新疆库车县质量与计量检测所        鲁青杉

　　摘要:挤压膨化技术作为现代食品工程高新技术之一,已广泛应用于食品工业中,并逐步在油脂、酿造、保健食品等多个加工领域中得到应用。本文主要介绍了挤压膨化技术的机理、特点、设备、工艺流程以及该技术的应用情况;并对其的应用前景做出了展望。

　　关键词:挤压膨化技术膨化机  膨化食品  应用

　　Extrusion puffs technical and application of its

　　in food multi- domains

　　Abstract: The extrusion puffs the technology to take one of modern food project high technology and new technologies,Has widely applied in the food industry,And in the fat, brews, the health foods grad- ually and so on in many processings domain obtains the application. This article mainly introduced the extrusion puffs technical the mechanism, the characteristic, the equipment, the technical process as well as this technical application situation;And has made the forecast to its application prospect.

　　Key word: extrusion puffs technical  puffing machine  puff food  application

　　前言

　　挤压膨化技术作为一种新型食品加工技术，在国外发展很快。早在1856年美国的沃得就申请了关于食品膨化技术的专利，而直到20世纪30年代末才首次把膨化技术应用于生产谷物类方便食品[1 ]。在现今粮油食品加工过程在中,挤压膨化技术作为现代食品工程高新技术之一越来越得到众多食品企业的重视,尤其受到以谷类和薯类为主要原料的食品加工企业的青睐。就传统的谷物食品加工方法来说 一般需经过粉碎、混合、成型、烘烤或油炸等生产工序,每道工序均需配置相应的设备,生产流水线长、占地面积大、工艺复杂、劳动强度大。而采用挤压膨化技术加工谷物食品时,只需将原料初粉碎和混合后,即可在一台挤压机上完成蒸煮熟化、酶失活、杀菌、成形、预干燥等多道工序,因而大大简化了工艺,降低了能耗,整个生产过程几乎没有损耗,制造成本明显降低,且无“三废”产生。因此,挤压膨化技术是一种多功能、高产量、高品质的新型食品加工技术[2] 。

　　挤压膨化食品具有品种繁多、质地酥脆、美味可口、携带食用后方便、易于消化吸收等优点。作为一种休闲食品，膨化食品深受消费者尤其是青少年的喜爱和欢迎。就美国来说，各种休闲食品年销售额高大150亿美元，其中30%为马铃薯片。而作为美国最大的膨化食品生产企业的Frito-

　　Lay公司，年销售额达到50亿美元。可以肯定，挤压膨化技术应用于膨化食品的生产具有十分广阔的前景。上世纪90年代美国的Frito-Lay公司、日本的Calbee公司以及欧洲和东南亚的膨化食品企业纷纷在中国投资建厂[3]。挤压膨化技术所表现出的多种优越性以及淀粉等物质在挤压膨化过程中具有的独特的产品构型能力，奠定了挤压技术在谷物食品加工等多种领域中的应用基础；同时,膨化产品具有的显著特点,又推动了挤压膨化技术在诸多加工领域中的应用。

　　1  挤压膨化技术的机理

　　含有一定水分的物料，在积压机的套筒内受到螺杆的推动作用和卸料磨具及套筒内截流装置的凡响阻止作用，另外还受到来自外部和物料与螺杆、套筒内部磨檫热的加热作用，使物料处于3～8MPa和120～200℃的高温下，根据需要可达到更高的温度。由于压力超过了挤压温度下的饱和蒸汽压物料在挤压筒内便产生水分的沸腾和蒸发。在如此高的温度、剪切力和压力下，物料呈现熔融状态。当物料被强行挤出模具口时，压力骤然降为常压，此时水分便发生闪蒸，产生类似“爆炸”的情况，产品随之膨胀。水分从物料中蒸发，带走了大量的热量，这样物料瞬间从挤压过程中的高温降至80℃的相对低温。由于温度的降低，物料从挤压时的状态而固化成型，并保持了膨化后的形状。

　　挤压膨化食品的成分主要以淀粉为主。因此膨化状态的形成主要是靠淀粉完成的，在高温高压状态下，淀粉颗粒首先发生糊化，近而在高温和高剪切的作用下分子之间相互结合和交联，形成网状的结构，该结构经挤压、降温和固化后成为膨化食品结构的骨架，其他原料中的成分填充于其中。因此原料中淀粉的含量直接影响到产品的膨化程度，在原料中没有淀粉存在的情况下，则基本上不产生膨化效果。

　　2  挤压膨化技术的特点

　　2.1 改善实用品质，易于储存

　　采用膨化技术可以使玉米、高粱这些原本含有较多纤维素、维生素的粗硬的组织结构变得膨松柔软，在膨化过程中产生的美拉德反应又增加了食品的色、香、味。从而改善实用品质，使食品具有体轻、松脆、香味浓郁的独特风味。

　　2.2 提高产品质量，减少有害物质

　　挤压过程是一个典型的高温、高压、短时过程，这使物料处理有限，因而在最终产品中几乎保留了原料中所有的营养成分。同时，高温短时过程仍可减少象有害的酶和微生物一样的不良产品因素[4]。

　　2.3 原料适用性广，产品种类多

　　可加工的原料品种繁多,不仅可以对谷物、薯类、豆类等粮食进行深加工,使粗粮细作,生产精美的小吃食品;而且还能加工果蔬、香料及一些动物蛋白。生产膨化小食品时,利用同一台挤压机只需改变原料及模头,即可生产出形状各异的产品。

　　2.4 生产效率高，生产成本低

　　国外大型双螺杆挤压机每小时的生产能力达数十吨,且操作简便。与传统的蒸煮方法相比,用现代挤压膨化技术加工产品,在时耗、能耗、劳动力、占用厂房等方面都有明显降低。

　　2.5 浪费少、无废弃物

　　用淀粉酿酒、制饬糖时，原料经膨化后，其利用率达98℅以上，出糖率提高12℅，出酒率提高20℅[1]。此外，一般来说，除了开机和停机时需要少量原料作引子外,整个生产过程中几乎无废弃物排出,不存在原料浪费现象。

　　3  挤压膨化设备

　　挤压机是从简单的成型机发展而来的,起初只是用于塑料工业,后来逐渐应用于食品及其它行业。目前使用的挤压机主要为螺杆式挤压机,按结构可分为单螺杆和双螺杆两种类型。单螺杆挤压机靠一个从细渐粗、螺距从宽渐窄的螺杆推进物料。目前我国生产的单螺杆挤压机基本上采用螺纹高度较浅的螺杆，转速为300～400r/min，它可产生高磨檫和高剪切力，谷物原料在机筒内停留的时间仅为10～20s，物料在出模前的温度高达130～140℃。双螺杆挤压机有一对相互连续啮合的反向或同向旋转的螺杆，靠正移位原理强制输送物料。在物料输送过程中很少形成压力回流，可使局部压力急剧升高，加快膨化过程，获得高产量。单双螺杆挤压机在食品工业中的应用特点及比较见下表1和表2[5，6]

　　表1 单双螺杆挤压机在食品工业中的应用特点

　　表2 单双螺杆挤压机主要区别

　　4 挤压膨化的工艺流程

　　挤压膨化食品的生产工艺如下所示:原物料→去皮→粉碎→混合(湿润) 调理→输送

　　→喂料→挤压蒸煮、膨化→整形、切割→烘烤→喷油、调味→包装。

　　4.1 粉碎

　　为使原料混合均匀、挤压蒸煮时淀粉充分糊化有利于膨化,各物料(玉米应先除去皮和胚芽) 粉碎至30～40 目颗粒大小,双螺杆挤压机的用料粉碎至60 目以上。

　　4.2 混合调理

　　将不同的原料及辅料按一定比例在加湿机中混合均匀,根据气候和环境温度、湿度的不同确定水量的多少,混合后的原料水分控制在13%～18%。

　　4.3 挤压膨化

　　挤压膨化是整个流程的关键,直接影响到产品的质感和口感。影响挤压膨化的变量较多,物料的水分含量、挤压过程中的温度、压力、螺杆转速、原料的种类及其配比等,一般来说物料水分13 %～18 %之间,挤压温度120～160℃左右,挤压腔压力0. 5～1MPa ,螺转速800～1000 r/ min ,物料在挤压机内停留时间为10～20s[7，8]。直淀粉含量低的原料, 膨化后产品的α 度高, 膨化效果较佳。物料中蛋白质及脂肪含量不同也对膨化质量产生影响,蛋白质含量高的物料挤压时膨化程度低;脂肪含量超过10 %时,会影响到产品的膨化率,而一定量的脂肪可改善产品的质构和风味。不同类型和型号的挤压机,其挤压膨化的最佳工艺参数也有所不同。

　　4.4 整形、切割

　　膨化物料从模孔挤出后,由紧贴模孔的旋转刀具切割成形或经牵引至整形机,经辊压成形后,由切刀切成长度一致、粗细厚度均匀的卷、饼等膨化半成品。

　　4.5 烘烤

　　挤压出来的半成品水分较高,需经带式输送机送入隧道式烤炉作进一步烘烤,使水分低于

　　5 % ,以延长保质期,同时烘烤后产生一种特殊的香味,提高品质。

　　4.6 调味

　　在旋转式调味机中进行。将按一定比例混合的植物油和奶油加温至80 ℃左右,通过雾状喷头使油均匀地喷洒在随调味机旋转而翻滚的物料表面。喷油的目的一是为了改善口感;二是为了使物料容易沾粘调味料。随后喷洒调味料,经装有螺杆推进器的喷粉机将粉末状调味料均匀洒在不断滚动的物料表面,即得成品。为防止受潮,保证酥脆,调味后的产品应即时包装。

　　5 挤压膨化技术的多领域应用

　　5.1 在休闲食品加工中的应用

　　膨化食品是将挤压技术应用于食品加工中最先获得成功的产品。以大米、玉米等谷物类及薯类为主要原料,经挤压蒸煮后膨化成型成为疏松多孔状产品,再经烘烤脱水或油炸后,在表面喷涂一层美味可口的调味料,玉米果、膨化虾条等即属这一类。另一类为膨化夹心小吃食品,是通过共挤压膨化制成,即谷物类物料在挤压后形成中空的管状物,将蛋黄粉、糖粉、奶粉、调味料、香料等各种配料按一定比例加入后,经充分搅拌混匀成为具有较好流动性的夹心料,通过夹心泵及共挤出模具,在膨化物挤出的同时将馅料注入管状物中间,经此道工序加工的膨化夹心小食品,口感酥脆,风味随夹心馅的改变而具多样性,可通过改变其中的夹心料的配方,加工出各种营养强化食品、功能食品。

　　5.2 在油脂浸出中的应用

　　对于高含油油料作物来说，油料在脱壳（皮）后，先经挤压膨化机处理，预先挤出部分油脂，并形成一定结构的料粒再进行浸出，是一项比较理想的新技术。目前在美国、巴西、印度、瑞士等国家均有挤压膨化机生产厂家，其中以美国安得森（ANDERSON Intrntionl Corp）生产的带预榨的、用于处理高含油料的挤压膨化机尤为引人注目。据报道，其产量已高达300t/D[9]。

　　另外，膨化机的发明和其在油料坯片溶剂浸出工艺中的应用极大地增加了溶剂浸出工艺的效率。梁平等人已经在大豆和棉籽坯片方面取得了良好的效果[10]。膨化机内坯片受一系列的断续螺旋的挤压和突出于机筒的固定螺栓的揉搓，使得更多的油细胞破裂。在坯片被捣碎的同时，蒸汽被注入含有坯片的机筒内，坯片在筒内蒸煮15～20s。经过蒸煮改变了坯片的蛋白特性，使之更为柔软。同时，当蒸汽进入机筒并与坯片混合，机筒内部的压力将蒸汽从气相变为 液相，释放出大量的热量，该热量在膨化机内产生有效的蒸煮作用，并且液体渗透坯片，充分的使坯片得以渗透。另外，油料坯片在获得完全蒸煮后，有膨化机出料口释放出来，由于压力骤然降低，坯片内的水分会立即由液相变为气相。当液体变为气体，会把周围的热量吸收过来，这样使蛋白冷却并产生刚硬的，多孔的蛋白结构，这种蛋白的膨胀