擠壓膨化

擠壓膨化過(guò)程中物料組分的變化

擠壓膨化淀粉

隨著擠壓強(qiáng)度的提高，淀粉糊化程度也會(huì)增加。這些大分子降解的程度也受擠壓因素的影響如溫度、水分含量及螺桿轉(zhuǎn)速，這些擠壓因素導(dǎo)致最終產(chǎn)品發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，同時(shí)也導(dǎo)致其消化率的變化。淀粉有直鏈淀粉與支鏈淀粉之分,它們?cè)跀D壓膨化過(guò)程中表現(xiàn)出不同的特性。淀粉中直鏈淀粉與支鏈淀粉的比率影響擠壓制品的組織特性。支鏈淀粉能促進(jìn)膨化,使產(chǎn)品很輕、很松脆；相反,用直鏈淀粉含量高的淀粉或塊莖植物的淀粉制成的產(chǎn)品質(zhì)地較硬,膨化程度較小。淀粉中直鏈淀粉含量越高,膨化物的膨化指數(shù)越小。

擠壓膨化蛋白質(zhì)

在一般擠壓條件下，指低溫、高含水量、低螺桿轉(zhuǎn)速，植物蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值通常有所增加，這主要?dú)w功于對(duì)蛋白質(zhì)第 1、2 級(jí)高級(jí)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)修飾和原存在于植物食品中蛋白酶抑制劑的變性失活作用。在劇烈的擠壓條件下，指高溫、低含水量、高螺桿轉(zhuǎn)速，蛋白質(zhì)的消化率和氨基酸的利用率會(huì)降低。一個(gè)主要的原因就是美拉德反應(yīng)導(dǎo)致氨基酸利用率的降低。賴(lài)氨酸是谷物中的限制性氨基酸，其利用率的降低會(huì)立即導(dǎo)致蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的降低。

擠壓膨化脂肪

擠壓膨化可能會(huì)降低脂肪的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其機(jī)制包括氧化、氫化及順?lè)串悩?gòu)化作用。擠壓膨化后，脂肪含量會(huì)隨直鏈淀粉-脂復(fù)合物的形成而減少；不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸之間的比例會(huì)有所降低，反式脂肪酸會(huì)有所增加。但這種變化太微乎其微，以至于不會(huì)對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值造成顯著影響。

擠壓膨化其他成分

有關(guān)纖維素在擠壓過(guò)程中的變化，比較一致的觀點(diǎn)是認(rèn)為擠壓可顯著提高可溶性膳食纖維，并改善其理化性質(zhì)和儲(chǔ)藏性能，產(chǎn)生了微?；Ч@主要由于經(jīng)過(guò)高溫高壓、高剪切作用力的擠壓膨化后，纖維素、木質(zhì)素分子間化學(xué)鍵裂解，分子的極性、化學(xué)特性和生物化學(xué)特性都發(fā)生改變。

在擠壓過(guò)程中糖呈溶融狀態(tài)，若溫度太高，容易導(dǎo)致焦糖化，會(huì)影響產(chǎn)品感官質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致堵機(jī)。在擠壓過(guò)程中，食品中維生素的損失率隨著套筒溫度的升高、物料含水率的降低和在套筒內(nèi)停留時(shí)間而上升 。

在食品工業(yè)中的應(yīng)用

擠壓膨化技術(shù)應(yīng)用于食品加工可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)以紅薯、大米等薯類(lèi)及谷物作為主料，經(jīng)過(guò)膨化形成疏松多孔狀產(chǎn)品、再經(jīng)脫水和油炸后，在表面添加各種美味的調(diào)味料，制成老少皆宜的膨化休閑小食品，如玉米果、膨化蝦條等；另一類(lèi)為夾心膨化小吃食品，其制作方法為：在膨化物擠出的同時(shí)將巧克力、奶酪、糖等餡料注入之前由相應(yīng)模具形成的管狀物中，從而制成膨化夾心食品。這種夾心膨化小吃，不僅具有蓬松酥脆的特點(diǎn)，而且可注入入各種焰料的品種，賦予其巧克力、水果、冰激凌等的風(fēng)味。另外，膳食谷物早餐、嬰幼兒食品、調(diào)味劑等食品中也應(yīng)用到了擠壓膨化技術(shù)。

食醋、醬油、黃酒、啤酒等發(fā)酵工業(yè)中已經(jīng)成功應(yīng)用擠壓膨化技術(shù)。采用經(jīng)過(guò)擠壓膨化后的谷物類(lèi)原料，對(duì)發(fā)酵過(guò)程非常有利，由于蛋白質(zhì)、淀粉等大分子物質(zhì)降解成可溶性糖和氨基酸等小分子物質(zhì)，這些小分子物質(zhì)恰恰是酵母在發(fā)酵初期所大量需要的。同時(shí)擠壓膨化后原料結(jié)構(gòu)改變，與酶和酵母的接觸范圍大大增加，加快了酶促反應(yīng)，減少酵母和酶用量，從而縮短發(fā)酵周期。

由于運(yùn)用擠壓膨化浸出法生產(chǎn)的食用油。具有油品質(zhì)量高、油脂浸出速度快以及能耗低等優(yōu)點(diǎn)目前大部分油脂生產(chǎn)工廠都已使用擠壓膨化預(yù)處理技術(shù)，相關(guān)企業(yè)正在考慮是否將擠壓膨化預(yù)處理技術(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行推廣。

在飼料行業(yè)中的應(yīng)用

擠壓膨化技術(shù)應(yīng)用于飼料工業(yè)主要用于生產(chǎn)加工寵物食品、反芻動(dòng)物蛋白補(bǔ)充料的尿素飼料等。它在加工特種動(dòng)物飼料、水產(chǎn)飼料、早期斷奶仔豬料及飼料資源開(kāi)發(fā)等方面具有傳統(tǒng)加工方法無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。將擠壓膨化技術(shù)應(yīng)用于飼料工業(yè)大大增加了資源的利用率，且生產(chǎn)效率高，降低了成本，得到的飼料營(yíng)養(yǎng)全面，產(chǎn)品形態(tài)好 。

物料被送入擠壓膨化機(jī)中,在螺桿、螺旋的推動(dòng)作用下,物料向前成軸向移動(dòng)。同時(shí),由于螺旋與物料、物料與機(jī)筒以及物料內(nèi)部的機(jī)械摩擦作用,物料被強(qiáng)烈地?cái)D壓、攪拌、剪切，其結(jié)果使物料進(jìn)一步細(xì)化、均化。隨著機(jī)腔內(nèi)部壓力的逐漸加大,溫度相應(yīng)的不斷升高,在高溫、高壓、高剪切力的條件下,物料物性發(fā)生了變化,由粉狀變成糊狀,淀粉發(fā)生糊化、裂解，蛋白質(zhì)發(fā)生變性、重組，纖維發(fā)生部分降解、細(xì)化,致病菌被殺死,有毒成份失活。當(dāng)糊狀物料由?？讎姵龅乃查g,在強(qiáng)大壓力差的作用下，水分急驟汽化,物料被膨化，形成結(jié)構(gòu)疏松、多孔、酥脆的膨化產(chǎn)品,從而達(dá)到擠壓膨化的目的。

擠壓膨化設(shè)備有單螺桿擠壓機(jī)、雙螺桿擠壓機(jī)和多螺桿擠壓機(jī), 目前應(yīng)用較多的是單螺桿和雙螺桿擠壓膨化機(jī), 三螺桿擠壓機(jī)是近年來(lái)出現(xiàn)的新產(chǎn)品 。

單螺桿擠壓膨化機(jī)雖然生產(chǎn)成本、能耗較低, 但是工藝參數(shù)較難控制, 機(jī)器不容易清洗, 產(chǎn)品形態(tài)較差, 對(duì)原料要求高, 主要用于淀粉含量較高的物料, 不適用于油料作物。隨著擠壓膨化技術(shù)的發(fā)展, 隨后出現(xiàn)了雙螺桿擠壓膨化機(jī)和三螺桿擠壓膨化機(jī), 其中三螺桿擠壓機(jī)混合特性好, 節(jié)能環(huán)保, 生產(chǎn)效率高, 前景可觀, 但其設(shè)計(jì)及作用機(jī)制方面研究不足, 該技術(shù)還處于理論階段, 應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)還需要進(jìn)一步深入研究。雙螺桿擠壓膨化機(jī)以其性能佳、效率高、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好和適用范圍廣而廣泛應(yīng)用于食品與飼料行業(yè)。單螺桿和雙螺桿擠壓膨化機(jī)的一般比較 。