[科普中國(guó)]-擠壓蒸煮

擠壓蒸煮技術(shù)

擠壓蒸煮技術(shù)是現(xiàn)代食品工程的新技術(shù)之一，在國(guó)外已有多年的歷史，最初擠壓機(jī)的作用僅限制在混合和成型即食食品方面?，F(xiàn)在食品擠壓技術(shù)是一種集運(yùn)輸、混合、加熱、加壓、質(zhì)構(gòu)重組、熟制、殺菌等多種單元于一體的短時(shí)反應(yīng)器。目前有關(guān)雙螺桿擠壓機(jī)在加工食品原料方面的擠壓理論還不完善，還有待于更進(jìn)一步的研究。但雙螺桿擠壓機(jī)能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)和淀粉等聚合物直接或間接轉(zhuǎn)化、纖維素等大分子部分轉(zhuǎn)化為非消化性可溶性多糖的事實(shí)，是由于粉狀物料借助于螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械力、機(jī)械能的粘滯損耗以及機(jī)筒外的溫度調(diào)節(jié)作用，由固態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴趹B(tài)流體，熔融物料運(yùn)動(dòng)到?？跁r(shí)，受到模頭的阻力，在?？谔幮纬筛邷馗邏籂顟B(tài)，熔融物料在?？跀D出的瞬間，物料積聚的能量迅速釋放，水分急劇汽化，使物料得以膨化。高纖維物料經(jīng)擠壓后，不僅使各類(lèi)酶被鈍化，還可改良色澤、風(fēng)味和可溶性。采用擠壓蒸煮技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界食品發(fā)達(dá)國(guó)家處理膳食纖維的主要加工手段。在瑞士、美國(guó)、法國(guó)、日本，運(yùn)用擠壓蒸煮技術(shù)處理膳食纖維，被認(rèn)為是最科學(xué)的方法。

近年我國(guó)擠壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)逐漸增多，大部分是單螺桿機(jī)，少數(shù)是雙螺桿機(jī)。雙螺桿擠壓機(jī)適用的領(lǐng)域更廣闊，控制和操作更精確。國(guó)外大多采用自動(dòng)給料、溫度與壓力自動(dòng)控制與數(shù)字顯示的雙螺桿擠壓蒸煮機(jī)。我國(guó)的擠壓蒸煮設(shè)備比較落后，目前仍無(wú)溫度顯示和壓力測(cè)控系統(tǒng)。而國(guó)際上約有20多個(gè)國(guó)家生產(chǎn)雙螺桿機(jī)，實(shí)力較強(qiáng)的有美國(guó)WENGER公司、法國(guó)CLEXTKAL公司和CREVSOTLOIVE公司、德國(guó)WP公司、荷蘭KOPPENS公司及BECHIV公司。2

高溫短時(shí)擠壓蒸煮系統(tǒng)食品的擠壓蒸煮加工是將含一定水分的淀粉或蛋白質(zhì)等原料在一個(gè)加熱機(jī)的筒內(nèi)，由與其良好配合的轉(zhuǎn) 動(dòng)螺桿進(jìn)行輸送擠壓，借助于壓力、加熱和機(jī)械剪切力的聯(lián)合作用，加速淀粉的糊化或蛋白質(zhì)變性，進(jìn)行增 塑和蒸煮的工藝方法。物料再在各種形狀的模具中成型，繼之膨脹并被旋轉(zhuǎn)的刀片切割成所需要的長(zhǎng)度。這種 擠壓蒸煮的溫度一般在120 ℃以上，而受熱的時(shí)間卻很短(一般在一分鐘內(nèi))，屬于高溫短時(shí)加工工藝，對(duì)于保持食品的營(yíng)養(yǎng)成分、良好的質(zhì)構(gòu)、口感、風(fēng)味是非常有益的，它是目前食品蒸煮加工系統(tǒng)中最新、用途最多、 最經(jīng)濟(jì)有效的一種方法。高溫短時(shí)擠壓加工能保證食品不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱、變色、營(yíng)養(yǎng)成分或功能特性等方面的損害，在微生物方面具有安全可靠性。

在食品擠壓蒸煮加工過(guò)程中，淀粉物料及蛋白質(zhì)物料的擠壓蒸煮是極其重要的。

淀粉物料的擠壓蒸煮食品擠壓機(jī)可用來(lái)擠壓蒸煮含有淀粉的物料，也可用來(lái)擠壓蒸煮各種淀粉制得食品。淀粉在擠壓蒸煮條件下很快進(jìn)行糊化，是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，受許多因素的影響。淀粉糊化的主要特征是淀粉粒懸浮在過(guò)量水中時(shí) ，著溫度的升高，水分的滲透也隨之增加，過(guò)量水分的滲透，靠剪切力而造成溫度上升，大量水分被吸收，最后淀粉顆拉破裂，糊化作用表現(xiàn)為淀粉分子中氫鍵結(jié)合的變化，這時(shí)糊化淀粉表現(xiàn)為持水性的大大提高。 淀粉糊化恰當(dāng)，不僅產(chǎn)生了溶解度和流體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的變化，且糊化淀粉對(duì)快速的酶降解作用也很敏感。這在工 藝學(xué)和營(yíng)養(yǎng)學(xué)方面有重大意義。

經(jīng)過(guò)高溫短時(shí)擠壓蒸煮方法制得的小麥糊化淀粉，在高倍顯微鏡下可以觀察到其結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，淀粉顆 粒原來(lái)結(jié)構(gòu)的輪廓較分明，經(jīng)過(guò)熱、 濕和剪切作用處理后轉(zhuǎn)變成連續(xù)多孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。對(duì)于像面粉那樣含有豐富淀粉的原料，淀粉的糊化從營(yíng)養(yǎng)和功能兩方面考慮都是重要的。水分含量和溫度對(duì)擠壓蒸煮淀粉原料的性質(zhì)影響很大。這在我們對(duì)雙螺桿擠壓機(jī)的調(diào)試和試制食品中，感官鑒定和顯微鏡結(jié)構(gòu)觀察中都能得到證實(shí)。水分含量一旦超過(guò)糊化量則不能膨化，使水分超過(guò)稍少而產(chǎn)生膨化，因其制品出料后水分的迅速蒸發(fā)，有的膨脹形態(tài)很快變癟了，這是由于過(guò)度的膨化使淀粉結(jié)構(gòu)中作為食品膨體空間支柱的骨子鍵拉長(zhǎng)了，膨體空間水分蒸發(fā)后的剎那形成負(fù)壓，在大擠壓力作用下，一旦超過(guò)骨子鍵的強(qiáng)度，則膨化后的食品很快收縮而變癟了。此外 ，同一種小麥淀粉作為原料，同一臺(tái)擠壓機(jī)中若采用不同的剪切力進(jìn)行擠壓可以制得稠度不同的制品。用低切變擠壓可制得具有稠糊特性的制品， 用高切變擠壓可制得稀糊制品。 在中間條件下加工淀粉，以得到中等稠度等制品。由此可見(jiàn)，擠壓機(jī)結(jié)構(gòu)和物料加工條件的選擇，加工物料的性質(zhì)影響很大，如擠出制品的粘度、復(fù)水率、密度和糊化(即膠凝)特性等。

蛋白質(zhì)原料的擠壓蒸煮高溫短時(shí)擠壓蒸煮可以用于生產(chǎn)以谷物為基料，以蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)化的各類(lèi)的食品。這些食品包括早點(diǎn)谷類(lèi)食物、小吃、嬰兒食品、速溶湯粉等。由于擠壓機(jī)中剪切力、水分和溫度的控制，以及進(jìn)行高溫短時(shí)蒸煮條件的獲得， 因此可賦于許多農(nóng)產(chǎn)品以較好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和功能特性，就有可能改進(jìn)蛋白質(zhì)的利用率和可消化性，并具有適當(dāng)?shù)拿览路磻?yīng)，對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的損害很少，還可增加食品的色澤和香味。

高溫短時(shí)蒸煮擠壓優(yōu)點(diǎn)能有效地使淀粉糊化、蛋白質(zhì)質(zhì)構(gòu)的改良，得到必要的功能特性、控制最佳的生長(zhǎng)抑制劑、抗?fàn)I養(yǎng)因子、生產(chǎn)出更純凈、在微生物和酶上更安全、更穩(wěn)定的食品，并具有良好的外形、口感和風(fēng)味。

若需加入氨基酸、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、食品色素、香味料及某些維生素時(shí)，能夠把這些添加物均勻地分配在擠壓物中，不可逆地與擠壓物相結(jié)合，因?yàn)楦邷厥嵌虝r(shí)的，減少了對(duì)維生素的損害。

可節(jié)省單位重量蒸煮產(chǎn)品的電、汽、水消耗。

勞動(dòng)生產(chǎn)率高，而加工費(fèi)用低。

單位重量產(chǎn)品所需的占地面積很小。

由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)特，可以較簡(jiǎn)便和快速地組合或更換零部件而成為一個(gè)多用途的系統(tǒng)。通過(guò)擠壓機(jī)部件、物料品 種、水分含量和加工條件的變化，可以生產(chǎn)許多不同產(chǎn)品。

高溫短時(shí)蒸煮擠壓機(jī)一般皆為連續(xù)性設(shè)備，其生產(chǎn)能力可在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

生產(chǎn)過(guò)程在密閉的機(jī)筒內(nèi)進(jìn)行，保證了生產(chǎn)的食品完全符合衛(wèi)生法的安全、穩(wěn)定的要求。機(jī)器能夠容易地進(jìn)行清理，這是細(xì)菌學(xué)方面所需要的，也是防止加工產(chǎn)品產(chǎn)生不良風(fēng)味所必不可少的。3