擠壓膨化技術(shù)過(guò)程機(jī)理
擠壓膨化是通過(guò)水分、熱能、機(jī)械剪切和壓力等綜合作用對(duì)食品進(jìn)行膨化的一種技術(shù),是高溫、高壓的短時(shí)加工過(guò)程。當(dāng)含有一定水分的原料通過(guò)供料器進(jìn)入套筒后,隨著螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而向前輸送,當(dāng)物料逐漸受到機(jī)頭的阻力作用時(shí)而被壓縮,通過(guò)壓延效應(yīng)和吸收機(jī)筒外部所加熱量,以及物料在螺桿與套筒間的強(qiáng)烈攪拌、混合、剪切等作用而產(chǎn)生的高溫、高壓,使物料在擠壓腔內(nèi)成熔融狀態(tài),淀粉組織中排列緊密的膠束被破壞,淀粉由生淀粉(β一淀粉)轉(zhuǎn)化為熟淀粉(α一淀粉),即形成了淀粉糊化,此時(shí)物料中的水分仍處于液體狀態(tài)。當(dāng)熔融態(tài)物料進(jìn)入成型模頭前的高溫高壓區(qū)時(shí),呈的流體狀態(tài),最后隨模孔被擠出到達(dá)常溫常壓狀態(tài),物料中的溶膠淀粉體積也瞬間膨化,致使食品內(nèi)部爆裂出許多微孔,體積迅速膨脹,從而形成質(zhì)構(gòu)疏松的膨化食品[2] 。
擠壓膨化技術(shù)基本原理
連續(xù)擠壓蒸煮工藝的核心設(shè)備是擠壓機(jī)。擠壓機(jī)具有壓縮、混合、混煉、熔融、膨化、成型等功能。擠壓機(jī)的腔體可以分成3-5個(gè)區(qū),各區(qū)可以通過(guò)蒸汽或電加熱,也可通過(guò)擠壓摩擦加熱,從而達(dá)到蒸煮物料的目的,物料在腔體中高溫、高壓的作用下,淀粉糊化、蛋白質(zhì)變性。當(dāng)物料通過(guò)擠壓機(jī)腔體各區(qū)的時(shí)候,可溶性的風(fēng)味物資和色素可以通過(guò)腔體在高壓的作用下注入到物料之中。在擠壓腔體的末端,熔融的物料通過(guò)在高壓的作用下通過(guò)模板的模孔而擠出,由于壓力的突然下降,水蒸汽迅速膨脹和散失,使產(chǎn)品形成多孔結(jié)構(gòu),然后膨化的物料被旋轉(zhuǎn)刀切成一定大小的產(chǎn)品。在早餐谷物食品生產(chǎn)中使用的是單螺桿擠壓機(jī)和雙螺桿擠壓機(jī),而雙螺桿擠壓機(jī)同單螺桿擠壓機(jī)相比更具有優(yōu)勢(shì),因?yàn)閱温輻U擠壓機(jī)對(duì)物料粒度、水分要求、組分要求嚴(yán)格,且容易產(chǎn)生物料倒流、螺桿易磨損等問(wèn)題。
擠壓膨化技術(shù)特點(diǎn)
*多變性好
*生產(chǎn)能力大
*成本低
*產(chǎn)品形狀多種多樣
*衛(wèi)生,營(yíng)養(yǎng)損失小,消化吸收率高
*能量的利用率高
*新食品的生產(chǎn)容易
*食品原料中的營(yíng)養(yǎng)幾乎沒(méi)有損失[1]
擠壓膨化技術(shù)分類(lèi)
由于膨化過(guò)程的不同又分為直接擠壓膨化和間接擠壓膨化兩種。
直接擠壓膨化技術(shù)
工作原理:具有一定水分含量和淀粉含量的物料,在擠壓機(jī)的套筒內(nèi)受到螺桿的推動(dòng)作用和卸料模具(或套筒內(nèi)的節(jié)流裝置)的反向阻滯作用,以及受到來(lái)自于外部的加熱,或物料與螺桿、物料與物料、物料與套筒內(nèi)部的摩擦熱的加熱作用,使物料處于高達(dá)3~8MPa的高壓和200℃左右的高溫狀態(tài)。如此高的壓力超過(guò)了擠壓溫度下的飽和蒸汽壓,因而物料在擠出機(jī)套筒內(nèi)水分不會(huì)沸騰蒸發(fā),在如此高溫下,物料呈現(xiàn)熔融狀態(tài)。物料一旦經(jīng)模具口擠出,壓力驟然降低,水分急劇蒸發(fā),產(chǎn)品隨之膨脹。水分的散失,帶走大量熱量,使物料的溫度在瞬間驟降到80。C左右,從而使產(chǎn)品固化定型,得到直接擠壓膨化產(chǎn)品。直接擠壓膨化技術(shù)的工藝流程主要為:
進(jìn)料一(擠壓)膨化一切斷一干燥一包裝一成品
間接擠壓膨化技術(shù)
工作原理:原料在擠壓機(jī)內(nèi)蒸煮,并在溫度低于i00℃時(shí)推進(jìn)通過(guò)模板,原料面團(tuán)在低溫時(shí)成型,這樣可防止物料中水分瞬間變?yōu)檎魵舛a(chǎn)生膨化。產(chǎn)品的膨化工藝主要靠擠出之后的烘烤或油炸來(lái)完成的。在此種工藝中,原料經(jīng)過(guò)擠壓機(jī)之后,只是讓原料達(dá)到熟化、半熟化,并給予產(chǎn)品一定形狀的目的。同時(shí),為了改善產(chǎn)品質(zhì)量,使產(chǎn)品的質(zhì)地更為均一,糊化更為,擠出后的半成品還需經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的恒溫恒濕過(guò)程,然后進(jìn)行后期的烘烤或油炸等工藝的處理。間接擠壓膨化技術(shù)的工藝流程主要為:
進(jìn)料一成坯一干燥一膨化一包裝一膨化食品
與直接擠壓膨化食品相比,間接擠壓膨化食品一般具有較均勻的組織結(jié)構(gòu)、口感較好、不易粘牙、淀粉的糊化較為、膨化度較易控制等特點(diǎn),是較受歡迎的膨化食品[2] 。
擠壓膨化技術(shù)應(yīng)用
小吃食品和休閑食品
早餐谷物食品
通心面類(lèi)食品(擠壓溫度50℃,螺桿轉(zhuǎn)速80rpm,排氣)
速溶粉末嬰幼兒食品
變性淀粉和變性谷物粉
面包片
速溶茶
大豆組織蛋白(原料水分43%,低于60℃/低于60℃/低于180℃/低于180℃)
飼料生產(chǎn)
糖果與巧克力