第二章-蒸煮挤压膨化食品.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Lai Jian,蒸煮挤压食品 仲恺农业工程学院轻工食品学院,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 蒸煮挤压膨化食品,本章的学习,目的与要求,了解膨化食品的概念与种类,理解挤压膨化加工的原理,了解挤压过程中各成分的变化,掌握挤膨化食品的加工工艺,膨化食品的概念与种类,概念,膨化食品,(Expanded Food,或,Puffed Food),是是指利用油炸、挤压、沙炒、焙烤 微波等技术作为熟化工艺，使熟化后的物料有体积明显增加现象的食品。,目前膨化食品的种类,挤压（加油炸）膨化,油炸膨化,焙烤型膨化（焙烤膨化、沙炒膨化、微波膨化）,其它膨化（正在研究的超声膨化等）,（发展方向：挤压非油炸膨化）,膨化食品图片,食品膨化剂的原理,膨化,（,Puffing,）是利用相变和气体的热压效应原理，是被加工物料内部的液体迅速升温气化、增压膨胀，并依靠气体的膨胀力，带动组分中高分子物质的结构变性，从而使之具有网状组织结构特征，定型的多孔物质的过程。,膨化食品,(Puffing Food),是指以膨化工艺过程生产的食品,含铝膨松剂 是食品膨化剂危害的主要来源,.,食品膨化剂中主要的成分是往往含有钾明矾和铵明矾,.,生产者之所以青睐含铝膨发剂，是因为它们通常,“,价廉物美,”,、膨发效果好、气孔细腻，而且明矾用得越多，膨发效果就越好，消费者也就越爱吃。如今消费者就是上帝，口感就是产品的生命线，生产厂家也顾不得什么铝超标的问题了。,膨化,是利用相变和气体的热压效应原理，使被加工物料内部的液体迅速升温汽化、增压膨胀，并依靠气体的膨胀力，带动组分中高分子物质的结构变性，从而使之成为具有网状组织结构特征，定型的多孔状物质的过程。以膨化工艺过程生产的食品称之为,膨化食品,。,按膨化加工的工艺条件对膨化方法进行分类,一类是利用高温，如油炸、热空气、微波膨化等。另一类是利用温度和压力的共同作用，如挤压膨化、低温真空油炸等。,由于挤压膨化可实现连续化、自动化的操作生产，产量大而稳定，现已被广泛应用于食品工业中。,挤压膨化（,Extrusion Puffng,）,：,一般食品物料在压力作用下，定向地通过一个模板，连续成型地制成食品的方法，被称为“挤压”。挤压食品有膨化和非膨化两种。,按膨化加工的工艺过程对膨化方法进行分类,直接膨化法,：,又称一次膨化法，是指把原料放入加工设备（目前主要是膨化设 备）中，通过加热、加压再降温减压而使原料膨化。,间接膨化法,：,又称二次膨化法，就是先用一定的工艺方法制成半熟的食品毛坯，再把这种坯料通过微波、焙烤、油炸、炒制等方法进行第二次加工，得到的酥脆的膨化食品。,挤压膨化技术,挤压膨化食品加工,挤压食品的加工工艺主要靠挤压机来完成。,挤压成型的定义,：,物料经过预处理（粉碎、调湿、预热、混合等）后，在螺杆的强行输送和推动下，通过一个专门设计的小孔（模具），从而形成一定形状和组织状态的产品。,食品挤压膨化的机理,：,膨化食品的加工原料主要是含淀粉较多的谷物粉、薯粉或生淀粉等。这些原料由许多排列紧密的胶束组成，胶束间的间隙很小，在水中加热后因部分溶解空隙增大而使体积膨胀。当物料通过供料装置进人套筒后，利用螺杆对物料的强制输送，通过压延效应及加热产生的高温、高压、使物料在挤压筒中被挤压、混合、剪切、混炼、熔融、杀菌和熟化等一系列复杂的连续处理，胶束即被完全破坏形成单分子，淀粉糊化，在高温和高压下其晶体结构被破坏，此时物料中的水分仍处于液体状态。当物料从压力室被挤压到大气压力下后，物料中的超沸点水分因瞬间的蒸发而产生膨胀力，物料中的溶胶淀粉也瞬间膨化，这样物料体积也突然被膨化增大而形成了酥松的食品结构。,食品挤压膨化的定义,：,挤压膨化食品是指将原料经粉碎、混合、调湿，送入螺旋挤压机，物料在挤压机中经高温蒸煮并通过特殊设计的模孔而制得的膨化成型的食品。,在实际生产中一般还需将挤压膨化后的食品再经过烘焙或油炸等处理以降低食品的水分含量，延长食品的保藏期，并使食品获得良好的风味和质构；同时还可降低对挤压机的要求、延长挤压机的寿命、降低生产成本。,食品挤压膨化的工艺流程,：,原料混合 调理挤压蒸煮、膨化、切割焙烤或油炸冷却调味称重、包装,将各种不同配比的原料预先充分混合均匀，然后送入挤压机，在挤压机中加人适量水，一般控制总水量为,15,左右。挤压机螺杆转速为,200,350,转分，温度为,120,160,，机内最高工作压力为,0.8,1,兆帕，食品在挤压机内的停留时间为,10,20,秒钟。食品经模孔后因水蒸汽迅速外逸而使食品体积急剧膨胀，此时食品中的水分可下降到,8,一,10,。为便于贮存并获得较好的风味质构，需经烘焙、油炸等处理使水分降低到,3,以下。为获得不同风味的膨化食品，还需进行调味处理，然后在较低的空气湿度下，使膨化调味后的产品经传送带冷却以除去部分水分（目前一般成品冷却包装车间都有空调设备）再立即进行包装。,挤压过程中物料成分的变化,物料在挤压机中发生复杂的物理、化学、生物反应使最终产品在质构、组成、表现等理化特性及营养上发生很大变化。目前，挤压技术在食品工业，尤其是在生产快餐、早餐食品、固态饮料及小食品等行业上应用较广泛。根据挤压特性，就食品中的三大营养素一一碳水化合物、蛋白质及脂肪在挤压过程中的变化做一简单阐述。,挤压过程中的碳水化合物,碳水化合物是食品中的主要组成成分，通常在食品中占,70%,或,70%,以上，因此是影响挤压食品特性的主要因素。碳水化合物根据其分子量大小、结构及理化性质差异常可分为纤维、淀粉、亲水胶体及糖四类，它们在挤压过程中的变化作用各不相同。,（一）纤维,纤维包括纤维素、半纤维素和木质素，它们在食品中通常充当填充剂。由于用于挤压的纤维原料及挤压采用的设备和工艺条件不同，对挤压过程中纤维数量的变化文献报道差异较大。有的对荞麦与大麦的挤压研究，有的对小麦和小麦麩的研究，挤压后的纤维质量较低；而有的分别对全麦粉及大麦粉的挤压研究结果正好同上述相反；但也有研究认为全麦粉在挤压过程中其总纤维质量不发生变化。但对挤压过程中纤维含量变化的研究结果较为一致，均表明纤维经挤压后其可溶性膳食纤维的量相对增加，一般增加量在,3,左右，这是挤压过程中的高温、高压、高剪切作用促使纤维分子间价键断裂，分子裂解及分子极性变化所致。由于可溶性膳食纤维对人体健康具有特殊的生理作用，因此采用挤压手段开发膳食性纤维无疑是一个很好的方法。,食品工业中的纤维原料主要来源于甜菜、玉米、水果、燕麦、豌豆、稻谷、大豆及小麦等。在挤压过程中纤维主要是影响食品的膨化度，其规律一般是膨化度随纤维添加量增加而降低用不同来源的纤维或纤维纯度不同均对膨化度的影响有明显差异，其中以豌豆和大豆纤维的膨化能力为好，它们在以淀粉为主原料的食品中添加量达到,30,，对最终产品的膨化度也无显著影响；而像燕麦麩及米糖，由于它们含有较高的蛋白质及脂肪，其膨化能力就很差。,（二）淀粉,挤压作用能促使淀粉分子内,a,1,，,4,苷键断裂而生成葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖及麦芽糊精等低分子量产物，致使挤压后产物淀粉含量下降，但挤压对淀粉的主要作用是促使其分子间氢键断裂而糊化。淀粉在挤压过程中糊化度的大小受挤压温度、物料水分、剪切力、螺杆结构及在挤压机内的滞留时间、模头形状等因素影响。,淀粉有直链淀粉与支链淀粉之分，它们在挤压过程中表现出不同的特征。就膨化度而言，总的趋势是淀粉中直链淀粉含量升高则膨化度降低，据有关报道说,50,直链淀粉与,50,支链淀粉混合挤压可得到最佳的膨化效果。另外，来源不同的淀粉其挤压效果也存在差异，小麦、玉米、大米中的谷物淀粉具有较好的膨化效果，块茎淀粉不仅具有很好的膨化性能，而且又具有十分好的粘结能力。,（三）亲水胶体,阿拉伯胶、果胶、琼脂、卡拉胶、海藻酸钠、瓜儿胶、槐豆胶为食品中常用的亲水胶体，它们经挤压后其成胶能力将普遍下降。在挤压过程中其亲水特性还将影响常规的挤压条件，降低挤压产品的水分蒸发速率及冷冻速率，提高产品的质构性能。对于一个特定的产品，在选择亲水胶体时，胶体的粘稠性、成胶性、乳化性、水化速率、分散性、口感、操作条件、粒径大小及原料来源等因素均得慎重考虑。,（四）糖,糖具有亲水性，在挤压过程中将调控物料的水分活度，从而影响淀粉糊化。挤压的高温、高剪切作用使糖分解产生羧基化合物，从而同物料中的蛋白质、游离氨基酸或肽发生美拉德反应，影响产品的颜色。另外，在挤压过程中添加一定量的糖能提高物料在模口出口时的膨化效果。因此，在挤压食品中糖除了起提供能量作用外，主要是作为一种风味剂、甜味剂、质构调节剂、水分活度与产品着色调控剂而被应用，通常使用的糖有蔗糖、糊精、果糖、淀粉糖浆、果汁、糖蜜、木糖和糖醇等。,挤压过程中的蛋白质,从物理特性来说，挤压使蛋白质转变成一种均匀的结构体系；从化学观点来说，挤压过程是以某种方式贮藏性蛋白质重新组合成有一定结构的纤维状蛋白体系。此外，挤压过程还会引起蛋白质营养的变化。,大豆蛋白经热处理后会发生变化,挤压,过程使大豆蛋白处于热、压力和剪切力等综合作用下，在一定范围内，挤压温度上升，产品的组织化效果好。蛋白质经高热处理会引起结构的变化，如：肽键的水解、氨基链的变性和新共价异肽键的形成等。蛋白质在低水份条件下对热的抵抗力强些。通过一系列的研究得出的结论是挤压对蛋白质最大的影响在于，首先分离它们，然后又将其重新组合成一种经调整的纤维状结构。,挤压过程中的脂肪,在相同条件下，挤压食品与其他类型的食品相比往往具有较大的货架期，其原因与挤压加工的特点有密切关系。,原因一：原料一般经过挤压加工之后，淀粉糊化、蛋白质变性、生长抑制因子被破坏，脂肪氧化酶和脂肪水解酶也被破坏。挤压过程是一个高温高压的过程，对产品起到了很好的杀菌作用。,原因二：挤压产品的水分含量一般较低,原因三：由于脂肪在挤压过程中能够与淀粉和蛋白质形成复合物，而这些复合物又能降低挤压产品在保存时的氧化现象，所以在一定程度上起到了延长产品货架期的作用。,许多研究表明，在挤压过程中，原料中绝大多数脂肪与淀粉、蛋白质形成了复合物，降低了挤出物中游离脂肪的含量。例如玉米经挤压之后，游离脂肪的含量由,3.11,下降到,0.98,。,研究人员利用挤压机研究了原料经挤压之后，脂肪复合物形成的情况。所用的挤压原料中含有,70,淀粉、,9,蛋白质和,5,脂肪。对挤压后的样品，分别测定其膨化率和糊化率以及脂肪的变化。实验所采用的螺杆转速为,700,转分，进料速率为,158,克分。从实验结果分析可知，原料中大约有,2,3,的游离脂肪在挤压过程中变为复合体。实验中发现复合体生成量与挤压温度有直接关系，在较低的温度下（,100,以下），随挤压温度的升高，复合体生成量略有增多，但在高温下（,100,以上），随着温度升高，复合体生成量反而有较明显的下降。,另外，研究人员还研究了温度高于,100,时，脂肪复合体的生成情况。实验在不同温度、不同螺杆转速和不同水分含量的条件下进行。通过对实验结果的分析发现，挤压温度和水分含量是影响复合体生成量的主要因素，螺杆转速对复合体生成量的影响较小。挤压温度越高，挤出样品中的游离脂肪含量就越高，复合体的生成量越小。与此相仿，水分含量越高，挤出样品中的游离脂肪含量也越高，复合体的生成量也越小。挤出产品的游离脂肪含量高，易发生脂肪氧化酸败现象，缩短产品的货架期。,脂肪复合体的作用,：,使得脂肪受到淀粉和蛋白质的保护作用，对降低脂肪的氧化速度和氧化程度，延长产品的货架期，起到了积极的作用；改善产品的质构和口感。,注意挤压过程中，虽然脂肪复合体的生成，降低了产品在保存过程中的氧化程度，延长了产品的货架期，但不能彻底防止脂肪的氧化酸败，产品在保存过程中仍会发生氧化现象，有时氧化现象仍较强烈。加入抗氧化剂可以帮助解决氧化现象的发生。,有研究者认为，小吃食品的含油量在,20,以上，会提高产品的口味，产生继续想吃的食欲。但脂肪含量过多又会产生油腻口感，并且给产品的保存带来麻烦。,挤压小吃食品中加脂肪两种基本方法,：,一种是在挤压前将油脂均匀混合在原料中；另一种是在挤压后将油脂喷涂在挤压出的产品上。在产品最终含脂量相同的情况下，采用喷涂方法易产生腻口感，易产生氧化现象，并且油脂会粘涂在包装袋上，还会在包装袋上粘附微细的碎屑，从而影响产品的外观和影响消费者食欲。若在挤压前将油脂混合在原料中，则会因脂肪复合体的形成而减少以上现象的出现。,必须指出，原料中混入一定量脂肪虽可改善产品的质构和口感，但会影响到产品的膨化率。脂肪含量在,10,以下时，它对产品膨化率的影响很小，但含量较高时，会使产品的膨化率明显下降。脂肪含量相同的情况下，脂肪复合体的生成量越多，产品膨化率越高，两者有密切的关系。用蛋白质含量,8,、淀粉含量,70,、脂肪含量,5,的原料进行不同条件下的挤压，可得到不同的脂肪复合体的生成量和不同的产品膨化率。,挤压过程中的维生素和矿物质,相对于食品加工的其他方法而言，挤压过程中,维生素的损失较小,，原因是：挤压过程中物料的受热强度相对较小（挤压过程中的温度较高，物料在套筒中停留的时间较短，故该过程实际上是一种高温短时过程。物料从模具挤出后，由于水分的闪蒸，带走了大部分的热量，使物料能够在短时间内从挤压套筒中,120200,左右的高温迅速降至,7080,的相对低温）；物料在挤压机的套筒中与空气的接触少。故，一些容易发生氧化的维生素如维生素,A,、维生素,C,等不会因为氧化而产生过多的损失。谷物原料是维生素,B,族的重要来源。维生素,B,1,受热时不太稳定，,pH,值高时其稳定性更差。维生素,B,2,的热稳定性相对较好，烟酸的热稳定性相对也较好。,挤压过程中,矿物质变化很小,。在挤压小吃食品的加工过程中，有时会针对营养的需要进行一些矿物质的添加，如铁、钙、碘。镁、锌等。通常使用的添加剂有硫酸亚铁、硫酸锌、碳酸钙、三磷酸钙、碘盐等，它们在加工过程中一般不会发生变化，由于添加的量很少，因此对产品的组织结构、口感和膨化度等基本不产生影响。添加铁盐时，由于游离亚铁离子的存在，会与食品中的一些其他组分发生反应从而影响到产品的色泽和风味；另外，铁离子的存在会提高脂肪的氧化速度。有资料报道，盐的加入会提高淀粉的糊化率。,挤压过程中的其他成分,在挤压食品的生产过程中，有时为了改变产品的口感、风味和色泽，加工过程中会经常用到甜味剂、调味料及色素等。,常用的甜味剂有蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、淀粉糖浆、果葡糖浆、甜菊苷、糖精、阿斯巴甜等。,糖在挤压过程中呈熔融状态，如果温度超过,250,0,c,就很容易产生焦糖化。焦糖色暗味苦，会影响到产品的口味及风味。另外在挤压过程中，糖的存在还易产生美拉德反应，造成氨基酸的损失。,糖的加入会降低产品的膨化率，也会降低原料中淀粉的糊化率。一般情况下，挤压膨化小吃食品中糖的含量控制在,10,15,，即可获得较为满意的口感。,挤压膨化小吃食品的加工过程中，甜味剂的加入方法，一种是将甜味剂混在原料中，其在产品中混合得均匀，产品的风味柔和，但会影响到产品的膨化度和原料中淀粉的糊化度，因此此法，甜味剂的加人量要适当控制，不能太多；另外一种方法是将糖与其他的调味料一起均匀喷撒在产品的表面，产品往往入口较甜，容易吸潮。用喷撒方法时，要先将糖进行粉碎，制成精粉或晶粒很细的糖。在挤压膨化小吃食品的生产过程中，添加甜味剂时，许多厂家将两种方法相结合使用。,为了使产品具有良好的口味，生产过程中加入调味料是相当普遍的。由于挤压过程是一个高温高压的过程，而调味料中的风味物质大部分是挥发性的，因此经挤压后，调味料的风味物质损失较大。正由于这个原因，挤压膨化食品生产过程中调味料的使用量较大。,为了增加食品的视觉吸引力，提高其商品价值，挤压膨化小吃食品在加工过程中也会用到色素。常用的色素有类胡萝卜素、姜黄素和红曲色素等，也有柠檬黄等合成色素。色素在食品生产中的应用量很少，故在使用过程中，保持色素的均匀性十分重要，否则会在产品中形成色淀、色斑，产生色泽不均匀的现象。,膨化设备,挤压膨化机、气流膨化机、微波膨化设备和油炸膨化设备。,挤压膨化机,食品挤压膨化机是指螺杆挤压机。螺杆挤压机实质上是一种装在卧式柱状机筒里的螺旋输送机，因出料模孔的开孔截面比机筒和螺杆横截面之间的空隙小得多，物料在出口模具处受阻而产生阻力，使物料在进入挤压机后的输送过程始终处于连续地被压缩状态。有的挤压机在机筒内具有轴向凸棱，可以限制物料的运动，增强螺杆对物料的剪切效果。多数挤压机的机筒被制成夹套式，夹套内通入蒸汽或液态加热介质，以控制机内物料的温度。产品的最终形状、膨胀程度和最终密度取决于挤出模孔的尺寸和形状以及挤压机的工作参数，如温度、压力、水分和螺杆转速等。,挤压技术发展趋势,食品挤压技术是近年发展的新技术，是加工食品的新途径，蒸煮挤压机已在许多加工过程中运转，并受到各国的普遍重视。各国对食品挤压技术的主要研究方面有：,1,对挤压技术的工艺研究，开拓更广泛的应用领域。如用低值动物蛋白生产高价值的仿真食品，用挤压技术生产变性淀粉、糖果、巧克力、,酪蛋白和发酵制品。,2,实现挤压机的自动化开机过程。开机时，由计算机自动调节挤压机的转速、加水量、蒸汽量、糊化物量和干物料量，使其在尽可能短的时间里就达到稳定的工作状态。此外，还可通过对挤压参数的连续测量对产品进行质量控制，将所测量的产品出口处温度、压力、机筒温度和机械比能耗等参数自动输人计算机，然后计算机把计算出来的最佳调节值反馈到挤压机的各执行部位，从而连续又稳定地控制产品质量。,3,探求采用特别耐磨的优质材料来制造螺杆元件和机筒，提高产品在加工过程中的稳定性。,4,研究一种自动开机阀，简化挤压机在开停机时的操作步骤，节省开停机时间和物料损失。,挤压膨化加工原理,含有一定水分的物料,，,在挤压机套筒内受到如下作用,:,螺杆的推动作用,卸料模具的反向阻滞作用,外部的加热作用,物料与螺杆和套筒的内部摩擦热作用,以上综合作用使物料处于,3,8MPa,的高压和,200,左右的高温的状态,;,挤压筒内的物料,呈高温高压的熔融状态,;,物料,由模具口挤出，压力骤降,为常压，,水分急骤的蒸发,，产生似,“,爆炸,”,情况，,产品随之膨胀,、水分从物料中散失，带走大量热量，使,物料在瞬间从挤压时的高温速降至,80,左右，从而使物料固化定型,，并保持膨胀后的形状。,挤压过程中各成分的变化,淀粉,发生糊化、糊精化和降解。,（,淀粉糊化条件：水、温度）,淀粉,糊化温度,与,淀粉种类,、,糊化度等的关系,蛋白质,含量下降,（发生了降解，被切断成氨基酸）、,变性、分子重排、,组织化,(,植物蛋白肉,),挤压过程中各成分的变化,脂肪,减少,（因与淀粉结合成络合物，及随温度、压力升高而蒸发）,食糖,焦化、与氨基酸发生,美拉德反应,（,提示了进行美拉德反应的手段。,美拉德反应工程师,）,影响挤压膨化食品膨化度的主要因素,水分,淀粉的种类,蛋白质含量,油脂含量,挤压膨化食品生产工艺,（双螺杆挤压膨化机）,1,、工艺流程,原料 混料投料挤压膨化切割成,型烘干调味冷却包装成品,Lai Jian,蒸煮挤压食品 仲恺农业工程学院轻工食品学院,DS32-,实验双螺杆挤压膨化机,操作要点,（,1,）混料：,原料,配方,：玉米或大米粉,2.5kg,，甜味剂或食盐适量，调整水分至,含水量,达,15,18,。,开启,混料机,5,8,分钟，将玉米粉或大米与甜味剂等混合均匀（甜味剂先加少量水溶解）。,混料可,与主机预热同时进行,。,混料要均匀，以免影响膨化质量。,Lai Jian,蒸煮挤压食品 仲恺农业工程学院轻工食品学院,操作要点,（,2,）设备调试,空载调试：,严格进行送料机及主机的空载调试，以检验膨化机各部分是否正常。,加载调试：,空载调试正常后，主机上好模头座和所用模头。模头螺母一定要上好，以免影响出料。,主机预热：,为使机筒内温度稳定，采用分区加热法预热主机，即：,区，,区，,区。,操作要点,（,3,）投料挤压膨化,通过送料机，将按不同配方混合好的原料经膨化机挤出膨化，并适时开动旋切装置，将从膨化机中挤出的膨化物切割成型。,要求均匀投料,严防断料,!,为什么,?,（,4,）烘干,将成型的膨型的产品再放入,100,烘箱中干燥至含水量为,8,以下。如膨化时各种技术参数都很满意,可不经烘干工艺,.,操作要点,（,5,）调味,将经干燥的产品按不同风味投入调味机进行调味。混料时已经调味的,不再经此调味工艺,.,（,6,）冷却、包装,开启颗粒包装机将冷却后的产品进行包装，即得成品。,调味机,食品颗粒包装机,产品质量评定,1,、用游标卡尺量取膨化果直径，并与模头挤出孔直径比较，计算膨化率。,2,、感官评价产品质量，包括色泽、外观、内部结构、香气、口感等。每项均以分制评分。,思考题,影响挤压膨化食品质量的因素有哪些？,