第一講-食品擠壓技術(shù)分析.ppt

1、雙螺桿擠壓技術(shù),食工1303 張宇軒,擠壓膨化機(jī),2020/8/2,2020/8/2,生活中的擠壓食品,主要內(nèi)容,什么是擠壓？,1,2,3,雙螺桿擠壓對組分改變的機(jī)理,4,5,2020/8/2,單雙螺桿擠壓設(shè)備性能和結(jié)構(gòu)對比,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,2020/8/2,加料,螺桿推動,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：1:1

2、01:20，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。38mm,2020/8/2,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，在嚙合的螺桿上下部

3、形成壓力差。物料在機(jī)筒內(nèi)形成了扭曲形運(yùn)動過程。,7,2020/8/2,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,2020/8/2,單螺桿擠壓機(jī)和雙螺桿擠壓機(jī)的性能對比,擠壓機(jī)結(jié)構(gòu)-同向雙螺桿,9,2020/8/2,SLG67-18.5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)中物料流動方向,物料組分改變-淀粉,10,2020/8/2,D,表示淀粉顆粒原料，顆粒中包含直鏈淀粉和支鏈淀粉。,表示水分增加時會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

4、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),11,2020/8/2,.,蛋白質(zhì)原料的三級、四級結(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)。,12,2020/8/2,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

5、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, 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

6、蒸煮的研究與發(fā)展。,13,2020/8/2,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,14,2020/8/2,1 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。,15,2020/8/2,2 在膳食纖維加工中的應(yīng)用,膳食

7、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。,16,2020/8/2,3 在浸油中的應(yīng)用,利用雙螺桿擠壓技術(shù)對浸油原料進(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, 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

8、細(xì)微孔的條狀體( 或稱油路) 。此時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。,17,2020/8/2,4 在休閑即食食品加工中的應(yīng)用,目前市場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, 更好地滿足市場需求和創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值。,18,2020/8/2,5 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

9、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,19,2020/8/2,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, 將會大大提高雙螺桿擠壓技術(shù)的研究水平。,20,2020/8/2,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。,21,2020/8/2,目前有關(guān)雙螺桿擠壓膨化機(jī)在水產(chǎn)