基本介紹
- 中文名：擠壓膨化
- 外文名：Extrusion technology
原理,過程變化,澱粉,蛋白質,脂肪,其他成分,設備介紹,套用,
原理
物料被送入擠壓膨化機中,在螺桿、螺旋的推動作用下,物料向前成軸向移動。同時,由於螺旋與物料、物料與機筒以及物料內部的機械摩擦作用,物料被強烈地擠壓、攪拌、剪下，其結果使物料進一步細化、均化。隨著機腔內部壓力的逐漸加大,溫度相應的不斷升高,在高溫、高壓、高剪下力的條件下,物料物性發生了變化,由粉狀變成糊狀,澱粉發生糊化、裂解，蛋白質發生變性、重組，纖維發生部分降解、細化,致病菌被殺死,有毒成份失活。當糊狀物料由模孔噴出的瞬間,在強大壓力差的作用下，水分急驟汽化,物料被膨化，形成結構疏鬆、多孔、酥脆的膨化產品,從而達到擠壓膨化的目的。
過程變化
擠壓膨化過程中物料組分的變化
澱粉
隨著擠壓強度的提高，澱粉糊化程度也會增加。這些大分子降解的程度也受擠壓因素的影響如溫度、水分含量及螺桿轉速，這些擠壓因素導致最終產品發生一系列的物理化學變化，同時也導致其消化率的變化。澱粉有直鏈澱粉與支鏈澱粉之分,它們在擠壓膨化過程中表現出不同的特性。澱粉中直鏈澱粉與支鏈澱粉的比率影響擠壓製品的組織特性。支鏈澱粉能促進膨化,使產品很輕、很鬆脆；相反,用直鏈澱粉含量高的澱粉或塊莖植物的澱粉製成的產品質地較硬,膨化程度較小。澱粉中直鏈澱粉含量越高,膨化物的膨化指數越小。
蛋白質
在一般擠壓條件下，指低溫、高含水量、低螺桿轉速，植物蛋白的營養價值通常有所增加，這主要歸功於對蛋白質第 1、2 級高級結構的結構修飾和原存在於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、高螺桿轉速，蛋白質的消化率和胺基酸的利用率會降低。一個主要的原因就是美拉德反應導致胺基酸利用率的降低。賴氨酸是穀物中的限制性胺基酸，其利用率的降低會立即導致蛋白質營養價值的降低。
脂肪
擠壓膨化可能會降低脂肪的營養價值，其機制包括氧化、氫化及順反異構化作用。擠壓膨化後，脂肪含量會隨直鏈澱粉-脂複合物的形成而減少；不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸之間的比例會有所降低，反式脂肪酸會有所增加。但這種變化太微乎其微，以至於不會對營養價值造成顯著影響。
其他成分
有關纖維素在擠壓過程中的變化，比較一致的觀點是認為擠壓可顯著提高可溶性膳食纖維，並改善其理化性質和儲藏性能，產生了微粒化效果，這主要由於經過高溫高壓、高剪下作用力的擠壓膨化後，纖維素、木質素分子間化學鍵裂解，分子的極性、化學特性和生物化學特性都發生改變。
在擠壓過程中糖呈溶融狀態，若溫度太高，容易導致焦糖化，會影響產品感官質量，嚴重時還會導致堵機。在擠壓過程中，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停留時間而上升。
設備介紹
擠壓膨化設備有單螺桿擠壓機、雙螺桿擠壓機和多螺桿擠壓機, 目前套用較多的是單螺桿和雙螺桿擠壓膨化機, 三螺桿擠壓機是近年來出現的新產品。
單螺桿擠壓膨化機雖然生產成本、能耗較低, 但是工藝參數較難控制, 機器不容易清洗, 產品形態較差, 對原料要求高, 主要用於澱粉含量較高的物料, 不適用於油料作物。隨著擠壓膨化技術的發展, 隨後出現了雙螺桿擠壓膨化機和三螺桿擠壓膨化機, 其中三螺桿擠壓機混合特性好, 節能環保, 生產效率高, 前景可觀, 但其設計及作用機制方面研究不足, 該技術還處於理論階段, 套用於實際生產還需要進一步深入研究。雙螺桿擠壓膨化機以其性能佳、效率高、成本低、產品質量好和適用範圍廣而廣泛套用於食品與飼料行業。單螺桿和雙螺桿擠壓膨化機的一般比較。
套用
在食品工業中的套用
擠壓膨化技術套用於食品加工可以分為兩類：一類以紅薯、大米等薯類及穀物作為主料，經過膨化形成疏鬆多孔狀產品、再經脫水和油炸後，在表面添加各種美味的調味料，製成老少皆宜的膨化休閒小食品，如玉米果、膨化蝦條等；另一類為夾心膨化小吃食品，其製作方法為：在膨化物擠出的同時將朱古力、乳酪、糖等餡料注入之前由相應模具形成的管狀物中，從而製成膨化夾心食品。這種夾心膨化小吃，不僅具有蓬鬆酥脆的特點，而且可注入入各種焰料的品種，賦予其朱古力、水果、冰激凌等的風味。另外，膳食穀物早餐、嬰幼兒食品、調味劑等食品中也套用到了擠壓膨化技術。
食醋、醬油、黃酒、啤酒等發酵工業中已經成功套用擠壓膨化技術。採用經過擠壓膨化後的穀物類原料，對發酵過程非常有利，由於蛋白質、澱粉等大分子物質降解成可溶性糖和胺基酸等小分子物質，這些小分子物質恰恰是酵母在發酵初期所大量需要的。同時擠壓膨化後原料結構改變，與酶和酵母的接觸範圍大大增加，加快了酶促反應，減少酵母和酶用量，從而縮短發酵周期。
由於運用擠壓膨化浸出法生產的食用油。具有油品質量高、油脂浸出速度快以及能耗低等優點目前大部分油脂生產工廠都已使用擠壓膨化預處理技術，相關企業正在考慮是否將擠壓膨化預處理技術作為標準生產技術進行推廣。
在飼料行業中的套用
