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擠壓膨化技術(shù)在谷物中的應用
閱讀：2649 發(fā)布時間：2011-11-24 雙螺桿擠壓膨化技術(shù)在谷類食品加工中的應用
市場背景：
1.我國幅員遼闊，谷類及雜糧類產(chǎn)品種類豐富，產(chǎn)量巨大，但這些谷類或雜糧基本都停留在簡單加工的初步階段，產(chǎn)業(yè)鏈短，深加工產(chǎn)品少，產(chǎn)品單一，原料浪費驚人,歐美日等發(fā)達國家農(nóng)副產(chǎn)品深加工率達到了90%以上，而我們國家目前還僅僅維持在20%-30%的水平。
2.人們生活水平逐步提高，生活節(jié)奏越來越快，健康生活更加離不開營養(yǎng)健康的食品，人們再也不是停留在滿足吃飽的階段，人們需要更多好吃好看而又健康營養(yǎng)，安全，快捷方便的食品。在目前國內(nèi)食品安全事故頻出的時期食品安全顯得尤為重要。
如果我們能充分利用好食品擠壓膨化加工技術(shù)，或許我們就找到了解決這個問題的一個行之有效的方案。
食品擠壓膨化加工技術(shù)是集粉碎，混合、加熱、殺菌、膨化成型、干燥、烘烤、噴涂及干燥冷卻為一體的*，是指物料經(jīng)預處理（粉碎、調(diào)質(zhì)、混合等）后，通過機械作用迫使其通過一個專門的模具孔，以形成一定形狀和組織狀態(tài)的產(chǎn)品。該技術(shù)的應用，*改變了傳統(tǒng)的谷物食品加工方法，不僅減化了傳統(tǒng)谷物食品的加工工藝、縮短了生產(chǎn)周期、降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本和勞動強度，而且還豐富了谷物食品的花色品種、改善了產(chǎn)品的組織狀態(tài)和口感、提高了產(chǎn)品質(zhì)量和衛(wèi)生標準，是一種經(jīng)濟實用的新型加工技術(shù)。該技術(shù)同時具有節(jié)能，環(huán)保，節(jié)約，，安全，靈活，應用廣泛等特點。
食品擠壓膨化加工原理：
含有一定水分的物料,在擠壓機腔體內(nèi)受到螺桿的推動作用、不同螺桿元件對物料進行高速的混合、剪切、擠壓等多重作用，同時還受到了來自于外部的加熱或物料與螺桿和套筒的內(nèi)部摩擦熱的加熱作用,此綜合作用的結(jié)果可使物料熟化、組織化，經(jīng)模板出料，物料在高溫高壓狀態(tài)突然釋放到常溫常壓狀態(tài)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生了顯著的變化，zui終制成膨化的產(chǎn)品，通過對出料模板的更換，可制造出各種形狀的產(chǎn)品。
食品擠壓的加工特點：
1.應用范圍廣
擠壓技術(shù)可利用各種單一的谷類或雜糧類來加工各種膨化食品和強化食品，又可用于多種原料如豆類、谷類、薯類等混合搭配加工膨化食品。
2.口感改善，形狀風味豐富多樣
可根據(jù)市場上不同人群的口味需要調(diào)配噴涂出甜，咸，酸等多種口感，也可保留原味，同時也改變了人們對于粗糧口感粗糙的印象。粗糧經(jīng)擠壓膨化處理后，能改變物料的組織結(jié)構(gòu)、密度和復水性，使產(chǎn)品質(zhì)地變軟，改善了口感和風味。更重要的是只需改變原料和模具頭，就可生產(chǎn)出品種多類、形狀各異的產(chǎn)品。
3.營養(yǎng)損失少，易消化吸收
許多粗糧中富含礦物質(zhì)、維生素及人體必需的氨基酸等營養(yǎng)成分，物料在擠壓過程中由于受熱時間短，營養(yǎng)成分破壞程度小，蒸煮擠壓時，淀粉蛋白質(zhì)脂肪等大分子物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)均不同程度發(fā)生降解，呈多孔疏松質(zhì)結(jié)構(gòu)，有利于人體更好的消化和吸收。
4.生產(chǎn)，節(jié)能環(huán)保，安全
擠壓設備連續(xù)工作能力強、生產(chǎn)效率高，自動化程度高，操作簡便，生產(chǎn)成本低，與傳統(tǒng)蒸煮法相比有明顯優(yōu)勢，生產(chǎn)能力可達1噸/小時以上；物料工藝水分相對低再干燥所耗能減少，能源利用率高，符合人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略（同類產(chǎn)品僅為傳統(tǒng)方法25-40%的能耗）；物料在全封閉狀態(tài)下生產(chǎn)，生產(chǎn)過程無廢水、廢氣、廢渣產(chǎn)生，過程中沒有原料流失；物料在全封閉狀態(tài)下生產(chǎn)，各種傳感器智能在線檢測記錄，人為因素小，食品安全性高；
5.產(chǎn)品有利于長期儲存
經(jīng)蒸煮擠壓后的食品不易"回生"而且水分低，有利于長期儲藏。
擠壓膨化過程中谷物成分的變化
在擠壓膨化過程中，物料組分一般會發(fā)生復雜的物化變化。谷物主要成分有蛋白質(zhì)、淀粉、脂類物質(zhì)、膳食纖維及維生素、礦物元素等，它們也會發(fā)生相應變化。
A.蛋白質(zhì)
在擠壓過程中，蛋白質(zhì)會發(fā)生很多變化，如功能性變化、營養(yǎng)性變化、在水和稀鹽溶液中溶解性下降、賴氨酸損失、組織結(jié)構(gòu)化、可消化性提高等，其中蛋白質(zhì)變性是zui重要的。
B.淀粉
擠壓與其他食品加工方式相比，一個主要區(qū)別就是在較低水分含量下（12%～22%）就可發(fā)生淀粉糊化。
淀粉糊化后，吸水性增大，易受酶作用，進入人體后易消化，產(chǎn)品質(zhì)地柔軟。不同食用淀粉其糊化溫度略有差別，變化范圍在55～85℃之間。有人研究了15個擠壓加工變量對玉米淀粉糊化程度的影響，結(jié)果表明物料水分含量和擠壓機套筒溫度對玉米淀粉的糊化度有顯著影響，提高物料水分含量和套筒溫度可提高產(chǎn)品的糊化度。有學者研究發(fā)現(xiàn)，在喂料水分為18%～27%，轉(zhuǎn)速小于140r/min，溫度大于80℃時，小麥淀粉急劇糊化。物料在高水分含量時，其產(chǎn)物糊化度也較高，但隨著喂料水分的增大，其糊化度呈下降趨勢。
淀粉在擠壓過程中，除發(fā)生糊化作用外，還會產(chǎn)生部分降解糊化現(xiàn)象。降解度和糊化度高會使產(chǎn)品產(chǎn)生黏牙感。淀粉降解后相對分子質(zhì)量在2000以上，可認為擠壓過程中淀粉已發(fā)生輕微糊化作用。
C.脂類物質(zhì)
研究表明，在擠壓過程中，絕大多數(shù)脂肪與淀粉、蛋白形成復合物，直鏈淀粉蜷曲成螺旋狀態(tài)，每個螺旋狀態(tài)含有6個葡萄糖殘基，脂肪貫穿于直鏈淀粉螺旋管中，成為淀粉脂肪的復合物，降低擠出物中游離脂肪含量。擠壓過程中，粗脂肪下降，結(jié)合脂肪隨著淀粉糊化不斷升高。
D.膳食纖維
擠壓過程可使總纖維素含量降低。擠壓可減小果膠和半纖維素的分子量，導致纖維素水溶性大大提高。此外，在低水分含量條件下進行擠壓操作，可明顯提高可溶性纖維素含量，降低不溶性纖維素含量，增加的可溶性纖維素由木糖、阿拉伯糖、甘露糖和糖醛酸組成。
E.維生素
因維生素組成差異很大，所以在擠壓操作中不同維生素穩(wěn)定性不同，降低擠壓機腔內(nèi)溫度和剪切力都能對維生素起保護作用。在*中，*和*zui穩(wěn)定，*和*及它們相關(guān)化合物，如胡蘿卜素和生育酚，在加熱和氧氣存在下都不穩(wěn)定。β-胡蘿卜素是作為色素和抗氧化劑加入食品中，在擠壓中熱降解是導致β-胡蘿卜素損失的zui主要因素。*中對熱zui敏感的是*1，在擠壓過程中*1穩(wěn)定性變化很大。據(jù)有關(guān)報道，*1損失范圍在1%～100%之間，而*2和*不受影響。
F.礦物元素
谷物中存在植酸鹽可螯合礦物元素，擠壓可通過改變植酸鹽影響礦物元素吸收。值得注意的是在擠壓之前對食品進行礦物元素強化會帶來新的問題:金屬離子與酚類化合物形成絡合物會使產(chǎn)品色澤變暗，降低產(chǎn)品感官特性。