生產(chǎn)管理知識擠壓膨化食品的生產(chǎn)修

第一節(jié)概述一、擠壓與膨化食品1、膨化食品:谷物或蛋白質(zhì)等原料經(jīng)加工后體積膨脹許多倍,內(nèi)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：急熱使水分急速氣化高壓加熱中突然降壓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(xù)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一節(jié)概述4、擠壓食品與膨化食品的關系第一節(jié)概述擠壓食品膨化食品擠壓膨化食品擠壓非膨化食品油炸焙烤膨化膨化食品食品……二、擠壓膨化食品發(fā)展簡史第一節(jié)概述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(zhàn)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(yǎng)米粉等；美國用擠壓式膨化機生產(chǎn)出小學生課間食品。60年代中期，擠壓機進一步發(fā)展完善：第一節(jié)概述應用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(fā)展起來；擠壓加工技術應用領域由單純生產(chǎn)谷物食品，發(fā)展到生產(chǎn)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(shù)和擠壓過程機理也進行了研究。70年代，許多國家紛紛展開擠壓機理的探討：第一節(jié)概述研究各種谷物及蛋白類食物在擠壓過程中發(fā)生的一系列變化，以及擠壓食品的營養(yǎng)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(chǎn)品、仿生制品、調(diào)味品、乳品、糖果制品、巧克力制品、方便面等食品的加工。目前，國外擠壓食品已成為單獨一大類方便食品：第一節(jié)概述有主食類、早點類、兒童食品、各種小食品等方便食品。日本在1979年生產(chǎn)的擠壓膨化食品種類有幾百種之多，年產(chǎn)量14.6萬噸。美國的擠壓膨化食品年產(chǎn)值達到了十幾億美元，暢銷世界各地。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(chǎn)食品得到了很大的發(fā)展。擠壓膨化食品朝著高高效效節(jié)節(jié)能能、、產(chǎn)產(chǎn)品品風風味味多多樣樣化化、、美三、擠壓膨化食品的分類第一節(jié)概述1、根據(jù)原料和加工過程分直接膨化食品-----爆米花、爆薯片、爆豆子原料（谷物、薯類、豆類）→膨化→調(diào)味膨化再制食品-----面包、餅干、糕點原料→膨化→粉碎→再制2、根據(jù)最終產(chǎn)品的膨化度分輕微膨化食品-----通心面條、豆筋半微膨化食品-----植物組織蛋白、鍋巴全膨化食品-----玉米膨化果、麥圈3、根據(jù)加工食品用的主要原料分第一節(jié)概述淀粉質(zhì)擠壓食品蛋白質(zhì)擠壓食品脂肪質(zhì)擠壓食品4、根據(jù)生產(chǎn)食品的性狀分小吃食品-----麥圈、鍋巴面食類-----空心面條、豆筋快餐食品-----早餐谷物、快餐粥風味、形狀四、擠壓膨化加工及產(chǎn)品的特點第一節(jié)概述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(nèi)，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(fā)，使產(chǎn)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(chǎn)生有利影響，如使食品的可消化性、速食性、滅霉率等趨于最大四、擠壓膨化加工及產(chǎn)品的特點第一節(jié)概述2、擠壓膨化食品的優(yōu)點產(chǎn)品營養(yǎng)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(zhì)消化率76→84%食用快速方便----不易回生食品風味好，用途廣衛(wèi)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%第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論一、擠壓加工基本原理1、基本原理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(nèi)溫度壓力升高(溫度可達150~200

℃，壓力可達到lMPa以上)，然后從一定形狀的?？姿查g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驟汽化，水

的體積可膨脹大約2000倍。膨化的瞬間，谷物結構發(fā)生了變化，它由生淀粉(β-淀粉)轉(zhuǎn)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。一種擠壓膨化食品的溫度、時間變化曲線2、擠壓機主要部件一臺擠壓設備通常由如下主機、輔機及控制系統(tǒng)所組成:擠壓系統(tǒng):主要由機筒和螺桿組成，是擠壓設備的關鍵部分主機傳動系統(tǒng):作用是驅(qū)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(zhuǎn)速加熱冷卻系統(tǒng)：保證蒸煮擠壓過程中所需要的溫度第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論進料器:其作用是按需要定量供送原材料入機，并保證安全進料輔機液體進料器: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(tǒng):保障設備，主要是傳動系統(tǒng)，在生產(chǎn)過程中不會升溫設備潤滑系統(tǒng):保障設備的五常運轉(zhuǎn)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(chǎn)品一定外形模具:給予產(chǎn)品一定形狀控制系統(tǒng)——主要由電氣、儀表和執(zhí)行機構組成二、擠壓過程和質(zhì)構變化完整的擠壓食品加工過程擠壓機內(nèi)各階段的工作過程和質(zhì)構變化第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論（一）完整的擠壓食品加工過程第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論原料粉碎混合預處理喂料擠出升熔融加壓熱混

粉合

碎壓輸送縮調(diào)味切斷

烘干(冷卻)成品包裝幾點說明第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論擠壓生產(chǎn)過程實際上是連續(xù)漸變的螺桿長徑比L/D小的螺桿擠壓機各段的區(qū)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(qū)域同時完成正是由于這么多工序都在一臺擠壓機內(nèi)完成，所以，擠壓加工具有占地面積小、用時短等許多優(yōu)點18第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論2

3

4 5

6

7圖食品擠壓生產(chǎn)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(diào)味系統(tǒng)9－計算機控制系統(tǒng)（二）擠壓機內(nèi)各階段的工作過程和質(zhì)構變化第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論1、擠壓機內(nèi)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(nèi)即進入了混合破碎區(qū)，物料在此段內(nèi)除被繼續(xù)向前推動之外，還兼有攪拌作用。有的生產(chǎn)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輸送和混合特點第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論物料是以相對自由的顆粒狀匯集螺槽內(nèi)食品物料很少或沒有內(nèi)部剪切物料尚未發(fā)生任何質(zhì)構上的變化，能量的消耗不大2、擠壓機內(nèi)食品原料的壓縮和剪切第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論這段螺旋的變化如圖所示壓力---溫度dA<d

<B

dC壓縮和剪切的特點第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論物料繼續(xù)被推進，由于摩擦熱和剪切熱以及有的還有外熱，使物料的溫度急劇上升，部分物料開始由固態(tài)粉粒狀變成液態(tài)狀，并與固態(tài)粉粒相混合揉捏而成面團食品物料在剪切段中開始發(fā)生質(zhì)構變化，從一種生的或沒有“煮”過的粒狀改變?yōu)榭伤苊鎴F，向熔融狀態(tài)過渡，故又稱為過渡段此過程由熱引起的變化第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論蛋白質(zhì)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(yǎng)因子、維生素和酶發(fā)生化學變化食品原料中的微生物被殺滅3、擠壓機內(nèi)食品原料的加熱和熔融第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論該段螺距最小、螺旋槽底徑最大，機械能轉(zhuǎn)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。4

、擠壓機內(nèi)的均壓和擠出成形第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論物料熔融后，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(qū)，使物料穩(wěn)定均勻地通過模頭，使擠出的產(chǎn)品成為所需要的形狀均壓和擠出成形第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論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?？滋幬锪系倪M出壓差，使擠出的產(chǎn)品符合要求，如圖所示1-螺桿2-筒體3-模頭圖5單螺桿小直徑擠壓機出口簡圖對于大直徑的單螺桿擠壓機或雙螺桿擠壓機來說，模頭?？椎臄?shù)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，如圖6所示1—螺桿

2—機筒

3—多孔板

4—導流板

5—模頭圖第6雙二螺節(jié)桿擠擠壓壓機膨均壓化形食成品示意生圖產(chǎn)的基本理論圖7是一多孔板實例。物流通過多孔板之后的運動流向與軸相平行，并能使各方向的壓力均勻第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論圖7平板狀分流板尺寸在多孔板之后模板之前還有一個導流板或叫分配盤，它的作用是將物料均勻、等量地引到模板上的各出料孔第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論1—導流板

2—?？装鍒D8導流板、?？字械奈锪狭骶€示意圖擠壓機工作應注意的問題第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論食品擠壓理論及擠壓機的試驗研究，對于擠壓機的設計與改進是極為重要的特別注意各段生產(chǎn)能力的變化，注意擠壓機各段的生產(chǎn)能力應該是相等的絕不允許出現(xiàn)q<q<q<q的情況m1

m2

m3

m4qm1——擠壓機輸送段的輸送能力qm2——擠壓機壓縮和剪切段的能力qm3代表擠壓機熔融段的蒸煮能力qm4代表均壓擠出成形能力三、擠壓中食品成分的變化第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論擠壓過程中碳水化合物的變化擠壓過程中蛋白質(zhì)的變化擠壓過程中脂肪的變化2、蛋白質(zhì)在擠壓過程中的變化第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論在高溫、高壓、高剪切的食品擠壓機內(nèi)，蛋白質(zhì)分子結構伸展、重組，表面電荷重新分布趨向均化，分子間氫鍵、二硫鍵等部分斷裂，導致蛋白質(zhì)變性不同來源的蛋白質(zhì)物料在經(jīng)過擠壓加工后，消化率均明顯提高，蛋白質(zhì)的品質(zhì)也獲得改善，所以，擠壓加工為開發(fā)低品質(zhì)蛋白源以提高其營養(yǎng)價值提供了加工手段蛋白質(zhì)在擠壓過程中能與原料中的其他成分如脂肪氧化酶等反應，影響產(chǎn)品風味“人造肉”是一種用擠壓機將蛋白質(zhì)變性后的產(chǎn)品，也被稱為蛋白肉第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論利用擠壓后蛋白質(zhì)消化率明顯提高的特點擠壓加工制造嬰幼兒食品和老年食品，是一種很好的加工手段富含蛋白質(zhì)并可用來擠壓的原料品種很多，如脫脂大豆、濃縮大豆蛋白、菜籽蛋白、棉籽蛋白、芝麻蛋白等3、脂肪在擠壓過程中的變化第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論從加工工藝性能來講：一般來說，擠壓機在生產(chǎn)時，要求原料中的脂肪含量低于12％，因為高脂肪含量的物料與筒體之間的摩擦因數(shù)小造成打滑。另一方面，對于某些物料，一定量的脂肪可以預防物料在擠壓腔里堵塞。所以，脂肪的含量應限定在一定范圍之內(nèi)，不同物料，范圍也不相同。在高溫、高壓和高剪切條件下，甘油三脂會部分水解，產(chǎn)生單甘油和游離脂肪酸，這兩種產(chǎn)物與直鏈淀粉會形成絡合物，影響擠壓過程中的膨化，導致最終產(chǎn)品中淀粉的溶解性和消化率降低，故脂肪對擠壓食品的質(zhì)構重組、成形、口感等影響較大第二節(jié)擠壓膨化食品生產(chǎn)的基本理論第三節(jié)擠壓膨化機械典型的食品膨化機由料箱、螺旋送料器、混合調(diào)理器、螺桿、蒸汽注入孔（或電加熱器），壓模、切刀、齒輪變速箱和電動機等部分組成?；旌险{(diào)理器的作用是對物料先進行濕化和預熱。螺桿系統(tǒng)的作用是對物料進行輸送、壓縮、混合、剪切、蒸煮和滅菌等作業(yè)。擠壓膨化機械的分類第三節(jié)擠壓膨化機械普通擠壓機根據(jù)螺桿轉(zhuǎn)速高速擠壓機超高速擠壓機整體式擠壓機可分式擠壓機分類根據(jù)機筒裝置結構根據(jù)螺桿頭數(shù)單螺桿擠壓機雙螺桿擠壓機多螺桿擠壓機1．單螺桿食品膨化機第三節(jié)擠壓膨化機械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。為了使物料在機筒內(nèi)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：第三節(jié)擠壓膨化機械結構簡單，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。2．雙螺桿食品膨化機第三節(jié)擠壓膨化機械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。嚙合型雙螺桿根據(jù)兩根螺桿的旋轉(zhuǎn)方向，可分為同向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)兩種，見下圖。目前大部分雙螺桿食品膨化機采用同向旋轉(zhuǎn)方式。第三節(jié)擠壓膨化機械第三節(jié)擠壓膨化機械混合螺旋第三節(jié)擠壓膨化機械揉搓剪切螺旋雙軸聯(lián)軸器端螺旋可調(diào)整的螺旋組合SPJ-40雙螺桿擠壓機（華南農(nóng)業(yè)大學研發(fā)）螺桿構造雙螺桿食品膨化機的特點是：①輸送物料的能力強，很少產(chǎn)生物料回流和漏流現(xiàn)象；②螺桿的自潔能力較強；③螺桿和機筒的磨損量較?。虎苓m用于加工水分較低和較高（8％～80％）的物料，對物料適應性廣，而單螺桿食品膨化機加工時，若物料水分超過35％，機器就不能正常工作；⑤生產(chǎn)效率高，工作穩(wěn)定。第三節(jié)擠壓膨化機械第三節(jié)擠壓膨化機械第四節(jié)食品擠壓生產(chǎn)技術的研究和發(fā)展其研究主要從兩方面進行：主要研究原料的配方和加工后產(chǎn)品的營養(yǎng)、口感等特性主要研究設備的結構設計和擠壓加工過程食品擠壓生產(chǎn)技術的發(fā)展未來的研究應重視將食品擠出過程中的營養(yǎng)分析、理化特性、加工工藝和設備等幾個不同的研究領域相結合，這樣可以更深刻地認識食品的擠出加工機理將可視化技術應用于食品擠出加工過程的研究上，可直觀分析食品加工的真實過程將擠出機作為生化反應器，從分子水平揭示食品的擠出加工機理，解決實際生產(chǎn)中提出的配方、工藝、設備等方面的問題是食品擠壓技術的發(fā)展方向在新型雙螺桿擠出機全長上，利用不同原料和加料方法進行實驗研究，可優(yōu)化加工配方、加工工藝、加工設備，利用擠出機開發(fā)其他新型食品和飼料資源第四節(jié)食品擠壓生產(chǎn)技術的研究和發(fā)展謝謝！擠壓膨化原理膨化準備階段：擠壓型膨化食品的原料主要是含淀粉較多的谷物粉、薯粉或生淀粉等。這些原料由許多排列緊密的膠束組成,膠束間的間隙很小,在水中加熱后因部分膠束溶解、空隙增