挤压膨化过程中物料的变化

食品挤压膨化的原理
食品挤压膨化是一种常见的食品加工技术，它使用高压力和高温来使食品在短时间内发生挤压和膨胀的变化，从而改变其形态和口感。

这种技术的原理可以归结为以下几个方面：
1. 压力效应：在挤压膨化过程中，食品料理通过挤压腔体，承受着高压力。

这种高压力会使食品中的气体和水分分子受到压缩，形成封闭在食品中的微小空气泡。

当压力突然释放时，这些气泡会迅速膨胀，使食品呈现出松脆的口感。

2. 温度效应：高温是挤压膨化过程中的另一个重要因素。

高温有助于改变食品中淀粉、蛋白质和纤维等组分的物理和化学特性。

例如，在高温下，淀粉会发生糊化，使得食品的结构更加松散。

同时，高温也能促进水分的蒸发，减少食品中的含水量，增加食品的脆度和口感。

3. 压力和温度的协同作用：食品挤压膨化过程中的高压力和高温会相互作用，实现食品中水分、气体和固体组分的多相流动。

通过膨化和挤压，食品中的气泡能够逐渐膨胀形成孔隙结构，使食品在膨化后更加松脆。

4. 物理和化学变化：挤压膨化还会引起食品中物理和化学的变化。

例如，食品中的淀粉在高温下糊化，形成黏性物质，有助于构建食品的细胞结构。

同时，高温还能使食品中的蛋白质发生变性，改善其形态和口感。

总的来说，食品挤压膨化利用高压力和高温的组合效应，通过改变食品中的物理和化学特性，实现挤压和膨胀的效果，从而使食品呈现出丰富的口感和脆度。

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挤压膨化原理
挤压膨化是一种食品加工技术，常用于生产膨化食品，如膨化谷物、膨化玉米粉等。

这个过程涉及到高温和高压条件下对原料的处理，以实现食品的膨化效果。

膨化的基本原理如下：
1. **挤压：** 这一步通常使用挤压机或挤压膨化机。

在这个过程中，原料经过挤出口挤压，形成高温高压的环境。

2. **放松：** 原料在挤压后，会经过一个突然的放松阶段。

在这一步，由于原料从高压状态突然放松，水分内部的温度迅速升高。

3. **膨化：** 放松阶段的突然升温导致了水分的蒸发，形成了气泡。

这些气泡使原料膨胀，形成膨化效果。

同时，高温还使得淀粉在水分的作用下发生凝胶化，有助于维持膨化食品的形状。

4. **冷却：** 膨化后的食品会通过冷却设备进行降温，以稳定产品的形状和质地。

整个过程中，关键是在挤压和放松阶段迅速产生高温高压，然后在膨化阶段使水分蒸发形成气泡。

这样可以使食品膨胀，呈现出松软的质地。

挤压膨化技术不仅用于谷物类食品，还被广泛应用于生产各种膨化零食。

什么是挤压膨的原理流程挤压膨胀（Extrusion Expansion）是一种通过高温和高压作用下，将塑料颗粒挤出并形成空腔结构的加工方法。

挤压膨胀原理：挤压膨胀是通过两个相对转动的合模，将预热的高分子物料充满整个模具腔体，并通过模具内部的高压空气进行压缩和冷却，使物料凝固并形成空心结构。

其主要原理为下面几个步骤：1. 材料填充：首先，预热的高分子物料（一般为颗粒状）被送入挤压机的料筒内，料筒内设有加热系统，将物料加热至成型温度。

然后，由螺杆旋转，物料被推送向挤出嘴口。

同时，模具的膨胀腔体由两个相对合模组成，两个合模相对转动，并将挤出的物料充满整个膨胀腔体。

2. 挤出过程：当物料进入膨胀腔体时，受到模具内部的高压空气的压力作用，物料在腔体内受热、受压，在高温和高压条件下发生挤出变形。

同时，挤出嘴口设有冷却装置，可对挤出的物料进行冷却，使其迅速凝固。

3. 冷却和凝固：在挤出过程中，通过模具内部的冷却装置，对物料进行冷却和凝固。

高温和高压条件下的挤出过程使物料颗粒之间的间隔增大，生成了微小的气泡和空腔结构。

通过模具内部的冷却装置，可将物料迅速冷却，进一步保持其形状稳定性并加快凝固速度。

4. 开模脱模：当挤压膨胀过程完成后，模具膨胀腔体内的高压空气释放，模具的合模分开，此时成型的挤压膨胀产品可以从模具中取出。

根据不同的产品形状和尺寸，可通过模具设计和开模方式来实现产品的取出。

挤压膨胀方法的优点：1. 产品结构轻巧且具有较高的强度和刚度，同时具有优异的吸音、隔音和吸震性能；2. 产品表面光滑均匀，尺寸稳定性好，无气泡、短纤维杂质等缺陷；3. 成型过程中的物料利用率高，不同于注塑成型需要回料处理；4. 挤压膨胀具有较高的生产效率和自动化程度，可满足大规模生产的需求；5. 适用于各种高分子材料，如PE、PP、PS等。

挤压膨胀应用领域：挤压膨胀广泛应用于汽车、建筑、电器、家具、包装、体育器材等领域。

例如，挤压膨胀工艺可用于制造汽车内饰件、隔音板、包装材料、屏蔽材料等。

膨化技术对物料中营养素的作用(一)对物料中淀粉的作用挤压食品中的主要成分是淀粉，原料中淀粉含量的高低以及淀粉在挤压过程中的变化，与产品的质量有十分密切的关系。

淀粉在挤压过程中很快糊化，其主要特征是淀粉粒悬浮在过量水中，随着温度的升高，水分的渗透也随之增加。

但过量水分的渗透，使大量水分被吸收，最后淀粉颗粒溶胀分裂，内部有序态的分子之间的氢键断裂，分散成无序状态，淀粉发生糊化。

淀粉糊化后，吸水性增大，易受酶的作用，进入人体后易消化，产品质地柔软。

(二)纤维素在膨化过程中的变化纤维素包括可溶性和不可溶性两大类。

挤压可使食品原料中的可溶性膳食纤维提高(达3％)，这主要是由于高温、高压、高剪切的作用使纤维分子间化学键裂解，导致分子的极性发生变化所致。

挤压还可使食品的理化性质、生理功能和储藏性能得到很大的改善。

(三)蛋白质在膨化过程中的变化在高温、高压、高剪切力的作用下，原有的蛋白质结构发生变化。

当物料被挤压经过模具时，绝大多数蛋白质分子沿物料流动方向成为线性结构，并产生分子间重排，富含蛋白质的各种植物原料经挤压膨化后转变成“纤维状”食品，这些食品主要是类肉物和挤出物。

大豆蛋白是工业化挤压加工中惟一应用的蛋白原料，一般以湿润的脱脂大豆为初始原料，经挤压膨化后转变成组织化大豆蛋白(即TSP)，可用作各种肉或鱼的增补剂。

脱脂大豆约含有50％的蛋白质，且大多为分布均匀的球蛋白。

(四)脂类物质在膨化过程中的变化脂肪在食品的挤压生产过程中是一种敏感物料，对食品的质构重组、成形、口感等影响较大。

首先，在高温、高压和高剪切条件下，甘油三酯会部分水解，产生甘油单酯和游离脂肪酸，这两种产物与直链淀粉会形成络合物，影响挤压过程中的膨化。

食品物料中脂类的稳定性在挤压膨化过程中大大降低。

通常温度在115～175℃的范围内，随着温度上升，脂类的稳定性下降。

(五)维生素在膨化过程中的变化挤压膨化加工条件不同，对食品维生素的破坏作用也不同。

食品挤压实验一、原理通过本实验，对双螺杆挤压机的结构、工作原理作进一步的了解，同时了解双螺杆挤压机的操作规范，达到能够独立判断、解决生产实践中常见问题的能力。

谷物从料斗加入，进入膨化腔，在膨化腔螺杆的挤压作用下，由于摩擦产生大量的热，使谷物升温。

另一方面，螺杆螺旋强迫物料前移，通过模头的模孔时获得一定的压力。

物料挤出模孔后，压力急剧下降，水分蒸发，谷物内部形成多孔结构，体积增大，从而达到膨化的目的。

二、实验材料及主要仪器设备市售玉米粉、大米粉、面粉，FZ102型植物粉碎机，QTS-25型质构仪，DS32-Ⅱ型双螺杆挤压机等。

三、实验内容及操作步骤1．测定物料初始水分含量：首先测定玉米面，大米面，面粉的初始水分含量值，然后根据挤压预试验得到最适水分含量。

2．混合：多组食品原料按比例称重混合，进行充分混合后用螺旋输送机定量提升送入预处理机中。

原料在预处理机内与雾化的水滴接触，在双轴的搅拌作用下，使水量均匀，达到工艺要求之后，被定量送到喂料机中。

3．物料在喂料机中通过调节输送绞龙转速，把物料均匀不断地按生产要求定量喂入挤压机中。

4．进入挤压机内的物料在转动螺杆的推动下，在挤压机内连续完成破碎、压缩、加热、熔融、升压过程，然后通过模头被挤出。

5．挤出的产品按产品要求用螺旋切刀切断。

6．切割后的食品的含水量稍高，要进一步脱水。

通过提升机将食品运到干燥(冷却)机内进行干燥。

7．干燥后的食品要进行调味处理，通过喷油、喷粉(调味料)使食品具有不同风味。

8．挤出得到的物料要分析挤压前后水分的变化，还原糖含量的变化，脂肪含量的变化，质构的变化。

9．还原糖含量采用费林试剂滴定法，脆度、弯曲强度和断裂值的测定采用质构仪进行TPB(Three point bending test)测定，剪切强度采用剪切单元进行测定。

10．报告内容应包括试验步骤和试验结果，实例表格如下：1 / 2表1 挤压参数表四、实验注意事项1．对于“蒸汽反馈”故障的处理：一般挤压机在正常工作时，高温挤压过程所产生的蒸汽不会从喂料端逸出，一旦蒸汽沿螺杆向进料斗方向逸出，这种现象被称之为“蒸汽反馈”。

膨化过程中原料发生了哪些变化？一、定义及原理定义：一种食品加工方法。

把被加工的食品放入密闭容器中，加热加压后突然减压，食品中的水分汽化膨胀，使食品中出现许多小孔，变得松脆，成为膨化食品。

其特点为高温(130-180℃)、短时(15-30s)。

原理：当把粮食置于膨化器以后，随着加温、加压的进行，粮粒中的水分呈过热状态，粮粒本身变得柔软。

当到达一定高压而启开膨化器盖时，高压迅速变成常压。

这时粮粒内呈过热状态的水分便一下子在瞬间汽化而发生强烈爆炸，水分子可膨胀约2000倍。

巨大的膨胀压力不仅破坏了粮粒的外部形态，而且也拉断了粮粒内在的分子结构，将不溶性长链淀粉切短成水溶性短链淀粉、糊精和糖。

于是膨化食品中的不溶性物质减少了，水溶性物质增多了。

二、设备根据螺杆数量可分为：单螺杆挤压机(依靠物料与筒壁的摩擦推送物料)、双螺杆挤压机(两根螺杆并排安放)。

根据处理步骤可分为：干法膨化机(一步膨化)、混法膨化机(二步膨化，原料先进行预加热、预熟化处理)三、影响膨化效果的因素原料：类型、水分、物理状态、化学组成(淀粉、蛋白质、脂肪、糖的数量及类型)、pH。

膨化机类型及物理参数：螺杆数量、几何尺寸及转速、筒体内径及长度、压缩比、螺旋升角。

膨化工艺：时间、压力、温度、口模直径、剪切力。

四、膨化处理对饲料的利弊及原则利：适当膨化可降低抗营养因子及提高饲料蛋白质、油脂、碳水化合物、纤维消化利用率。

弊：过度膨化导致营养物质(氨基酸、维生素等)损失。

原则：保持降低抗营养因子、提高营养素消化率、降低营养素损失三者间的平衡。

五、膨化过程中原料营养素的理化特性变化1、蛋白质适度膨化可使蛋白质空间折叠结构破坏，消化率提高、抗营养因子失活(胰蛋白酶抑制剂、血凝素、单宁、植酸等)，膨化时高温、高比例蛋白原料、高螺杆转速均可提高物料蛋白质消化率。

过度膨化将导致美拉德反应发生。

2、氨基酸部分损失，参与美拉德反应或形成丙烯酰胺。

膨化时高螺杆转速、高给料速率可提高物料赖氨酸存留率，高环模直径、高水分可降低物料赖氨酸存留率。