食品化学 5.5 蒸煮挤压

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1、蒸煮挤压一、蒸煮挤压技术的概念和特点挤压的定义：物料经预处理（粉碎、调湿、预热、混合）后，经过机械作用强使通过一个专门设计的孔口（模具），以形成一定形状和组织状态的产品。因此，挤压成型的主要含义是塑性或软性物料在机械力的作用下，定向地通过模板连续成型。    因为食品是在熟化之后才能食用的，所以大多数的食品挤压机是将加热蒸煮与挤压成型两种作用有机地结合起来，使原料经过挤压机之后，成为具有一定开头和质构的熟化或半熟化的产品。1、食品蒸煮挤压技术的特点（1）连续化生产（2）生产工艺简单（3）生产效率高、原

2、料浪费少、能耗低，使用挤压机进行生产，操作简单，生产能力可在较大范围内调整（4）应用范围广（5）投资少、收效快（6）生产费用低二、蒸煮挤压食品的特点1、易产生“回生”现象，便于长期保存2、营养万分损失少、食物易消化吸收3、产品口感细腻4、风味好、食用方便5、产品卫生水平高三、挤压机分类1、按挤压过程剪切力的高低分类（1）切力挤压机（2）低剪切力挤压机2、按挤压机的受热方式进行分类（1）自然式挤压机（2）外热式挤压机3、按螺杆的根数分类（1）单螺杆挤压机（2）螺杆挤压机（3）螺杆挤压机四、挤压理论1、挤

3、压过程的流变学（1）牛顿型流体的流动定律和液体粘度F=μ（-dv/dy）·S式中F——两层流体间的内摩擦力S——两层流体间的接触面积dv/dy——剪切速度（也称速率递度）μ——流体的粘度，也称牛顿粘度τ——流体层间的剪应力当温度一定时，牛顿型流体的dv/dy—τ曲线为一条直线。此时μ是常数，它与剪应力和剪切速率无关，只与材料的性质有关，因此是材料所特有的特性参数之一。    实践证明，只有低相对分子质量化合物在较低浓度下的溶液，才属于真正的牛顿型流体。绝大多数的高分子化合物或聚合物的流动行为一般与牛顿

4、型流体不相符。（2）非牛顿流体的流动特性    流动行为与牛顿流体不相符的流体统称非牛顿液体。非牛顿流体流动的基本特征为：在一定温度下，剪应力和剪切速率不成正比关系，也就是说其粘度μ不是常数，而是随剪应力和剪切速率而变的变数，它已失去材料常数应有的意义。非牛顿型流体根据其流变特性的不同可分为塑性流体、假塑性流体和胀塑性流体。（3）面团类食品的流变学模型（4）挤压过程中物料的速度场2、挤压食用面团流变特性的测量与计算    测量非牛顿流体粘度的食品很多，如毛细管粘度计，锥板粘度计、Brabender糊化

5、仪、扭短流变仪和通用流变仪。对于挤压膨化机而言，可以直接利用本身的喷嘴来测量被加工食品的流变特性，而不需要其他仪器设备，既方便又简捷。另外，虽然挤压机对样品的加热十会有利。不过，由于喷嘴的端效应，它对物料的流动特性会产生一定的影响。另外，骤然降压也会影响数据测量的准确性。因此，实际测量时，应进行端效应修正。模具喷嘴的具体修正办法是利用逐渐变细的入口代替突然变细的入口，使入口处的压力减到最小。3、挤压过程物料的停留时间分布（RTD）    物料在挤压机中受到温度、剪切、摩擦等作用，其成分发生了一系列的化

6、学变化。如蛋白质的变性与交联、淀粉的糊化、焦糖反应和美拉德反应等。这些变化非常复杂，从挤压机中挤出的物料性质变化总的反应是挤压过程中原料成分所发生的变化的加权平均值。由于原料粒子在挤压机螺旋通道中的不同部位上具有不同的速率，因而它所受到的作用不一样，发生的变化也就不一样。因此，研究物料的停留时间分布（RTD）将有助于进一步理解挤压变量及螺杆与套筒的几何尺寸是如何对挤压过程产生影响的。（1）物料在膨化机通道中的运动（2）牛顿的RTD分析（3）非牛顿流体的RTD分析4、物料在挤压机中的应变要得到质地优良的

7、产品和保证物料在挤压机中的挤压效果一致，物料的充分混合是十分重要的。物料的混合一是靠挤压之前的预混合；二是靠挤压机中的进一步混合。物料在挤压机内发生混合是由于存在着层状剪切流动所致。混合的彻底性可由两个参数来衡量，即分散尺度和分散强度。·分散尺度——是指混合之后的较少量成分的实际大小。·分散强度——是指较少量成分的浓度与期望的浓度相比的偏差程度。5、挤压膨化的原理    含有一定水分的物料，在挤压机套筒内受到螺杆的推动作用和卸料模具或套筒内节流装置（如反向螺杆）的反向阴滞作用。另外，还受到了来自于外部

8、的加热或物料与螺杆和套筒的内部磨擦热的加热作用。此综合作用的结果使物料处于高达3~8Mpa的高压和200度的左右的高混凝土的状态之下。如此高的压力超过了挤压温度下的饱和蒸汽压，所以在挤出机套筒内水分不会沸腾蒸发，物料呈现熔融状态。一旦物料由模具口挤出，压力骤然降为常压，水分便发生急骤的蒸发，产生了类似于“爆炸”的情况，产品随之膨胀、水分从物料在的散失，带下了大量热量，使物料在瞬间从挤压时的高温迅速降至80度左右，从而使物料固化定型，并保持膨用后的形状。6