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諸城聚信工貿有限公司
主營產品： 腸類真空包裝機,多層烘干線,包裝袋巴氏殺菌流水線,魚豆腐生產流水線 ,多層烘干機 |
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淺談食品擠出工藝
2016-12-5 閱讀(1326)
| 擠出工藝種類很多，有些是非常簡單的配方，如單一淀粉成分的休閑食品，有些則是復雜的配方，如含有多種成分的食品。后者是為了滿足目標群體的營養需求而專門開發的。相比之下，休閑食品的設計是一種對消費者的縱容。配方中的每一種成分在營養上都起到重要作用，但是在生產過程中，不同成分之間會產生相互作用。不同的加工條件和配料組成了不同的產品，并決定了較終產品的物理屬性（如膨脹），以及感官特性（例如質地、風味和口感等）。 了解擠出工藝 擠壓蒸煮涉及擠出機螺桿的剪切和攪拌作用所提供的機械能應用。在這個過程中，原料從自由流動的粉末狀態變為濃稠密集的粉末。隨著擠出機的末端溫度和壓力的增加，粉末“熔化”為流體狀態。也是在這個階段，熔化過程中所含的水溫度驟升，成為液體狀態。 一個單螺桿擠出機由三部分組成：*節是在擠出機中加入配方原料的進料區。這個區域的特點是用于傳送原料的深槽螺桿；下一個區是壓縮區，螺距較短，螺桿凹槽較淺。目標是將機械能應用于混合好的原料，從而開始烹飪過程。在這個區域，原料開始熔化；在較后一個區域，熔化后的原料變為像塑料一樣的非晶熔體，也被稱為假塑性，在這里原料達到較高壓力和溫度。螺桿轉子凹槽更淺，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，過熱的水變成水蒸氣，從而發生膨脹。 典型的食品配方通常含有以下的成分類別：蛋白質（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。 每一種類型的添加劑都會對較終產品和加工條件產生影響。在考慮調整原料配方時，必須認識到擠出加工條件需要有所相應改變。在某些情況下甚至需要更換螺桿結構來適應巨大的配方變化。 ◆ 蛋白質 蛋白質由氨基酸鏈形成，根據不同的蛋白質來源，蛋白質體積有所不同，它們按照可溶解性進行分類。 - 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）。 在擠出過程中，蛋白質會在淀粉團中形成一個分散相。在高剪切和溫度的共同作用下，一些蛋白質（特別是水溶性蛋白）會發生變性和凝聚。然而，由于螺桿的剪切作用，蛋白質會變成很小的碎片。 從大豆、小麥或面筋中提取的蛋白質是通過水發生水合作用的，所以會形成粘性很高的面團，但因為螺桿的剪切和顆粒之間的相互摩擦作用，蛋白質會浸潤成為更小的顆粒。與之相反，肌肉（魚肉和禽肉）蛋白質相對而言對剪切力更耐受，在進入擠出機前體積不會發生變化。在擠壓過程中，球狀蛋白質（大豆、小麥面筋等）的加工水分含量高（超過35 %），溫度超過140℃，壓力和高剪切會分散形成連續的溶解現象。在這種流體狀態下，蛋白質會像液體一樣流動，但如果溫度降低，流體會變成薄片，發生交叉結合。如果蛋白質仍能在低溫下不間斷流動，就會形成流線（交叉連接）。一旦流體脫離模具，水分蒸發會留下交叉結合中形成的小空隙。因此，根據不同的蛋白質類型和工藝條件（水、螺桿轉速、螺桿配置等），產品結構的完整性類型可以得到控制。這點非常重要，尤其是需要改變蛋白質的溶解度和整體物理屬性時。 蛋白質的變性是在擠出機中完成的，通過幫助分子接觸更多的酶，提高消化率實現的。蛋白質變性通常采用蛋白質在水或水溶液中的溶解度來衡量。 溶解度低說明剪切力高，蛋白質變性更多。然而，一些蛋白質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），這種蛋白質可以在低螺桿轉速下發生變性。 ◆ 淀粉 淀粉是一種需要添加水的能量來源，同時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，被稱為聚合物分子顆粒。淀粉主要有兩個物理形式：直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉是一種由葡萄糖組成的線性聚合物，有一到兩個分支。支鏈淀粉比直鏈淀粉體積更大，是具有樹枝形分支結構的多糖。 在擠出過程中，在水的存在下，淀粉顆粒首先發生水合和膨脹。在壓縮區，淀粉進一步發生膨脹，蛋白質開始形成熔融相。隨著更多能量的加入，蛋白質顆粒軟化，較終破裂形成連續的熔融液。如果加入更多的剪切作用，淀粉分子會進一步分解成更小的糖鏈單元。這個過程被稱為淀粉糊化。高糊精化淀粉吸水性更強，這對于谷物休閑食品而言是一個問題。因為吸收水分會使谷物食品粘牙，或很容易泡糊。因此，如果某產品在高剪切條件下加工，產品會具有很高的吸水能力和溶解度。高溶解度可以用來區分玉米片是通過擠出機或傳統工藝加工而成。用擠出機加工的玉米片會在更短時間內在牛奶中溶解，而傳統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鍵。在高蛋白的配方中，至少需要有10% 的淀粉需要實現交互膨脹。淀粉也有助于保持產品的完整性，它和蛋白質一起幫助產品在脫模時保持連續相。 ◆ 水 在擠壓過程中，水存在于某些添加劑中，在預處理時通過蒸汽冷凝添加到原料中，或直接進入擠出機料桶中。加入擠出機的水的比例通常會超過10%，生物聚合體水合和移動更自由。在高水平，水作為潤滑劑可以減少機械能輸入量。水可用于控制較終產品的密度。由于機械能（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，擠出機的溫度會更高。當添加的水量較高時，水作為潤滑劑會減少機械能輸入量。 在較高的濕度水平，產品在脫模后會發生回彈。這是因為擠出后的產品依舊很柔軟，容易發生回彈，除非達到玻璃化轉變溫度（Tg）。低濕度時，擠出原料將迅速變成玻璃狀，細胞體積變大。與低含水量產品相比，過量加水（30% 以上）制成的產品可能密度更高，整體體積相對較小（膨脹系數）。 ◆ 脂肪 與過量的水一樣，油和脂肪可以充當顆粒和擠出機螺桿之間的潤滑劑。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壁之間的摩擦。如果油（例如蔬菜）的添加量超過整個原料的2%，淀粉顆粒會發生融化，但不會分散。這將導致擠出機較后一節的熔融相溫度較低，產品在脫模時不會或很少發生膨脹。在一些高蛋白含量的食品配方中，油脂含量超過2%，產品的膨脹度很小。這對于一些需要一定的橫截面膨脹的產品而言可能是一個問題。在大多數情況下，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，如果為了滿足熱量需求必須加入油脂，這個過程在完成擠出后通過涂層設備完成。 在高脂配方中，螺桿配置必須更激進，或輸入更多機械能，才能確保產品的橫向和縱向膨脹。擠出機中加入油脂可以控制產品密度。因此，通過控制油的添加量，可以加工口感*、質地緊實或酥松的食品。在擠出機中添加油脂必須考慮到氧化問題，氧化可能會影響休閑食品中維生素的穩定性及其它感官屬性。沒有證據表明脂肪會在擠出機中發生氧化；然而，螺桿摩擦會使親氧化劑材料釋放到原料混合物中，這會導致氧化。此外，膨脹過程中發生氧化還會產生氣泡。 ◆ 纖維 大多數谷物中都存在纖維，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物種消化的原因，除了會產生β *的細菌以外。纖維不會影響擠出機的機械能輸入，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6%）就會減少膨脹。因此，高纖維含量的配方會阻礙產品膨脹能力，形成不同的感官屬性。 ◆ 礦物質 在擠壓過程中礦物質不會發生變化。然而，一些礦物質可能會促進泡沫在分散液相中的形成。較小的氣泡會增加表面積，有利于休閑食品的油脂涂層。新型真空類型的涂層系統偏好多孔表面的產品，油脂的滲透性更好，包裝材料上黏附的油脂也更少。 結論 配方設計應基于工藝參數的較優組合來實現所需的產品屬性，同時較大限度地提高產品的營養價值和擠出機產量。配方的微妙變化可能需要重新調整工藝參數或工藝流程。而配方的大幅調整則需要對整個工藝進行重新優化，這可能甚至包括改變螺桿結構。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加工的。(end) |
