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諸城聚信工貿(mào)有限公司
主營(yíng)產(chǎn)品： 腸類(lèi)真空包裝機(jī),多層烘干線(xiàn),包裝袋巴氏殺菌流水線(xiàn),魚(yú)豆腐生產(chǎn)流水線(xiàn) ,多層烘干機(jī) |
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淺談食品擠出工藝
2016-12-5 閱讀(1254)
| 擠出工藝種類(lèi)很多，有些是非常簡(jiǎn)單的配方，如單一淀粉成分的休閑食品，有些則是復(fù)雜的配方，如含有多種成分的食品。后者是為了滿(mǎn)足目標(biāo)群體的營(yíng)養(yǎng)需求而專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的。相比之下，休閑食品的設(shè)計(jì)是一種對(duì)消費(fèi)者的縱容。配方中的每一種成分在營(yíng)養(yǎng)上都起到重要作用，但是在生產(chǎn)過(guò)程中，不同成分之間會(huì)產(chǎn)生相互作用。不同的加工條件和配料組成了不同的產(chǎn)品，并決定了較終產(chǎn)品的物理屬性（如膨脹），以及感官特性（例如質(zhì)地、風(fēng)味和口感等）。 了解擠出工藝 擠壓蒸煮涉及擠出機(jī)螺桿的剪切和攪拌作用所提供的機(jī)械能應(yīng)用。在這個(gè)過(guò)程中，原料從自由流動(dòng)的粉末狀態(tài)變?yōu)闈獬砻芗姆勰?。隨著擠出機(jī)的末端溫度和壓力的增加，粉末“熔化”為流體狀態(tài)。也是在這個(gè)階段，熔化過(guò)程中所含的水溫度驟升，成為液體狀態(tài)。 一個(gè)單螺桿擠出機(jī)由三部分組成：*節(jié)是在擠出機(jī)中加入配方原料的進(jìn)料區(qū)。這個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)是用于傳送原料的深槽螺桿；下一個(gè)區(qū)是壓縮區(qū)，螺距較短，螺桿凹槽較淺。目標(biāo)是將機(jī)械能應(yīng)用于混合好的原料，從而開(kāi)始烹飪過(guò)程。在這個(gè)區(qū)域，原料開(kāi)始熔化；在較后一個(gè)區(qū)域，熔化后的原料變?yōu)橄袼芰弦粯拥姆蔷垠w，也被稱(chēng)為假塑性，在這里原料達(dá)到較高壓力和溫度。螺桿轉(zhuǎn)子凹槽更淺，將熔化后的原料泵送到模具中。脫出模具的熔化原料突然被暴露在大氣壓力中，造成壓力迅速下降，過(guò)熱的水變成水蒸氣，從而發(fā)生膨脹。 典型的食品配方通常含有以下的成分類(lèi)別：蛋白質(zhì)（大豆蛋白濃縮物或分離物，或乳清蛋白分離等）、淀粉（小麥面粉、大米面粉、玉米、木薯或改性淀粉）、水、脂肪和油、纖維（作為某些添加劑的一部分），以及一些次要成分如維生素和礦物質(zhì)。 每一種類(lèi)型的添加劑都會(huì)對(duì)較終產(chǎn)品和加工條件產(chǎn)生影響。在考慮調(diào)整原料配方時(shí)，必須認(rèn)識(shí)到擠出加工條件需要有所相應(yīng)改變。在某些情況下甚至需要更換螺桿結(jié)構(gòu)來(lái)適應(yīng)巨大的配方變化。 ◆ 蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)由氨基酸鏈形成，根據(jù)不同的蛋白質(zhì)來(lái)源，蛋白質(zhì)體積有所不同，它們按照可溶解性進(jìn)行分類(lèi)。 - 可溶于水：白蛋白； - 可溶于生理鹽水：球蛋白； - 可溶于40% 的酒精：醇溶蛋白（小麥面筋蛋白的一部分）； - 不可溶于40% 的酒精：麥谷蛋白（小麥面筋蛋白的一部分）。 在擠出過(guò)程中，蛋白質(zhì)會(huì)在淀粉團(tuán)中形成一個(gè)分散相。在高剪切和溫度的共同作用下，一些蛋白質(zhì)（特別是水溶性蛋白）會(huì)發(fā)生變性和凝聚。然而，由于螺桿的剪切作用，蛋白質(zhì)會(huì)變成很小的碎片。 從大豆、小麥或面筋中提取的蛋白質(zhì)是通過(guò)水發(fā)生水合作用的，所以會(huì)形成粘性很高的面團(tuán)，但因?yàn)槁輻U的剪切和顆粒之間的相互摩擦作用，蛋白質(zhì)會(huì)浸潤(rùn)成為更小的顆粒。與之相反，肌肉（魚(yú)肉和禽肉）蛋白質(zhì)相對(duì)而言對(duì)剪切力更耐受，在進(jìn)入擠出機(jī)前體積不會(huì)發(fā)生變化。在擠壓過(guò)程中，球狀蛋白質(zhì)（大豆、小麥面筋等）的加工水分含量高（超過(guò)35 %），溫度超過(guò)140℃，壓力和高剪切會(huì)分散形成連續(xù)的溶解現(xiàn)象。在這種流體狀態(tài)下，蛋白質(zhì)會(huì)像液體一樣流動(dòng)，但如果溫度降低，流體會(huì)變成薄片，發(fā)生交叉結(jié)合。如果蛋白質(zhì)仍能在低溫下不間斷流動(dòng)，就會(huì)形成流線(xiàn)（交叉連接）。一旦流體脫離模具，水分蒸發(fā)會(huì)留下交叉結(jié)合中形成的小空隙。因此，根據(jù)不同的蛋白質(zhì)類(lèi)型和工藝條件（水、螺桿轉(zhuǎn)速、螺桿配置等），產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的完整性類(lèi)型可以得到控制。這點(diǎn)非常重要，尤其是需要改變蛋白質(zhì)的溶解度和整體物理屬性時(shí)。 蛋白質(zhì)的變性是在擠出機(jī)中完成的，通過(guò)幫助分子接觸更多的酶，提高消化率實(shí)現(xiàn)的。蛋白質(zhì)變性通常采用蛋白質(zhì)在水或水溶液中的溶解度來(lái)衡量。 溶解度低說(shuō)明剪切力高，蛋白質(zhì)變性更多。然而，一些蛋白質(zhì)可能不需要高剪切變性或具有低溶解度。例如小麥蛋白（面筋），這種蛋白質(zhì)可以在低螺桿轉(zhuǎn)速下發(fā)生變性。 ◆ 淀粉 淀粉是一種需要添加水的能量來(lái)源，同時(shí)也是天然粘合劑和密度控制劑。谷物、馬鈴薯和木薯中含有大量淀粉。 淀粉還存在于谷物中，被稱(chēng)為聚合物分子顆粒。淀粉主要有兩個(gè)物理形式：直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉是一種由葡萄糖組成的線(xiàn)性聚合物，有一到兩個(gè)分支。支鏈淀粉比直鏈淀粉體積更大，是具有樹(shù)枝形分支結(jié)構(gòu)的多糖。 在擠出過(guò)程中，在水的存在下，淀粉顆粒首先發(fā)生水合和膨脹。在壓縮區(qū)，淀粉進(jìn)一步發(fā)生膨脹，蛋白質(zhì)開(kāi)始形成熔融相。隨著更多能量的加入，蛋白質(zhì)顆粒軟化，較終破裂形成連續(xù)的熔融液。如果加入更多的剪切作用，淀粉分子會(huì)進(jìn)一步分解成更小的糖鏈單元。這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為淀粉糊化。高糊精化淀粉吸水性更強(qiáng)，這對(duì)于谷物休閑食品而言是一個(gè)問(wèn)題。因?yàn)槲账謺?huì)使谷物食品粘牙，或很容易泡糊。因此，如果某產(chǎn)品在高剪切條件下加工，產(chǎn)品會(huì)具有很高的吸水能力和溶解度。高溶解度可以用來(lái)區(qū)分玉米片是通過(guò)擠出機(jī)或傳統(tǒng)工藝加工而成。用擠出機(jī)加工的玉米片會(huì)在更短時(shí)間內(nèi)在牛奶中溶解，而傳統(tǒng)加工工藝剪切力更小，糊化程度低。 淀粉在休閑食品和需要改善口感的食品中起著重要作用，甚至在高蛋白配方中作用更關(guān)鍵。在高蛋白的配方中，至少需要有10% 的淀粉需要實(shí)現(xiàn)交互膨脹。淀粉也有助于保持產(chǎn)品的完整性，它和蛋白質(zhì)一起幫助產(chǎn)品在脫模時(shí)保持連續(xù)相。 ◆ 水 在擠壓過(guò)程中，水存在于某些添加劑中，在預(yù)處理時(shí)通過(guò)蒸汽冷凝添加到原料中，或直接進(jìn)入擠出機(jī)料桶中。加入擠出機(jī)的水的比例通常會(huì)超過(guò)10%，生物聚合體水合和移動(dòng)更自由。在高水平，水作為潤(rùn)滑劑可以減少機(jī)械能輸入量。水可用于控制較終產(chǎn)品的密度。由于機(jī)械能（螺桿、料桶和顆粒之間的相互摩擦）的輸入，如果水的添加量比較少，擠出機(jī)的溫度會(huì)更高。當(dāng)添加的水量較高時(shí)，水作為潤(rùn)滑劑會(huì)減少機(jī)械能輸入量。 在較高的濕度水平，產(chǎn)品在脫模后會(huì)發(fā)生回彈。這是因?yàn)閿D出后的產(chǎn)品依舊很柔軟，容易發(fā)生回彈，除非達(dá)到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）。低濕度時(shí)，擠出原料將迅速變成玻璃狀，細(xì)胞體積變大。與低含水量產(chǎn)品相比，過(guò)量加水（30% 以上）制成的產(chǎn)品可能密度更高，整體體積相對(duì)較?。ㄅ蛎浵禂?shù)）。 ◆ 脂肪 與過(guò)量的水一樣，油和脂肪可以充當(dāng)顆粒和擠出機(jī)螺桿之間的潤(rùn)滑劑。油可以減少混合物中顆粒之間的摩擦，以及螺桿表面和桶的內(nèi)壁之間的摩擦。如果油（例如蔬菜）的添加量超過(guò)整個(gè)原料的2%，淀粉顆粒會(huì)發(fā)生融化，但不會(huì)分散。這將導(dǎo)致擠出機(jī)較后一節(jié)的熔融相溫度較低，產(chǎn)品在脫模時(shí)不會(huì)或很少發(fā)生膨脹。在一些高蛋白含量的食品配方中，油脂含量超過(guò)2%，產(chǎn)品的膨脹度很小。這對(duì)于一些需要一定的橫截面膨脹的產(chǎn)品而言可能是一個(gè)問(wèn)題。在大多數(shù)情況下，高蛋白食品需要至少10% 的淀粉含量以確保足夠的體積密度（克/ 升）。因此，如果為了滿(mǎn)足熱量需求必須加入油脂，這個(gè)過(guò)程在完成擠出后通過(guò)涂層設(shè)備完成。 在高脂配方中，螺桿配置必須更激進(jìn)，或輸入更多機(jī)械能，才能確保產(chǎn)品的橫向和縱向膨脹。擠出機(jī)中加入油脂可以控制產(chǎn)品密度。因此，通過(guò)控制油的添加量，可以加工口感*、質(zhì)地緊實(shí)或酥松的食品。在擠出機(jī)中添加油脂必須考慮到氧化問(wèn)題，氧化可能會(huì)影響休閑食品中維生素的穩(wěn)定性及其它感官屬性。沒(méi)有證據(jù)表明脂肪會(huì)在擠出機(jī)中發(fā)生氧化；然而，螺桿摩擦?xí)褂H氧化劑材料釋放到原料混合物中，這會(huì)導(dǎo)致氧化。此外，膨脹過(guò)程中發(fā)生氧化還會(huì)產(chǎn)生氣泡。 ◆ 纖維 大多數(shù)谷物中都存在纖維，一些配方中可能包括糠。與淀粉一樣，纖維也是一種葡萄糖聚合物，但是分子之間有著不同的鏈接。這種不同的鏈接（β1-4 與α1-6 淀粉）是纖維容易被大多數(shù)物種消化的原因，除了會(huì)產(chǎn)生β *的細(xì)菌以外。纖維不會(huì)影響擠出機(jī)的機(jī)械能輸入，但它的膨脹性能并不理想。低濃度（1-2%）的糠顆粒影響不大，但隨著添加比例的提高（超過(guò)6%）就會(huì)減少膨脹。因此，高纖維含量的配方會(huì)阻礙產(chǎn)品膨脹能力，形成不同的感官屬性。 ◆ 礦物質(zhì) 在擠壓過(guò)程中礦物質(zhì)不會(huì)發(fā)生變化。然而，一些礦物質(zhì)可能會(huì)促進(jìn)泡沫在分散液相中的形成。較小的氣泡會(huì)增加表面積，有利于休閑食品的油脂涂層。新型真空類(lèi)型的涂層系統(tǒng)偏好多孔表面的產(chǎn)品，油脂的滲透性更好，包裝材料上黏附的油脂也更少。 結(jié)論 配方設(shè)計(jì)應(yīng)基于工藝參數(shù)的較優(yōu)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的產(chǎn)品屬性，同時(shí)較大限度地提高產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和擠出機(jī)產(chǎn)量。配方的微妙變化可能需要重新調(diào)整工藝參數(shù)或工藝流程。而配方的大幅調(diào)整則需要對(duì)整個(gè)工藝進(jìn)行重新優(yōu)化，這可能甚至包括改變螺桿結(jié)構(gòu)。并不是所有的休閑食品配方都可以用相同的螺桿配置或相同的加工條件來(lái)加工的。(end) |
