第一講-食品擠壓技術(shù)

雙螺桿擠壓技術(shù)

食工1303張宇軒擠壓膨化機(jī)2023/2/42023/2/4生活中的擠壓食品

主要內(nèi)容什么是擠壓？123雙螺桿擠壓對(duì)組分改變的機(jī)理452023/2/4單雙螺桿擠壓設(shè)備性能和結(jié)構(gòu)對(duì)比雙螺桿擠壓技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用雙螺桿擠壓技術(shù)的前景什么是擠壓？擠壓：是一個(gè)結(jié)合了混合、烹煮、揉捏、剪切、成型等若干操作單元的過程。擠壓分類（產(chǎn)品形態(tài)和要求）擠壓膨化擠壓蒸煮擠壓組織化

2023/2/4加料螺桿推動(dòng)擠壓剪切塑性物質(zhì)熔融體擠壓食品加熱壓力6-26MPa溫度160-240℃單螺桿擠壓機(jī)加熱方式：小型電阻絲，中大型蒸汽長徑比：1:10~1:20，分段拼接分段結(jié)構(gòu)：輸送段：螺桿內(nèi)外直徑不變，螺距相等，推送作用壓縮段：外徑不變，內(nèi)徑增大，壓縮力增大，熱量使得物料部分熔融蒸煮段：螺桿之間容積減少，壓力更大，全部熔融出料口：高溫高壓瞬間釋放，降為常溫常壓。?3~8mm2023/2/4沈在春.農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備.中國農(nóng)業(yè)出版社.2001,p140-141.雙螺桿擠壓機(jī)工作部件：一對(duì)相互嚙合的螺桿嚙合形式：非嚙合、部分嚙合、全嚙合旋轉(zhuǎn)方式：向內(nèi)反向、向外反向、同向工作原理：

一根螺桿上螺紋的齒縫嵌入另一根螺桿螺紋的齒根部分，當(dāng)物料進(jìn)入螺桿的輸送段后，在嚙合區(qū)形成壓力分布，當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，在嚙合的螺桿上下部形成壓力差。物料在機(jī)筒內(nèi)形成了扭曲形運(yùn)動(dòng)過程。72023/2/4沈在春.農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備.中國農(nóng)業(yè)出版社.2001,p142-143.擠壓設(shè)備-性能2023/2/4性能單螺桿擠壓機(jī)雙螺桿擠壓機(jī)輸送原理借助螺桿與物料、物料與機(jī)筒內(nèi)壁的摩擦輸送，易堵塞、漏流靠兩螺桿嚙合、強(qiáng)迫輸送物料，不易倒流自潔性能無有較好的自潔作用工作可靠性易堵塞、焦糊平穩(wěn)而可靠加熱方式內(nèi)摩擦加熱、自熱式多電加熱、蒸汽加熱冷卻方式采用較少筒體夾套和螺桿中空控制參數(shù)可控參數(shù)少，不易控制受控參數(shù)較多、易于控制生產(chǎn)能力小較大適應(yīng)性含水率低、含油率低、顆粒狀適應(yīng)性廣、含水、含油較高能耗（kJ/kg）900~1500400~600調(diào)味成品后噴擠壓前和過程中加調(diào)味料加工產(chǎn)品品種較少可加工多種產(chǎn)品單螺桿擠壓機(jī)和雙螺桿擠壓機(jī)的性能對(duì)比擠壓機(jī)結(jié)構(gòu)-同向雙螺桿92023/2/4SLG67-18.5雙螺桿擠壓膨機(jī)同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓機(jī)出口同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠壓機(jī)中物料流動(dòng)方向物料組分改變-淀粉102023/2/4

ABCD表示淀粉顆粒原料，顆粒中包含直鏈淀粉和支鏈淀粉。表示水分增加時(shí)會(huì)破壞直鏈淀粉晶體結(jié)構(gòu)并使其螺旋結(jié)構(gòu)瓦解，淀粉顆粒膨脹。在加熱和更多水分的作用下，淀粉顆粒更加膨脹，顆粒中的直鏈淀粉開始向顆粒外擴(kuò)散。最后，支鏈淀粉仍然存在于淀粉顆粒中，但顆粒易發(fā)生塌陷，并被形成凝膠的直鏈淀粉包圍著。物料組分改變-蛋白質(zhì)112023/2/4.蛋白質(zhì)原料的三級(jí)、四級(jí)結(jié)構(gòu)，其中分子間存在氫鍵、二硫鍵。在剪切和溫度的作用下，氫鍵和二硫鍵斷裂，蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)伸展并與物料流動(dòng)方向一致。高溫高壓高剪切下，蛋白質(zhì)分子表面電荷重新分布，化學(xué)鍵重組疏水基暴露，形成組織化蛋白質(zhì)。122023/2/4粉碎后的擠壓膨化產(chǎn)品

擠壓產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)擠壓膨化產(chǎn)品原料蛋白質(zhì)顆粒產(chǎn)品的垂直剖面擠壓組織化蛋白質(zhì)粉碎后的擠壓膨化產(chǎn)品擠壓粉末微觀結(jié)構(gòu)雙螺桿擠壓技術(shù)的發(fā)展雙螺桿擠壓技術(shù)近幾年發(fā)展迅速。研究表明,與單螺桿擠出技術(shù)相比,雙螺桿擠出技術(shù)具有無法比擬的優(yōu)越性能,如物料能充分、徹底混合揉捏,并且在雙螺桿擠出機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),由于雙螺桿互相嚙合而具有自行擦凈的功能,避免了單螺桿擠出機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的螺桿堵塞的物料在套筒表面產(chǎn)生結(jié)焦的現(xiàn)象。同時(shí)雙螺桿擠壓機(jī)還具有廣泛的原料適應(yīng)性這一顯著優(yōu)點(diǎn),解決了單螺桿擠壓機(jī)無法處理高水分和高脂肪物料這一瓶頸。雙螺桿擠出機(jī)因其具有突出的高效工作性能,受到了食品行業(yè)的廣泛重視。作者根據(jù)收集的相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)雙螺桿擠壓機(jī)在食品工業(yè)中的應(yīng)用、雙螺桿擠壓加工對(duì)食品中營養(yǎng)成分的影響、雙螺桿擠壓技術(shù)的發(fā)展前景等進(jìn)行綜合的分析和論述,期望有益于我國雙螺桿食品擠壓蒸煮的研究與發(fā)展。132023/2/4雙螺桿技術(shù)在食品工業(yè)的應(yīng)用1在組織化蛋白質(zhì)生產(chǎn)上的應(yīng)用2在膳食纖維加工中的應(yīng)用3在浸油中的應(yīng)用4在休閑即食食品加工中的應(yīng)用5在高蛋白質(zhì)谷物類食品加工中的應(yīng)用142023/2/41在組織化蛋白質(zhì)生產(chǎn)上的應(yīng)用

在高溫高壓條件下,植物蛋白質(zhì)可發(fā)生組織化。植物蛋白質(zhì)在雙螺桿擠壓機(jī)螺槽與筒壁之間剪切力的作用下,蛋白質(zhì)被強(qiáng)烈展開,相對(duì)地呈現(xiàn)直線排列。展開后的分子鏈變得自由而能夠重新定向和再組合,從而形成纖維狀態(tài)。其纖維組織結(jié)構(gòu)類似瘦肉,復(fù)水后有一定的彈性,有咀嚼感。152023/2/42在膳食纖維加工中的應(yīng)用

膳食纖維可以有效地防治冠心病、降低體內(nèi)膽固醇水平和調(diào)節(jié)血糖水平,甚至還有抗癌、解毒的功能。但纖維素通常難溶,不易被人體吸收,而且口感較粗糙,使得其開發(fā)和利用受到了一定的制約。然而,利用雙螺桿擠壓技術(shù)可以提高膳食纖維的溶解度,并改善其口感。162023/2/43在浸油中的應(yīng)用

利用雙螺桿擠壓技術(shù)對(duì)浸油原料進(jìn)行膨化預(yù)處理,可收到良好的效果。當(dāng)原料胚被強(qiáng)制輸送到擠壓腔后,通過壓延、摩擦和擠壓作用產(chǎn)生的高溫高壓效果,原料胚被剪切、泥煉、熔融,使原料胚組織發(fā)生了變化。當(dāng)原料胚從高壓狀態(tài)被擠出到常壓態(tài)時(shí),內(nèi)部超沸點(diǎn)水分瞬間蒸發(fā)并產(chǎn)生巨大膨脹力,原料胚也隨之膨化成型,產(chǎn)生許多帶細(xì)微孔的條狀體(或稱油路)。此時(shí)的原料胚非常有利于油料的浸出。目前研究較多的是從葵花籽中提取油。172023/2/44在休閑即食食品加工中的應(yīng)用

目前市場(chǎng)上利用雙螺桿擠壓機(jī)生產(chǎn)的風(fēng)味小食品的原料主要是谷物,例如玉米、小麥、大米、燕麥,還有大麥、黑麥、高粱等。采用雙螺桿擠壓機(jī)一是能在低溫下加工谷物食品,節(jié)省能量;二是可以加入更多的配料加工,所以可以生產(chǎn)出更多風(fēng)味的小食品,而且能利用其創(chuàng)新產(chǎn)品品種,更好地滿足市場(chǎng)需求和創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。182023/2/45在高蛋白質(zhì)谷物類食品加工中的應(yīng)用

高蛋白質(zhì)谷物類產(chǎn)品的主要成分是谷物,是通過蒸煮、脫水加工而成的更易于食用和消化的一種食品。目前,擠壓技術(shù)已成功地應(yīng)用于早餐谷物食品及斷奶食品的生產(chǎn)中192023/2/4雙螺桿擠壓技術(shù)的前景

食品成分十分復(fù)雜,通常是若干種原料混合在一起加工,進(jìn)入擠出機(jī)的物料更是由多種復(fù)雜多變的生物高分子混合構(gòu)成,而且,食品擠壓過程往往或高或低地伴隨著一定量的水分進(jìn)行,構(gòu)成所謂的低濕擠壓加工和高濕擠壓加工。兩種水分含量不同的擠壓蒸煮加工,對(duì)擠壓系統(tǒng)運(yùn)行的影響也有極大差別,因此雙螺桿擠壓機(jī)在物理模型建立和數(shù)學(xué)模型求證方面存在困難,這也是擠壓技術(shù)面臨的最大問題。這一問題的解決,將會(huì)大大提高雙螺桿擠壓技術(shù)的研究水平。202023/2/4從世界食品發(fā)展潮流看,擠壓食品占有重要地位。由于它能為消費(fèi)者提供色、香、味、營養(yǎng)俱全的食品,是其它食品加工手段不可比擬的。發(fā)達(dá)國家已把蒸煮擠壓食品單列為一大類食品,并在保健食品擠壓技術(shù)、功能性食品擠壓技術(shù)、超臨界流體擠壓技術(shù)、米粉擠壓技術(shù)、點(diǎn)心與早餐等即食谷類食品加工、擠壓太空食品等方面開展了廣泛深入的研究。我國在這一新興領(lǐng)域也開展了一些研究工作,但尚缺乏深度及廣度。因此從事該領(lǐng)域的研究將大有作為。2120