關于食品糧油加工擠壓膨化食品的生產膨化技術作為一種新型食品生產技術，正逐步在食品工業中，特別是在休閑膨化小食品的生產中得到廣泛的應用。作為一種休閑食品，膨化食品深受消費者尤其是青少年的喜愛和歡迎。在自詡為小吃食品王國的美國，各種休閑食品的年銷售額高達50億美元，其中30%為馬鈴薯片。可以肯定，膨化食品的生產具有十分廣闊的前途和發展前景。膨化技術在我國有著悠久的歷史，我國民間的爆米花及各種油炸食品都屬于膨化食品，但應用現代膨化技術生產膨化食品的時間并不長。由于生產廠家對膨化食品的研究開發工作不夠重視，造成風味單調、品種較少，遠不能滿足生活水平日益提高的人們的需求。因此，大力發展膨化技術并加快它在食品生產中的應用步伐，從而促進我國食品工業的發展是目前食品科學工作者需著重考慮的一個課題。第2頁,共123頁，2024年2月25日，星期天膨化食品圖片第3頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第4頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第5頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第6頁,共123頁，2024年2月25日，星期天本章學習內容第一節概述第二節食品擠壓膨化生產的基本理論第三節膨化食品的生產第7頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1、膨化食品:谷物或蛋白質等原料經加工后體積膨脹許多倍,內部組織成為多孔、疏松的海綿狀結構的食品。食品膨化的方法：第一節概述一、擠壓與膨化食品急熱使水分急速氣化膨化高壓加熱中突然降壓第8頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2、擠壓食品:食品物料在壓力作用下，定向地通過一個模板，連續成形地制成的熟或半熟、膨化或非膨化食品，稱為“擠壓食品”。3、擠壓膨化食品:利用擠壓作用，一次性完成原料的熟化、破碎、殺菌、預干燥和膨化成型等工藝制成的食品第9頁,共123頁，2024年2月25日，星期天4、膨化食品、擠壓食品、擠壓膨化食品的關系膨化食品油炸膨化食品焙烤膨化食品擠壓膨化食品擠壓食品擠壓非膨化食品……第10頁,共123頁，2024年2月25日，星期天二、擠壓膨化食品發展簡史塑料制品的擠壓加工→活塞式或柱塞式灌腸機→單螺桿擠壓蒸煮機（1936年，膨化玉米圈）→雙螺桿擠壓蒸煮機→多螺桿擠壓蒸煮機等

日本在第二次世界大戰期間，就用擠壓方法加工米、麥，作為軍糧。

20世紀40年代末期，擠壓機的應用在食品領域中進一步擴大：

方便食品、小吃食品、斷奶制品、兒童營養米粉等；美國用擠壓式膨化機生產出小學生課間食品。

第11頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

應用HTST擠壓機對食物進行有效熱處理、殺菌、鈍化酶活力；擠壓快餐食品迅速發展起來；擠壓加工技術應用領域由單純生產谷物食品，發展到生產家畜飼料、魚類飼料、植物組織蛋白等；對擠壓機的結構設計、工藝參數和擠壓過程機理也進行了研究。

60年代中期，擠壓機進一步發展完善：

第12頁,共123頁，2024年2月25日，星期天研究各種谷物及蛋白類食物在擠壓過程中發生的一系列變化，以及擠壓食品的營養與吸收問題。擠壓技術在新領域中的應用又有了擴展，如應用于水產品、仿生制品、調味品、乳品、糖果制品、巧克力制品、方便面等食品的加工。70年代，許多國家紛紛展開擠壓機理的探討：第13頁,共123頁，2024年2月25日，星期天目前，國外擠壓食品已成為單獨一大類方便食品：有主食類、早點類、兒童食品、各種小食品等方便食品。美國的擠壓膨化食品年產值達到了十幾億美元，暢銷世界各地。日本在1979年生產的擠壓膨化食品種類有幾百種之多，年產量14.6萬噸。第14頁,共123頁，2024年2月25日，星期天我國：有悠久歷史——爆米花。從70年代中期開始進行研究，1982年無錫輕工大學從法國Clextral公司引進一臺BC-45雙螺桿擠壓機進行擠壓技術的研究。近幾年來，我國用擠壓方法生產食品得到了很大的發展。擠壓膨化食品朝著高效節能、產品風味多樣化、美味化方向發展。第15頁,共123頁，2024年2月25日，星期天三、擠壓膨化食品的分類1、根據原料和加工過程分（1）直接膨化食品-----爆米花、爆薯片、爆豆子原料（谷物、薯類、豆類）→膨化→調味（2）膨化再制食品-----面包、餅干、糕點原料→膨化→粉碎→再制第16頁,共123頁，2024年2月25日，星期天三、擠壓膨化食品的分類2、根據最終產品的膨化度分（1）輕微膨化食品-----通心面條、豆筋（2）半微膨化食品-----植物組織蛋白、鍋巴（3）全膨化食品-----玉米膨化果、麥圈第17頁,共123頁，2024年2月25日，星期天3、根據加工食品用的主要原料分（1）淀粉質擠壓食品如用大米、玉米等谷物加工的（2）蛋白質擠壓食品如用脫脂大豆、脫脂棉籽加工的（3）脂肪質擠壓食品如用全脂大豆等加工的三、擠壓膨化食品的分類第18頁,共123頁，2024年2月25日，星期天4、根據生產食品的性狀分（1）小吃食品-----麥圈、鍋巴（2）面食類-----空心面條、豆筋（3）快餐食品-----早餐谷物、快餐粥5、根據風味和形狀分風味:甜、咸、辣、咖喱等形狀：條形、圓形、環狀等三、擠壓膨化食品的分類第19頁,共123頁，2024年2月25日，星期天根據GB17401-2003分類膨化食品按生產工藝的不同分為2類：（1）油炸型膨化食品。原料經過食用油脂煎炸或用調味的植物油噴灑、浸漬和干燥等方式而制成的膨化食品。（2）非油炸型膨化食品。原料經膨化器加溫(調整水分)、擠壓、焙烤和調味(或不調味)而制成的膨化食品。三、擠壓膨化食品的分類第20頁,共123頁，2024年2月25日，星期天根據GB/T22699-2008劃分膨化食品可分為5種類型。(1)焙烤型膨化食品。以谷類、薯類或豆類為主要原料,經焙烤、焙炒或微波等加熱方式膨化而成。如雪米餅膨化食品等；第21頁,共123頁，2024年2月25日，星期天根據GB/T22699-2008劃分膨化食品可分為5種類型。(1)焙烤型膨化食品。以谷類、薯類或豆類為主要原料,經焙烤、焙炒或微波等加熱方式膨化而成。如雪米餅膨化食品等；(2)油炸型膨化食品。以谷類、薯類或豆類等為主要原料,經食用油煎炸膨化而制成。如炸玉米脆膨化食品等。(3)直接擠壓型膨化食品。以谷類、薯類或豆類,經擠壓機擠壓,在高溫、高壓條件等為主要原料下,利用機內外的壓力差,使產品膨化而制成。如擠壓型膨化玉米條等。(4)花色型膨化食品。以焙烤型、油炸型或直接擠壓型膨化食品為坯子,用油脂、醬料或果仁等輔料夾心或涂層而制成。如樂芙球膨化食品等。(5)其他型。采用微波、氣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頁,共123頁，2024年2月25日，星期天四、擠壓膨化加工及產品的特點1、擠壓膨化加工的特點擠壓食品的加熱、熟化和擠壓成形是在一臺擠壓機內，用很短的時間幾乎是同時完成的。食品在被擠出模頭時，由于壓力的突然下降，水蒸汽迅速膨脹和散發，使產品形成多孔結構。擠壓過程中特殊加熱、加壓方式，能對食品產生有利影響，如使食品的可消化性、速食性、滅霉率等趨于最大第23頁,共123頁，2024年2月25日，星期天應用范圍廣工藝簡單、成本低設備結構簡單，操作容易設備投資少，收益快所以發展得非常迅速，并表現出了極大的生命力。2、擠壓膨化技術的優點第24頁,共123頁，2024年2月25日，星期天3、擠壓膨化食品的特點產品營養素損失少，消化吸收率高---膨化時間3～5秒---大米膨化食品，蛋白質消化率76→84%食用快速方便----不易回生食品風味好，用途廣產品衛生水平高，貯存性能好---高溫高壓條件下進行---水分含量低于10%四、擠壓膨化加工及產品的特點優點第25頁,共123頁，2024年2月25日，星期天回生現象糊化后的淀粉，在保存放置期間，慢慢失水，淀粉分子之間重新形成氫鍵而相互結合在一起，由糊化后無序的分子排布狀態重新變為有序的分子排布狀態，即α-淀粉β化。經擠壓后，由于在加工過程中的高強度的擠壓、剪切、摩擦、受熱作用，淀粉顆粒在水分含量較低的情況下，充分溶脹、糊化和部分降解，再加上擠出模具后，物料由高溫、高壓狀態突變到常壓狀態，便發生瞬間的“閃蒸”，這就使糊化之后的α-淀粉不易恢復其β-淀粉的顆粒結構而仍保持其α-淀粉分子結構，故不易產生“回生”現象。第26頁,共123頁，2024年2月25日，星期天缺點：1、高脂肪、高熱量、高鹽、高糖、多味精，屬“四高一多”食品；2、容易造成飽腹感，影響正常飲食。

在利用膨化工藝進行加工食品時，應盡量避免單一的制造膨化食品，而是要充分利用膨化工藝對食品原料性狀的改善作用。第27頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第二節食品擠壓膨化生產的基本理論第28頁,共123頁，2024年2月25日，星期天擠壓加工方法是借助擠壓機螺桿的推動力，將物料向前擠壓，物料受到混合、攪拌和摩擦以及高剪切力作用，使得淀粉粒解體，同時機腔內溫度壓力升高(溫度可達150～200℃，壓力可達到1MPa以上)，然后從一定形狀的模孔瞬間擠出，由高溫高壓突然降至常溫常壓，其中游離水分在此壓差下急劇汽化，水的體積可膨脹大約2000倍。膨化的瞬間，谷物結構發生了變化，它使生淀粉(β-淀粉)轉化成熟淀粉(α-淀粉)，同時變成片層狀疏松的海綿體，谷物體積膨大幾倍到十幾倍。一、擠壓加工基本原理第29頁,共123頁，2024年2月25日，星期天一種擠壓膨化食品的溫度、時間變化曲線第30頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1）是一個高溫高壓的過程；2）可較方便地調節擠壓過程的壓力剪切力，作用和時間；3）可將擠壓過程應用于某些需高溫高壓的生化反映過程；大多數的食品擠壓機是將加熱、蒸煮與擠壓成型兩種作用有機地結合起來，使原料經擠壓機后，成為具有一定形狀和質構的熟化或半熟化的產品。二、擠壓膨化的過程第31頁,共123頁，2024年2月25日，星期天擠壓加工過程示意圖1、加料輸送段2、壓縮熔融段3、計量均化段擠壓過程可分為三階段：第32頁,共123頁，2024年2月25日，星期天擠壓過程可分為三階段：當疏松的食品原料從加料斗進入機筒內時，隨著螺桿的轉動，沿著螺槽方向向前輸送，稱為加料輸送段。由于受到機頭的阻力作用，固體物料逐漸壓實，又由于物料受到來自機筒的外部加熱以及物料在螺桿與機筒的強烈攪拌、混合、剪切等作用，溫度升高、開始熔融，直至全部熔融，稱為壓縮熔融段。由于螺槽逐漸變淺，繼續升溫升壓，食品物料得到蒸煮，出現淀粉糊化，脂肪、蛋白質變性等一系列復雜的生化反應，組織進一步均化，最后定量、定壓地由機頭通道均勻擠出，稱為計量均化段。第33頁,共123頁，2024年2月25日，星期天擠壓膨化過程示意圖第34頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第35頁,共123頁，2024年2月25日，星期天三、擠壓機的分類

1、按照擠壓過程剪切力

2、按照擠壓機受熱方式

3、按照螺桿根數

4、按照螺桿轉速

第36頁,共123頁，2024年2月25日，星期天分為高剪切力擠壓機和低剪切力擠壓機。

1、按擠壓過程剪切力的高低分類

第37頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（1）高剪切力擠壓機：1）擠壓過程中能夠產生較高剪切力的擠壓機;2）螺桿上常帶有反向螺桿;

3）作業性較好，可方便地生產出多種擠壓產品。

4）常具有較高轉速和較高擠壓溫度。

5）適于簡單形狀產品的生產。（2）低剪切力擠壓機：

1）生產過程中的剪切力較低；

2）主要作用在于混合、蒸煮、成型；

3）適合濕軟的動物，魚類飼料或高水分產品的生產；

4）適合形狀復雜的產品；

5）適合低剪切力擠壓機加工的物料。1、按擠壓過程剪切力的高低分類

第38頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2、按擠壓機的受熱方式進行分類

分為自熱式擠壓機和外熱式擠壓機。

第39頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（1）自然式擠壓機：

1）擠壓中的熱量來自物料與螺桿，物料與機筒間的摩擦；

2）擠壓溫度受生產能力，水分含量。物料粘度，環境溫度，螺桿轉速等多方面因素的影響，故溫度不易控制，偏差較大；

3）設備一般只有較高轉速，轉速可達500~800r/min；

4）可用于小吃食品的生產，產品質量不易穩定，操作靈活性小，控制困難；（2）外熱式擠壓機：

1）靠外部加熱的方式提高擠壓機筒和物料的溫度；

2）加熱方式有蒸汽加熱，電加熱，電熱絲加熱，油加熱等方式；

3）還有等溫式擠壓機和變溫式擠壓機；（3）自然式擠壓機一般是高剪切力擠壓機，外熱式則既可是高剪切力的，也可是低剪切力的。

2、按擠壓機的受熱方式進行分類

第40頁,共123頁，2024年2月25日，星期天單螺桿擠壓機：借螺桿和機筒對物料的摩擦來輸送物料雙螺桿擠壓機：兩對相互連續嚙合的反向或同向旋轉的螺桿靠正位移原理強制輸送物料，使物料在機內分布均勻多螺桿擠壓機

3、按螺桿的根數分類

第41頁,共123頁，2024年2月25日，星期天螺桿擠壓原理：

1）螺桿上的螺旋推擠可塑性物料向前運動；

2）物料在出口模具的背后受阻形成壓力；

3）螺桿的旋轉和摩擦生熱及外部加熱，使物料在機筒內受到高溫高壓剪切力的作用，最后從摸孔中擠出。第42頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1）單螺桿擠壓機

由圓筒形腔體和在其中旋轉的螺桿組成。為了實現不同的使用目的，螺桿和腔體都可以設計成為逐漸變細的形狀；然而，大多數單螺桿擠壓機的幾何形狀為圓柱形。物料的流動是在螺桿和腔體之間的通道中沿著腔體的軸向作螺旋運動。

第43頁,共123頁，2024年2月25日，星期天為了適應不同的物料，并考慮到便于制造和維修，常將螺桿加工成幾段，按需要加以拼接，相應地機筒也可以加工成幾段。1）單螺桿擠壓機

第44頁,共123頁，2024年2月25日，星期天為了使物料在機筒內承受逐漸增大的壓縮力，常將螺桿與機筒配合為如下三種型式：結構簡單，制造方便、這種配合方式，應用較為廣泛。

機筒呈圓錐形，因此機筒制造困難，因此很少采用。

螺桿制造較為方便，在單螺桿食品膨化機上應用也較多。第45頁,共123頁，2024年2月25日，星期天與單螺桿擠壓機相比它顯得略微復雜了一些，雙螺桿擠壓機的設計具有更多的可選擇性。改變螺桿的類型和設計可使各種操作在同一個擠壓機腔體內進行。

2）雙螺桿擠壓機

第46頁,共123頁，2024年2月25日，星期天雙螺桿食品膨化機是由料斗、機筒、兩根螺桿、預熱器、壓模、傳動裝置等部分組成。其主要工作部件是機筒和一對相互嚙合的螺桿。兩根螺桿的嚙合型式，可以分為非嚙合型、部分嚙合型和全嚙合型。2）雙螺桿擠壓機

第47頁,共123頁，2024年2月25日，星期天嚙合型雙螺桿根據兩根螺桿的旋轉方向，可分為同向旋轉和反向旋轉兩種，見下圖。目前大部分雙螺桿食品膨化機采用同向旋轉方式。

2）雙螺桿擠壓機

第48頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第49頁,共123頁，2024年2月25日，星期天SPJ-40雙螺桿擠壓機（華南農業大學研發）螺桿構造可調整的螺旋組合

混合螺旋

揉搓剪切螺旋

雙軸聯軸器端螺旋

第50頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第51頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第52頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第53頁,共123頁，2024年2月25日，星期天普通擠壓機高速擠壓機超高速擠壓機

4、按螺桿的轉速分類

第54頁,共123頁，2024年2月25日，星期天擠壓系統:主要由機筒和螺桿組成，是擠壓設備的關鍵部分傳動系統:作用是驅動擠壓機的螺桿，保證傳輸螺桿在工作過程中所需紐距和轉速加熱冷卻系統：保證蒸煮擠壓過程中所需要的溫度主機

一臺擠壓設備通常由如下主機、輔機及控制系統所組成:四、擠壓機主要部件第55頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

進料器:其作用是按需要定量供送原材料入機，并保證安全進料

液體進料器:主要是水的加入，也可以加入其他的液體輔料

設備冷卻系統:保障設備，主要是傳動系統，在生產過程中不會升溫

設備潤滑系統:保障設備的五常運轉

切割器:按照要求，對擠出模具的物料進行切割，配合模具給予產品一定外形

模具:給予產品一定形狀輔機控制系統——主要由電氣、儀表和執行機構組成第56頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第二節擠壓膨化食品生產的基本理論第57頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1、主機結構第58頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2、擠壓系統1）螺桿的功能分段按其功能的不同可以分為三段：進料段：占螺桿總長度的10％～25%，作用是：保證充足的物料沿著螺桿向前均勻而穩定地移動和輸送，使后面的螺桿完全充滿。

壓縮段：占螺桿總長度的50%左右。物料在壓縮段從原來顆粒或粉末狀態變為一種無定形的塑性面團。計量段：作用是使物料再進一步受到高剪切的作用，使溫度急劇上升

第59頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2）擠壓機的套筒擠壓機的套筒是與旋轉著的擠壓螺桿緊密配合的圓筒形構件。它與螺桿共同組成了擠壓機的擠壓系統，完成對物料的輸送、加壓、剪切、混合等功能。

第60頁,共123頁，2024年2月25日，星期天3）擠壓機加熱、冷卻系統加熱器①載熱體加熱(采用蒸汽、油、有機溶劑等物質)②電阻加熱③電磁感應加熱第61頁,共123頁，2024年2月25日，星期天3、冷卻裝置冷卻方式：風冷、水冷

風冷卻主要采用空氣循環冷卻。從冷卻效果上看，空氣冷卻比較柔和，但冷卻速度較慢。從設備成本看，由于需配備鼓風機等設備，成本較高，系統體積大，冷卻效果易受外界氣溫影響。水冷卻：自來水循環冷卻，冷卻速度較快，但易造成急冷。另外，若水的硬度太高，水管易產生結垢、銹蝕、堵塞、損壞等問題。

第62頁,共123頁，2024年2月25日，星期天擠壓機工作過程中所供送的物料一般有干狀物料和液狀物料兩大類。干狀物料：一般采用變速螺旋輸送器進行喂料，以保證進料均勻和進料易于控制。為了保證物料在料斗或料倉中結拱而影響進料，需加設料斗振動器或漿狀攪拌器。液體物料：一般采用往復式計量泵。4、喂料器第63頁,共123頁，2024年2月25日，星期天5、預調理(調質)器目的：是讓原料在容器中先與水或蒸汽進行均勻混合，提高原料的水分含量和溫度，達到使原料產生部分預糊化，以滿足不同產品的生產要求和產品質量的要求。預調理(調質)器安裝：可與擠壓機的進料器設計在一起，一邊進行調理，一邊進料。可單獨安裝，作為擠壓設備的輔助設施，原料經預處理器調理后，再由進料器進料。

第64頁,共123頁，2024年2月25日，星期天6、模具作用：有利于物料的組織化作用。進一步提高了物料的混合和混煉效果。達到造型的目的。

第65頁,共123頁，2024年2月25日，星期天7、切割器切割器的作用是將產品切割成一定的長度，它與模具相配合，給予產品以一定的外形。在有些產品的生產過程中，常需對擠壓后的產品表面進一步進行造型處理。

第66頁,共123頁，2024年2月25日，星期天8、過載保護裝置擠壓機在操作過程中，有時會因進料量突然增大，轉速的大幅度調變或其它操作增大，電機過載的現象。尤其在開機和停機時，由于工作狀態的不穩定，這種現象更易發生。為了防止因過載而引起的電機燒壞和因轉矩增大而造成的螺桿斷裂現象，擠壓機的電氣部分、傳動系統一般都設有安全保護裝置。第67頁,共123頁，2024年2月25日，星期天9、安全保護裝置電氣式保護裝置：在供電系統中設有快速熔斷絲或過流繼電器，一旦過載，電流增大，熔斷絲熔斷或過流繼電器自動斷開，起到保護作用。機械式保護裝置：在主電機和螺桿的傳動系統中設有過載保護銷。一旦過載，螺桿磚速增大，過載保護銷被剪斷，從而使主電機和螺桿之間失去傳動連接，螺桿因失去動力停止轉動，避免了斷裂，電機也不會燒壞。

第68頁,共123頁，2024年2月25日，星期天完整的擠壓食品加工過程原料粉碎混合預處理輸送喂料壓縮粉碎混合加熱熔融升壓切斷擠出烘干(冷卻)調味成品包裝第69頁,共123頁，2024年2月25日，星期天擠壓生產過程實際上是連續漸變的螺桿長徑比L/D小的螺桿擠壓機各段的區別不明顯尤其是加熱、熔融、升壓幾乎就在螺桿頂端與模頭之間的很窄的一個區域同時完成正是由于這么多工序都在一臺擠壓機內完成，所以，擠壓加工具有占地面積小、用時短等許多優點幾點說明第70頁,共123頁，2024年2月25日，星期天食品擠壓生產線設備流程示意圖

1－錐形混合機2－螺旋提升機3－預處理機4－雙螺桿擠壓機5－擠出模頭6－切割機7－烘干（冷卻機）8－調味系統9－計算機控制系統12345678第71頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第72頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1、擠壓機內的輸送和混合輸送段螺桿上的螺旋螺距不變，螺槽深，物料只是被推動向前物料從輸送段被推進第二段內即進入了混合破碎區，物料在此段內除被繼續向前推動之外，還兼有攪拌作用。有的生產工藝還在此段加入液體輔料，與主料充分混合。這一段螺桿上的螺距比輸送段的略小，故有輕微壓縮的作用五、擠壓機內各階段的工作過程和質構變化第73頁,共123頁，2024年2月25日，星期天輸送和混合特點物料是以相對自由的顆粒狀匯集螺槽內食品物料很少或沒有內部剪切物料尚未發生任何質構上的變化，能量的消耗不大第74頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2、擠壓機內食品原料的壓縮和剪切這段螺旋的變化如圖所示壓力---溫度dA<dB<dC第75頁,共123頁，2024年2月25日，星期天壓縮和剪切的特點物料繼續被推進，由于摩擦熱和剪切熱以及有的還有外熱，使物料溫度急劇上升，部分物料開始由固態粉粒狀變成液態狀，并與固態粉粒相混合揉捏而成面團食品物料在剪切段中開始發生質構變化，從一種生的或沒有“煮”過的粒狀改變為可塑面團，向熔融狀態過渡，故又稱為過渡段第76頁,共123頁，2024年2月25日，星期天此過程由熱引起的變化蛋白質的水合作用和變性淀粉的水合作用、膠凝作用和糊化氨基酸和還原糖的褐變反應食品原料中的抗營養因子、維生素和酶發生化學變化食品原料中的微生物被殺滅第77頁,共123頁，2024年2月25日，星期天3、擠壓機內食品原料的加熱和熔融

該段螺距最小、螺旋槽底徑最大，機械能轉化成熱能最多；有的還外部給予加熱；因此，在這段里壓力和溫度急劇上升，并在螺桿端頭和模頭之間的間隙處達到最大值。第78頁,共123頁，2024年2月25日，星期天4、擠壓機內的均壓和擠出成形物料熔融后，在螺桿的推動下進入均壓和成形段均壓和成形段的作用是建立一個均壓區，使物料穩定均勻地通過模頭，使擠出的產品成為所需要的形狀第79頁,共123頁，2024年2月25日，星期天圖5單螺桿小直徑擠壓機出口簡圖1-螺桿2-筒體3-模頭

小型擠壓機的均壓段結構簡單，就是在螺桿端部與模頭之間的一個狹小間隙形成均壓空間，基本上保證模孔處物料的進出壓差，使擠出的產品符合要求，如圖所示均壓和擠出成形第80頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

對于大直徑的單螺桿擠壓機或雙螺桿擠壓機來說，模頭模孔的數量不止一個，孔的形狀也較復雜，為保證模頭各孔的進口壓力相等，物料流速也相同，通常的設計方法是在螺桿的末端加均壓板即多孔板，在模頭的進孔端前加導流板，如下圖所示

雙螺桿擠壓機均壓形成示意圖1—螺桿2—機筒3—多孔板4—導流板5—模頭第81頁,共123頁，2024年2月25日，星期天六、物料膨化后物理和化學性質的變化淀粉蛋白質脂肪甜味劑調味料色素維生素和礦物質第82頁,共123頁，2024年2月25日，星期天擠壓過程中的淀粉淀粉在擠壓食品中所起的作用賦形作用密度控制硬度控制吸水速度控制風味調解

第83頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（一）淀粉在擠壓過程中所產生的糊化、降解作用可采用下列的指標衡量淀粉在擠壓過程中的變化情況。糊化度：糊化之后的淀粉與總淀粉含量之比。吸水指數

(WAI)：表示擠壓后擠出物吸收水分的程度。將一定水分含量的擠壓樣品懸浮于水中，在樣品經過離心分離以及除去上層清液之后，每克樣品所形成的膠凝體的質量。水溶性指數(WSI)：上述試驗的上層清液中所含原始樣品的百分率。淀粉糊化程度高，降解程度大的樣品水溶性指數大。含水酒精可溶碳水化合物：用80%的酒精對擠壓樣品進行萃取，萃取出的成分占整個樣品的比例。第84頁,共123頁，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溫度下，其顆粒會溶脹分裂，內部有序態的分子之間的氫鍵斷裂，分散成無序狀態，這個作用稱為糊化作用。糊化之后的淀粉也稱α－淀粉。淀粉糊化后，吸水性增大，易受酶的作用，進入人體后易消化，產品質地柔軟。第85頁,共123頁，2024年2月25日，星期天純淀粉先是由未膠化的白色逐漸變為凝膠化的無色半透明體淀粉在升壓、升溫和剪切的共同作用下，大分子結構鍵斷裂而變成了低分子，如淀粉結構中的1—4糖苷鍵斷裂使其成為葡萄糖、麥芽糖等，而更主要的原因是在高溫、高壓下，淀粉分子發生了糊化(α化)第86頁,共123頁，2024年2月25日，星期天影響淀粉糊化度的因素幾乎與擠壓過程中所有的參數都有關：擠壓溫度物料水分含量螺桿轉速擠壓機結構(螺桿、簡體的形狀)剪切力淀粉在擠壓機內的滯留時間模頭出口形狀等第87頁,共123頁，2024年2月25日，星期天影響淀粉糊化的因素1、糊化溫度甘薯淀粉：82～83℃大米淀粉：68~78℃小麥淀粉：59～64℃玉米淀粉：62~70℃馬鈴薯淀粉：58～66℃。第88頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2、降解作用淀粉在擠壓過程中，除了發生糊化作用外，還會產生部分降解的糊精化現象。第89頁,共123頁，2024年2月25日，星期天溫度高、水分含量低時，產生糊精化現象顯著，它使水溶性指數增大，吸收指數降低。轉速增加會使降解程度增大。降解度和糊精度高會使產品產生粘牙感。第90頁,共123頁，2024年2月25日，星期天直鏈淀粉和支鏈淀粉在擠壓過程中變化淀粉中直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例會影響擠壓制品的質構特性：支鏈淀粉能促進膨化，使產品變輕，變松脆；直鏈淀粉含量高時，擠出物光亮，表面和組織均勻有彈性，擠出過程所需動力較少。含量過高的原料制成的產品較硬，膨化度小。

第91頁,共123頁，2024年2月25日，星期天制作小吃食品時，為達到良好的口感和一定的硬度，直鏈淀粉含量一般需20％～50％之間.超過50％以上，則制品的結構便過度密實，膨化欠佳，硬度大。由于直鏈淀粉含量高時，膨化度、溶解度較小、吸水速度較慢，故產品浸于水中或牛奶中保持形狀不會馬上變成糊狀的相對時間較長，這對于提高某些谷物早餐制品的質量是有好處的。

下面是部分作物直鏈淀粉含量如表所示第92頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（二）擠壓過程中的蛋白質

谷物原料的蛋白質含量較低(除少數豆類作物，而且谷物蛋白質中必需氨基酸之一賴氨酸的含量有限，因而所含蛋白質的生物學效價差。在生產谷物早餐制品及擠壓小吃食品時，有時需對原料進行營養上的合理搭配，以強化蛋白質。第93頁,共123頁，2024年2月25日，星期天蛋白質在擠壓過程中性狀的變化擠壓時水分、溫度對蛋白質的影響擠壓過程中蛋白質含量的變化擠壓過程中氨基酸含量的變化第94頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1、擠壓時水分、溫度對蛋白質的影響蛋白質在水分含量較高時加熱，會發生變性，產生絮狀沉淀或形成凝膠結構。擠壓的過程是高溫、低水分的加工過程，過程中物料呈熔融狀態，并經歷了均質化的作用。在高溫、高壓、高剪切力的作用下，改變原有的蛋白質結構。當物料被擠壓經過模具時，絕大多數蛋白質分子沿物料流動方向成為線性結構，并產生分子間重排。第95頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2、擠壓過程中氨基酸含量的變化實驗條件：利用雙螺桿擠壓機研究了擠壓過程中蛋白質的變化，所用原料的組成為42％小麥粉，20％玉米淀粉，20％蔗糖，11％大豆分離蛋白，6％干酪素，1％NaCl。在這種混合原料中，總蛋白質的26％來自小麥粉，25％來自酪蛋白49％來自大豆蛋白。

第96頁,共123頁，2024年2月25日，星期天結果分析賴氨酸有較明顯的損失，用條件I擠出后賴氨酸損失13％，用條件Ⅳ擠出后損失37％；水分含量的提高，對于賴氨酸的保留有十分有益的作用。除賴氨酸之外，蛋氨酸的損失也比較大，在26％~28％左右。胱氨酸損失17％左右，精氨酸損失20％左右。酪氨酸在210℃以下幾乎沒有損失，但是當溫度高于210℃時，損失約10％。除此之外，其余的氨基酸在整個擠壓過程中變化不大。

第97頁,共123頁，2024年2月25日，星期天擠壓過程中，原料糖含量在一定程度上影響氨基酸含量的下降。從上述實驗結果也可以看出，糖含量相同的情況下，氨基酸損失隨溫度升高而增大，而水分含量的提高則有利于氨基酸的保留。糖對氨基酸含量變化的影響主要來自美拉德反應。

蛋白質在擠壓過程中所產生的部分降解使游離氨基酸的含量升高。

第98頁,共123頁，2024年2月25日，星期天蛋白質經擠壓后，由于其結構變化而易受酶的作用，因而其消化利用率得到了提高。蛋白質含量高的原料一般在擠壓時膨化程度低。因此，在這種情況下，為了提高產品的膨化率，往往需要提高擠壓溫度和適當調整水分含量。擠壓過程中若蛋白質含量高，則物料的粘稠度大，擠壓過程中的能耗大。

第99頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（三）擠壓過程中的脂肪變化

在相同條件下，擠壓食品與其他類型的食品相比往往具有較長的貨架期。原因：原料一般經過擠壓加工之后，淀粉糊化，蛋白質變性，生長抑制因子破壞，脂肪氧化酶和脂肪水解酶也破壞。擠壓過程是一個高溫高壓的過程，對產品起到了很好的殺菌作用。擠壓產品的水分含量一般較低，由于脂肪在擠壓過程中能夠與淀粉和蛋白質形成復合物，而這些復合物又能降低擠壓產品在保存時的氧化現象。第100頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

許多研究表明，在擠壓過程中，原料中絕大多數脂肪與淀粉、蛋白質形成了復合物。降低了擠出物中游離脂肪的含量。例如玉米經擠壓之后，游離脂肪含量由4.22%下降至1.65%.第101頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1、脂肪在擠壓過程中的生成物脂肪復合體：脂肪復合體的生成，使得脂肪受到淀粉和蛋白質的保護作用，對降低脂肪的氧化速度和氧化程度，延長產品的貨架期起到了積極的作用。不飽和脂肪酸的順、反式異構現象。第102頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2、脂肪復合體生成的作用防止氧化、延長貨架期:脂肪復合體的生成，使得脂肪受到淀粉和蛋白質的保護作用，對降低脂肪的氧化速度和氧化程度，延長產品的貨架期起到了積極的作用。改善產品的質構和口感。

第103頁,共123頁，2024年2月25日，星期天3、擠壓小吃食品中加脂肪的方法第一種：擠壓后將油脂噴涂在擠出產品上。在產品最終含脂量相同的情況下，采用噴涂方法易產生膩口感，易產生氧化現象，并且油脂會沾涂在包裝袋上，還會在包裝袋上粘附微細的碎屑，從而影響產品的外觀和影響消費者食欲。第二種：擠壓前將油脂均勻混合在原料里。若在擠壓前將油脂混合在原料里，則會因脂肪復合體的形成而減少第一種現象的出現。

第104頁,共123頁，2024年2月25日，星期天4、添加脂肪的影響脂肪含量在10%以下時，它對產品膨化率的影響很小，但含量較高時，會使產品的膨化率明顯下降。小吃食品的含油量在20％以上，會提高產品的口味，產生繼續想吃的食欲。脂肪含量過多又會產生油膩口感，并且給產品的保存帶來麻煩。

第105頁,共123頁，2024年2月25日，星期天5、常用的抗氧化劑丁基羥基茴香醚(BHA)2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚

(BHT)特丁基對苯二酚

(TBHQ)沒食子酸丙酯

(PG)等

第106頁,共123頁，2024年2月25日，星期天四、擠壓過程中的甜味劑

1、甜味劑的加入方式：將甜味劑混合在原料里，經擠壓后，甜味劑會更均勻地分布于產品中。這樣得到的產品風味柔合。將甜味劑均勻噴撒于擠出產品的表面。用這種方式得到的產品，往往入口較甜，但過后觸及內部無味，產品口感不均一。一般生產時，糖要先經粉碎，制成糖粉，或制成晶粒很細的糖。許多廠家生產采用兩種方式相結合，一部分甜味劑混在原料中，一部分噴撤于產品表面。

第107頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2、常用的甜味劑

蔗糖（最常用）葡萄糖麥芽糖淀粉糖漿果葡糖漿甜菊苷糖精蛋白糖第108頁,共123頁，2024年2月25日，星期天3、糖在擠壓過程中出現的現象焦糖化反應（溫度超過250℃

）在無水（或濃溶液）條件下加熱糖或糖漿，用酸或銨鹽作催化劑，生成焦糖的過程。啤酒美色劑、耐酸焦糖色素（可用于可口可樂飲料）；焙烤食品用焦糖色素美拉德反應（溫度較低時）美拉德反應即羰基化合物和氨基化合物在少量水存在下的反應，反應產物有褐色色素和風味物質。缺點：1營養損失，特別是必須氨基酸損失嚴重；2產生某些致癌物質降低產品的膨化率降低原料中淀粉的糊化率第109頁,共123頁，2024年2月25日，星期天五、擠壓過程中的調味料

1、對所添加調味料的要求必須與天然產品的香氣和風味盡可能一致或相似

對擠壓產品的口感和組織狀態不應產生