送料的强制输送, ,通过压延效应及加热产生的高温、通过压延效应及加热产生的高温、高压高压, ,使物料在挤压筒中被使物料在挤压

2、筒中被挤压、混合、剪切、混挤压、混合、剪切、混炼、熔融、杀菌和熟化炼、熔融、杀菌和熟化等一系列复杂的连续处理等一系列复杂的连续处理胶束即被完全破坏形成胶束即被完全破坏形成单分子单分子, ,淀粉糊化淀粉糊化, ,在在高温高温和高压下其晶体结构被破坏和高压下其晶体结构被破坏, ,此时物料中的水分仍此时物料中的水分仍处于液体状态处于液体状态. .当物料从当物料从压力室被挤压到大气压力压力室被挤压到大气压力下后下后, ,物料物料中的中的超沸点水分因瞬间的蒸发而产生巨大的膨胀超沸点水分因瞬间的蒸发而产生巨大的膨胀力力, ,物料中的物料中的溶胶淀粉体积也瞬间膨化溶胶淀粉体积也瞬间膨化, ,这样物料这样物料

3、体积也突然体积也突然被膨化增大而形成了疏松被膨化增大而形成了疏松的食品结构的食品结构. . 挤压膨化的原理挤压膨化的原理双螺杆膨化机双螺杆膨化机 宠物食品生产线宠物食品生产线 工艺流程工艺流程:拌粉机拌粉机双螺杆膨化主机双螺杆膨化主机高高提升提升五层烤箱五层烤箱喷油机喷油机八角桶八角桶 夹心米果生产线夹心米果生产线 工艺流程：拌粉机工艺流程：拌粉机双螺杆膨化主机双螺杆膨化主机夹馅机夹馅机多功能整形机多功能整形机高提升机高提升机五层烤箱五层烤箱八角八角桶调料机桶调料机喷油机喷油机 麦烧生产线麦烧生产线 工艺流程：拌粉机工艺流程：拌粉机双螺杆膨化主机双螺杆膨化主机多功能多功能整形机整形机高提升高提

4、升五层烤箱五层烤箱喷油机喷油机八角桶八角桶 锅巴生产线锅巴生产线 工艺流程：拌粉机工艺流程：拌粉机双螺杆膨化主机双螺杆膨化主机多功能多功能整形机整形机自动油炸机自动油炸机八角桶八角桶 双螺杆挤压机的特点双螺杆挤压机的特点强制输送强制输送混合作用混合作用自洁作用自洁作用压延作用压延作用膳食纤维与三者关系膳食纤维与三者关系2.2.水分对挤压膨化品质的影响水分对挤压膨化品质的影响 由于粘性与磨擦的影响由于粘性与磨擦的影响, ,在挤压与剪切淀粉、在挤压与剪切淀粉、蛋白质等聚合物时蛋白质等聚合物时, ,需消耗大量的单位机械能需消耗大量的单位机械能( () )。作为。作为聚合物增韧剂的水聚合物增韧剂的水,

5、 ,可以可以减少减少物料之间的相互作用力物料之间的相互作用力, ,并使得所需机械能下并使得所需机械能下降降, ,但水分的添加须在湿基为但水分的添加须在湿基为5%5%12%12%之间比较之间比较适合。现以不同水分含量的三个实验为例进行适合。现以不同水分含量的三个实验为例进行说明。说明。不同的水分添加量在挤压过程中不同的水分添加量在挤压过程中的动力学反应的动力学反应3.3.螺杆转速对挤压膨化品质的影响螺杆转速对挤压膨化品质的影响 在食品的挤压膨化过程中在食品的挤压膨化过程中, ,螺杆的转速起着螺杆的转速起着十分关键的作用。转速加快十分关键的作用。转速加快, ,导致温度增加导致温度增加, ,滞滞留时

6、间下降留时间下降, ,扭矩降低扭矩降低, ,膨化度加大膨化度加大, ,产品色泽产品色泽变浅。不同的早餐谷物配方变浅。不同的早餐谷物配方, ,对螺杆转速要求对螺杆转速要求也不相同也不相同, ,现以不同的三个实验对螺杆转速的现以不同的三个实验对螺杆转速的影响进行说明影响进行说明. .不同的螺杆转速在挤压过程中的不同的螺杆转速在挤压过程中的动力学反应动力学反应4.4.喂料量对挤压膨化品质的影响喂料量对挤压膨化品质的影响 在谷物挤压膨化中在谷物挤压膨化中, ,不同的模具不同的模具, ,喂料量要求喂料量要求不同。在使用同一个模具时不同。在使用同一个模具时, ,在其它条件不变在其它条件不变的情况下的情况下

7、, ,喂料量加大喂料量加大, ,则压力增大则压力增大, ,膨化度降膨化度降低低, ,色泽变深色泽变深, ,影响产品的口感及质地影响产品的口感及质地. .现以不现以不同的三个实验的要求喂料量为例进行说明。同的三个实验的要求喂料量为例进行说明。不同的喂料量在挤压过程中的动不同的喂料量在挤压过程中的动力学反应力学反应六六 挤压膨化将来改进的方向挤压膨化将来改进的方向加强对挤压机理的深入研究加强对挤压机理的深入研究加强对物料特性对挤压性能的影响加强对物料特性对挤压性能的影响实现挤压膨化过程自动控制实现挤压膨化过程自动控制采用新技术采用新技术, ,开发低能耗产品开发低能耗产品改进挤压膨化机的结构设计改进

8、挤压膨化机的结构设计挤压膨化和气流膨化的不同点挤压膨化和气流膨化的不同点加热方式加热方式 挤压膨化具有自热式和外热式；挤压膨化具有自热式和外热式；气流膨化的热量全部靠外部加热，其加气流膨化的热量全部靠外部加热，其加热方式可以采取过热蒸气加热、电加热、热方式可以采取过热蒸气加热、电加热、直接明火加热直接明火加热. .2.2.高压的形成方式高压的形成方式 挤压膨化高压的形成是物料在挤压推进过挤压膨化高压的形成是物料在挤压推进过程中程中, ,螺旋与套筒间的空间结构的变化和加螺旋与套筒间的空间结构的变化和加热时水分的汽化及气体膨胀所导致。热时水分的汽化及气体膨胀所导致。气流膨化高压的形成是靠密闭容器中

9、加热气流膨化高压的形成是靠密闭容器中加热时水分的汽化和气体的膨胀所致。时水分的汽化和气体的膨胀所致。3.3.膨化对象及膨化过程受力作用膨化对象及膨化过程受力作用 挤压膨化的过程当中，物料会受到剪切、挤压膨化的过程当中，物料会受到剪切、摩擦作用，产生混炼与均质的效果。气流摩擦作用，产生混炼与均质的效果。气流膨化的过程中，物料没有受到剪切、摩擦膨化的过程中，物料没有受到剪切、摩擦作用。作用。 挤压膨化适合的对象原料可以是粒状的，挤压膨化适合的对象原料可以是粒状的，也可以是粉状的；而气流膨化的对象原料也可以是粉状的；而气流膨化的对象原料基本是粒状的。基本是粒状的。4.4.使用范围使用范围 挤压膨化不

10、适合水分含量和脂肪含量高挤压膨化不适合水分含量和脂肪含量高的原料的生产的原料的生产, ,而气流膨化则不受影响而气流膨化则不受影响. . 挤压机可用于生产小吃食品、方便营养挤压机可用于生产小吃食品、方便营养食品、组织化食品等多种产品。但是，食品、组织化食品等多种产品。但是，气流膨化设备目前一般仅限于小吃食品气流膨化设备目前一般仅限于小吃食品的生产。的生产。 参考文献高福成等现代食品工程高新技术中国轻工业出版社林勉等食品膨化技术及其运用食品与发酵工业第卷第期王石瑛挤压膨化技术及其应用西部粮油科技年第卷第期张敏等挤压膨化加工对食品中营养成分的影响北方园艺2003(3):6364李丽娜挤压技术在食品工

11、业中的应用哈尔滨商业大学学报2004年4月第20卷第2期沈正荣挤压膨化技术及其应用概况食品与发酵工业第卷第期赵林华影响食品挤压膨化品质的因素及对策食品与设备年第期石启龙等气流膨化果蔬脆片技术山东食品科技年第四期王荣梅等气流膨化空心脆枣的研制工艺技术年卷第四期谢谢 谢！谢！ THANK YOU!技术发展食品蒸煮挤压加工概况技术发展食品蒸煮挤压加工概况 谷物食品的传统加工工艺一般需经粉碎、混谷物食品的传统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，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

12、强度大。而采用挤压长，占地面积大，劳动强度大。而采用挤压技术来加工谷物食品在原料经初步粉碎和混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、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。干、调味后即可上市销售。 19361936年，世界上第一台应用于谷物加工的单螺杆蒸煮年，世界上第一台应用于谷物加工的单螺杆蒸煮挤压机问世，挤压机问世， 4040年代末，食品蒸煮挤压加工技术在食品工业上的应年代末，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，种类用领域得以较快拓展，

13、种类 繁多的方便食品、休闲食繁多的方便食品、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，深受欢迎压式膨化机生产出的小学生课间食品，深受欢迎; ; 5050年代到年代到6060年代，迅速发展起来的食品蒸煮挤压加工年代，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。产家畜饲料、水产饲料、植物组织蛋白等领域。 到了本世纪到了本世纪7070年代，许多发达国家纷纷展开挤压机理年代，许多发达国家纷纷展开

14、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发生的 一系列变化，以及挤压食品的营养与吸收等问一系列变化，以及挤压食品的营养与吸收等问题题. .技术发展食品蒸煮挤压加工概况技术发展食品蒸煮挤压加工概况 目前，美国、日本及西欧等国家对挤压技术的目前，美国、日本及西欧等国家对挤压技术的理论研究越来越完善，应用领域越来越广阔，理论研究越来越完善，应用领域越来越广阔，各种各样的挤压食品遍步超市货架。美国生产各种各样的挤压食品遍步超市货架。美国生产的大型蒸煮挤压机生产能力已达每小时几吨至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

15、术和设备的专利已达百余十几吨，有关挤压技术和设备的专利已达百余项项 ，挤压产品遍及世界各地，仅挤压膨化食，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。由于食品工业日新月品年产值达十几亿美元。由于食品工业日新月异的发展，挤压设备的不断改进，挤压理论的异的发展，挤压设备的不断改进，挤压理论的不断完善，挤压食品在消费者中的地位也越来不断完善，挤压食品在消费者中的地位也越来越重要。越重要。 技术发展食品蒸煮挤压加工概况技术发展食品蒸煮挤压加工概况 食品蒸煮挤压加工技术的特点食品蒸煮挤压加工技术的特点 通过蒸煮挤压加工生产的食品，营养损失少，通过蒸煮挤压加工生产的食品，营养损失少，容易被人体

16、消化吸收。由于蒸煮挤压过程是一容易被人体消化吸收。由于蒸煮挤压过程是一个高温短时（个高温短时（HTSTHTST）的加工过程，原料受热时）的加工过程，原料受热时间短，食品中的营养成分受破坏程度小；蒸煮间短，食品中的营养成分受破坏程度小；蒸煮挤压过程使淀粉、蛋白质、脂肪等大分子物质挤压过程使淀粉、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，挤压膨化食的分子结构均不同程度发生降解，挤压膨化食品多孔的疏松质构有利于消化酶的作用，因而品多孔的疏松质构有利于消化酶的作用，因而使产品易消化吸收。如：通过挤压膨化的大米使产品易消化吸收。如：通过挤压膨化的大米产品的蛋白质消化率为产品的蛋白质消化率为8

17、3.84%83.84%，而经过煮熟的，而经过煮熟的大米产品其蛋白质消化率仅为大米产品其蛋白质消化率仅为75.95%75.95%。 通过蒸煮挤压的食品不易产生通过蒸煮挤压的食品不易产生“回生回生”现象，便于长期现象，便于长期保存。采用传统的蒸煮方法加工的谷物食品其糊化后的保存。采用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状态 重新变为有序的分子排布状态，即重新变为有序的分子排布状态，即-淀粉淀粉?-?-化

18、化（俗称（俗称“回生回生”现象）。利用蒸煮挤压技术加工的谷物现象）。利用蒸煮挤压技术加工的谷物食品，由于在加工过程中受到高强度的挤压、剪切、摩食品，由于在加工过程中受到高强度的挤压、剪切、摩擦、加热作用，淀粉颗粒在水分含量较低的情况下，充擦、加热作用，淀粉颗粒在水分含量较低的情况下，充分溶胀、糊化、部分降解，以及物料在挤出模具后，由分溶胀、糊化、部分降解，以及物料在挤出模具后，由高温高压状态突降到常温常压状态，发生瞬间高温高压状态突降到常温常压状态，发生瞬间“闪蒸闪蒸”，这样就使得糊化后的这样就使得糊化后的-淀粉不易恢复其淀粉不易恢复其?-?-淀粉的颗粒淀粉的颗粒结构，所以不易产生结构，所以不

19、易产生“回生回生”现象。现象。 食品蒸煮挤压加工技术的特点食品蒸煮挤压加工技术的特点 利用蒸煮挤压技术加工的产品口感好，改善了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，产品的风味。谷物中含有的纤维素、木质素等，虽然不能被人体所吸收，但具有促进大肠蠕动，虽然不能被人体所吸收，但具有促进大肠蠕动，降低胆固醇等生理功能。通过蒸煮挤压加工之降低胆固醇等生理功能。通过蒸煮挤压加工之后，这些成分被彻底微粒化，并且产生了部分后，这些成分被彻底微粒化，并且产生了部分分子降解和结构变化，使水溶性增强，避免了分子降解和结构变化，使水溶性增强，避免了这些成分口感粗糙、难以直接

20、食用的特点。目这些成分口感粗糙、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前世界上正兴起利用挤压技术生产膳食纤维的研究。研究。 食品蒸煮挤压加工技术的特点食品蒸煮挤压加工技术的特点 食品蒸煮挤压加工技术的特点食品蒸煮挤压加工技术的特点 挤压产品可以对风味进行灵活调整，满挤压产品可以对风味进行灵活调整，满足不同消费口味。挤压过程也可破坏一足不同消费口味。挤压过程也可破坏一些原料中的抗营养因子及不良风味因子，些原料中的抗营养因子及不良风味因子，如在大豆加工中需进行钝化脂肪氧化酶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；需破坏胰蛋白酶的活性以消除豆腥味；需破坏胰蛋白酶

21、抑制因子等抗营养因子。而在挤压加工抑制因子等抗营养因子。而在挤压加工中，均可在挤压熟化、成型等一体的加中，均可在挤压熟化、成型等一体的加工过程中完成。工过程中完成。 食品蒸煮挤压加工技术的特点食品蒸煮挤压加工技术的特点 蒸煮挤压加工技术适用范围广。该技术适合加工蒸煮挤压加工技术适用范围广。该技术适合加工早餐谷物食品、方便食品、休闲食品、组织化仿早餐谷物食品、方便食品、休闲食品、组织化仿生食品、调味品、糖制品、巧克力食品等许多食生食品、调味品、糖制品、巧克力食品等许多食品种类。并且经过简单的更换模具，即可改变产品种类。并且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，因而产品

22、形状，生产出不同外形和花色的产品，因而产品种类多、花色全、范围广，可形成系列化产品。品种类多、花色全、范围广，可形成系列化产品。发酵工业上应用该技术处理原料后，可明显提高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，蛋白质利用率可进行挤压膨化处理后酿造酱油，蛋白质利用率可高达高达90%90%，提高了酱油的产量和质量，改善了酱油，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蛋白质利用率一般只有65

23、%65%左右。左右。 食品蒸煮挤压加工技术的特点食品蒸煮挤压加工技术的特点 利用蒸煮挤压加工技术，生产效率高，原料利用率利用蒸煮挤压加工技术，生产效率高，原料利用率高，无高，无“三废三废”污染。由于挤压加工技术将供料、污染。由于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，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传统加工方法的6080%6080%。方便了生产管理和产品。方便了生产管理和

24、产品质量控制，降低了劳动强度，减少了占地面积。生质量控制，降低了劳动强度，减少了占地面积。生产过程中，除了开机和关机时需投少许原料作头料产过程中，除了开机和关机时需投少许原料作头料和尾料，使设备操作过度到稳定生产状态和顺利停和尾料，使设备操作过度到稳定生产状态和顺利停机外，不存在原料的浪费。生产过程中，不向环境机外，不存在原料的浪费。生产过程中，不向环境排放废水、废气、废物等。排放废水、废气、废物等。食品蒸煮挤压加工技术的特点食品蒸煮挤压加工技术的特点 产品的卫生水平高，易于保存。从原料到产产品的卫生水平高，易于保存。从原料到产品，生产工艺简单，流水线短，污染机会便品，生产工艺简单，流水线短，

25、污染机会便相对减少。挤压过程中温度可高达相对减少。挤压过程中温度可高达200200，即使时间很短（通常即使时间很短（通常1010秒以下），也足以杀秒以下），也足以杀灭原料中的微生物。成品的含水量很低，一灭原料中的微生物。成品的含水量很低，一般为般为5%-8%5%-8%，这种低水份含量状态也不利于，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，可保微生物生长繁殖，只要贮存方法适当，可保存较长时间。存较长时间。 食品蒸煮挤压技术的发展现状食品蒸煮挤压技术的发展现状 近几年来，发达国家已把蒸煮挤压食品单列为近几年来，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

26、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、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。在美国、中，使面包具有特殊的口感和香味。在美国、日本及西欧一些国家的食品业中，几乎随处可日本及西欧一些国家的食品业中，几乎随处可见到挤压食品或挤压半成品。世界上，比较有见到挤压食品或挤压半成品。世界上，比较有名的挤压设备公司，主要有瑞士的布勒公司、名的挤压设备公司，主要有瑞士的布勒公司、美国的美国的Wenger公司、意大利的公司、意大利的Pavanmapimpian

27、tis公司等。公司等。 食品蒸煮挤压加工技术在发达国家已成为众多研食品蒸煮挤压加工技术在发达国家已成为众多研究者和生产厂的研究开发对象。日本发表过许多究者和生产厂的研究开发对象。日本发表过许多关于挤压膨化产品的专利，如挤压奶酪制品、挤关于挤压膨化产品的专利，如挤压奶酪制品、挤压淀粉制品，以及利用豆腐渣制作挤压食品等专压淀粉制品，以及利用豆腐渣制作挤压食品等专利。利。19801980年，美国有学者研究了挤压快餐食品的年，美国有学者研究了挤压快餐食品的风味与色泽。风味与色泽。8080年代，美国、日本等国把脱脂大年代，美国、日本等国把脱脂大豆进行挤压组织化，制作各种仿生食品（如肉松、豆进行挤压组织化

28、，制作各种仿生食品（如肉松、咸牛肉、火腿等）以及代乳饮料、速溶饮料等。咸牛肉、火腿等）以及代乳饮料、速溶饮料等。瑞典、美国等国家利用廉价的麦麸作原料，经挤瑞典、美国等国家利用廉价的麦麸作原料，经挤压膨化后，生产高纤维压膨化后，生产高纤维 保健食品。另外，许多保健食品。另外，许多国家还纷纷在谷物早餐、快餐中添加适量的花粉、国家还纷纷在谷物早餐、快餐中添加适量的花粉、胡萝卜素、海藻粉、各种蔬菜粉等，通过挤压膨胡萝卜素、海藻粉、各种蔬菜粉等，通过挤压膨化后，制作适合不同人群消费的强化食品。化后，制作适合不同人群消费的强化食品。 食品蒸煮挤压技术的发展现状食品蒸煮挤压技术的发展现状 我国对挤压食品的研究与认识早在我国对挤压食品的研究与认识早在7070年代中期已开年代中期已开始，但由于科研单位对此投入力量不够；有关部门始，但由于科研单位对此投入力量不够；有关部门重视不够；生产厂家满足于一知半解，使我国消费重视不够；生产厂家满足于一知半解，使我国消费者对挤压食品的认识普遍存在一个误区：挤压食品者对挤压食品的