（机械设计及理论专业论文）挤出米粉专用单螺杆挤出机研究.pdf

学位论文数据集 中图分类号 t s 2 学科分类号 4 6 0 9 9 论文编号 10 0 1 0 2 0 0 7 0 4 0 1 密级 学位授予单位代码 10 0 1o 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名王贤慧学号 2 0 0 4 0 0 0 4 0 1 获学位专业名称机械设计及理论获学位专业代码 0 8 0 2 0 3 机械系统结构与现代设 课题来源 自选项目研究方向 计理论 论文题目挤出米粉专用单螺杆挤出机研究 关键词米粉，单螺杆挤出机，挤压加工，加工工艺，品质评价 论文答辩日期 2 0 0 7 年6 月6 日论文类型开发研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 高分子材料加工原理及 指导教师曹志清教授 北京化工大学 设备 高分子材料加工原理及 评阅人1杨卫民教授北京化工大学 设备 评阅人2 0 7 m 0 9 8盲评 评阅人3 评阅人4 评阅人5 高分子材料加工原理及 答辩委员会主席郭英教授 北京服装学院 设备 高分子材料加工原理及 答辩委员i 江波教授北京化工大学 设备 高分子材料加工原理及 答辩委员2 杨卫民教授北京化工大学 设备 高分子材料加工原理及 答辩委员3 丁玉梅副研究员北京化工大学 设备 答辩委员4 何雪涛副教授北京化工大学 机械电子工程 答辩委员5 压：一 四 论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 中图分类号在中国图书资料分类法查询。 学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t13 7 4 5 9 ) 学科分类与代码中 查询。 论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。 北京化工大学硕士研究生学位论文 摘要 米粉的生产起源于我国，目前是我国消费量和消耗大米量最大的大米深加 工产品。近年来，随着经济的发展、社会的进步、文化的交流，米粉正在走向 北方、走向海外。我国米粉加工业技术有很大的进步，产品品种、生产工艺不 断创新；生产设备不断完善，市场规模日趋扩大。但目前的生产技术还远没有 达到现代化生产的水平。 本文分析了传统米粉加工工艺的特点。通过分析得出传统米粉加工工艺在 节能方面存在一些缺点。所以，本研究旨在通过借鉴传统米粉加工工艺，提出 一种新的加工工艺，并通过单螺杆挤出机的挤出实验验证新加工i 艺的优缺点， 分析加工工艺和挤出机结构对米粉品质的影响，以便进一步改进加工工艺，改 进单螺杆挤出机结构。本实验对影响米粉品质的一些因素如含水量、螺杆转速 等进行了综合考虑，对影响米粉的柔韧性、断条性、粘度等因素进行了探讨， 并进行了实验，得出了一些重要结论。 该实验机台可排气，采用螺杆机筒组合式，便于更换和组合不同功能的螺 杆段。通过实验我们得知本实验采用新工艺并用所设计的单螺杆挤出机，可实 现对大米的挤压加工，并且其机械结构对米粉品质有很大影响，特别是磨盘、 屏障型螺杆、十二孔盘以及挤出口模。加工工艺对米粉品质也有很大影响，通 过提高含水量防止了米粉的回生，但含水量提高会导致产量降低；排气可改善 产品品质；随着螺杆转速的增加，挤出产量显著增加，但当转速提高到一定程 度后，产量的增加缓慢。转速越高时，物料加料难度增大。 关键词：米粉，单螺杆挤出机，挤压加工，加工工艺，品质评价 n o o d l e sq u a l i t i e s ，e s p e c i a l l yt h ed i s c ，t h eb a r r i e rs c r e w , t h et w e l v eh o l e sc o n f i g u r a t i o n a n dt h em o d e l t h i r d l y , w ec a na v o i dt h ea g i n go ft h er i c en o o d l et h r o u g hi n c r e a s i n g t h ec o n t a i n i n gw a t e r , b u tt h eh i g hc o n t a i n i n gw a t e rw i l ll e a dt or e d u c et h ey i e l d f o u r t h l y , v e n t i n gt h eg a sc a ni m p r o v et h eq u a l i t yo ft h er i c en o o d l e s i na d d i t i o n ，t h e o u t p u tw i l li n c r e a s ea l o n gw i t ht h ee n h a n c e m e n to ft h es c r e ws p e e d ，b u tw h e nt h e s c r e w s p e e da r r i v e sa ts o m eh i g hd e g r e et h eo u t p u tw i l li n c r e a s es l o w l y f u r t h e r m o r e ， t h eh i g hs c r e w s p e e dw i l l l e a dt ot h ed i f f i c u l t yo ff e e d i n gt h em a t e r i a l k e yw o r d s ：r i c e n o o d l e ，s i n g l e - s c r e we x t r u d e r ，e x t r u d i n gp r o c e s s i n g ， p r o c e s s i n gt e c h n i q u e ，q u a l i t y e v a l u a t i o n ， 二。 r 3 3 4 十二孔盘设计2 8 3 3 5 磨盘设计2 8 3 3 6 挤出机机头设计3 0 3 3 7 加热与冷却装置设计3 0 3 3 8 润滑剂和润滑方式3 l i i i 北京化工大学硕士研究生学位论文 3 4 其它装置的选用3 2 3 4 1 真空泵的选择3 2 3 4 2 联轴器的选择3 4 3 4 3 轴承的选择o oo o oo 3 4 3 4 4 材料的选择3 4 3 5 系统零件强度校核3 4 3 5 1 螺杆强度校核3 4 3 5 2 机筒强度校核3 7 3 5 3 螺栓强度校核3 8 第四章单螺杆挤出机机械结构对米粉挤出的影响研究4 0 4 1 弓i 言“4 0 4 2 磨盘对米粉挤出的影响分析4 1 4 2 1 磨盘的设计及其工作原理4 1 4 2 2 磨盘的重要工艺参数对米粉挤出的影响分析 4 2 4 3 螺杆对米粉挤出的影响分析4 3 4 4 屏障段螺杆对米粉挤出的影响分析4 5 4 5 十二孔盘对米粉挤出的影响分析4 6 4 6 挤出口模对米粉挤出的影响分析4 7 第五章工艺参数对米粉挤出及其品质的影响分析4 9 5 1 引言o oob o0000 oo ooooo ooo ooo oo0 4 9 5 2 含水量对米粉挤出的影响分析4 9 5 2 1 水分含量的测定4 9 5 2 2 水分含量的影响分析5 0 5 3 排气对米粉挤出的影响分析5 1 5 4 温度对米粉挤出的影响分析5 2 5 4 1 概j 丕”“”“”“”5 2 5 4 2 温度测量方法5 3 5 4 3 实验结果及分析5 4 5 5 螺杆转速对米粉挤出的影响分析5 5 第六章结论及建议5 7 v 北京化工大学硕士研究生学位论文 c o n t e n t s c h a p t e r 1i n t r o d u c t i o n 1 1 1t h ed e v e l o p m e n th i s t o r ya n dt h ea c t u a l i t yo f t h ef o o de x t r u s i o n 。1 1 2t h et e c h n o l o g ya n dp r i n c i p l eo ft h ee x t r u d i n gp r o c e s s i n g - 3 1 2 1t h ep r i n c i p l eo ft h ee x t r u d i n gp r o c e s s i n g 。3 1 2 2i n t r o d u c t i o no ft h ef o o de x t r u d i n gp r o c e s s i n g - 4 1 3t h ep r o c e s s i n gt e c h n o l o g ya n dt e c h n i c so f t h ed e en o o d l e - 。6 1 3 1i n t r o d u c t i o no ft h er i c en o o d l e 6 1 3 2t h ea c t u a l i t ya n dp r o b l e mo f t h ep r o c e s s i n gt e c h n o l o g yo f t h er i c en o o d l e 6 1 3 3a b s t r a c to f t h ep r o c e s s i n gt e c h n i c so f t h ed e en o o d l e 。8 1 4c o n t e n t ，p u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c eo ft h er e s e a r c h 。8 1 4 1m a i nc o n t e n t so f t h er e s e a r c h “”8 1 4 2p u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c eo f t h er e s e a r c h 9 c h a p t e r 2t h es t u d yo ft h en e wp r o c e s s i n gt e c h n i c so ft h er i c en o o d l e 11 2 1t h ei n t r o d u c t i o no ft h ep r o c e s s i n gt e c h n i q u eo ft h er i c en o o d l e 11 2 2t h es t u d yo f t h en e wp r o c e s s i n gt e c h n i q u eo f t h er i c en o o d l e 1 3 c h a p t e r 3d e s i g no ft h es i n g l e s c r e we x t r u d e r 1 7 3 1a b s t r a c t - 1 7 3 2d e s i g no ft h et r a n s m i s s i o n “1 7 3 3d e s i g no f t h ew h o l es t r u c t u r e 1 8 3 3 1d e s i g no ft h es t r u c t u r e 1 8 3 3 2d e s i g no f t h es c r e wa n db a r r e l 0 00 o 0 000o 0 00 - 2 0 3 3 3d e s i g no f t h eb a r r i e rs c r e w 2 5 3 3 4d e s i g no f t h et w e l v e h o l ec o n f i g u r a t i o n 2 8 3 3 5d e s i g no f t h ed i s c 2 8 3 3 6d e s i g no ft h ee x t r u d e rh e a d 3 0 3 3 7d e s i g no fh e a t i n t ga n dc o o l i n ge q u i p m e n t s 。- 3 0 3 3 8l u b r i c a t i n gm a n n e r - 。3 1 3 4s e l e c t i o no f o t h e re q u i p m e n t s 3 2 、厂i 北京化工大学硕士研究生学位论文 3 4 1s e l e c t i o no fv a c u u mp u m p 3 2 3 4 2s e l e c t i o no fc o u p l i n g - 。3 4 3 4 3s e l e c t i o no fb e a r i n g ”3 4 3 4 4s e l e c t i o no fe x t r u d e rm a t e r i a l 3 4 3 5i n t e n s i t yc h e c k i n go f t h ep a r t s 3 4 3 5 1i n t e n s i t yc h e c k i n go f t h es c r e w - 3 4 3 5 2i n t e n s i t yc h e c k i n go f t h eb a r r e l 3 7 3 5 3i n t e n s i t yc h e c k i n go f t h eb o l t 3 8 c h a p t e r 4 e f f e c to fe x t r u d e rs t r u c t u r eo nr i c en o o d l ee x t r u s i o n 4 0 4 1a b s t r a c t o o o i io 4 0 4 2e f f e c to f d i s co nr i c en o o d l ee x t r u s i o n 4 1 4 2 1d e s i g no fd i s ca n di n t r o d u c t i o no fi t sw o r k i n gp r i n c i p l e 4 1 4 22e f f e c to f p a r a m e t e r so f t h ed i s co nr i c en o o d l ee x t r u s i o n 4 2 4 3e f f e c to fs c r e ws t r u c t u r eo nr i c en o o d l ee x t r u s i o n 4 3 4 4e f f e c to f b a r r i e rs c r e wo nr i c en o o d l ee x t r u s i o n 4 5 4 5e f f e c to f t w e l v e - h o l ec o n f i g u r a t i o no nr i c en o o d l ee x t r u s i o n 4 6 4 6e 能c to fe x t r u s i o nm o d e lo nr i c en o o d l ee x t r u s i o n 4 7 c h a p e r 5 e f f e c to f t e c h n i q u eo nr i c en o o d l ee x t r u s i o na n d q u a l i t y 4 9 5 1a b s t r a c t ”“4 9 5 2e 疵c to f m o i s t u r eo nr i c en o o d l ee x t r u s i o n “4 9 5 2 1m e a s u r e m e n to ft h em o i s t u r e - ”一4 9 5 22 e f f e c ts t u d yo ft h em o i s t u r e “5 0 5 3e f f e c to fv e n t i n go nr i c en o o d l ee x t r u s i o n 5 1 5 4e f i e c to ft e m p e r a t u r eo nr i c en o o d l ee x t r u s i o n 5 2 5 4 1a b s t r a c t ”“5 2 5 4 2m e t h o do ft e m p e r a t u r em e a s u r e m e n t 5 3 5 4 3a n a l y s i so ft h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t 5 4 5 5e f f e c to f s c r e ws p e e do nr i c en o o d l ee x t r u s i o n 5 5 c h a p t e r 6 c o n c l u s i o n sa n ds u g g e s t i o n s ”“5 7 v i i _ n 口 d s 力 b l 秒 f p 层 h 3 h i q r 1 ，r 2 r ，r e m 6 g f b 辘 l s s 3 s d 6 仃 t 缈 z 固体输送段的压力，n 加料斗区的初压力，n 物料与机筒间的摩擦系数 均化段螺槽深，r a i n 压缩比 加料段螺槽深，n u n 螺纹后缘倾角 推进面及其后面圆弧半径，m m 螺棱圆弧半径，r n l t l 螺棱顶面宽度，m n l 螺纹头数，个 螺杆与机筒的配合间隙，i i l i i l 屏障间隙，m i i l 流通面积，m m 2 剪切长度，m m 屏障棱数量，个 屏障棱长度，删n 屏障型螺槽进口或出口面积，m m 十二个孔的总面积，m m 螺纹推进面的面积，n u n 屏障型螺杆的根圆直径，m i l l 磨盘动盘与定盘螺棱间隙，m m 挤压强度，p a 转矩n m ； 各齿间载荷不均匀系数， 齿数，个 北京化工大学硕士研究生学位论文 齿的工作高度，m 齿的工作长度m 花键联接许用挤压应力，p a 平均直径，m 倒角尺寸，m n l 轴向力，n 压缩应力，p a 螺杆最小断面的根径，m m 螺杆冷却水孔直径r a i n 机头最高压力，书厘米2 扭矩n m 产生的剪应力，n 挤出机主电机最大传动功率，千瓦 螺杆最高转速，r m 挤出机传动效率 由螺杆自重产生的弯应力，n 螺杆材料的许用应力，n 螺杆材料的屈服极限，书厘米2 螺杆的安全系数 花键槽孔径，m m 机筒径向应力最大值，p a 机筒切向应力最大值，p a 机筒轴向拉应力，p a 机筒半径内径，m l n 机筒半径外径，m i l l 预紧系数 刚性系数 螺栓所受拉力，f 机头所受拉力，f 螺纹小径，1 1 m i i 螺栓材料的屈服点，m p a 安全系数 松联接螺栓的许用应力，m p a 螺栓拉应力，m p a x k乞吼巩c足吒以以么以fnq乃吒巳吃re f磊q刀h乃 北京化工大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 1 1挤压食品发展历史及现状 挤压食品历史源远流长。我国用木制柱塞式压饴铬始于何年，目前尚不清楚， 但可以说饴铬是较早的挤压食品。在国外，有记载的较早的挤压食品是香肠。这 些均是比较简单的加工。利用液压进行工作的间歇式通心粉挤压机出现在1 9 0 0 年左右。从2 0 世纪3 0 年代第一台用于谷物膨化的单螺杆挤压机问世以来，国外 在挤压蒸煮膨化技术的加工领域的研究和应用技术的开发发展十分迅速。现在使 用的挤压机已是能集混合，混炼、熟化、膨化、成型于一体，能自动控制的新型 加工设备。我们已能利用这一高新技术生产品种繁多的大量方便食品、即食食品、 休闲小食品、婴儿断奶食品、代乳品、大豆粉、大豆组织蛋白等产品。涉及主餐 类、早餐类、儿童营养食品、中老年食品、健康功能性和休闲小食品等领域。 用挤压方法将豆类等植物蛋白组织化是近几十年发展起来的一项饲料加工 新技术。挤压饲料已成为饲料工业的一项重要单元操作，主要用于生产水产饲料 和玩赏性宠物饲料。这些挤压饲料产品已经采用工程化方法来提供具有最佳营养 配方、功能化特性和组织化特点的满意产品。 1 9 3 6 年第一台应用于谷物加工的单螺杆挤压蒸煮机问世，并在该行业中取 得成功，第一次生产出了膨化玉米圈。日本在第二次世界大战期间，就用挤压方 法加工米、麦，再经过压制成型作为军粮。 4 0 年代末期，随着挤压技术的发展，种类繁多的大量方便食品、即食食品、 小吃食品、断奶制品、儿童营养米粉等挤压方便产品相继问世。美国用挤压式膨 化机生产出小学生课间食品，深受欢迎。 5 0 年代初，迅速发展的挤压蒸煮由于省时省力，很大程度上取代了当时的 饼干焙烤。在这段时间内，美国第一次将单螺杆挤压机应用于干的宠物膨化食品 加工中。 6 0 年代中期，挤压机进一步发展完善，应用h t s t ( 高温高压短时杀菌) 挤 压机对食物进行有效热处理、杀菌、钝化酶活力，也证明了挤压手段对营养成分 破坏较少。同时，挤压快餐食品快速发展起来。挤压加工技术应用领域由单纯生 产谷物食品，发展到生产家畜饲料、鱼类饲料、植物组织蛋白等。同时，对所用 挤压机的结构设计、工艺参数和挤压过程机理也进行了研究，提高了对挤压加工 技术的理论认识，挤压设备由单螺杆发展到双螺杆。 到了7 0 年代，许多国家纷纷展开挤压机理的探讨，进一步研究各种谷物及 蛋白类食品在挤压过程中发生的一系列变化，以及挤压食品的营养与吸收问题。 北京化工大学硕士研究生学位论文 1 9 8 0 年美国学者研究了挤压快餐食品的风味与色泽。在挤压食品中使用部 分色素及风味剂，使挤压食品更具吸引力。挤压食品作为方便食品，省时省力， 还可以作为保健食品，给人们健康带来益处。同时，挤压技术不但可以应用于饲 料加工工业，而且可以应用于发酵工业当中，如日本还用挤压原料制曲酒、制豆 腐，用挤压谷物腌咸菜等【i l 。 9 0 年代后，世界上已有美国w e n g e r 公司，德国w p 公司，意大利帕万一马布 公司和法国c l e x t r a l 公司为代表的食品挤压机生产厂家，生产各种系列的食品 挤压机投放市场。 目前，美国、日本及西欧等国家对挤压技术的理论研究越来越完善，应用领 域越来越广阔，各种各样的挤压食品遍步超市货架。美国生产的大型蒸煮挤压机 生产能力已达每小时几吨至十几吨，有关挤压技术和设备的专利已达百余项，挤 压产品遍及世界各地，仅挤压膨化食品年产值达十几亿美元。由于食品工业日新 月异的发展，挤压设备的不断改进，挤压理论的不断完善，挤压食品在消费者中 的地位也越来越重要。 我国在挤压食品方面的研究起步较晚，目前落后于国际上的先进国家。从 7 0 年代中期开始，尤其是近几年来，我国用挤压方法来生产食品得到了很大的 发展。随着人民生活水平的提高和饮食结构的变化，随着对挤压机理研究的不断 深入和新型挤压设备的研制开发，挤压食品的品种和产量将会日益增多，并朝着 高效节能，产品风味多样化和美味方向发展。同时，在挤压过程中，对于原料成 分变化的检测方法也得以扩展，如d s c ，r v a ( 快速粘度测定) 等。 由于挤压食品具有独特的风味和低廉的价格，具有广阔的市场，许多高等院 校和研究所开始立题、立项进行食品挤压技术设备的研究。1 9 8 6 年，黑龙江商 学院吴孟等发表了“谷物膨化技术的研究与应用”的论文。1 9 8 7 年，北京农业 工程大学( 现中国农业大学) 沈再春等研制了6 s l g 5 4 - - 1 8 型双螺杆食品挤压机， 并带领研究生在该机上进行了挤压食品膨化机和膨化物料性能方面的研究。1 9 9 2 年，江苏工学院( 现江苏理工大学) 孙一源等以法国b 卜4 5 双螺杆食品挤压机 为原形，利用相似理论研制了满足实验要求的小型食品挤压机。无锡轻工业学院 ( 现无锡轻工大学) 丁霄林、汤逢道等利用本校引进的法国b 卜4 5 型双螺杆食 品挤压机，指导一批博士、硕士研究生，就玉米等食品原料在挤压机加工过程中 各种因素对淀粉、蛋白质等质构变化的影响，对食品风味变化的影响做了深入研 究，其实验和理论分析研究均处于国内先进水平。 1 9 9 6 年，北京化工大学朱复华教授等人自行设计制造了可视双螺杆挤压机， 极大的提高了挤压技术的研究水平。1 9 9 8 年北京化工大学朱复华教授和林炳鉴 教授指导了一批研究生对食品挤压和质构技术进行了研究。分别利用了新型食品 加工用双螺杆挤压机、全程可视单螺杆挤出机、全程三向可视双螺杆挤出机和普 2 北京化工大学硕士研究生学位论文 通塑料单螺杆挤出机四台不同特点的挤出机进行了系统的食品挤压蒸煮技术的 试验研究。研究了食品挤压过程及质构重组的工艺、设备特性，获得大豆蛋白类、 淀粉类不同食品挤压加工时，原料组成、设备结构、操作参数的相互影响关系。 综合分析了食品挤压加工过程和挤压产品的宏观和微观结构，讨论了大豆蛋白挤 压组织化反应和淀粉挤压降解改性的机理，试验研究了利用挤压机作为生化反应 器进行食品质构重组的方法。2 0 0 2 年北京化工大学林炳鉴教授指导博士研究生 对大豆蛋白质的挤压组织化加工进行了实验和理论研究。研究了大豆蛋白质的流 变性能，考察了剪切速率、温度和含水量对表观粘度的影响规律，首次分段讨论了 温度对粘度影响的不同趋势，并得出了大豆蛋白质的粘度模型和半经验公式。研 究了复合组织蛋白高水分挤压的加工工艺，对高水分挤压这一食品挤压的难点和 植物蛋白组织化的新技术进行了探索和突破。该研究在实验基础上得出的大豆蛋 白质的粘度模型及半经验的粘度方程，采用控制容积法，首次对大豆蛋白质的单 螺杆挤压的熔体输送段进行了准三维的数值模拟，并考察了一些工艺参数对挤压 过程的影响。 1 ，2 挤压加工技术与原理 1 2 1 挤压加工原理 挤压加工技术是指：含有一定水分的物料从料斗进入机筒内，随着螺杆的转 动，沿着螺槽方向向前输送。由于受到机头的阻力作用，固体物料逐渐压实，同 时物料受到来自机筒的外部加热以及物料在螺杆与机筒的强烈搅拌、混合、摩擦、 剪切等作用，温度升高，压力增大，变成熔融状态。接着物料受到螺杆的继续推 进作用强使其通过一个专门设计的孔口( 模具) ，以形成一定形状和组织状态的 产品。而作为食品加工用的挤压成型技术，则还须具有一定形状和结构的熟化或 半熟化的产品。 挤压加工过程可以简单的分成三个部分：当疏松的原料从加料斗进入机筒内 时，随着螺杆的转动，沿着螺槽方向向前输送，这一部分称之为加料固体输送段， 固体物料在这一段逐渐压实：与此相接，螺槽断面逐步变小( 螺杆等深变螺距或 等距变槽深) ，并且受到机头的阻力作用，和物料在螺杆与机筒的强烈搅拌、混 合、剪切等作用，有时还附有来自机筒的外部加热，物料温度升高、开始熔融， 直至全部熔融，这一部分称之为压缩熔融段；由于在这一段螺槽逐渐变浅，温度、 压力继续不断升高，食品物料得到蒸煮，出现淀粉糊化，脂肪、蛋白质变性等一 系列复杂的生化反应，以及组织进一步均化。最后在螺杆第三段将物料定量、定 压送达机头，均匀挤出，到达机头前的螺杆段称之为螺杆的计量均化段【1 一】。图 北京化工大学硕士研究生学位论文 l - 1 为挤压加工过程示意图。 铉嗍i ii i i a v # # m # 1 1 彭 眈彩彭力彩么形形勿形彩彩彩彩彩彩彭力勿力力孤勰 )浅 一 a 、一 e | j f | ll f i f f i r l 勉 黝黝一 | _ i 一 2 3。 i 一加料输送段；2 一压缩熔融段；3 一计量均化段 图l - 1 物料挤压过程不意图 f i g 1 - 1s c h e m a t i cd i a g r a mo fe x t r u s i o n 随着挤压技术的应用日益广泛，国内外科技工作者逐渐开始对食品的挤压机 理有了一定的研究和了解。挤压研究内容包括原料经挤压后微观结构及物理化学 性质的变化、挤压机性能及原料本身特性对产品质量的影响等，为挤压技术在新 领域的开发应用奠定了基础。挤压机有多种型式，本论文所论述的是单螺杆挤压 机，它主要由一个机筒和可在机筒内旋转的螺杆等部件组成。 挤压食品的种类很多，分类方法也各式各样，根据工业应用生产实践可大致 分为三类：( 1 ) 直接挤压膨化食品( 挤压膨化食品) ；( 2 ) 间接挤压膨化食品( 挤 压成型食品) ；( 3 ) 挤压组织化食品。因此，不能将挤压食品简单的理解为膨化 食品( 日常生活中人们极易将二者混为一体) ，挤压膨化食品仅仅是挤压食品中 的一种产品形式。而膨化食品也不都是挤压食品，将食品进行膨化还可采用气流 膨化等手段。 9 1 2 2 食品挤压加工特点 食品挤压技术是一种高新的食品质构调整加工技术，是一种改善销售质量和 营养价值的有效方法。它可以代替许多传统的食品加工方法，能够进行早餐谷物、 植物蛋白、水产品和畜产品的加工，用于发酵和榨油原料的前处理，用于杀菌处 理及其它新型食品和饲料资源的开发。它以其独特加工方式，简单而高效地制造 出各种优质的产品，而且以不断地开发出新品种的能力使它越来越广泛的被应 用，公认该技术是现代世界食品工业的主要加工手段之一【2 1 。其主要特点可归纳 为如下六大方面。 1 食品营养损失少，容易被人体消化吸收。 挤压加工是一个高温短时( h t s t ) 的加工过程，原料受热时间短，食品中的 4 北京化工大学硕士研究生学位论文 营养成分几乎不被破坏。在挤压过程中，食品物料在外形发生变化的同时也改变 了内部的分子结构和性质，其中一部分淀粉转化为糊精和麦芽糖，便于人体吸收。 2 不易回生，便于长期保存。 采用传统的蒸煮方法加工的谷物食品其糊化后的淀粉，在保存期间，会慢慢 失水，淀粉分子之间会重新形成氢键而相互结合在一起，由糊化后的无序分子排 布状态重新变为有序的分子排布状态，即q 淀粉化( 俗称“回生 现象) 。利 用挤压技术加工的谷物食品，由于在加工过程中受到高强度的挤压、剪切、摩擦、 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、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”， 这样就使得糊化后的q 淀粉不易恢复其p 一淀粉的颗粒结构，所以不易产生 “回生”现象。 3 产品口感好，改善了产品的风味。 谷物中含有的纤维素、木质素等，虽然不能被人体所吸收，但具有促进大肠 蠕动，降低胆固醇等生理功能。通过蒸煮挤压加工之后，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、 难以直接食用的特点。目前世界上正兴起利用挤压技术生产膳食纤维的研究。 挤压产品可以对风味进行灵活调整，满足不同消费口味。挤压过程也可破坏 一些原料中的抗营养因子及不良风味因子，如在大豆加工中需进行钝化脂肪氧化 酶的活性以消除豆腥味：需破坏胰蛋白酶抑制因子等抗营养因子。而在挤压加工 中，均可在挤压熟化、成型等一体的加工过程中完成。 4 挤压加工技术应用范围广。 该技术适合加工早餐谷物食品、方便食品、休闲食品、组织化仿生食品、调 味品、糖制品、巧克力食品等许多食品种类。并且经过简单的更换模具，即可改 变产品形状，生产出不同外形和花色的产品，因而产品种类多、花色全、范围广， 可形成系列化产品。发酵工业上应用该技术处理原料后，可明显提高出品率，如 日本龟甲万酿造株式会社将原料大豆进行挤压膨化处理后酿造酱油，蛋白质利用 率可高达9 0 ，提高了酱油的产量和质量，改善了酱油的风味。而未经挤压的大 豆用于酿造酱油时，其蛋白质利用率一般只有6 5 左右。 5 生产效率高 挤压加工集供料、输送、加热、成型、杀菌等为一体，连续生产，生产效率 高。避免了串联多台单功能机种，极大的提高了能源的利用率，一般情况下，能 源是传统加工方法的6 0 一- 8 0 。方便了生产管理和产品质量控制，降低了劳动强 度，减少了占地面积。 6 原料利用率高，无污染。 挤压加工是在密闭容器内进行的，生产过程中，除了开机和关机时需投少许 北京化工大学硕士研究生学位论文 原料作头料和尾料，使设备操作过渡到稳定生产状态和顺利停机外，一般不产生 原料浪费现象。生产过程中，不向环境排放废水、废气、废物等【l , 2 1 。 1 3 米粉的加工方法和工艺流程 1 3 1 米粉介绍 米粉是大米深加工的食品，一般所说的米粉，大致可分为两大类：一类是条 状产品，包括波纹米粉、排米粉、方便河粉等干制品，也包括鲜河粉、獭粉、银 针粉、过桥米线等鲜制品；另一类是粉末状产品，包括糯米粉、米粉等。本论文 所说米粉是指前者。 米粉是我国历史悠久的传统食品，在不同的地域有不同的名称。在赣、桂、 粤、闽等地被称为米粉或米丝，在云、贵、川、渝称为米线，在上海、浙江一带 叫做米面，在日本则通称为米粉面或米粉丝，也形象地称为“春雨”。它是以大 米为原料，经水洗、浸泡、研磨、蒸粉、挤丝及烘干等一系列工序所制成的食品。 它质地柔韧、爽滑可口，有咬劲，既可作为小吃，又可作为主食，是大米深加工 后的大众精美食品，是一种经久不衰的传统食品，深受人们的喜欢，且不断发展 更新，已从传统的地方风味食品发展为工业化产品。 米粉的生产地域极广，遍布江南城乡，特别是江西、广东、广西、浙江、福 建等省( 区) ，凡有水稻生产的地方，几乎都有米粉的生产。米粉的花色品种繁 多，湿的有沙河粉、肠粉、水粉等，干的有排米粉、波纹米粉、方块粉、筒子粉 等。加上各地富有地方特色和风味的食用方法，更是不胜枚举。如云南的过桥米 线、江西的炒米粉、桂林的马肉米粉、福建的兴化米粉，已成为当地的名品。近 年来，随着经济的发展、社会的进步、文化的交流，米粉正在走向北方、走向海 外。不少北方消费者也喜欢食用米粉，在我国港澳地区和东南亚、欧洲及美国、 加拿大等华人聚居地也有很大的市场【7 l 。 为了适应现代社会对食品的需求，传统的米粉正逐步走向生产工业化，食用 方便化，品种多样化，从小作坊进入工厂。研究米粉加工的发展进程、工艺技术 的关键、存在的问题、发展方向，对推进这一传统食品的发展，有着深远的意义。 1 3 2 米粉加工技术的现状和问题 我国米粉加工业技术有很大的进步，自动化程度较高的系列机械设备已经取 代手工作业的简陋设备，在食品生产要求设计的大中型工厂，已经取代传统的手 工作坊，现在已在此基础上有了更进一步的提高，使米粉加工业有了一个更新的 6 北京化工大学硕士研究生学位论文 局面。 在工艺设备方面，自熟式榨粉机取代了传统