1、主要内容主要内容l 概述概述l 挤压机内各阶段的工作过程和质构变化挤压机内各阶段的工作过程和质构变化l 挤压过程中各种成分的变化挤压过程中各种成分的变化l 挤压食品工艺挤压食品工艺l 食品挤压生产技术的研究开发和发展食品挤压生产技术的研究开发和发展14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺11.1.概述概述l 挤压技术最早应用于塑料制品加工；挤压技术最早应用于塑料制品加工；l 19301930年前后将挤压技术用于谷物方便食品；年前后将挤压技术用于谷物方便食品；l 19361936年年 膨化玉米果挤压成功；膨化玉米果挤压成功；l 5050年代年代 挤压蒸煮的家畜饲料得到迅速发展；挤压蒸煮的家畜饲
2、料得到迅速发展；l 6060年代年代 单螺杆挤压机首次工业化生产膨化速食早餐食物；单螺杆挤压机首次工业化生产膨化速食早餐食物；l 7070年代应用双螺杆挤压机加工组织化植物蛋白年代应用双螺杆挤压机加工组织化植物蛋白人造素肉；人造素肉；l 8080年代欧共体和日本组织成立相应的专门研究开发机构。年代欧共体和日本组织成立相应的专门研究开发机构。l 19791979年，我国研制成功食品挤压机投放市场，之后，许多院年，我国研制成功食品挤压机投放市场，之后，许多院校和研究所开始食品挤压技术与挤压设备的研究。校和研究所开始食品挤压技术与挤压设备的研究。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺2挤压食品发
3、展与现状挤压食品发展与现状 食品挤压机类型食品挤压机类型 目前应用于食品工业的挤压机主要是螺杆挤压机，目前应用于食品工业的挤压机主要是螺杆挤压机，其主体部分是由一根或两根紧密配合的圆筒形套筒中其主体部分是由一根或两根紧密配合的圆筒形套筒中旋转的阿基米德螺杆组成。旋转的阿基米德螺杆组成。按螺杆的根数分类按螺杆的根数分类l 单螺杆挤压机单螺杆挤压机l 双螺杆挤压机双螺杆挤压机l 多螺杆挤压机多螺杆挤压机14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺3 挤压成形的概念挤压成形的概念 物料经过预处理（粉碎、调湿、预热、混合）后，物料经过预处理（粉碎、调湿、预热、混合）后，在螺杆的强行输送和推动下，通过一个
4、专门设计的小孔在螺杆的强行输送和推动下，通过一个专门设计的小孔（模具），从而成形一定组织和形态的产品。（模具），从而成形一定组织和形态的产品。l 挤压成形主要含义是塑性或软性物料在机械力作用下，挤压成形主要含义是塑性或软性物料在机械力作用下，定向地通过模板连续成形。定向地通过模板连续成形。l 食品挤压机除挤压成形功能外，还需要具备加热熟化杀食品挤压机除挤压成形功能外，还需要具备加热熟化杀菌等功能。菌等功能。l 大多数挤压机是将大多数挤压机是将加热蒸煮加热蒸煮和和挤压成形挤压成形有机结合。有机结合。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺4l 挤压食品的加热、熟化和挤压成形是挤压食品的加热、熟
5、化和挤压成形是在一台挤压机内，用很短的时间几乎在一台挤压机内，用很短的时间几乎是同时完成的。是同时完成的。l 食品在被挤出模头时，由于压力的突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，使然下降，水蒸汽迅速膨胀和散发，使产品形成多孔结构。产品形成多孔结构。l 挤压过程中特殊加热、加压方式，能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。消化性、速食性、灭霉率等趋于最大。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺5一种挤压膨化食品一种挤压膨化食品温度时间变化曲线图温度时间变化曲线图 挤压膨化的原
6、理挤压膨化的原理l挤压食品种类很多，膨化食品仅是挤压食品的一个品种。挤压食品种类很多，膨化食品仅是挤压食品的一个品种。l蒸煮挤压仅是膨化方式之一，还有气流膨化、油炸膨化等。蒸煮挤压仅是膨化方式之一，还有气流膨化、油炸膨化等。挤压膨化基本原理挤压膨化基本原理：含一定水分的物料在挤压机高温：含一定水分的物料在挤压机高温（120120200 200）、高压（）、高压（3 38MPa）、高剪切力作用下呈熔融）、高剪切力作用下呈熔融状态，当被强行挤出模具口时，压力骤然降至常压，水分发生状态，当被强行挤出模具口时，压力骤然降至常压，水分发生“闪蒸闪蒸”，产品随之膨胀；水分的蒸发带走热量，物料随之固，产品随
7、之膨胀；水分的蒸发带走热量，物料随之固化成形，并保持膨化后状态。化成形，并保持膨化后状态。l膨化状态的形成主要是靠膨化状态的形成主要是靠淀粉淀粉完成的（糊化、固化为骨架）。完成的（糊化、固化为骨架）。l原料中淀粉存在时基本上不产生膨化效果。原料中淀粉存在时基本上不产生膨化效果。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺6l 影响膨化制品质量的因素：物料密度及水分含量、挤压过影响膨化制品质量的因素：物料密度及水分含量、挤压过程中温度、压力的变化范围、物料停留时间、剪切速率与程中温度、压力的变化范围、物料停留时间、剪切速率与剪切力、物料的表观粘度；剪切力、物料的表观粘度；l 膨化过程中压力和温度应
8、根据原料性质、设备特性和产品膨化过程中压力和温度应根据原料性质、设备特性和产品膨化度要求具体设定。膨化度要求具体设定。l 原料经挤压膨化后宏观变化一般用原料经挤压膨化后宏观变化一般用表观密度表观密度和和膨化度膨化度表示。表示。l 表观密度是指单位体积膨化制品的质量（表观密度是指单位体积膨化制品的质量（g/cmg/cm3 3）。）。l 膨化度是指膨化后制品体积增大的倍数。膨化度是指膨化后制品体积增大的倍数。膨化度膨化制品截面积膨化度膨化制品截面积/挤压机模具口的截面积挤压机模具口的截面积l 通常膨化度在通常膨化度在5 5以上就显得充分疏松。以上就显得充分疏松。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食
9、品工艺7 挤压加工的特点挤压加工的特点l 多变性多变性l 生产能力大生产能力大l 成本低成本低l 产品形状多种多样产品形状多种多样l 产品质量高产品质量高l 能量利用率高能量利用率高l 易生产新食品易生产新食品 l 食品原料几乎无损失食品原料几乎无损失14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺8 挤压食品的分类挤压食品的分类l 从最终产品的膨化度分从最终产品的膨化度分几乎末膨化食品、轻微膨化食品、全膨化食品几乎末膨化食品、轻微膨化食品、全膨化食品l 经加工食品用的主要原料分经加工食品用的主要原料分淀粉质挤压食品、蛋白质挤压食品、脂肪质挤压食品淀粉质挤压食品、蛋白质挤压食品、脂肪质挤压食品 l
10、以生产的食品性状分以生产的食品性状分小吃食品、面食类、快餐汤料类小吃食品、面食类、快餐汤料类l 从风味、形状上能分出千百种挤压食品从风味、形状上能分出千百种挤压食品14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺9挤压食品基本加工过程挤压食品基本加工过程原料粉碎原料粉碎混混 合合预预 处处 理理输输 送送喂喂 料料压压 缩缩粉碎粉碎混合混合加加 热热熔熔 融融升升 压压切切 断断挤出挤出烘干烘干(冷却冷却)调调 味味成品包装成品包装14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺10（2 2）挤压机内各阶段的工作过程和质构变）挤压机内各阶段的工作过程和质构变化化食品挤压生产线设备流程示意图食品挤压生产线设
11、备流程示意图14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺1114-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺12l 挤压机内的输送和混合挤压机内的输送和混合l 挤压机内食品原料的压缩和剪切挤压机内食品原料的压缩和剪切l 挤压机内食品原料的加热和熔融挤压机内食品原料的加热和熔融l 挤压机内的均压和挤出成形挤压机内的均压和挤出成形l 挤压生产过程实际上是连续渐变的；挤压生产过程实际上是连续渐变的；l 螺杆长径比（螺杆长径比（L/DL/D）小的螺杆挤压机各段的区别就）小的螺杆挤压机各段的区别就更不明显；更不明显；l 尤其是加热、熔融、升压几乎就在螺杆顶端与模尤其是加热、熔融、升压几乎就在螺杆顶端与模头之间的
12、很窄的一个区域同时完成；头之间的很窄的一个区域同时完成；l 正是由于这么多工序都在一台挤压机内完成；正是由于这么多工序都在一台挤压机内完成；l 挤压加工具有挤压加工具有占地面积小、用时短占地面积小、用时短等许多优点。等许多优点。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺13（1 1）挤压机内的输送和混合）挤压机内的输送和混合l 螺杆上的螺旋螺距不变、螺槽深螺杆上的螺旋螺距不变、螺槽深推动作用；推动作用；l 兼有搅拌作用；兼有搅拌作用；l 有的还在此段加入液体辅料与主料充分混合。有的还在此段加入液体辅料与主料充分混合。l 这两段里物料是以相对自由的颗粒状汇集螺槽内；这两段里物料是以相对自由的颗粒
13、状汇集螺槽内；l 食品物料很少或没有内部剪切；食品物料很少或没有内部剪切；l 物料质构尚未发生任何变化，能量消耗不大。物料质构尚未发生任何变化，能量消耗不大。l 可以参照通常螺旋输送机的原理和方法。可以参照通常螺旋输送机的原理和方法。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺14（2 2）挤压机内食品原料的压缩和剪切）挤压机内食品原料的压缩和剪切l 物料继续被推进，由于物料继续被推进，由于摩擦热摩擦热和和剪切热剪切热以及有的还有以及有的还有外外热热，使物料的温度急剧上升，部分物料开始由固态粉粒，使物料的温度急剧上升，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。状变成液态
14、状，并与固态粉粒相混合揉捏而成面团。l 食品物料在剪切段中开始发生质构变化，从一种生的或食品物料在剪切段中开始发生质构变化，从一种生的或没有没有“煮煮”过的粒状改变为可塑面团，向熔融状态过渡，过的粒状改变为可塑面团，向熔融状态过渡，故又称为故又称为过渡段过渡段。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺15 此阶段螺旋的变化此阶段螺旋的变化14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺16压力压力 温度温度dAdBdCl螺旋槽底径逐渐螺旋槽底径逐渐l螺距逐渐螺距逐渐l均对物料起压缩作用均对物料起压缩作用 此过程中由热引起的变化此过程中由热引起的变化l 蛋白质的水合作用和变性；蛋白质的水合作用和变性
15、；l 淀粉的水合、胶凝和糊化；淀粉的水合、胶凝和糊化；l 氨基酸和还原糖的褐变反应；氨基酸和还原糖的褐变反应；l 食品原料中的抗营养因子、维生素和酶发生化学变化；食品原料中的抗营养因子、维生素和酶发生化学变化；l 食品原料中的微生物被杀灭食品原料中的微生物被杀灭 。即发生一系列化学、生物化学反应和质构重组。即发生一系列化学、生物化学反应和质构重组。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺17 压缩和剪切的理论研究压缩和剪切的理论研究l 从进入压缩剪切段从进入压缩剪切段(过渡区过渡区)开始到熔融段开始到熔融段(限流区限流区)，面团，面团的的粘度粘度和和其他物性其他物性变化剧烈，由开始面团粘度较
16、大，随着变化剧烈，由开始面团粘度较大，随着熔融的增多，粘度降低。目前难以在挤压机中模拟计算这熔融的增多，粘度降低。目前难以在挤压机中模拟计算这种复杂的变化。种复杂的变化。l 这不仅是由于食品蒸煮的基本数据在此不适用，而且还由这不仅是由于食品蒸煮的基本数据在此不适用，而且还由于至今尚不清楚于至今尚不清楚“蒸煮蒸煮”对食品的物理性质的影响。对食品的物理性质的影响。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺18 塑料在挤压机中的熔化过程塑料在挤压机中的熔化过程l 右 图 显 示 了 物右 图 显 示 了 物料 在 一 个 螺 旋料 在 一 个 螺 旋池 内 熔 化，聚池 内 熔 化，聚合 物 熔 化
17、 池 逐合 物 熔 化 池 逐渐增大的情况。渐增大的情况。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺19典型的溶融模型典型的溶融模型（3 3）挤压机内食品原料的加热和熔融）挤压机内食品原料的加热和熔融l 该段该段螺距最小、螺旋槽底径最大螺距最小、螺旋槽底径最大；l 机械能转化成热能最多；有的还外部给予加热。机械能转化成热能最多；有的还外部给予加热。l 可采用可采用流体动力学理论流体动力学理论研究熔融物料的输送；研究熔融物料的输送；l 主要研究螺杆如何保证食品固体物料的彻底熔融，并使主要研究螺杆如何保证食品固体物料的彻底熔融，并使之定压、定温和定量地从模头挤出，以获得产量稳定的之定压、定温和定量
18、地从模头挤出，以获得产量稳定的高品质制品，故也把这段称高品质制品，故也把这段称为为限流段限流段或或均化段均化段。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺20l 将物料作为粘性流体流动来研究。将物料作为粘性流体流动来研究。l 弗里克弗里克(Frlcke)(Frlcke)等将食品挤压与热塑料挤压比较；等将食品挤压与热塑料挤压比较；l 在塑料工业中，自在塑料工业中，自19401940年以来已广泛采用了螺杆挤压机，年以来已广泛采用了螺杆挤压机，以试算法和实验观察为基础。以试算法和实验观察为基础。4040年代末，发展了多种挤年代末，发展了多种挤压模拟，描述了在热塑料挤压过程中流体和传热基本原压模拟，描
19、述了在热塑料挤压过程中流体和传热基本原理，并发展到精确模拟试验。理，并发展到精确模拟试验。l 在食品挤压领域中把模拟应用到实际生产中约是从上世在食品挤压领域中把模拟应用到实际生产中约是从上世纪纪6060年代在食品实验室开始的。年代在食品实验室开始的。加热和熔融的理论研究加热和熔融的理论研究14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺21（4 4）挤压机内的均压和挤出成形）挤压机内的均压和挤出成形l 被挤压蒸煮的物料熔融后，在螺杆的推动下进被挤压蒸煮的物料熔融后，在螺杆的推动下进入到均压和成形段；入到均压和成形段；l 均压和成形段的作用是建立一个均压和成形段的作用是建立一个均压区均压区使物料使物料
20、稳定均匀地通过模头，使挤出的产品成为所需稳定均匀地通过模头，使挤出的产品成为所需要的形状。要的形状。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺22单螺杆小直径挤压机均压和挤出成形单螺杆小直径挤压机均压和挤出成形l 由于螺旋存在着一个升角由于螺旋存在着一个升角；l 被推出的物料在螺杆端头出口被推出的物料在螺杆端头出口处沿圆周形成压力、流速与螺处沿圆周形成压力、流速与螺杆转速同步的周期脉动变化；杆转速同步的周期脉动变化；l 这种变化对具有简单的一个出这种变化对具有简单的一个出料孔的模头的小直径单螺杆挤料孔的模头的小直径单螺杆挤压机的工作影响不大。压机的工作影响不大。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤
21、压食品工艺23单螺杆小直径单螺杆小直径挤压机出口简图挤压机出口简图双螺杆挤压机均压和挤出成形双螺杆挤压机均压和挤出成形l 对于大直径的单螺杆挤压机或对于大直径的单螺杆挤压机或双螺杆挤压机，模头的模孔数双螺杆挤压机，模头的模孔数量多，孔的形状也较复杂；量多，孔的形状也较复杂；l 如何保证模头各孔的进口压力如何保证模头各孔的进口压力相等，物料流速也相同；相等，物料流速也相同；l 通常的方法是在螺杆的末端加通常的方法是在螺杆的末端加均压板即均压板即多孔板多孔板，在模头的进，在模头的进孔端前加孔端前加导流板导流板。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺24双螺杆挤压机双螺杆挤压机均压形成示意图均压
22、形成示意图 平板状分流板尺寸平板状分流板尺寸l 右右图是一多孔板图是一多孔板实例。实例。l 物流通过多孔板物流通过多孔板之后的运动流向之后的运动流向与轴相平行，并与轴相平行，并能使各方向的压能使各方向的压力均匀。力均匀。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺25 导流板、模孔中物料流线示意图导流板、模孔中物料流线示意图l 在多孔板之后模板在多孔板之后模板之前还有一个导流之前还有一个导流板或叫分配盘，它板或叫分配盘，它的作用是将物料均的作用是将物料均匀、等量地引到模匀、等量地引到模板上的各出料孔。板上的各出料孔。11导流板导流板 22模孔板模孔板14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺26
23、 均压和挤出成形技术要点均压和挤出成形技术要点l 模孔的断面形状决定了挤压食品的最终形状；模孔的断面形状决定了挤压食品的最终形状；l 尽量减小模孔板上的每个孔的大小尺寸误差和尽量减小模孔板上的每个孔的大小尺寸误差和形状误差；形状误差；l 保证每个孔的流动阻力相差不大；保证每个孔的流动阻力相差不大；l 设计形状特殊复杂的孔时需经反复计算和大量设计形状特殊复杂的孔时需经反复计算和大量试验。试验。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺27（5 5）挤压机工作应注意的问题）挤压机工作应注意的问题 l 食品挤压理论及挤压机的试验研究，对于挤压机的设计食品挤压理论及挤压机的试验研究，对于挤压机的设计与
24、改进是极为重要的；与改进是极为重要的；l 特别注意各段生产能力应该是相等的；特别注意各段生产能力应该是相等的；l 绝不允许出现绝不允许出现q qm1m1qqm2 m2 q qm3 m3 qqm4m4的情况。的情况。q qm1m1挤压机输送段的输送能力；挤压机输送段的输送能力；q qm2m2挤压机压缩和剪切段的能力；挤压机压缩和剪切段的能力；q qm3m3挤压机熔融段的蒸煮能力；挤压机熔融段的蒸煮能力；q qm4m4均压挤出成形能力。均压挤出成形能力。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺2814-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺293.3.挤压过程中各种成分的变化挤压过程中各种成分的变
25、化l 蒸煮挤压过程有它本身的特点；蒸煮挤压过程有它本身的特点；l 除除高温高压高温高压之外，还存在之外，还存在较高的剪切力较高的剪切力；l 与一般加工过程相比，通常是一个与一般加工过程相比，通常是一个低水分低水分的的过程（水分一般不超过过程（水分一般不超过30%30%）；）；l 挤压过程中各种成分物理化学性质的变化不挤压过程中各种成分物理化学性质的变化不同于一般加工过程。同于一般加工过程。l 挤压食品原料主要是淀粉；挤压食品原料主要是淀粉；l 挤压过程中，淀粉挤压过程中，淀粉糊化糊化，并产生相互交联形成空间结构，并产生相互交联形成空间结构，该结构在挤出后，由于水分闪蒸温度下降而定形，成为该结构
26、在挤出后，由于水分闪蒸温度下降而定形，成为膨化食品结构的骨架；膨化食品结构的骨架；l 在升压、升温和剪切的共同作用下，淀粉大分子结构键在升压、升温和剪切的共同作用下，淀粉大分子结构键断裂而变成了葡萄糖、麦芽糖等低分子，即发生断裂而变成了葡萄糖、麦芽糖等低分子，即发生降解降解。l 淀粉分子在高温、高压下发生糊化淀粉分子在高温、高压下发生糊化(化化)。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺30 挤压过程中挤压过程中碳水化合物碳水化合物的变化的变化淀粉淀粉在挤压过程中的变化在挤压过程中的变化挤压过程中淀粉的糊化挤压过程中淀粉的糊化是一个低水分状态下糊化过程，淀粉糊化程度是一个低水分状态下糊化过程
27、，淀粉糊化程度几乎几乎与挤压过程中所有的参数都有关，尤其是：与挤压过程中所有的参数都有关，尤其是：l挤压温度挤压温度l水分含量水分含量l螺杆转速螺杆转速利用螺杆直径为利用螺杆直径为1.91cm1.91cm、长径比、长径比25251 1的的BrabenderBrabender挤挤压机对小麦粉进行实验，研究挤压温度、水分含量及螺压机对小麦粉进行实验，研究挤压温度、水分含量及螺杆转速对杆转速对淀粉糊化度的影响。（小麦粉含蛋白质淀粉糊化度的影响。（小麦粉含蛋白质10.5%10.5%，灰分灰分0.45%0.45%，水分，水分13.5%13.5%）。）。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺31挤压温
28、度对淀粉糊化度的影响挤压温度对淀粉糊化度的影响14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺32水分含量对淀粉糊化度的影响水分含量对淀粉糊化度的影响14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺33螺杆转速对淀粉糊化度的影响螺杆转速对淀粉糊化度的影响14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺34l 支链淀粉比直链淀粉更易糊化。支链淀粉比直链淀粉更易糊化。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺35水分含量和挤压温度对水分含量和挤压温度对糯糯性玉米淀粉性玉米淀粉糊化度的影响糊化度的影响水分含量和挤压温度对水分含量和挤压温度对普普通玉米淀粉通玉米淀粉糊化度的影响糊化度的影响l 直链淀粉的含量高，产品的膨
29、化度小，水溶性指数小。直链淀粉的含量高，产品的膨化度小，水溶性指数小。（水溶性指数水溶性指数是指一定量的挤出物样品溶于一定温度的水是指一定量的挤出物样品溶于一定温度的水中并保持一定时间，经离心分离，其上层清液中含有的样中并保持一定时间，经离心分离，其上层清液中含有的样品量占原样品量的百分率。）品量占原样品量的百分率。）l 淀粉糊化度高，挤压过程中降解率高，则水溶性指数高。淀粉糊化度高，挤压过程中降解率高，则水溶性指数高。l 支链淀粉能促进膨化，使产品变轻变脆；支链淀粉能促进膨化，使产品变轻变脆；l 直链淀粉含量高时产品质地较硬，膨化度较小，吸水速度直链淀粉含量高时产品质地较硬，膨化度较小，吸水
30、速度较慢。较慢。l 膨化小吃食品中，直链淀粉控制在膨化小吃食品中，直链淀粉控制在20%20%50%50%。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺36纤维素纤维素在挤压过程中变化在挤压过程中变化l 较一致的看法是纤维素经挤压后，可溶性膳食较一致的看法是纤维素经挤压后，可溶性膳食纤维的量相对增加纤维的量相对增加(一般增加量在一般增加量在3 3左右左右)；l 高温、高压再加上高剪切作用，促使纤维分子高温、高压再加上高剪切作用，促使纤维分子间价键断裂、分子裂解和极性变化。间价键断裂、分子裂解和极性变化。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺37葡萄糖、蔗糖等的变化葡萄糖、蔗糖等的变化l 挤压食
31、品物料中含有的糖成分会影响淀粉的糊化；挤压食品物料中含有的糖成分会影响淀粉的糊化；l 同物料中的蛋白质发生美拉德反应，使产品的颜同物料中的蛋白质发生美拉德反应，使产品的颜色变深。色变深。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺38碳水化合物与挤压膨化效果碳水化合物与挤压膨化效果l 直链淀粉含量增加，则膨化度降低；直链淀粉含量增加，则膨化度降低；l 有资料表明，直链淀粉和支链淀粉各占有资料表明，直链淀粉和支链淀粉各占5050时，时，膨化小吃食品品质较好；膨化小吃食品品质较好；l 原料中的纤维素含量增加，则膨化度降低；原料中的纤维素含量增加，则膨化度降低；l 纤维素的来源、纯度，均明显影响膨化度
32、。纤维素的来源、纯度，均明显影响膨化度。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺39 在挤压过程中在挤压过程中蛋白质蛋白质的变化的变化l 挤压后，蛋白质总量（以总氮计）有所降低，部分蛋白质挤压后，蛋白质总量（以总氮计）有所降低，部分蛋白质发生降解，游离氨基酸的含量升高；发生降解，游离氨基酸的含量升高；l 挤出样品赖氨酸的损失明显，蛋氨酸损失也较大，氨基酸挤出样品赖氨酸的损失明显，蛋氨酸损失也较大，氨基酸损失存在差异；损失存在差异；l 原料中糖含量对氨基酸损失有一定影响（美拉德反应）。原料中糖含量对氨基酸损失有一定影响（美拉德反应）。l 挤压过程中蛋白质发生分子结构变化和分子之间的重排；挤压过
33、程中蛋白质发生分子结构变化和分子之间的重排；l 挤压温度高时，蛋白质组织化状态好；挤压温度高时，蛋白质组织化状态好；l 挤压温度低时，挤出物的溶解性好。挤压温度低时，挤出物的溶解性好。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺40l“人造肉人造肉”是一种用挤压机将蛋白质组织化后的是一种用挤压机将蛋白质组织化后的产品，也被称为蛋白肉。产品，也被称为蛋白肉。l 利用挤压后蛋白质消化率明显提高的特点，挤压利用挤压后蛋白质消化率明显提高的特点，挤压是一种加工制造婴幼儿食品和老年食品的好手段。是一种加工制造婴幼儿食品和老年食品的好手段。l 挤压过程中，蛋白质含量高，则挤出物粘度在，挤压过程中，蛋白质含量
34、高，则挤出物粘度在，能耗大，挤出物膨化度低（需提高挤压温度或调能耗大，挤出物膨化度低（需提高挤压温度或调整水分含量）；整水分含量）；l 可用来挤压的蛋白质原料品种很多，如脱脂大豆、可用来挤压的蛋白质原料品种很多，如脱脂大豆、浓缩大豆蛋白、菜籽蛋白、棉籽蛋白等。浓缩大豆蛋白、菜籽蛋白、棉籽蛋白等。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺41l 一般单螺杆挤压机在生产时，要求原料中的脂肪含量低一般单螺杆挤压机在生产时，要求原料中的脂肪含量低于于12%12%（有资料表明，脂肪含量大于（有资料表明，脂肪含量大于12%12%以上，每增加以上，每增加1%1%，产品的体积质量就增加产品的体积质量就增加16
35、 g/L16 g/L；当脂肪含量超过；当脂肪含量超过22%22%时，时，原料就失去了膨化特性）；原料就失去了膨化特性）；l 高脂肪含量的物料与简体之间的摩擦因数小造成打滑；高脂肪含量的物料与简体之间的摩擦因数小造成打滑；l 在相同条件下，挤压食品较其它食品具有较长的货架期在相同条件下，挤压食品较其它食品具有较长的货架期（水分含量低、杀菌彻底、灭酶彻底）与（水分含量低、杀菌彻底、灭酶彻底）与脂肪变化脂肪变化有关；有关；l 挤压过程中，脂肪与淀粉和蛋白质形成挤压过程中，脂肪与淀粉和蛋白质形成复合物复合物，复合物，复合物保护脂肪，减少脂肪氧化，延长货架期。保护脂肪，减少脂肪氧化，延长货架期。14-3
36、 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺42 在挤压过程中在挤压过程中脂肪脂肪的变化的变化l 应用含应用含70%70%淀粉、淀粉、9%9%蛋白质、蛋白质、5%5%脂肪的原料经挤脂肪的原料经挤压后，研究脂肪复合物形成情况。压后，研究脂肪复合物形成情况。挤压前后脂肪的变化（占总脂肪的百分比）挤压前后脂肪的变化（占总脂肪的百分比）14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺43脂肪类型脂肪类型挤压前挤压前样品样品（506060挤压）挤压）样品样品（859090挤压）挤压）样品样品（120125125挤压）挤压）总游离脂肪总游离脂肪81.3481.3424.6624.6623.4123.4129.6529.6
37、5非极性脂肪非极性脂肪80.0980.0924.6524.6523.0523.0528.7328.73极性脂肪极性脂肪1.251.250.010.010.360.360.920.92总结合脂肪总结合脂肪18.6618.6675.3475.3476.5976.5970.3570.35非极性脂肪非极性脂肪15.1815.1872.2472.2472.8572.8567.1767.17极性脂肪极性脂肪2.852.853.103.103.743.743.183.18l100100以下，随温度升高，复合体生成量略有增加；以下，随温度升高，复合体生成量略有增加；l高于高于100100，随温度升高，复合体生
38、成量较明显下降。，随温度升高，复合体生成量较明显下降。l 挤压温度越高，复合体生成量越少，产品在保存过程中越挤压温度越高，复合体生成量越少，产品在保存过程中越易发生氧化；易发生氧化；l 挤压温度越低，复合体生成量越多，产品在保存过程中氧挤压温度越低，复合体生成量越多，产品在保存过程中氧化程度小。化程度小。l 挤压原料中脂肪含量高，产品的膨化度小，尤其是脂肪含挤压原料中脂肪含量高，产品的膨化度小，尤其是脂肪含量高于量高于10%10%时表现明显；时表现明显；14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺44l 相同脂肪含量，复合脂肪相同脂肪含量，复合脂肪生成量越多，产品膨化度生成量越多，产品膨化度越大
39、。越大。l 挤压过程温度虽较高，但物料停留时间较短，实际是一挤压过程温度虽较高，但物料停留时间较短，实际是一个高温短时过程；个高温短时过程；l 加上物料在挤压过程中与空气接触较少，挤压过程中加上物料在挤压过程中与空气接触较少，挤压过程中维维生素损失较少生素损失较少。l 挤压过程挤压过程中矿物质变化很小中矿物质变化很小；l 注意，添加铁盐时，由于游离铁离子的存在，会与食品注意，添加铁盐时，由于游离铁离子的存在，会与食品中一些组分发生反应而影响产品色泽和风味，并会提高中一些组分发生反应而影响产品色泽和风味，并会提高脂肪氧化速度脂肪氧化速度。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺45 挤压过程中
40、矿物质和维生素的变化挤压过程中矿物质和维生素的变化4.4.挤压食品生产实例挤压食品生产实例l挤压早餐谷物食品挤压早餐谷物食品l挤压膨化休闲食品挤压膨化休闲食品l挤压杂粮方便面挤压杂粮方便面14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺46（1 1）挤压挤压早餐谷物食品早餐谷物食品l 早餐谷物食品早餐谷物食品通常包括经过加工以改善其结构、香味和消通常包括经过加工以改善其结构、香味和消化率的多种谷物产品。化率的多种谷物产品。l 早餐谷物食品可简单分为早餐谷物食品可简单分为2 2种主要类型：种主要类型：一种属于一种属于冲调食品冲调食品，食用前需烧煮或加沸水冲调处理，食用前需烧煮或加沸水冲调处理，如燕麦粥
41、和各种麦片等。如燕麦粥和各种麦片等。另一种属于加工完好，可随时食用的另一种属于加工完好，可随时食用的即食即食早餐谷物食品，早餐谷物食品，如玉米片和各种挤压膨化食品等。如玉米片和各种挤压膨化食品等。l 早餐谷物食品的生产和销售在我国及世界其他地区存在着早餐谷物食品的生产和销售在我国及世界其他地区存在着巨大的发展潜力。巨大的发展潜力。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺47 早餐谷物食品的种类早餐谷物食品的种类早餐谷物食品是一种脆性食品，其主要成分是谷类，早早餐谷物食品是一种脆性食品，其主要成分是谷类，早餐谷物加工是通过蒸煮和脱水等工艺操作使谷物转变成一餐谷物加工是通过蒸煮和脱水等工艺操作使
42、谷物转变成一种更易于食用和消化的形式。种更易于食用和消化的形式。l 按加工原理和产品形状可分为按加工原理和产品形状可分为l 早餐谷物中有早餐谷物中有1/21/2以上的产品都使用挤压蒸煮技术。以上的产品都使用挤压蒸煮技术。l 按原料组合分成按原料组合分成3 3类：普通谷物、预加糖谷物和混合型。类：普通谷物、预加糖谷物和混合型。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺48产品种类产品种类所占市场比例所占市场比例/%/%产品种类产品种类所占市场比例所占市场比例/%/%薄片状产品（含挤压成型）薄片状产品（含挤压成型）喷射爆熟状产品（含挤压成型）喷射爆熟状产品（含挤压成型）直接挤压产品直接挤压产品35
43、3526261515整粒谷物产品整粒谷物产品普通谷物产品普通谷物产品其他类型产品其他类型产品8 87 79 914-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺49早餐谷物食品的原辅料早餐谷物食品的原辅料主要成分主要成分具体配料具体配料谷谷类类大麦大麦玉米玉米燕麦燕麦大米大米面粉面粉水果（糖源）水果（糖源）糖糖脂类脂类麦芽（糖原）、全大麦麦芽（糖原）、全大麦玉米粉、去胚黄玉米粉、碾碎的黄玉米玉米粉、去胚黄玉米粉、碾碎的黄玉米燕麦麸皮、（全）燕麦粉、（全）燕麦片、全燕麦燕麦麸皮、（全）燕麦粉、（全）燕麦片、全燕麦碾碎的大米、大米粉碾碎的大米、大米粉脱脂胚芽、麸皮、胚芽、面筋、全小麦片、全小麦粉、粗粉、全
44、麸粉脱脂胚芽、麸皮、胚芽、面筋、全小麦片、全小麦粉、粗粉、全麸粉苹果及苹果汁、枣、葡萄汁、葡萄干、草莓及草莓汁苹果及苹果汁、枣、葡萄汁、葡萄干、草莓及草莓汁红糖、麦芽糖浆、玉米糖浆、蜂蜜等红糖、麦芽糖浆、玉米糖浆、蜂蜜等椰子油、部分氢化油椰子油、部分氢化油蛋蛋白白质质干果和豆类干果和豆类乳制品乳制品其他其他花生酱、大豆粉、杏仁、椰子、山核桃、胡桃花生酱、大豆粉、杏仁、椰子、山核桃、胡桃脱脂奶粉、乳清粉、酪蛋白酸钠（钙）脱脂奶粉、乳清粉、酪蛋白酸钠（钙）明胶、小麦面筋明胶、小麦面筋 添添加加剂剂抗氧化剂抗氧化剂食用色素食用色素调味品调味品维生素和矿物质维生素和矿物质品质改良剂品质改良剂BHABH
45、A、BHT、大豆卵磷脂等、大豆卵磷脂等 合成色素、焦糖色素、胭脂树子红提取物合成色素、焦糖色素、胭脂树子红提取物 麦芽抽提物、盐、桂皮、可可、苹果酸、柠檬酸、酵母抽提物、味精等麦芽抽提物、盐、桂皮、可可、苹果酸、柠檬酸、酵母抽提物、味精等包括了几乎所有维生素和铁、钙、锌等矿物质包括了几乎所有维生素和铁、钙、锌等矿物质明胶、玉米淀粉、变性淀粉、糊精、果胶、磷酸盐、小苏打等明胶、玉米淀粉、变性淀粉、糊精、果胶、磷酸盐、小苏打等l 早餐谷类食品是以谷物为基本原料，经挤压生产早餐谷类食品是以谷物为基本原料，经挤压生产线加工而成颗粒形、薄片形或动物造型的营养方线加工而成颗粒形、薄片形或动物造型的营养方便
46、食品。便食品。l 儿童还可将早餐谷物食品当成甜脆休闲小吃食用。儿童还可将早餐谷物食品当成甜脆休闲小吃食用。l早餐谷类食品的主要特征早餐谷类食品的主要特征质构上脆性质构上脆性；营养上高蛋白和高纤维及容易消化吸收营养上高蛋白和高纤维及容易消化吸收。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺50 早餐谷物食品的加工原理早餐谷物食品的加工原理14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺51l 都经历了都经历了蒸煮糊化蒸煮糊化、质构质构转化转化和特定工艺成型等基和特定工艺成型等基本单元操作步骤。本单元操作步骤。l 蒸煮糊化可改善食物风味，蒸煮糊化可改善食物风味，提高其营养吸收性；提高其营养吸收性；l 所有
47、谷物将经历某种形式所有谷物将经历某种形式的质构变化，使之变形成的质构变化，使之变形成为一种孔状松脆的结构；为一种孔状松脆的结构；l 由特定工艺成型。由特定工艺成型。早餐谷物食品的加工技术早餐谷物食品的加工技术14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺52片状早餐谷物食品的加工片状早餐谷物食品的加工其生产的其生产的“心脏心脏”是压片辊，它将蒸煮后的谷物颗粒压是压片辊，它将蒸煮后的谷物颗粒压碎成薄片状，并通过烘烤获得质地松脆和风味良好的产品。碎成薄片状，并通过烘烤获得质地松脆和风味良好的产品。l 原料筛选和混合原料筛选和混合采用振动或螺旋机械，采用搅拌混合或采用振动或螺旋机械，采用搅拌混合或翻腾装
48、置混合；翻腾装置混合；l 蒸煮蒸煮早期采用传统的间歇式蒸汽蒸煮方法加工，目前采早期采用传统的间歇式蒸汽蒸煮方法加工，目前采用挤压蒸煮工艺，原料适用范围更广，挤压后的产品颗粒用挤压蒸煮工艺，原料适用范围更广，挤压后的产品颗粒大小也比传统方式要均匀得多，不足之处是由于过分均匀，大小也比传统方式要均匀得多，不足之处是由于过分均匀，使产品在某种程度上失去了谷物固有的自然质构感。使产品在某种程度上失去了谷物固有的自然质构感。14-3 蒸煮挤压食品工艺蒸煮挤压食品工艺53l 采用挤压技术进行蒸煮操作，首先需要对原料进行采用挤压技术进行蒸煮操作，首先需要对原料进行预蒸煮预蒸煮，再将物料送入挤压机内蒸煮；再将
49、物料送入挤压机内蒸煮；l 预蒸煮是物料在连续预处理器内与液体和蒸汽适当混合，预蒸煮是物料在连续预处理器内与液体和蒸汽适当混合，让水分和热量均匀穿透谷物颗粒，并允许有适当程度的淀让水分和热量均匀穿透谷物颗粒，并允许有适当程度的淀粉糊化和蛋白质变性，使之成为调湿、调温的均匀原料，粉糊化和蛋白质变性，使之成为调湿、调温的均匀原料，提供给蒸煮挤压机；提供给蒸煮挤压机；l 蒸煮挤压要求套筒长度要长蒸煮挤压要求套筒长度要长(L/D 18(L/D 18：1)1)，使物料在低压、，使物料在低压、低剪切条件下停留较长的时间；低剪切条件下停留较长的时间；l 前段为进料段，将物料加工成均匀的面团，后段为压缩加前段为
50、进料段，将物料加工成均匀的面团，后段为压缩加热段，使湿面团压缩升温，面团在挤压套筒内总的时间为热段，使湿面团压缩升温，面团在挤压套筒内总的时间为353540 s40 s，薄片在出口处的水分含量为，薄片在出口处的水分含量为20%-30%20%-30%。l 成型成型 挤压蒸煮之后紧按着进行挤压成型，物料从蒸煮挤挤压蒸煮之后紧按着进行挤压成型，物料从蒸煮挤压机内出料后在常压下完成压机内出料后在常压下完成“排气排气”与冷却作用，再在成与冷却作用，再在成型挤压机内成型。型挤压机内成型。l 一般成型挤压机的套筒较短一般成型挤压机的套筒较短(L/D 8(L/D 8：1)1)，且螺杆的螺旋槽，且螺杆的螺旋槽较
