加工原理及工艺流程

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《焙烤工业实用手册》第456页（1639字）

挤压膨化食品的加工原理可概括为：将食品原料送入挤压机，经过短时高温高压和搅拌、摩擦、剪切力的作用，使物料质构发生巨大变化，然后突然变为常温常压，原料膨化，其加工流程大致如下：

在整个流程中，关键设备是挤压机，原料在挤压机螺杆的搅动下，向前挤压，受到混合、搅拌、摩擦以及高剪切力的作用，原料结构发生变化。机腔内温度和压力上升，一般温度可为150～200℃，压力可为8～10MPa，从一定形状的模孔中瞬间挤出时，突然变为常温常压，这时水分急剧汽化，水的体积膨胀至2000倍，原料结构发生质的变化，淀粉由生变熟，α淀粉转化为β淀粉，原料形状变成片层状疏松的海绵体，原料体积膨胀几倍到十几倍，具体过程如图2－7－1所示(加料输送段、压缩熔融段和计量均化段)。当原料从加料斗进入机筒后，即随着螺杆的转动沿螺槽方向向前输送，就是加料输送段(1)。与此同时，由于受到机头的阻力作用，固体物料逐渐被压实，又由于物料受到来自机筒的外部加热以及螺杆与机筒的强烈搅拌、混合、剪切等作用，温度升高，开始熔融，直至全部熔融，此阶段称为压缩熔融段(2)。物料在螺槽中不断向前挤压，由于螺槽逐渐变浅，温度和压力继续上升，物料得到蒸煮，出现淀粉糊化、蛋白质、脂肪变性等一系列复杂的生化反应，物料组织进一步均化，最后定量、定压地由机头通道均匀挤出，这就是计量均化段(3)。

图2－7－1 挤压加工过程示意图

(1)加料输送段 (2)压缩熔融段 (3)计量均化段

以膨化为主的食品挤压膨化过程如图2－7－2所示，它分为五个区：

图2－7－2 挤压膨化过程示意图

(1)第一级螺旋输送区 (2)混合区 (3)第二级螺旋输送区 (4)剪切区 (5)高温高压区

(1)第一级螺旋输送区 在这一区内，物料的物理化学性质保持不变。

(2)混合区 在这一物区内，物料受到轻微的低度剪切，但其质构仍基本不变。

(3)第二级螺旋输送区 在这一区内，物料已被压缩得组织致密，螺旋叶片的旋转对物料进行挤压和剪切，引起摩擦生热，并使大小谷粒发生机械变形。

(4)剪切区 高度剪切使物料温度上升，并由固态向塑性态转化，形成黏稠的塑性熔融体。含水量在25%以下的粉状或颗粒状物料，在剪切区内均产生由压缩粉状向塑性态的明显转化。对于强力小麦粉、玉米碎粒及淀粉来说，这种转化可能在剪切区的起始部分，而对于弱力面粉或在配方中谷物含量少于80%的物料来说，转化则发生在剪切区的深入区段。转化时淀粉颗粒内部的晶状结构先发生熔融，进而引起颗粒软化，再被压缩成黏稠的塑性熔融体。

(5)高温高压区 剪切区内形成的塑性熔融体继续向前推进，至成形模头前的高温高压区，这时物料已完全流态化，一挤出模孔，恢复常压，使全流态化物料迅速膨化。在挤压过程中，食品物料经过加温、加压，淀粉糊化，蛋白质变性，各种酶的活性钝化，各种微生物被抑制或杀死。由于高温高压的时间很短，一般为5～10s，最长不超过1min，故将挤压加工过程称为高温短时过程，即HTST过程，它使食品加热得到的好处(改进消化性，提高吸收率)趋于最大，而使有害影响(如产生褐度、营养成分的破坏等)趋于最小。由于物料在模头前的压力在10MPa以上，温度达到200℃，所以又称这个过程为高温、高压、短时过程，即HHS过程。