食品膨化新技术-挤压膨化技术（食品高新技术课件）

三、挤压膨化技术的应用

1.在谷类食品加工中的应用

粗粮细作，玉米、高粱、大麦等。同时，改善膳食纤维组织结构，提高保健性能。另外以大米、玉米、豆类、薯类、高梁、花生为原料，应用膨化技术可生产出快餐食品、焙烤食品、冲剂食品、儿童食品、婴儿食品、保健和强化营养食品等。2.在发酵工业中的应用谷物经膨化后，脂肪大大降低，淀粉及蛋白成份发生降解，营养价值增加。不溶性物质变成了可溶性物质，这样就促进了酵母的利用和酶的水解，对发酵工业提供了有利条件。膨化后的淀粉能显著提高出酒率。

3.在植物油脂工业中的应用挤压膨化技术已用于植物油脂工业、对浸出前的大豆和棉籽等油料种子进行预处理、挤压膨化浸出与传统的浸出制油相比。具有下列优点：蒸汽和动力消耗低；减少工艺过程和输送没备；占地面积小；减少了粉尘；渗滤速度和滴干速度高；因粕中溶剂吸附量低而易于脱溶；提高了浸出器的生产能力。可使同一浸出设备提高生产能力50％至100%；因整个过程热处理时间短，有较好的机会改善油和粕的质量。膨化休闲食品生产线该生产线从配料，挤压膨化，夹馅，成型，烘烤，喷涂直至成品均一次性完成。可生产各类膨化食品，香米饼，夹心卷及脆饼干，谷物粥，营养粉等产品。

①拌粉机、②双螺杆主机、③夹馅机、④多功能整形机、⑤大提升机、⑥三层烤箱、⑦调味线

四、挤压食品工艺介绍

1.小吃食品概况

挤压小吃食品早在1936年就出现了，目前在食品中仍占有很大的比例。市场上的小吃食品各种各样，

从外形看有：球形、棒形、环形、动物造型、字母造型及夹心形等；从风味上有：鸡味、麻辣味、海鲜味、果香味、奶香味及可可味等；

从加工工艺上可分为三代：第一代不是挤压法生产的，而是油炸、烘烤出来的小食品。第二代直接挤压成型，进一步喷涂调料后包装后上市；第三代先进行蒸煮熟化作用的挤压，再进行造型挤压，然后包装上市。2.第二代小吃食品的生产工艺

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。原、辅料配料、混合调整水分熟化、挤压成型干燥喷涂、包被包装产品生产工艺过程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。原、辅料蒸煮、挤压成型挤压干燥油炸喷涂、包被包装产品生产工艺过程第一节挤压膨化技术一、概述1.膨化技术和膨化食品的发展概况早在1856年美国的沃德就申请了关于食品膨化技术的专利.直到20世纪30年代末才首次把膨化技术应用于生产谷物类方便食品。20世纪40年代末期，随着挤压机的发展，膨化技术在食品生产中逐渐被采用并开始广泛地应用于饼干的生产、淀粉的预处理及糊化中。60年代中期，开发出膨化的谷物早餐食品，以及用谷物、油、蛋白质、肉、调味料和半干食品制成的膨化动物饲料。70年代，又生产出了膨化的大豆蛋白食品和马铃薯食品。近年来，国外利用膨化技术生产的膨化食品主要有：膨化主食、人造肉、马铃薯食品、脱水苹果、小食品、速溶饮料、代乳饮料和强化食品等。膨化技术在我国有着悠久的历史，我国民间的爆米花、冻米糖、爆豆子及各种油炸食品都属于膨化食品。由于种种原因，我国的膨化技术发展缓慢。直到20世纪70年代末，才开始膨化技术与膨化食品的研究与生产并取得巨大发展，目前膨化食品比比皆是。膨化技术已广泛应用于饲料、酿造、医药、建筑和铸造等行业，取得了较好的效果。

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。2)根据最终产品的膨化度分（1）轻微膨化食品-----通心面条、豆筋（2）半微膨化食品-----植物组织蛋白、锅巴（3）全膨化食品-----玉米膨化果、麦圈3)根据加工食品用的主要原料分（1）淀粉质挤压食品（2）蛋白质挤压食品（3）脂肪质挤压食品4)根据生产食品的性状分（1）小吃食品-----麦圈、锅巴（2）面食类-----空心面条、豆筋（3）快餐食品-----早餐谷物、快餐粥（4）风味、形状3、膨化食品特点膨化食品=垃圾食品？膨化食品没营养？膨化食品高盐、高糖、高油脂、多味精？膨化食品全是反式脂肪？食品膨化技术的特点

①膨化产品营养成分的保存率原料膨化前后营养成分含量表玉米高梁米营养成分膨化前膨化后膨化前膨化后水分／％16.809.6149.2蛋白质／％10.2010.179.549.49维生素B2／mg·g-10.681.080.941.17②膨化食品消化率高膨化饲料加工过程中的高温、高压、强剪切作用对淀粉、蛋白质等物质所产生的变化提高了此类物质的可消化性。膨化水产饲料的淀粉糊化度一般在85%以上，而普通颗粒水产饲料仅有40%左右。从某种意义上讲，膨化技术起到了淀粉酶的作用，即当食物还没有进入口腔之前，就使淀粉发生了裂解过程，提供了人对膨化食品的消化吸收率。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83.8099.45粗大米75.9399.10精大米82.5799.78③改善食用品质，易于贮存采用膨化技术使原本致密的组织结构变成具有多孔的结构，制得的即食膨化食品松脆性好，膨化速溶粉、膨化脱水蔬菜的溶解性、复水性能佳。④加工产品食用方便，产品种类多膨化食品既可以做成即食食品（打开包装即可食用），也可以做成非即食食品（如膨化脱水蔬菜、速溶粉）。可以广泛利用谷物、肉类、果蔬等为原料，加工成形式多样的方便食品。⑤工艺简单，成本低加工膨化食品的设备简单，占地面积小、耗能低、生产效率高。⑥不易回生，便于长期贮存---高温高压条件下进行,膨化技术使淀粉彻底α化---水分含量低于10%⑦做水产饲料时，有良好的耐水性膨化过程中形成的网络结构使膨化水产饲料颗粒能在水中稳定性很好。不管是沉性饲料还是浮性饲料在水中浸泡12小时都能保持不溃散，可保持养殖水质，不仅大幅减少饲料的浪费，而且能够很好得为水产动物的健康生长提供优良的环境。二、挤压膨化的基本原理含有一定水分的物料，在挤压机套筒内受到螺杆的推动作用和卸料磨具及套筒内截流装置（如反向螺旋）的反向阻止作用，另外还受到来自外部的和物料与螺杆、套筒内部摩擦热的加热作用，使物料处于高达3～8MPa的高压和120～200℃的高温下（根据需要还可达到更高）。由于压力超过了挤压温度下的饱和蒸汽压，物料在挤压机筒内不会产生水分的沸腾和蒸发。在如此高的温度、剪切力及高压的作用下，物料呈现熔融状态。当物料被强行挤出模具口时，压力骤然降为常压，此时水分便会发生急骤的闪蒸，产生类似于“爆炸”的情况，产品随之膨胀。水分从物料中蒸发，带走了大量的热量，这样物料瞬间从积压过程中的高温迅速将至80℃左右的相对低温。由于温度的降低，物料从挤压时的熔融状态而固化成形，并保持了膨胀后的形状。

膨化状态的形成主要是靠淀粉完成的。在高温高压状态下，淀粉颗粒首先发生糊化，进而在高温和高剪切的作用下分子之间相互结合和交联，形成网状的结构，该结构在物料被挤出迅速降温后，固化定形，成为膨化食品结构的骨架，其他原料中的成分填充于其中。因此原料中淀粉的含量直接影响到产品的膨化程度，在原料中没有淀粉存在的情况下，则基本上不产生膨化效果。

膨化过程中的压力和温度的变化并不是固定的，原料中的各种成分含量、水分含量、原料的粒度、设备的性能等都会影响压力和温度两参数的确定，在生产过程中应根据原料的性质、设备的特性和产品的膨化度要求具体设定。原料经挤压后，会产生各种各样的变化，其宏观结构的变化一般用比容（表观密度）和膨化度表示。通过对原料中各成分含量和挤压参数的调整就可以较为方便地控制产品的膨化度。一般情况下，膨化度在5以上就显得充分疏松。三、挤压膨化设备挤压系统:主要由机筒和螺杆组成，是挤压设备的关键部分传动系统:作用是驱动挤压机的螺杆，保证传输螺杆在工作过程中所需纽距和转速加热冷却系统：保证蒸煮挤压过程中所需要的温度主机（一）挤压机主要部件一台挤压设备通常由如下主机、辅机及控制系统所组成:

进料器:其作用是按需要定量供送原材料入机，并保证安全进料

液体进料器:主要是水的加入，也可以加入其他的液体辅料

设备冷却系统:保障设备，主要是传动系统，在生产过程中不会升温

设备润滑系统:保障设备的五常运转

切割器:按照要求，对挤出模具的物料进行切割，配合模具给予产品一定外形

模具:给予产品一定形状辅机控制系统——主要由电气、仪表和执行机构组成螺杆的形式(二)挤压膨化设备种类

按结构可将挤压机分为单螺杆的和双螺杆的两类，二者的在物料输送、生产能力等方面存在显著差异。1.单螺杆挤压机单螺杆挤压机结构简单，制造容易，价格便宜，属于高、中剪切类型，适用于生产直接膨化的小食品。单螺杆挤压机是靠一个从细渐粗、螺距从宽渐窄的螺杆推进物料。在输料过程中，螺杆外径变大，机体内部容积变小，物料经压缩和摩擦使其温度升高，流动性变大。当这种高温流动性物料从模具中挤出时，由于瞬间减压，物料随水的汽化作用而急剧膨胀，形成膨松多孔结构，降温冷却后固化而变脆。目前我国生产的单螺杆挤压机基本上是采用螺纹高度较浅的螺杆，转速为300～400r／min，它可产生高摩擦和高剪切力，谷物原料在机筒内的停留时间仅10～20s，物料在出模前的温度高达130～140℃。2.双螺杆挤压机双螺杆挤压机有一对相互连续啮合的反向或同向旋转的螺杆，靠正移位原理强制输送物料。在物料输送过程中很少形成压力回流，可使局部压力急剧升高，加快膨化过程，获得高产量。物料在机内分布均衡。这种挤压机能输送胶粘的、脂肪含量高的或较湿的原料。目前在食品蒸煮挤压机中主要采用同向旋转的双螺杆挤压机。双螺杆挤压机属于中、低剪切类型。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。双螺杆食品膨化机是由料斗、机筒、两根螺杆、预热器、压模、传动装置等部分组成。其主要工作部件是机筒和一对相互啮合的螺杆。两根螺杆的啮合型式，可以分为非啮合型、部分啮合型和全啮合型。啮合型双螺杆根据两根螺杆的旋转方向，可分为同向旋转和反向旋转两种，见下图。目前大部分双螺杆食品膨化机采用同向旋转方式。

SPJ-40双螺杆挤压机（华南农业大学研发）螺杆构造可调整的螺旋组合

混合螺旋

揉搓剪切螺旋

双轴联轴器端螺旋

（三）单、双螺杆挤压机之间的区别

项目单螺杆挤压机双螺杆挤压机输送机理借螺旋与物料的摩擦、物料与机筒内部的摩擦，物料须填满机筒为正位移送泵，可在部分装料的情况下输送物料。主要能量供应靠内摩擦靠机筒供热生产能力取决于物料中水分、脂肪含量和工作压力与左列因素无关，螺杆直径愈大，产量愈高比能耗900～1500kJ/kg(以1kg产品计算)400～400kJ/kg(以1kg产品计算)热分布温差大温差小稳定性平稳但易堵机平稳且不易堵机刚性高轴承结构易损制造成本低高物料含水量1