食品粮油加工挤压膨化食品的生产

关于食品粮油加工挤压膨化食品的生产膨化技术作为一种新型食品生产技术，正逐步在食品工业中，特别是在休闲膨化小食品的生产中得到广泛的应用。作为一种休闲食品，膨化食品深受消费者尤其是青少年的喜爱和欢迎。在自诩为小吃食品王国的美国，各种休闲食品的年销售额高达50亿美元，其中30%为马铃薯片。可以肯定，膨化食品的生产具有十分广阔的前途和发展前景。膨化技术在我国有着悠久的历史，我国民间的爆米花及各种油炸食品都属于膨化食品，但应用现代膨化技术生产膨化食品的时间并不长。由于生产厂家对膨化食品的研究开发工作不够重视，造成风味单调、品种较少，远不能满足生活水平日益提高的人们的需求。因此，大力发展膨化技术并加快它在食品生产中的应用步伐，从而促进我国食品工业的发展是目前食品科学工作者需着重考虑的一个课题。第2页,共123页，2024年2月25日，星期天膨化食品图片第3页,共123页，2024年2月25日，星期天第4页,共123页，2024年2月25日，星期天第5页,共123页，2024年2月25日，星期天第6页,共123页，2024年2月25日，星期天本章学习内容第一节概述第二节食品挤压膨化生产的基本理论第三节膨化食品的生产第7页,共123页，2024年2月25日，星期天1、膨化食品:谷物或蛋白质等原料经加工后体积膨胀许多倍,内部组织成为多孔、疏松的海绵状结构的食品。食品膨化的方法：第一节概述一、挤压与膨化食品急热使水分急速气化膨化高压加热中突然降压第8页,共123页，2024年2月25日，星期天2、挤压食品:食品物料在压力作用下，定向地通过一个模板，连续成形地制成的熟或半熟、膨化或非膨化食品，称为“挤压食品”。3、挤压膨化食品:利用挤压作用，一次性完成原料的熟化、破碎、杀菌、预干燥和膨化成型等工艺制成的食品第9页,共123页，2024年2月25日，星期天4、膨化食品、挤压食品、挤压膨化食品的关系膨化食品油炸膨化食品焙烤膨化食品挤压膨化食品挤压食品挤压非膨化食品……第10页,共123页，2024年2月25日，星期天二、挤压膨化食品发展简史塑料制品的挤压加工→活塞式或柱塞式灌肠机→单螺杆挤压蒸煮机（1936年，膨化玉米圈）→双螺杆挤压蒸煮机→多螺杆挤压蒸煮机等

日本在第二次世界大战期间，就用挤压方法加工米、麦，作为军粮。

20世纪40年代末期，挤压机的应用在食品领域中进一步扩大：

方便食品、小吃食品、断奶制品、儿童营养米粉等；美国用挤压式膨化机生产出小学生课间食品。

第11页,共123页，2024年2月25日，星期天

应用HTST挤压机对食物进行有效热处理、杀菌、钝化酶活力；挤压快餐食品迅速发展起来；挤压加工技术应用领域由单纯生产谷物食品，发展到生产家畜饲料、鱼类饲料、植物组织蛋白等；对挤压机的结构设计、工艺参数和挤压过程机理也进行了研究。

60年代中期，挤压机进一步发展完善：

第12页,共123页，2024年2月25日，星期天研究各种谷物及蛋白类食物在挤压过程中发生的一系列变化，以及挤压食品的营养与吸收问题。挤压技术在新领域中的应用又有了扩展，如应用于水产品、仿生制品、调味品、乳品、糖果制品、巧克力制品、方便面等食品的加工。70年代，许多国家纷纷展开挤压机理的探讨：第13页,共123页，2024年2月25日，星期天目前，国外挤压食品已成为单独一大类方便食品：有主食类、早点类、儿童食品、各种小食品等方便食品。美国的挤压膨化食品年产值达到了十几亿美元，畅销世界各地。日本在1979年生产的挤压膨化食品种类有几百种之多，年产量14.6万吨。第14页,共123页，2024年2月25日，星期天我国：有悠久历史——爆米花。从70年代中期开始进行研究，1982年无锡轻工大学从法国Clextral公司引进一台BC-45双螺杆挤压机进行挤压技术的研究。近几年来，我国用挤压方法生产食品得到了很大的发展。挤压膨化食品朝着高效节能、产品风味多样化、美味化方向发展。第15页,共123页，2024年2月25日，星期天三、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（2）膨化再制食品-----面包、饼干、糕点原料→膨化→粉碎→再制第16页,共123页，2024年2月25日，星期天三、挤压膨化食品的分类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、麦圈第17页,共123页，2024年2月25日，星期天3、根据加工食品用的主要原料分（1）淀粉质挤压食品如用大米、玉米等谷物加工的（2）蛋白质挤压食品如用脱脂大豆、脱脂棉籽加工的（3）脂肪质挤压食品如用全脂大豆等加工的三、挤压膨化食品的分类第18页,共123页，2024年2月25日，星期天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5、根据风味和形状分风味:甜、咸、辣、咖喱等形状：条形、圆形、环状等三、挤压膨化食品的分类第19页,共123页，2024年2月25日，星期天根据GB17401-2003分类膨化食品按生产工艺的不同分为2类：（1）油炸型膨化食品。原料经过食用油脂煎炸或用调味的植物油喷洒、浸渍和干燥等方式而制成的膨化食品。（2）非油炸型膨化食品。原料经膨化器加温(调整水分)、挤压、焙烤和调味(或不调味)而制成的膨化食品。三、挤压膨化食品的分类第20页,共123页，2024年2月25日，星期天根据GB/T22699-2008划分膨化食品可分为5种类型。(1)焙烤型膨化食品。以谷类、薯类或豆类为主要原料,经焙烤、焙炒或微波等加热方式膨化而成。如雪米饼膨化食品等；第21页,共123页，2024年2月25日，星期天根据GB/T22699-2008划分膨化食品可分为5种类型。(1)焙烤型膨化食品。以谷类、薯类或豆类为主要原料,经焙烤、焙炒或微波等加热方式膨化而成。如雪米饼膨化食品等；(2)油炸型膨化食品。以谷类、薯类或豆类等为主要原料,经食用油煎炸膨化而制成。如炸玉米脆膨化食品等。(3)直接挤压型膨化食品。以谷类、薯类或豆类,经挤压机挤压,在高温、高压条件等为主要原料下,利用机内外的压力差,使产品膨化而制成。如挤压型膨化玉米条等。(4)花色型膨化食品。以焙烤型、油炸型或直接挤压型膨化食品为坯子,用油脂、酱料或果仁等辅料夹心或涂层而制成。如乐芙球膨化食品等。(5)其他型。采用微波、气流或真空等方式膨化制成的膨化食品，如微波爆米花等。第22页,共123页，2024年2月25日，星期天四、挤压膨化加工及产品的特点1、挤压膨化加工的特点挤压食品的加热、熟化和挤压成形是在一台挤压机内，用很短的时间几乎是同时完成的。食品在被挤出模头时，由于压力的突然下降，水蒸汽迅速膨胀和散发，使产品形成多孔结构。挤压过程中特殊加热、加压方式，能对食品产生有利影响，如使食品的可消化性、速食性、灭霉率等趋于最大第23页,共123页，2024年2月25日，星期天应用范围广工艺简单、成本低设备结构简单，操作容易设备投资少，收益快所以发展得非常迅速，并表现出了极大的生命力。2、挤压膨化技术的优点第24页,共123页，2024年2月25日，星期天3、挤压膨化食品的特点产品营养素损失少，消化吸收率高---膨化时间3～5秒---大米膨化食品，蛋白质消化率76→84%食用快速方便----不易回生食品风味好，用途广产品卫生水平高，贮存性能好---高温高压条件下进行---水分含量低于10%四、挤压膨化加工及产品的特点优点第25页,共123页，2024年2月25日，星期天回生现象糊化后的淀粉，在保存放置期间，慢慢失水，淀粉分子之间重新形成氢键而相互结合在一起，由糊化后无序的分子排布状态重新变为有序的分子排布状态，即α-淀粉β化。经挤压后，由于在加工过程中的高强度的挤压、剪切、摩擦、受热作用，淀粉颗粒在水分含量较低的情况下，充分溶胀、糊化和部分降解，再加上挤出模具后，物料由高温、高压状态突变到常压状态，便发生瞬间的“闪蒸”，这就使糊化之后的α-淀粉不易恢复其β-淀粉的颗粒结构而仍保持其α-淀粉分子结构，故不易产生“回生”现象。第26页,共123页，2024年2月25日，星期天缺点：1、高脂肪、高热量、高盐、高糖、多味精，属“四高一多”食品；2、容易造成饱腹感，影响正常饮食。

在利用膨化工艺进行加工食品时，应尽量避免单一的制造膨化食品，而是要充分利用膨化工艺对食品原料性状的改善作用。第27页,共123页，2024年2月25日，星期天第二节食品挤压膨化生产的基本理论第28页,共123页，2024年2月25日，星期天挤压加工方法是借助挤压机螺杆的推动力，将物料向前挤压，物料受到混合、搅拌和摩擦以及高剪切力作用，使得淀粉粒解体，同时机腔内温度压力升高(温度可达150～200℃，压力可达到1MPa以上)，然后从一定形状的模孔瞬间挤出，由高温高压突然降至常温常压，其中游离水分在此压差下急剧汽化，水的体积可膨胀大约2000倍。膨化的瞬间，谷物结构发生了变化，它使生淀粉(β-淀粉)转化成熟淀粉(α-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。一、挤压加工基本原理第29页,共123页，2024年2月25日，星期天一种挤压膨化食品的温度、时间变化曲线第30页,共123页，2024年2月25日，星期天1）是一个高温高压的过程；2）可较方便地调节挤压过程的压力剪切力，作用和时间；3）可将挤压过程应用于某些需高温高压的生化反映过程；大多数的食品挤压机是将加热、蒸煮与挤压成型两种作用有机地结合起来，使原料经挤压机后，成为具有一定形状和质构的熟化或半熟化的产品。二、挤压膨化的过程第31页,共123页，2024年2月25日，星期天挤压加工过程示意图1、加料输送段2、压缩熔融段3、计量均化段挤压过程可分为三阶段：第32页,共123页，2024年2月25日，星期天挤压过程可分为三阶段：当疏松的食品原料从加料斗进入机筒内时，随着螺杆的转动，沿着螺槽方向向前输送，称为加料输送段。由于受到机头的阻力作用，固体物料逐渐压实，又由于物料受到来自机筒的外部加热以及物料在螺杆与机筒的强烈搅拌、混合、剪切等作用，温度升高、开始熔融，直至全部熔融，称为压缩熔融段。由于螺槽逐渐变浅，继续升温升压，食品物料得到蒸煮，出现淀粉糊化，脂肪、蛋白质变性等一系列复杂的生化反应，组织进一步均化，最后定量、定压地由机头通道均匀挤出，称为计量均化段。第33页,共123页，2024年2月25日，星期天挤压膨化过程示意图第34页,共123页，2024年2月25日，星期天第35页,共123页，2024年2月25日，星期天三、挤压机的分类

1、按照挤压过程剪切力

2、按照挤压机受热方式

3、按照螺杆根数

4、按照螺杆转速

第36页,共123页，2024年2月25日，星期天分为高剪切力挤压机和低剪切力挤压机。

1、按挤压过程剪切力的高低分类

第37页,共123页，2024年2月25日，星期天（1）高剪切力挤压机：1）挤压过程中能够产生较高剪切力的挤压机;2）螺杆上常带有反向螺杆;

3）作业性较好，可方便地生产出多种挤压产品。

4）常具有较高转速和较高挤压温度。

5）适于简单形状产品的生产。（2）低剪切力挤压机：

1）生产过程中的剪切力较低；

2）主要作用在于混合、蒸煮、成型；

3）适合湿软的动物，鱼类饲料或高水分产品的生产；

4）适合形状复杂的产品；

5）适合低剪切力挤压机加工的物料。1、按挤压过程剪切力的高低分类

第38页,共123页，2024年2月25日，星期天2、按挤压机的受热方式进行分类

分为自热式挤压机和外热式挤压机。

第39页,共123页，2024年2月25日，星期天（1）自然式挤压机：

1）挤压中的热量来自物料与螺杆，物料与机筒间的摩擦；

2）挤压温度受生产能力，水分含量。物料粘度，环境温度，螺杆转速等多方面因素的影响，故温度不易控制，偏差较大；

3）设备一般只有较高转速，转速可达500~800r/min；

4）可用于小吃食品的生产，产品质量不易稳定，操作灵活性小，控制困难；（2）外热式挤压机：

1）靠外部加热的方式提高挤压机筒和物料的温度；

2）加热方式有蒸汽加热，电加热，电热丝加热，油加热等方式；

3）还有等温式挤压机和变温式挤压机；（3）自然式挤压机一般是高剪切力挤压机，外热式则既可是高剪切力的，也可是低剪切力的。

2、按挤压机的受热方式进行分类

第40页,共123页，2024年2月25日，星期天单螺杆挤压机：借螺杆和机筒对物料的摩擦来输送物料双螺杆挤压机：两对相互连续啮合的反向或同向旋转的螺杆靠正位移原理强制输送物料，使物料在机内分布均匀多螺杆挤压机

3、按螺杆的根数分类

第41页,共123页，2024年2月25日，星期天螺杆挤压原理：

1）螺杆上的螺旋推挤可塑性物料向前运动；

2）物料在出口模具的背后受阻形成压力；

3）螺杆的旋转和摩擦生热及外部加热，使物料在机筒内受到高温高压剪切力的作用，最后从摸孔中挤出。第42页,共123页，2024年2月25日，星期天1）单螺杆挤压机

由圆筒形腔体和在其中旋转的螺杆组成。为了实现不同的使用目的，螺杆和腔体都可以设计成为逐渐变细的形状；然而，大多数单螺杆挤压机的几何形状为圆柱形。物料的流动是在螺杆和腔体之间的通道中沿着腔体的轴向作螺旋运动。

第43页,共123页，2024年2月25日，星期天为了适应不同的物料，并考虑到便于制造和维修，常将螺杆加工成几段，按需要加以拼接，相应地机筒也可以加工成几段。1）单螺杆挤压机

第44页,共123页，2024年2月25日，星期天为了使物料在机筒内承受逐渐增大的压缩力，常将螺杆与机筒配合为如下三种型式：结构简单，制造方便、这种配合方式，应用较为广泛。

机筒呈圆锥形，因此机筒制造困难，因此很少采用。

螺杆制造较为方便，在单螺杆食品膨化机上应用也较多。第45页,共123页，2024年2月25日，星期天与单螺杆挤压机相比它显得略微复杂了一些，双螺杆挤压机的设计具有更多的可选择性。改变螺杆的类型和设计可使各种操作在同一个挤压机腔体内进行。

2）双螺杆挤压机

第46页,共123页，2024年2月25日，星期天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。2）双螺杆挤压机

第47页,共123页，2024年2月25日，星期天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。

2）双螺杆挤压机

第48页,共123页，2024年2月25日，星期天第49页,共123页，2024年2月25日，星期天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

第50页,共123页，2024年2月25日，星期天第51页,共123页，2024年2月25日，星期天第52页,共123页，2024年2月25日，星期天第53页,共123页，2024年2月25日，星期天普通挤压机高速挤压机超高速挤压机

4、按螺杆的转速分类

第54页,共123页，2024年2月25日，星期天挤压系统: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

一台挤压设备通常由如下主机、辅机及控制系统所组成:四、挤压机主要部件第55页,共123页，2024年2月25日，星期天

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第56页,共123页，2024年2月25日，星期天第二节挤压膨化食品生产的基本理论第57页,共123页，2024年2月25日，星期天1、主机结构第58页,共123页，2024年2月25日，星期天2、挤压系统1）螺杆的功能分段按其功能的不同可以分为三段：进料段：占螺杆总长度的10％～25%，作用是：保证充足的物料沿着螺杆向前均匀而稳定地移动和输送，使后面的螺杆完全充满。

压缩段：占螺杆总长度的50%左右。物料在压缩段从原来颗粒或粉末状态变为一种无定形的塑性面团。计量段：作用是使物料再进一步受到高剪切的作用，使温度急剧上升

第59页,共123页，2024年2月25日，星期天2）挤压机的套筒挤压机的套筒是与旋转着的挤压螺杆紧密配合的圆筒形构件。它与螺杆共同组成了挤压机的挤压系统，完成对物料的输送、加压、剪切、混合等功能。

第60页,共123页，2024年2月25日，星期天3）挤压机加热、冷却系统加热器①载热体加热(采用蒸汽、油、有机溶剂等物质)②电阻加热③电磁感应加热第61页,共123页，2024年2月25日，星期天3、冷却装置冷却方式：风冷、水冷

风冷却主要采用空气循环冷却。从冷却效果上看，空气冷却比较柔和，但冷却速度较慢。从设备成本看，由于需配备鼓风机等设备，成本较高，系统体积大，冷却效果易受外界气温影响。水冷却：自来水循环冷却，冷却速度较快，但易造成急冷。另外，若水的硬度太高，水管易产生结垢、锈蚀、堵塞、损坏等问题。

第62页,共123页，2024年2月25日，星期天挤压机工作过程中所供送的物料一般有干状物料和液状物料两大类。干状物料：一般采用变速螺旋输送器进行喂料，以保证进料均匀和进料易于控制。为了保证物料在料斗或料仓中结拱而影响进料，需加设料斗振动器或浆状搅拌器。液体物料：一般采用往复式计量泵。4、喂料器第63页,共123页，2024年2月25日，星期天5、预调理(调质)器目的：是让原料在容器中先与水或蒸汽进行均匀混合，提高原料的水分含量和温度，达到使原料产生部分预糊化，以满足不同产品的生产要求和产品质量的要求。预调理(调质)器安装：可与挤压机的进料器设计在一起，一边进行调理，一边进料。可单独安装，作为挤压设备的辅助设施，原料经预处理器调理后，再由进料器进料。

第64页,共123页，2024年2月25日，星期天6、模具作用：有利于物料的组织化作用。进一步提高了物料的混合和混炼效果。达到造型的目的。

第65页,共123页，2024年2月25日，星期天7、切割器切割器的作用是将产品切割成一定的长度，它与模具相配合，给予产品以一定的外形。在有些产品的生产过程中，常需对挤压后的产品表面进一步进行造型处理。

第66页,共123页，2024年2月25日，星期天8、过载保护装置挤压机在操作过程中，有时会因进料量突然增大，转速的大幅度调变或其它操作增大，电机过载的现象。尤其在开机和停机时，由于工作状态的不稳定，这种现象更易发生。为了防止因过载而引起的电机烧坏和因转矩增大而造成的螺杆断裂现象，挤压机的电气部分、传动系统一般都设有安全保护装置。第67页,共123页，2024年2月25日，星期天9、安全保护装置电气式保护装置：在供电系统中设有快速熔断丝或过流继电器，一旦过载，电流增大，熔断丝熔断或过流继电器自动断开，起到保护作用。机械式保护装置：在主电机和螺杆的传动系统中设有过载保护销。一旦过载，螺杆砖速增大，过载保护销被剪断，从而使主电机和螺杆之间失去传动连接，螺杆因失去动力停止转动，避免了断裂，电机也不会烧坏。

第68页,共123页，2024年2月25日，星期天完整的挤压食品加工过程原料粉碎混合预处理输送喂料压缩粉碎混合加热熔融升压切断挤出烘干(冷却)调味成品包装第69页,共123页，2024年2月25日，星期天挤压生产过程实际上是连续渐变的螺杆长径比L/D小的螺杆挤压机各段的区别不明显尤其是加热、熔融、升压几乎就在螺杆顶端与模头之间的很窄的一个区域同时完成正是由于这么多工序都在一台挤压机内完成，所以，挤压加工具有占地面积小、用时短等许多优点几点说明第70页,共123页，2024年2月25日，星期天食品挤压生产线设备流程示意图

1－锥形混合机2－螺旋提升机3－预处理机4－双螺杆挤压机5－挤出模头6－切割机7－烘干（冷却机）8－调味系统9－计算机控制系统12345678第71页,共123页，2024年2月25日，星期天第72页,共123页，2024年2月25日，星期天1、挤压机内的输送和混合输送段螺杆上的螺旋螺距不变，螺槽深，物料只是被推动向前物料从输送段被推进第二段内即进入了混合破碎区，物料在此段内除被继续向前推动之外，还兼有搅拌作用。有的生产工艺还在此段加入液体辅料，与主料充分混合。这一段螺杆上的螺距比输送段的略小，故有轻微压缩的作用五、挤压机内各阶段的工作过程和质构变化第73页,共123页，2024年2月25日，星期天输送和混合特点物料是以相对自由的颗粒状汇集螺槽内食品物料很少或没有内部剪切物料尚未发生任何质构上的变化，能量的消耗不大第74页,共123页，2024年2月25日，星期天2、挤压机内食品原料的压缩和剪切这段螺旋的变化如图所示压力---温度dA<dB<dC第75页,共123页，2024年2月25日，星期天压缩和剪切的特点物料继续被推进，由于摩擦热和剪切热以及有的还有外热，使物料温度急剧上升，部分物料开始由固态粉粒状变成液态状，并与固态粉粒相混合揉捏而成面团食品物料在剪切段中开始发生质构变化，从一种生的或没有“煮”过的粒状改变为可塑面团，向熔融状态过渡，故又称为过渡段第76页,共123页，2024年2月25日，星期天此过程由热引起的变化蛋白质的水合作用和变性淀粉的水合作用、胶凝作用和糊化氨基酸和还原糖的褐变反应食品原料中的抗营养因子、维生素和酶发生化学变化食品原料中的微生物被杀灭第77页,共123页，2024年2月25日，星期天3、挤压机内食品原料的加热和熔融

该段螺距最小、螺旋槽底径最大，机械能转化成热能最多；有的还外部给予加热；因此，在这段里压力和温度急剧上升，并在螺杆端头和模头之间的间隙处达到最大值。第78页,共123页，2024年2月25日，星期天4、挤压机内的均压和挤出成形物料熔融后，在螺杆的推动下进入均压和成形段均压和成形段的作用是建立一个均压区，使物料稳定均匀地通过模头，使挤出的产品成为所需要的形状第79页,共123页，2024年2月25日，星期天图5单螺杆小直径挤压机出口简图1-螺杆2-筒体3-模头

小型挤压机的均压段结构简单，就是在螺杆端部与模头之间的一个狭小间隙形成均压空间，基本上保证模孔处物料的进出压差，使挤出的产品符合要求，如图所示均压和挤出成形第80页,共123页，2024年2月25日，星期天

对于大直径的单螺杆挤压机或双螺杆挤压机来说，模头模孔的数量不止一个，孔的形状也较复杂，为保证模头各孔的进口压力相等，物料流速也相同，通常的设计方法是在螺杆的末端加均压板即多孔板，在模头的进孔端前加导流板，如下图所示

双螺杆挤压机均压形成示意图1—螺杆2—机筒3—多孔板4—导流板5—模头第81页,共123页，2024年2月25日，星期天六、物料膨化后物理和化学性质的变化淀粉蛋白质脂肪甜味剂调味料色素维生素和矿物质第82页,共123页，2024年2月25日，星期天挤压过程中的淀粉淀粉在挤压食品中所起的作用赋形作用密度控制硬度控制吸水速度控制风味调解

第83页,共123页，2024年2月25日，星期天（一）淀粉在挤压过程中所产生的糊化、降解作用可采用下列的指标衡量淀粉在挤压过程中的变化情况。糊化度：糊化之后的淀粉与总淀粉含量之比。吸水指数

(WAI)：表示挤压后挤出物吸收水分的程度。将一定水分含量的挤压样品悬浮于水中，在样品经过离心分离以及除去上层清液之后，每克样品所形成的胶凝体的质量。水溶性指数(WSI)：上述试验的上层清液中所含原始样品的百分率。淀粉糊化程度高，降解程度大的样品水溶性指数大。含水酒精可溶碳水化合物：用80%的酒精对挤压样品进行萃取，萃取出的成分占整个样品的比例。第84页,共123页，2024年2月25日，星期天1、糊化作用淀粉在一定的水分含量和一定的温度下，其颗粒会溶胀分裂，内部有序态的分子之间的氢键断裂，分散成无序状态，这个作用称为糊化作用。糊化之后的淀粉也称α－淀粉。淀粉糊化后，吸水性增大，易受酶的作用，进入人体后易消化，产品质地柔软。第85页,共123页，2024年2月25日，星期天纯淀粉先是由未胶化的白色逐渐变为凝胶化的无色半透明体淀粉在升压、升温和剪切的共同作用下，大分子结构键断裂而变成了低分子，如淀粉结构中的1—4糖苷键断裂使其成为葡萄糖、麦芽糖等，而更主要的原因是在高温、高压下，淀粉分子发生了糊化(α化)第86页,共123页，2024年2月25日，星期天影响淀粉糊化度的因素几乎与挤压过程中所有的参数都有关：挤压温度物料水分含量螺杆转速挤压机结构(螺杆、简体的形状)剪切力淀粉在挤压机内的滞留时间模头出口形状等第87页,共123页，2024年2月25日，星期天影响淀粉糊化的因素1、糊化温度甘薯淀粉：82～83℃大米淀粉：68~78℃小麦淀粉：59～64℃玉米淀粉：62~70℃马铃薯淀粉：58～66℃。第88页,共123页，2024年2月25日，星期天2、降解作用淀粉在挤压过程中，除了发生糊化作用外，还会产生部分降解的糊精化现象。第89页,共123页，2024年2月25日，星期天温度高、水分含量低时，产生糊精化现象显著，它使水溶性指数增大，吸收指数降低。转速增加会使降解程度增大。降解度和糊精度高会使产品产生粘牙感。第90页,共123页，2024年2月25日，星期天直链淀粉和支链淀粉在挤压过程中变化淀粉中直链淀粉与支链淀粉的比例会影响挤压制品的质构特性：支链淀粉能促进膨化，使产品变轻，变松脆；直链淀粉含量高时，挤出物光亮，表面和组织均匀有弹性，挤出过程所需动力较少。含量过高的原料制成的产品较硬，膨化度小。

第91页,共123页，2024年2月25日，星期天制作小吃食品时，为达到良好的口感和一定的硬度，直链淀粉含量一般需20％～50％之间.超过50％以上，则制品的结构便过度密实，膨化欠佳，硬度大。由于直链淀粉含量高时，膨化度、溶解度较小、吸水速度较慢，故产品浸于水中或牛奶中保持形状不会马上变成糊状的相对时间较长，这对于提高某些谷物早餐制品的质量是有好处的。

下面是部分作物直链淀粉含量如表所示第92页,共123页，2024年2月25日，星期天（二）挤压过程中的蛋白质

谷物原料的蛋白质含量较低(除少数豆类作物，而且谷物蛋白质中必需氨基酸之一赖氨酸的含量有限，因而所含蛋白质的生物学效价差。在生产谷物早餐制品及挤压小吃食品时，有时需对原料进行营养上的合理搭配，以强化蛋白质。第93页,共123页，2024年2月25日，星期天蛋白质在挤压过程中性状的变化挤压时水分、温度对蛋白质的影响挤压过程中蛋白质含量的变化挤压过程中氨基酸含量的变化第94页,共123页，2024年2月25日，星期天1、挤压时水分、温度对蛋白质的影响蛋白质在水分含量较高时加热，会发生变性，产生絮状沉淀或形成凝胶结构。挤压的过程是高温、低水分的加工过程，过程中物料呈熔融状态，并经历了均质化的作用。在高温、高压、高剪切力的作用下，改变原有的蛋白质结构。当物料被挤压经过模具时，绝大多数蛋白质分子沿物料流动方向成为线性结构，并产生分子间重排。第95页,共123页，2024年2月25日，星期天2、挤压过程中氨基酸含量的变化实验条件：利用双螺杆挤压机研究了挤压过程中蛋白质的变化，所用原料的组成为42％小麦粉，20％玉米淀粉，20％蔗糖，11％大豆分离蛋白，6％干酪素，1％NaCl。在这种混合原料中，总蛋白质的26％来自小麦粉，25％来自酪蛋白49％来自大豆蛋白。

第96页,共123页，2024年2月25日，星期天结果分析赖氨酸有较明显的损失，用条件I挤出后赖氨酸损失13％，用条件Ⅳ挤出后损失37％；水分含量的提高，对于赖氨酸的保留有十分有益的作用。除赖氨酸之外，蛋氨酸的损失也比较大，在26％~28％左右。胱氨酸损失17％左右，精氨酸损失20％左右。酪氨酸在210℃以下几乎没有损失，但是当温度高于210℃时，损失约10％。除此之外，其余的氨基酸在整个挤压过程中变化不大。

第97页,共123页，2024年2月25日，星期天挤压过程中，原料糖含量在一定程度上影响氨基酸含量的下降。从上述实验结果也可以看出，糖含量相同的情况下，氨基酸损失随温度升高而增大，而水分含量的提高则有利于氨基酸的保留。糖对氨基酸含量变化的影响主要来自美拉德反应。

蛋白质在挤压过程中所产生的部分降解使游离氨基酸的含量升高。

第98页,共123页，2024年2月25日，星期天蛋白质经挤压后，由于其结构变化而易受酶的作用，因而其消化利用率得到了提高。蛋白质含量高的原料一般在挤压时膨化程度低。因此，在这种情况下，为了提高产品的膨化率，往往需要提高挤压温度和适当调整水分含量。挤压过程中若蛋白质含量高，则物料的粘稠度大，挤压过程中的能耗大。

第99页,共123页，2024年2月25日，星期天（三）挤压过程中的脂肪变化

在相同条件下，挤压食品与其他类型的食品相比往往具有较长的货架期。原因：原料一般经过挤压加工之后，淀粉糊化，蛋白质变性，生长抑制因子破坏，脂肪氧化酶和脂肪水解酶也破坏。挤压过程是一个高温高压的过程，对产品起到了很好的杀菌作用。挤压产品的水分含量一般较低，由于脂肪在挤压过程中能够与淀粉和蛋白质形成复合物，而这些复合物又能降低挤压产品在保存时的氧化现象。第100页,共123页，2024年2月25日，星期天

许多研究表明，在挤压过程中，原料中绝大多数脂肪与淀粉、蛋白质形成了复合物。降低了挤出物中游离脂肪的含量。例如玉米经挤压之后，游离脂肪含量由4.22%下降至1.65%.第101页,共123页，2024年2月25日，星期天1、脂肪在挤压过程中的生成物脂肪复合体：脂肪复合体的生成，使得脂肪受到淀粉和蛋白质的保护作用，对降低脂肪的氧化速度和氧化程度，延长产品的货架期起到了积极的作用。不饱和脂肪酸的顺、反式异构现象。第102页,共123页，2024年2月25日，星期天2、脂肪复合体生成的作用防止氧化、延长货架期:脂肪复合体的生成，使得脂肪受到淀粉和蛋白质的保护作用，对降低脂肪的氧化速度和氧化程度，延长产品的货架期起到了积极的作用。改善产品的质构和口感。

第103页,共123页，2024年2月25日，星期天3、挤压小吃食品中加脂肪的方法第一种：挤压后将油脂喷涂在挤出产品上。在产品最终含脂量相同的情况下，采用喷涂方法易产生腻口感，易产生氧化现象，并且油脂会沾涂在包装袋上，还会在包装袋上粘附微细的碎屑，从而影响产品的外观和影响消费者食欲。第二种：挤压前将油脂均匀混合在原料里。若在挤压前将油脂混合在原料里，则会因脂肪复合体的形成而减少第一种现象的出现。

第104页,共123页，2024年2月25日，星期天4、添加脂肪的影响脂肪含量在10%以下时，它对产品膨化率的影响很小，但含量较高时，会使产品的膨化率明显下降。小吃食品的含油量在20％以上，会提高产品的口味，产生继续想吃的食欲。脂肪含量过多又会产生油腻口感，并且给产品的保存带来麻烦。

第105页,共123页，2024年2月25日，星期天5、常用的抗氧化剂丁基羟基茴香醚(BHA)2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚

(BHT)特丁基对苯二酚

(TBHQ)没食子酸丙酯

(PG)等

第106页,共123页，2024年2月25日，星期天四、挤压过程中的甜味剂

1、甜味剂的加入方式：将甜味剂混合在原料里，经挤压后，甜味剂会更均匀地分布于产品中。这样得到的产品风味柔合。将甜味剂均匀喷撒于挤出产品的表面。用这种方式得到的产品，往往入口较甜，但过后触及内部无味，产品口感不均一。一般生产时，糖要先经粉碎，制成糖粉，或制成晶粒很细的糖。许多厂家生产采用两种方式相结合，一部分甜味剂混在原料中，一部分喷撤于产品表面。

第107页,共123页，2024年2月25日，星期天2、常用的甜味剂

蔗糖（最常用）葡萄糖麦芽糖淀粉糖浆果葡糖浆甜菊苷糖精蛋白糖第108页,共123页，2024年2月25日，星期天3、糖在挤压过程中出现的现象焦糖化反应（温度超过250℃

）在无水（或浓溶液）条件下加热糖或糖浆，用酸或铵盐作催化剂，生成焦糖的过程。啤酒美色剂、耐酸焦糖色素（可用于可口可乐饮料）；焙烤食品用焦糖色素美拉德反应（温度较低时）美拉德反应即羰基化合物和氨基化合物在少量水存在下的反应，反应产物有褐色色素和风味物质。缺点：1营养损失，特别是必须氨基酸损失严重；2产生某些致癌物质降低产品的膨化率降低原料中淀粉的糊化率第109页,共123页，2024年2月25日，星期天五、挤压过程中的调味料

1、对所添加调味料的要求必须与天然产品的香气和风味尽可能一致或相似

对挤压产品的口感和组织状态不应产生