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擠壓技術(shù)及其應(yīng)用

瀏覽數(shù)量: 0     作者: 本站編輯     發(fā)布時間: 2022-06-26      來源: 本站

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一、擠壓膨化原理

含有一定水分的物料被擠出機(jī)機(jī)筒內(nèi)的螺桿推動,被機(jī)筒內(nèi)的模具和切斷裝置阻擋,同時也受到外界摩擦熱和物料與物料的加熱。螺桿和機(jī)筒使材料處于3~8MPa和120~200℃的高溫環(huán)境中,并可根據(jù)需要達(dá)到更高的溫度。

由于壓力超過擠壓溫度下的飽和蒸汽壓,物料會在擠壓筒內(nèi)沸騰蒸發(fā)水分。


在如此高的溫度、剪切力和壓力下,材料處于熔融狀態(tài)。當(dāng)物料被強(qiáng)行擠出模口時,壓力突然下降到常壓,此時水閃,出現(xiàn)類似“爆炸”的情況,產(chǎn)品隨之膨脹。


水分從物料中蒸發(fā),帶走大量熱量,使物料從擠壓過程中的高溫瞬間下降到80℃的較低溫度。由于溫度的降低,材料從擠壓時的狀態(tài)固化成型,并保持膨化的形狀。


膨化膨化食品的成分主要是淀粉。因此,膨化狀態(tài)的形成主要是由淀粉完成的。在高溫高壓狀態(tài)下,淀粉顆粒先糊化,然后分子在高溫、高剪切作用下結(jié)合交聯(lián),形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)擠壓、冷卻、固化后,結(jié)構(gòu)成為膨化食品結(jié)構(gòu)的骨架,其他原料的配料填充在其中。


因此,原料中淀粉的含量直接影響產(chǎn)品的膨化程度。在原料中沒有淀粉的情況下,基本不會產(chǎn)生膨化效果。


2、擠壓技術(shù)特點(diǎn)

1)提高實用品質(zhì),便于收納

膨化技術(shù)的使用可以使原本含有較多纖維素和維生素的玉米和高粱變得膨松柔軟,膨化過程中產(chǎn)生的美拉德反應(yīng)增加了食品的色、香、味。從而提高了實用品質(zhì),使食品具有清淡、香脆、香氣濃郁的獨(dú)特風(fēng)味。


2)提高產(chǎn)品質(zhì)量,減少有害物質(zhì)

擠壓過程通常是高溫、高壓、短時間的過程,這導(dǎo)致材料處理有限,因此在最終產(chǎn)品中保留了原材料中幾乎所有的營養(yǎng)成分。同時,高溫短時間工藝仍能減少有害酶和微生物等不良產(chǎn)物因素。


3)原料適用性廣,產(chǎn)品種類多

可以加工的原材料種類繁多。不僅可以將五谷雜糧、土豆、豆類等雜糧深加工,粗糧也可以做細(xì),制作精美的零食;還可以加工水果和蔬菜、香料和一些動物蛋白。生產(chǎn)膨化零食時,只需更換原料和模具,使用同一臺擠出機(jī)即可生產(chǎn)出不同形狀的產(chǎn)品。


4)生產(chǎn)效率高,生產(chǎn)成本低

國外大型雙螺桿擠出機(jī)的生產(chǎn)能力達(dá)到每小時幾十噸,操作簡單。與傳統(tǒng)蒸煮方法相比,采用現(xiàn)代擠壓技術(shù)加工產(chǎn)品,顯著減少了時間消耗、能源消耗、勞動力和廠房占用。


5)少浪費(fèi),不浪費(fèi)

原料膨化后,利用率達(dá)98℅以上。一般來說,除了在開機(jī)和關(guān)機(jī)時需要少量原料作為引物外,整個生產(chǎn)過程幾乎沒有廢物排放,不存在原料浪費(fèi)。


3、擠出設(shè)備

擠出機(jī)是從簡單的成型機(jī)發(fā)展而來的,最初只用于塑料行業(yè),后來用于食品等行業(yè)。目前使用的擠出機(jī)主要是螺桿擠出機(jī),按結(jié)構(gòu)可分為單螺桿和雙螺桿兩種。


單螺桿擠出機(jī)通過由細(xì)到粗、螺距由寬到窄逐漸增大的螺桿推進(jìn)物料。目前我國生產(chǎn)的單螺桿擠出機(jī)基本采用螺紋高度較淺的螺桿,轉(zhuǎn)速為300-400r/min。它可以產(chǎn)生高研磨和高剪切力,并且谷物原料在桶中停留的時間很短。10-20s,頂出前物料溫度高達(dá)130-140℃。


雙螺桿擠出機(jī)具有一對相互連續(xù)嚙合的反向或同向旋轉(zhuǎn)的螺桿,利用正位移原理強(qiáng)制輸送物料。


在物料輸送過程中,很少形成壓力回流,可使局部壓力急劇上升,加快膨化進(jìn)程,獲得高產(chǎn)量。


4、擠壓膨化工藝流程

膨化食品的生產(chǎn)過程為粉碎→混合(潤濕)調(diào)理→輸送→喂料→擠壓膨化→整形、切割→烘烤→注油、調(diào)味→包裝。


1)粉碎

為了使原料在擠壓和蒸煮過程中混合均勻,使淀粉充分糊化,有利于膨化,將每一種物料(玉米應(yīng)先去殼和胚芽)粉碎至30-40目粒度,雙螺桿擠出機(jī)粉碎至60目以上。


2) 原料混合

將不同的原料和輔料在粉料混合機(jī)中按一定比例混合均勻,并根據(jù)氣候、環(huán)境溫度和濕度的差異確定加水量。混合原料的總水分控制在13%~20%。


3) 擠壓膨化

擠壓是整個過程的關(guān)鍵,它直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)地和口感。影響擠出的變量很多,如物料的水分含量、溫度、壓力、螺桿轉(zhuǎn)速、原料的種類及其在擠出過程中的比例等。


直鏈淀粉含量低的原料膨化后α度高,膨化效果更好。原料中不同的蛋白質(zhì)和脂肪含量也會對膨化質(zhì)量產(chǎn)生影響。蛋白質(zhì)含量高的物料在擠壓時膨化度低;當(dāng)脂肪含量超過10%時,會影響產(chǎn)品的膨化率,一定量的脂肪可以改善產(chǎn)品質(zhì)地和味道。不同類型和型號的擠出機(jī)具有不同的擠出工藝參數(shù)。


4) 整形和切割

膨化物料從模孔中擠出后,由靠近模孔的旋轉(zhuǎn)刀具切割成型或拉到成型機(jī)上。


5) 干燥

擠出的半成品水分含量高,需要通過皮帶輸送機(jī)送入隧道式干燥機(jī)進(jìn)一步烘烤,使水分含量低于5%,以延長保質(zhì)期,同時烘烤后產(chǎn)生特殊香氣,提高品質(zhì)。


6) 調(diào)味料

 將按一定比例混合的植物油和奶油加熱到80℃左右,通過霧化噴嘴將油均勻地噴在隨著調(diào)味機(jī)的轉(zhuǎn)動而翻滾的物料表面。噴的目的一是為了改善口感;二是使材料容易粘在調(diào)味料上。


然后噴上調(diào)味料,通過裝有螺旋槳的噴粉器將粉狀調(diào)味料均勻地撒在材料表面,即得成品。為防潮和保證酥脆,調(diào)味品應(yīng)立即包裝。


5、擠壓技術(shù)的多領(lǐng)域應(yīng)用

1)在休閑食品加工中的應(yīng)用

膨化食品是將擠壓技術(shù)應(yīng)用于食品加工的一個成功產(chǎn)品。以大米、玉米等谷物和土豆為主要原料,經(jīng)過擠壓、蒸煮,膨化成疏松多孔的產(chǎn)品。烘烤、脫水或油炸后,表面噴上一層美味的調(diào)味料。膨化蝦等都屬于這一類。


另一類是膨化夾心零食,它是通過共擠膨化,即將顆粒物料擠壓成中空管狀,加入蛋黃粉、糖粉、奶粉、調(diào)味料等各種配料,和香料壓在一起。加入一定比例后,充分?jǐn)嚢杌旌希纬闪鲃有院玫膴A心材料。通過夾層泵和共擠模頭,將填充物注入管中部,同時擠出泡芙。膨化夾心小食品隨著夾心餡的變化,口感酥脆,風(fēng)味多樣。通過改變夾心材料的配方,可以加工各種營養(yǎng)強(qiáng)化食品和功能食品。


2)在油脂浸出中的應(yīng)用

對于含油量高的油料作物,脫殼(皮)后,先將油料經(jīng)過擠壓機(jī)加工,將部分油料提前擠出,在浸出前形成具有一定結(jié)構(gòu)的顆粒,是一種較為理想的新技術(shù)。.目前在美國、巴西、印度、瑞士等國家都有擠出機(jī)生產(chǎn)廠家。其中,美國ANDERSON Intrntionl Corp生產(chǎn)的用于加工高含油量的預(yù)壓擠出機(jī)尤為引人注目。


此外,擠出機(jī)的發(fā)明及其在油片溶劑浸出工藝中的應(yīng)用,大大提高了溶劑浸出工藝的效率。擠出機(jī)中的薄片被一系列間歇性的螺旋擠壓,并被從機(jī)筒突出的固定螺栓摩擦,從而使更多的油細(xì)胞破裂。


在將薄片搗碎時,將蒸汽注入裝有薄片的桶中,然后將薄片在桶中煮 15-20 秒。烹飪會改變薄片的蛋白質(zhì)特性,使其更柔軟。


同時,當(dāng)蒸汽進(jìn)入機(jī)筒并與薄片混合時,機(jī)筒內(nèi)的壓力使蒸汽由氣相變?yōu)橐合啵尫懦龃罅繜崃浚跀D出機(jī)內(nèi)產(chǎn)生有效的蒸煮作用。 ,液體滲入薄片,充分滲入坯料。


此外,油坯完全煮熟后,從擠出機(jī)的出口排出。由于壓力突然下降,毛坯中的水分會立即從液相變?yōu)闅庀唷?/p>


當(dāng)液體變成氣體時,它會吸收周圍的熱量,從而冷卻蛋白質(zhì)并形成一種剛性的、多孔的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)并膨脹。


3)擠壓技術(shù)在抗性淀粉制備中的應(yīng)用

擠壓膨化技術(shù)在抗性淀粉制劑預(yù)處理中的應(yīng)用是因為在抗性淀粉的制備過程中,擠壓膨化起到了預(yù)糊化的作用,提高了淀粉的糊化度。


有報道稱,淀粉經(jīng)擠壓膨化后糊化度可達(dá)90%以上,而傳統(tǒng)工藝糊化率僅為80-90%。


只有淀粉完全糊化后,淀粉酶才能充分作用于其上,生成一定長度的直鏈淀粉分子。通過調(diào)節(jié)酶的作用條件,可以提高抗性淀粉的得率。


4)在組織化植物蛋白生產(chǎn)中的應(yīng)用

組織結(jié)構(gòu)植物蛋白的生產(chǎn)以植物性蛋白質(zhì)為原料,如大豆分離蛋白、小麥蛋白等,經(jīng)過擠壓和剪切,蛋白質(zhì)分子的三級結(jié)構(gòu)被破壞,形成相對線性的蛋白質(zhì)分子鏈。在一定的溫度和濕度下,由于高剪切力和螺桿的定向流動,當(dāng)它通過模具出口擠出時,蛋白質(zhì)分子變成纖維狀。結(jié)構(gòu)體。


植物蛋白質(zhì)構(gòu)后,改善口感和彈性,擴(kuò)大使用范圍,提高營養(yǎng)價值。與動物蛋白相比,具有價格低廉、不含膽固醇、保質(zhì)期長、易著色、易增香增味等優(yōu)點(diǎn)。它可以制成各種不同的食物。


可添加到肉類原料中,用作肉類填料,或代替肉、魚、禽等制成仿肉食品。美國已將此類肉類補(bǔ)充劑添加到漢堡牛排、肉餅和三明治中,漢堡牛排中的肉類替代品高達(dá) 30%。


5)擠壓技術(shù)在保健混合粉開發(fā)中的應(yīng)用

以黑米、大麥、蕎麥粉為原料。這些材料具有很高的營養(yǎng)價值和保健功能。然而,由于它們質(zhì)地堅硬,在正常烹飪過程中難以糊化和消化吸收。因此,它們必須經(jīng)過特殊處理。擠壓技術(shù)是理想的方法。


此外,由于各種原料中各種營養(yǎng)素的分布不均,人們對各種營養(yǎng)素的需求往往得不到滿足。


6、擠壓技術(shù)發(fā)展前景

食品加工的目的之一是充分利用現(xiàn)有的食品資源,開發(fā)新的原料來源,開發(fā)出多種大眾化食品。


膨化技術(shù)的出現(xiàn),可以說為糧食、淀粉等我們稱之為粗糧的原料在食品工業(yè)中的應(yīng)用開辟了一條新途徑。


而且膨化食品一般都需要調(diào)味,所以膨化食品加工業(yè)的發(fā)展必然會帶動調(diào)味品行業(yè)的發(fā)展,同時也會帶動薄膜等包裝技術(shù)的發(fā)展。


此外,隨著食品工業(yè)的發(fā)展,新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn),以及人們生活水平的提高,擠壓技術(shù)及其設(shè)備也在朝著更好的方向發(fā)展,生產(chǎn)出更受歡迎的低油、保健和天然食物。


如低溫、超低溫膨化技術(shù)、化學(xué)膨化技術(shù)、超聲波膨化技術(shù)等可能在不久的將來在實踐中得到應(yīng)用;而微波膨化技術(shù)、烘烤膨化技術(shù)作為新型膨化技術(shù)引起了人們的關(guān)注,并逐漸在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。


據(jù)介紹,以淀粉為主要原料,用9%的玉米分離蛋白、1.5%的棕櫚油,在含水量50%的條件下,500W、2450MHz的微波輻射兩分鐘即可獲得優(yōu)質(zhì)的原料膨化食品。


油炸膨化技術(shù)對于提高食品品質(zhì)、降低油品變質(zhì)程度具有重要意義。如果在20mmHg的真空和100°C的溫度下進(jìn)行油炸,在60°C時會產(chǎn)生水蒸氣;如果在80-120°C下油炸,原料中的水分可以充分蒸發(fā),水分蒸發(fā)后體積會減少。顯著擴(kuò)張。


油炸設(shè)備的產(chǎn)品除了膨化效果明顯外,油炸時間也相對縮短。


總之,隨著人們生活水平的提高,擠壓技術(shù)生產(chǎn)膨化食品以及擠壓技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用在我國具有非常廣闊的前景。


擠壓膨化技術(shù)、微波膨化技術(shù)、烘烤膨化技術(shù)等將是膨化技術(shù)的發(fā)展方向;真空油炸膨化技術(shù)是保持油炸膨化技術(shù)活力的有效改進(jìn)方法。


開展膨化理論與技術(shù)研究,開發(fā)新原料來源,開發(fā)新型擠壓膨化設(shè)備,擠壓膨化技術(shù)與其他食品加工技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,將是膨化技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。


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