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挤压膨化技术在食品加工中的应用 食品科学113 朱李培 2011013528摘要：膨化技术作为一种新型食品生产技术,尤其是在食品工业中，更是发展迅速。本文讲述的是挤压膨化技术的作用原理，挤压膨化技术的特点及在食品加工中的应用。关键字：挤压膨化；食品加工；应用膨化技术是一种新型的食品加工技术, 它广泛应用于膨化食品的生产, 具有工艺简单、成本低、原料利用率高占地面积小、生产能力高、可赋予食品较好的营养特性和功能特性等特点。膨化食品是指以谷物粉、薯粉或淀粉为主料, 利用挤压、油炸、砂炒、烘焙等膨化技术加工而成的一大类食品它具有品种繁多、质地酥脆、味美可口、携带食用方便、营养物质易于消化吸收等特点。1.挤压膨化的作用机理 挤压膨化是通过水分、热能、机械剪切和压力等综合作用形成的高温、高压的短时加工过程【1】。挤压膨化作用机理是，含有一定水分的物料，在挤压机套筒内受到螺杆的推动作用和卸料模具或套筒内节流装置（如反向螺杆）的反向阻滞作用，同时还受到了来自于外部的加热或物料与螺杆和套筒的内部摩擦热的加热作用，此综合作用的结果使物料处于高达3-8MPa的高压和200左右高温的状态之下，如此高的压力超过了挤压温度下的饱和蒸气压，使挤压机套筒内水分不会蒸发沸腾而呈现熔融的状态，一旦物料由模具口挤出，压力骤然降为常压，水分急剧蒸发，产品随之膨胀，水分从物料中的散失，带走了大量热，使物料在瞬间从挤压时的高温迅速降至80左右，从而使物料固化定形，并保持膨胀时的形状【2-4】。2. 挤压膨化食品生产工艺 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使其进一步脱水和膨松, 这既可降低对挤压机的要求, 又能降低食品中的水分、赋予食品较好的质构和香味并起到杀菌的作用, 还能降低生产成本。挤压膨化食品的工艺流程如下所示。原料 混合 调理 挤压蒸煮、膨化、切割 烘烤或油炸 冷却 调味 称重 、包装3 挤压膨化食品的特点3.1营养损失少，容易被人体消化吸收 由于挤压膨化过程是一个高温短时（HTST）的加工过程，原料受热时间短，食品中的营养成分被破坏的程度小；挤压膨化过程使淀粉、蛋白质和脂肪等大分子物质的分子结构均不同程度发生降解，挤压膨化食品多孔的疏松结构有利于消化酶的作用，因而使产品易消化吸收5。3.2便于长期保存 通过挤压膨化的食品不易产生“回生”现象，便于长期保存。利用挤压膨化加工的谷物食品，由于在加工过程中受到高强度的挤压、剪切、摩擦和加热作用，淀粉颗粒在水分含量较低的情况下，充分溶胀、糊化和部分降解，以及物料在挤出模具后，由高温高压状态突降到常温常压状态，发生瞬间“闪蒸”，这样就使得糊化后淀粉不易恢复其直链淀粉的颗粒结构，所以不易产生“回生”现象6。3.3可改善食品风味，口感好 利用挤压膨化加工的产品口感好，改善了产品的风味。谷物中含有的纤维素和木质素等虽然不能被人体所吸收，但具有促进大肠蠕动和降低胆固醇等生理功能。通过挤压膨化加工之后，这些成分被彻底微粒化，并且产生了部分分子降解和结构变化，使水溶性增强，避免了这些成分口感粗糙、难以直接食用的缺点。挤压膨化可以对食品风味进行灵活调整，满足不同消费者的口味7。3.4生产效率高，原料利用率高 利用挤压膨化加工技术，生产效率高，原料利用率高，无“三废”污染；生产过程中不向环境排放废水、废气和废物等；产品的卫生水平高，易于保存；从原料到产品，生产工艺简单，流水线短，污染机会相对减少。4 挤压膨化技术在食品加工中的应用4.1在开发保健混合粉中的应用 黑米、薏米和荞麦粉都具有较高的营养价值和保健功能，但由于其质地较硬，正常的蒸煮难以糊化，必须经过特殊工艺处理才能被消化吸收，挤压膨化技术是理想方法。此外，由于每种原料中各种营养成分分布是不均匀的，往往满足不了人们对各种营养物质的需要，因此，需要将几种原料配合后膨化成具有保健功能的混合粉，此混合粉是预糊化淀粉，可直接食用或作为辅料应用于食品工业，如主食品馒头、饺子和面包等8,9。4.2在大豆蛋白加工中的应用4.2.1加工大豆粉 大豆经过破碎、脱皮后, 经加热干燥, 使脂肪氧化酶钝化, 调节水分, 将物料喂入挤压机进行挤压加工.加工制品经冷却、干燥, 粉碎后就得到营养丰富的全脂大豆粉. 这种产品由于在高温高压环境条件下加工制得, 具有很好的杀菌作用, 并可消除大豆中的抗营养因子, 提高了全脂大豆粉的食用价值.4.2.2加工组织状大豆蛋白 组织状大豆蛋白是将脱脂大豆粕进行挤压膨化, 在一定的温度和水分下, 受到较高的剪切力, 在模口被挤出时, 蛋白质分子形成类似纤维状的结构,产品具有类似“肉类”的外观. 大豆蛋白经组织化后,改善了口感和弹性, 扩大了使用范围, 提高了营养价值. 可用于人造肉和其他仿肉制品的制作. 近年美国已将这类“肉制品”加入到汉堡牛排、肉糕、三明治中, 在汉堡牛排中替代肉类的加入量高达30%10.2000年在法国制成的高湿挤压烹饪机, 市场流通的机型实际产量200-600 kg/h, 食品类型包括蔬菜比萨饼表面的配料、汉堡包、香肠、煎小牛肉片、肉饼和沙拉表面的碎肉等. 产品具有与肉类极其相似的口感和弹性, 它将具有很大的市场潜力 11.4.3挤压膨化技术在油脂浸出中的应用 利用挤压技术对浸出前的油料进行膨化预处理,是溶剂浸出提油的一种新技术.其基本原理是:当油料料胚在挤压膨化过程中受到高温、高压、高剪切的作用, 油料被混炼、熔融,产生组织变化. 当料胚从高压状态挤出到常压状态时,造成内部超沸点水分的瞬间蒸发, 油料也随之膨化成型, 产生许多具有细微孔的条状体(“油路”),有利于油料的浸出10.应用挤压膨化浸出法与传统的轧胚浸出法相比, 在浸出设备的生产能力、油脂浸出速度、能耗、溶剂料胚比以及油品质量等方面有许多优越之处.1988年,美国约有60%的大豆油厂和50%的棉籽油厂采用膨化预处理技术12,目前已有90%的棉籽和80%的大豆都经过挤压膨化预处理.国外已把挤压膨化机作为油脂浸出厂中的标准设备13.4.4在酱油生产中的应用 酱油是一种重要的日常调味品。多年来，在我国酱油生产中低盐固态发酵工艺一直占有主导地位，但该工艺生产出来的酱油色、香、味均不够理想，与传统发酵酱油相比，尚有较大差距。20世纪70年代后，日本首先将挤压膨化技术应用于酱油的生产中。本龟甲万酿造株式会社将原料大豆进行挤压膨化预处理后酿造酱油，蛋白质利用率可高达90%，提高了酱油的产量和质量，改善了酱油的风味14。目前，挤压膨化技术在酱油生产中的应用获得了巨大的成功，取得了可观的效益。实践证明，将豆粕进行挤压膨化处理，种曲孢子数和蛋白酶活力及大曲的蛋白酶活力均有明显提高，不仅对酱油品质有所改善，而且提高了酱油出品率和蛋白质利用率，从而有效地节约了酿造用粮，降低了酱油生产成本。将挤压膨化技术应用于酱油生产有着广阔的发展前景15。5. 挤压膨化技术的发展前景 食品加工的一个目的是充分利用现有的食品原料资源和开拓新的原料来源开发各种各样受人们欢迎的食品。膨化技术的出现可以说为谷物类、淀粉类等这些我们称之为粗粮的原料在食品工业中的应用开辟了一条崭新的途径。而且, 膨化食品一般都需经调味处理, 因此膨化食品加工业的发展必将带动调味料工业的发展; 还有薄膜等包装技术的发展。目前将大米作为原料应用于膨化食品的生产也是生产厂家的一个研究开发方向。它对于降低产品成本改善原料的单一组成、拓宽大米的利用途径有着积极的作用16。另外, 现在我们在超级市场的货架上可以看到琳琅满目的膨化食品, 据估计一种膨化食品在市场上具有两年的寿命就算非常不错了。随着食品工业的发展、新技术和新工艺的出现以及人们生活水平的提高, 膨化工艺技术以及膨化设备也必然不断向前发展生产更受人们欢迎的低油、天然产品。如低温、超低温膨化技术、超声膨化技术、化学膨化技术17.都有可能在不久的将来得到实际的应用; 而微波膨化技术、烘焙膨化技术作为新型膨化技术已经引起人们的重视并逐步在生产中得到应用。另外，许多国家还纷纷在谷物早餐和快餐中添加适量的花粉和胡萝卜素、海藻粉和各种蔬菜粉等，通过挤压膨化后，制作适合不同人群消费的强化食品。相信食品挤压膨化加工技术在不久的将来会给消费者的餐桌增添不少色、香、味和营养俱佳的食品。挤压膨化加工技术将会在“中国营养改善行动计划”、“国家大豆行动计划”中起到重要作用【18】。参考文献：1高维道.挤压与膨化技术应用j.无锡轻工业学院学报.1986,5(1):86-91.2沈正荣.挤压膨化技术及其应用概况j.食品与发酵工业，2000,26(5):74-78.3杨铭铎.谷物膨化机理的讨论j.食品与发酵工业，1988(4):7-164刘勤生，罗庆峰，朱德萍.工艺设备现状及展望j食品与机械，1995(6):11-125王石瑛挤压膨化技术及其应用j.西部粮油科技.2000,25(3)31-33.6王仲礼.现代高新技术在食品中的应用j.粮油食品科技.2003,11(6):43-457吴运生，王东，沈良菊.膨化技术与饲料工业发展j.粮食与饲料工业,2003(3):21-22.8郝彦玲，叶墩昊，刘岩.挤压膨化技术开发保健混合粉j.应用科技.2001,28(2):37-389梁朗都.黑米膨化食品的研制j广州食品工业科技，1993(4):13-15.10沈正荣. 挤压膨化技术及其应用概况J.食品与发酵工业,2000,26(5):74-78.11莫小蔓. 挤压技术生产纤维性仿肉制品J.中国食品,2000(22):21-23.12郭达. 食品挤压技术及最新研究进展J.中国粮油学报,1997,12(1):48-50.13李子明. YJP 系列油料挤压膨化机J.农机与食品机械, 1998(3):28-