第一讲-食品挤压技术

双螺杆挤压技术

食工1303张宇轩挤压膨化机2023/2/42023/2/4生活中的挤压食品

主要内容什么是挤压？123双螺杆挤压对组分改变的机理452023/2/4单双螺杆挤压设备性能和结构对比双螺杆挤压技术的发展及应用双螺杆挤压技术的前景什么是挤压？挤压：是一个结合了混合、烹煮、揉捏、剪切、成型等若干操作单元的过程。挤压分类（产品形态和要求）挤压膨化挤压蒸煮挤压组织化

2023/2/4加料螺杆推动挤压剪切塑性物质熔融体挤压食品加热压力6-26MPa温度160-240℃单螺杆挤压机加热方式：小型电阻丝，中大型蒸汽长径比：1:10~1:20，分段拼接分段结构：输送段：螺杆内外直径不变，螺距相等，推送作用压缩段：外径不变，内径增大，压缩力增大，热量使得物料部分熔融蒸煮段：螺杆之间容积减少，压力更大，全部熔融出料口：高温高压瞬间释放，降为常温常压。Ø3~8mm2023/2/4沈在春.农产品加工机械与设备.中国农业出版社.2001,p140-141.双螺杆挤压机工作部件：一对相互啮合的螺杆啮合形式：非啮合、部分啮合、全啮合旋转方式：向内反向、向外反向、同向工作原理：

一根螺杆上螺纹的齿缝嵌入另一根螺杆螺纹的齿根部分，当物料进入螺杆的输送段后，在啮合区形成压力分布，当螺杆旋转时，在啮合的螺杆上下部形成压力差。物料在机筒内形成了扭曲形运动过程。72023/2/4沈在春.农产品加工机械与设备.中国农业出版社.2001,p142-143.挤压设备-性能2023/2/4性能单螺杆挤压机双螺杆挤压机输送原理借助螺杆与物料、物料与机筒内壁的摩擦输送，易堵塞、漏流靠两螺杆啮合、强迫输送物料，不易倒流自洁性能无有较好的自洁作用工作可靠性易堵塞、焦糊平稳而可靠加热方式内摩擦加热、自热式多电加热、蒸汽加热冷却方式采用较少筒体夹套和螺杆中空控制参数可控参数少，不易控制受控参数较多、易于控制生产能力小较大适应性含水率低、含油率低、颗粒状适应性广、含水、含油较高能耗（kJ/kg）900~1500400~600调味成品后喷挤压前和过程中加调味料加工产品品种较少可加工多种产品单螺杆挤压机和双螺杆挤压机的性能对比挤压机结构-同向双螺杆92023/2/4SLG67-18.5双螺杆挤压膨机同向旋转双螺杆挤压机出口同向旋转的双螺杆挤压机中物料流动方向物料组分改变-淀粉102023/2/4

ABCD表示淀粉颗粒原料，颗粒中包含直链淀粉和支链淀粉。表示水分增加时会破坏直链淀粉晶体结构并使其螺旋结构瓦解，淀粉颗粒膨胀。在加热和更多水分的作用下，淀粉颗粒更加膨胀，颗粒中的直链淀粉开始向颗粒外扩散。最后，支链淀粉仍然存在于淀粉颗粒中，但颗粒易发生塌陷，并被形成凝胶的直链淀粉包围着。物料组分改变-蛋白质112023/2/4.蛋白质原料的三级、四级结构，其中分子间存在氢键、二硫键。在剪切和温度的作用下，氢键和二硫键断裂，蛋白质分子结构伸展并与物料流动方向一致。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。122023/2/4粉碎后的挤压膨化产品

挤压产品微观结构挤压膨化产品原料蛋白质颗粒产品的垂直剖面挤压组织化蛋白质粉碎后的挤压膨化产品挤压粉末微观结构双螺杆挤压技术的发展双螺杆挤压技术近几年发展迅速。研究表明,与单螺杆挤出技术相比,双螺杆挤出技术具有无法比拟的优越性能,如物料能充分、彻底混合揉捏,并且在双螺杆挤出机运转时,由于双螺杆互相啮合而具有自行擦净的功能,避免了单螺杆挤出机经常出现的螺杆堵塞的物料在套筒表面产生结焦的现象。同时双螺杆挤压机还具有广泛的原料适应性这一显著优点,解决了单螺杆挤压机无法处理高水分和高脂肪物料这一瓶颈。双螺杆挤出机因其具有突出的高效工作性能,受到了食品行业的广泛重视。作者根据收集的相关文献,对双螺杆挤压机在食品工业中的应用、双螺杆挤压加工对食品中营养成分的影响、双螺杆挤压技术的发展前景等进行综合的分析和论述,期望有益于我国双螺杆食品挤压蒸煮的研究与发展。132023/2/4双螺杆技术在食品工业的应用1在组织化蛋白质生产上的应用2在膳食纤维加工中的应用3在浸油中的应用4在休闲即食食品加工中的应用5在高蛋白质谷物类食品加工中的应用142023/2/41在组织化蛋白质生产上的应用

在高温高压条件下,植物蛋白质可发生组织化。植物蛋白质在双螺杆挤压机螺槽与筒壁之间剪切力的作用下,蛋白质被强烈展开,相对地呈现直线排列。展开后的分子链变得自由而能够重新定向和再组合,从而形成纤维状态。其纤维组织结构类似瘦肉,复水后有一定的弹性,有咀嚼感。152023/2/42在膳食纤维加工中的应用

膳食纤维可以有效地防治冠心病、降低体内胆固醇水平和调节血糖水平,甚至还有抗癌、解毒的功能。但纤维素通常难溶,不易被人体吸收,而且口感较粗糙,使得其开发和利用受到了一定的制约。然而,利用双螺杆挤压技术可以提高膳食纤维的溶解度,并改善其口感。162023/2/43在浸油中的应用

利用双螺杆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,产生许多带细微孔的条状体(或称油路)。此时的原料胚非常有利于油料的浸出。目前研究较多的是从葵花籽中提取油。172023/2/44在休闲即食食品加工中的应用

目前市场上利用双螺杆挤压机生产的风味小食品的原料主要是谷物,例如玉米、小麦、大米、燕麦,还有大麦、黑麦、高粱等。采用双螺杆挤压机一是能在低温下加工谷物食品,节省能量;二是可以加入更多的配料加工,所以可以生产出更多风味的小食品,而且能利用其创新产品品种,更好地满足市场需求和创造经济价值。182023/2/45在高蛋白质谷物类食品加工中的应用

高蛋白质谷物类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食品。目前,挤压技术已成功地应用于早餐谷物食品及断奶食品的生产中192023/2/4双螺杆挤压技术的前景

食品成分十分复杂,通常是若干种原料混合在一起加工,进入挤出机的物料更是由多种复杂多变的生物高分子混合构成,而且,食品挤压过程往往或高或低地伴随着一定量的水分进行,构成所谓的低湿挤压加工和高湿挤压加工。两种水分含量不同的挤压蒸煮加工,对挤压系统运行的影响也有极大差别,因此双螺杆挤压机在物理模型建立和数学模型求证方面存在困难,这也是挤压技术面临的最大问题。这一问题的解决,将会大大提高双螺杆挤压技术的研究水平。202023/2/4从世界食品发展潮流看,挤压食品占有重要地位。由于它能为消费者提供色、香、味、营养俱全的食品,是其它食品加工手段不可比拟的。发达国家已把蒸煮挤压食品单列为一大类食品,并在保健食品挤压技术、功能性食品挤压技术、超临界流体挤压技术、米粉挤压技术、点心与早餐等即食谷类食品加工、挤压太空食品等方面开展了广泛深入的研究。我国在这一新兴领域也开展了一些研究工作,但尚缺乏深度及广度。因此从事该领域的研究将大有作为。2120