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1、会计学1气流膨化气流膨化(pn hu)工艺工艺第一页,共63页。气气 流流 膨膨 化化 气流膨化是以空气为加热介质,利用水的瞬气流膨化是以空气为加热介质,利用水的瞬时相变及空气压力的变化,使原料在瞬间由高时相变及空气压力的变化,使原料在瞬间由高温高压变为常温常压状态,原料内的水分突然温高压变为常温常压状态,原料内的水分突然汽化、闪蒸,产生汽化、闪蒸,产生(chnshng)(chnshng)强大的向外膨胀强大的向外膨胀力,从而成为疏松多孔的海绵状结构,体积增力,从而成为疏松多孔的海绵状结构,体积增大至原来的几倍乃至十几倍。大至原来的几倍乃至十几倍。第1页/共63页第二页,共63页。n n气流膨化
2、气流膨化(pn hu)(pn hu)所需的能量主要由外部加热所需的能量主要由外部加热系统供应系统供应n n气流膨化气流膨化(pn hu)(pn hu)的高压是靠密闭容器加热时的高压是靠密闭容器加热时的水分汽化及空气膨胀所产生的。的水分汽化及空气膨胀所产生的。n n气流膨化气流膨化(pn hu)(pn hu)所使用的原料基本上是粒状所使用的原料基本上是粒状的,其膨化的,其膨化(pn hu)(pn hu)过程较少受原料水分和脂过程较少受原料水分和脂肪的影响。肪的影响。第2页/共63页第三页,共63页。一、气流膨化一、气流膨化(pn(pn hu)hu)设备设备n n电热式气流(qli)膨化机n n过
3、热蒸汽加热式气流(qli)膨化机n n气流(qli)式连续膨化机n n流动层式连续膨化机n n带式连续膨化机第3页/共63页第四页,共63页。保持气密条件下的保持气密条件下的保持气密条件下的保持气密条件下的连续进料和排料连续进料和排料连续进料和排料连续进料和排料定量进料定量进料定量进料定量进料转动体的活塞还可转动体的活塞还可转动体的活塞还可转动体的活塞还可以在运动以在运动以在运动以在运动(yndng)(yndng)(yndng)(yndng)时时时时刮去附着在内壁上的刮去附着在内壁上的刮去附着在内壁上的刮去附着在内壁上的粘性物粘性物粘性物粘性物第4页/共63页第五页,共63页。二、气流二、气流
4、(qli)(qli)膨化膨化工艺工艺n n原料处理(除杂)n n水分(shufn)调整(喷水、均湿)n n进料n n加热升温、升压(800,0.50.8MPa)n n出料膨化n n调味、包装 第5页/共63页第六页,共63页。蒸蒸 煮煮 挤挤 压压 挤压技术是指物料经预处理(粉碎、调湿、混合)后,经机械作用强使其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。而作为食品(shpn)加工用的挤压成型技术,则还需具有一定形状和结构的熟化或半熟化的产品。第6页/共63页第七页,共63页。第一节概述第一节概述(i sh)挤压食品(广义(gungy)、狭义)食品物料在压力作用下,定向地通
5、过一个模板,连续成形地制成的熟或半熟、膨化或非膨化食品,称为“挤压食品”第7页/共63页第八页,共63页。一、挤压一、挤压(j y)食品发展简史食品发展简史n n19001900年左右出现间歇柱塞式通心粉挤压机年左右出现间歇柱塞式通心粉挤压机n n19301930年前后将单螺杆挤压机应用到面条的连年前后将单螺杆挤压机应用到面条的连续压制上续压制上 n n3030年代后期年代后期General Mills Inc.General Mills Inc.首次将挤压首次将挤压技术用于谷物方便技术用于谷物方便(fngbin)(fngbin)食品食品n n19361936年,膨化玉米果首次挤压成功,到年,
6、膨化玉米果首次挤压成功,到19461946年才开始商品化年才开始商品化n n4040年代后期,蒸煮挤压机有了发展年代后期,蒸煮挤压机有了发展第8页/共63页第九页,共63页。n n5050年代,挤压蒸煮的家畜饲料得到迅速发展年代,挤压蒸煮的家畜饲料得到迅速发展n n6060年代,用单螺杆挤压机首次进行年代,用单螺杆挤压机首次进行(jnxng)(jnxng)了工业了工业化膨化速食早餐食物的生产化膨化速食早餐食物的生产n n7070年代,双螺杆挤压机被就应用到食品加工中,年代,双螺杆挤压机被就应用到食品加工中,用挤压机生产的组织化植物蛋白人造素肉实用挤压机生产的组织化植物蛋白人造素肉实现工业化生产
7、现工业化生产n n8080年代欧共体和日本组织成立相应的专门研究开年代欧共体和日本组织成立相应的专门研究开发机构发机构n n9090年代后,世界上已有生产各种系列的食品挤压年代后,世界上已有生产各种系列的食品挤压机投放市场机投放市场第9页/共63页第十页,共63页。n n爆玉米花爆玉米花(bo y m(bo y m hu)hu)是我国最早的膨化食品是我国最早的膨化食品n n19791979年,我国研制成功食品挤压机投放市场年,我国研制成功食品挤压机投放市场 n n许多院校和研究所开始食品挤压技术与挤压设备的研究许多院校和研究所开始食品挤压技术与挤压设备的研究v1986年,发表了年,发表了“谷物
8、膨化技术的研究与应用谷物膨化技术的研究与应用”的论文的论文 v1992年,江苏工学院年,江苏工学院(xuyun)(现江苏理工大学现江苏理工大学)孙一源等以法国孙一源等以法国BC45双螺杆食品挤压机为原形,利用相似理论研制了满足实验要双螺杆食品挤压机为原形,利用相似理论研制了满足实验要求的小型食品挤压机求的小型食品挤压机v无锡轻工业学院无锡轻工业学院(xuyun)(现无锡轻工大学)就玉米等食品原料(现无锡轻工大学)就玉米等食品原料在挤压加工过程中各种因素对淀粉、蛋白质等质构变化的影响,对在挤压加工过程中各种因素对淀粉、蛋白质等质构变化的影响,对食品风味变化的影响做了深入研究食品风味变化的影响做了
9、深入研究v1996年,北京化工大学朱复华、林炳鉴和陈存社等人自行设计制年,北京化工大学朱复华、林炳鉴和陈存社等人自行设计制造了可视双螺杆挤压机造了可视双螺杆挤压机 第10页/共63页第十一页,共63页。二、挤压食品二、挤压食品(shpn)的特点的特点n n不易产生不易产生“回生回生”现象,便于长期保存现象,便于长期保存n n产品形成多孔结构,口感细腻产品形成多孔结构,口感细腻n n营养成分损失少,食物易消化吸收营养成分损失少,食物易消化吸收n n风味好,食用方便风味好,食用方便n n产品卫生水平产品卫生水平(shu(shu png)png)高,保存性能好高,保存性能好第11页/共63页第十二页
10、,共63页。三、挤压加工的特点三、挤压加工的特点(tdin)生产工艺简单,流水线短,便于管理生产工艺简单,流水线短,便于管理生产连续化,效率高,能量生产连续化,效率高,能量(nngling)(nngling)利用率高,原料浪费少,利用率高,原料浪费少,生产费用低,生产费用低,产品形状多种多样,产品质量高产品形状多种多样,产品质量高 易生产新食品易生产新食品 ,应用广泛,应用广泛第12页/共63页第十三页,共63页。四、挤压食品四、挤压食品(shpn)分类分类n n从最终产品的膨化度分从最终产品的膨化度分n n几乎未膨化食品几乎未膨化食品 轻微膨化食品轻微膨化食品 全膨化食品全膨化食品n n经加
11、工食品用的主要原料分经加工食品用的主要原料分n n淀粉质挤压食品淀粉质挤压食品 蛋白质挤压食品蛋白质挤压食品 n n脂肪质挤压食品脂肪质挤压食品 n n以生产以生产(shngch(shngch n)n)的食品性状分的食品性状分n n小吃食品小吃食品 面食类面食类 快餐汤料类快餐汤料类n n从风味、形状上分从风味、形状上分n n 从风味、形状上能分出千百种挤压食品从风味、形状上能分出千百种挤压食品第13页/共63页第十四页,共63页。蒸煮挤压蒸煮挤压(j y)(j y)的分类的分类n n直接挤压(j y)膨化食品(挤压(j y)膨化食品)n n间接挤压(j y)膨化食品(挤压(j y)成型食品)
12、n n挤压(j y)组织化食品 第14页/共63页第十五页,共63页。第二节、蒸煮挤压第二节、蒸煮挤压(j y)(j y)的工的工艺原理艺原理1.1.直接挤压膨化技术的工作原理直接挤压膨化技术的工作原理 具有一定水分具有一定水分(shufn)(shufn)含量和淀粉含量含量和淀粉含量的物料,在挤压机的套筒内受到螺杆的推动的物料,在挤压机的套筒内受到螺杆的推动作用和卸料模具(或套筒内的节流装置)的作用和卸料模具(或套筒内的节流装置)的反向阻滞作用,以及受到来自于外部的加热反向阻滞作用,以及受到来自于外部的加热或物料与螺杆、物料与物料、物料与套筒内或物料与螺杆、物料与物料、物料与套筒内部的摩擦热的
13、加热作用。其综合作用的结果:部的摩擦热的加热作用。其综合作用的结果:第15页/共63页第十六页,共63页。物料(w lio)处于高达38MPa的高压和200左右的高温的状态下。如此高的压力超过了挤压温度下的饱和蒸汽压,因而物料(w lio)在挤出机套筒内水分不会沸腾蒸发,在如此高温下,物料(w lio)呈现熔融状态。第16页/共63页第十七页,共63页。物料一旦经模具口挤出,压力骤然降低(jingd),水分急剧蒸发,产品随之膨胀。水分的散失,带走大量热量,使物料的温度在瞬间骤降到80左右,从而使产品固化定型,得到直接挤压膨化产品。第17页/共63页第十八页,共63页。2.2.间接间接(jin
14、ji)(jin ji)挤压膨化技术的工作原理挤压膨化技术的工作原理 原料在挤压机内蒸煮并在温度低于原料在挤压机内蒸煮并在温度低于100时推进通过时推进通过摸板,原料面团在低温时成型摸板,原料面团在低温时成型(chngxng),这样可防止物,这样可防止物料中水分瞬间变为蒸汽而产生膨化。料中水分瞬间变为蒸汽而产生膨化。第18页/共63页第十九页,共63页。原料经过挤压机,只是让原料达到熟化、半熟化、组织化,以及给予产品一定形状(xngzhun)的目的。为了改善产品质量,使产品的质地更为均一,为了改善产品质量,使产品的质地更为均一,糊化更为彻底,挤出糊化更为彻底,挤出(j ch)后的半成品还需经后的
15、半成品还需经过一段时间的恒温恒湿过程,然后进行后期的烘过一段时间的恒温恒湿过程,然后进行后期的烘烤或油炸等工艺(产品的膨化工艺)烤或油炸等工艺(产品的膨化工艺)第19页/共63页第二十页,共63页。3.3.挤压组织化技术挤压组织化技术(jsh)(jsh)的工作原理的工作原理 蛋白质含量较高(蛋白质含量较高(50%50%以上)的食品原料在挤以上)的食品原料在挤压机内,由于受到剪切力和摩擦力的作用,使维压机内,由于受到剪切力和摩擦力的作用,使维持蛋白质三级结构的氢键、范德华力、离子键、持蛋白质三级结构的氢键、范德华力、离子键、双硫键遭到破坏,随着蛋白质三级结构被破坏,双硫键遭到破坏,随着蛋白质三级
16、结构被破坏,进而形成了相对呈线形的蛋白质分子链。这些相进而形成了相对呈线形的蛋白质分子链。这些相对呈线形的蛋白质分子链在一定的温度对呈线形的蛋白质分子链在一定的温度(wnd)(wnd)和水分含量下,变得更为自由,从而更容易发生和水分含量下,变得更为自由,从而更容易发生定向的再结合。定向的再结合。第20页/共63页第二十一页,共63页。随着剪切的不断进行,呈线形的蛋白质分子链不断增多,相邻的蛋白质分子之间的相互吸引而趋于结合,当物料被挤压经过模具时,较高的剪切力和定向(dn xin)流动的作用,更加促使蛋白质分子的线状化、纤维化和直线排列。这样,经过挤出的物料就形成了一定的纤维状结构和多孔的结构
17、第21页/共63页第二十二页,共63页。n n纤维状结构的形成给予产品以良好的口感(ku n)和弹性;n n多孔的结构给予产品以良好的复水性和松脆性。第22页/共63页第二十三页,共63页。第三节第三节 挤压过程挤压过程(guchng)和和质构变化质构变化n n完整的挤压食品加工过程n n挤压机内各阶段的工作过程和质构变化(binhu)n n挤压过程中食品成分的变化(binhu)n n挤压食品生产工艺n n食品挤压生产技术的研究开发和发展第23页/共63页第二十四页,共63页。一、完整的挤压一、完整的挤压(j y)食品加工过食品加工过程程原料原料(yunlio)粉碎粉碎混混 合合预预 处处 理
18、理输输 送送喂喂 料料压压 缩缩粉粉碎碎(fn su)混合混合加加 热热熔熔 融融升升 压压切切 断断挤出挤出烘干烘干(冷却冷却)调调 味味成品包装成品包装第24页/共63页第二十五页,共63页。图图图图2 2 食品食品食品食品(shp(shp n)n)挤压生产线设备流程图示意图挤压生产线设备流程图示意图挤压生产线设备流程图示意图挤压生产线设备流程图示意图1 1锥形混合机锥形混合机锥形混合机锥形混合机 2 2螺旋提升机螺旋提升机螺旋提升机螺旋提升机 3 3预处理机预处理机预处理机预处理机 4 4双螺杆挤压机双螺杆挤压机双螺杆挤压机双螺杆挤压机 5 5挤出模头挤出模头挤出模头挤出模头 6 6切割
19、机切割机切割机切割机 7 7烘干(冷却机)烘干(冷却机)烘干(冷却机)烘干(冷却机)8 8调味系统调味系统调味系统调味系统 9 9计算机控计算机控计算机控计算机控制系统制系统制系统制系统1 2 3 4 5 6 7 8第25页/共63页第二十六页,共63页。二、挤压机内各阶段的工作过程二、挤压机内各阶段的工作过程(guchng)和和质构变化质构变化n n挤压机内的输送和混合挤压机内的输送和混合n n挤压机内食品原料挤压机内食品原料(yunlio)(yunlio)的压缩和剪切的压缩和剪切n n挤压机内食品原料挤压机内食品原料(yunlio)(yunlio)的加热和熔融的加热和熔融n n挤压机内的均
20、压和挤出成形挤压机内的均压和挤出成形第26页/共63页第二十七页,共63页。第27页/共63页第二十八页,共63页。n n挤压生产过程实际上是连续渐变的挤压生产过程实际上是连续渐变的n n螺杆长径比螺杆长径比L/DL/D小的螺杆挤压机各段的区别就更不小的螺杆挤压机各段的区别就更不明显明显n n尤其是加热、熔融、升压几乎就在螺杆顶端与模头之尤其是加热、熔融、升压几乎就在螺杆顶端与模头之间的很窄的一个区域同时完成间的很窄的一个区域同时完成(wn chng)(wn chng)n n正是由于这么多工序都在一台挤压机内完成正是由于这么多工序都在一台挤压机内完成(wn(wn chng)chng),所以,挤
21、压加工具有占地面积小、用时短等,所以,挤压加工具有占地面积小、用时短等许多优点许多优点 几几 点点 说说 明明第28页/共63页第二十九页,共63页。1.挤压机内的输送挤压机内的输送(sh sn)和混合和混合n n输输送送段段螺螺杆杆上上的的螺螺旋旋螺螺距距不不变变,螺螺槽槽深深,物物料料(w lio)(w lio)在这段里只是被推动向前在这段里只是被推动向前n n物物料料(w(w lio)lio)从从输输送送段段被被推推进进第第二二段段内内即即进进入入了了混混合合破破碎碎区区,物物料料(w(w lio)lio)在在此此段段内内除除被被继继续续向向前前推推动动之之外外,还还兼兼有有搅搅拌拌作作
22、用用。有有的的生生产产工工艺艺还还在在此此段段加加入入液液体体辅辅料料,与与主主料料充充分分混混合合。这这一一段段螺螺杆杆上上的的螺螺距距比比输输送送段段的的略略小小,故故有有轻轻微微压缩的作用压缩的作用第29页/共63页第三十页,共63页。输送和混合输送和混合(hnh)特点特点n n物料是以相对自由的颗粒状汇集螺槽内物料是以相对自由的颗粒状汇集螺槽内n n食品物料很少或没有内部剪切食品物料很少或没有内部剪切n n物物料料尚尚未未发发生生任任何何(rnh)(rnh)质质构构上上的的变变化化,能量的消耗不大能量的消耗不大n n可以参照通常螺旋输送机的原理和方法可以参照通常螺旋输送机的原理和方法第
23、30页/共63页第三十一页,共63页。2.挤压机内食品挤压机内食品(shpn)原料的压缩和原料的压缩和剪切剪切n n这段螺旋(luxun)的变化如图3所示压力压力(yl)-温度温度dAdBdC第31页/共63页第三十二页,共63页。压缩压缩(y su)和剪切的特点和剪切的特点n n物料继续物料继续(jx)(jx)被推进,由于摩擦热和剪切热被推进,由于摩擦热和剪切热以及有的还有外热,使物料的温度急剧上升,以及有的还有外热,使物料的温度急剧上升,部分物料开始由固态粉粒状变成液态状,并与部分物料开始由固态粉粒状变成液态状,并与固态粉粒相混合揉捏而成面团固态粉粒相混合揉捏而成面团n n食品物料在剪切段
24、中开始发生质构变化,从一食品物料在剪切段中开始发生质构变化,从一种生的或没有种生的或没有“煮煮”过的粒状改变为可塑面团,过的粒状改变为可塑面团,向熔融状态过渡,故又称为过渡段向熔融状态过渡,故又称为过渡段第32页/共63页第三十三页,共63页。此蒸煮过程中由热引起此蒸煮过程中由热引起(ynq)(ynq)的变化的变化n n蛋白质的水合作用蛋白质的水合作用(zuyng)(zuyng)和变性和变性n n淀粉的水合作用淀粉的水合作用(zuyng)(zuyng)、胶凝作用、胶凝作用(zuyng)(zuyng)和糊化和糊化n n氨基酸和还原糖的褐变反应氨基酸和还原糖的褐变反应n n食品原料中的抗营养因子、
25、维生素和酶发生化学变化食品原料中的抗营养因子、维生素和酶发生化学变化n n食品原料中的微生物被杀灭食品原料中的微生物被杀灭 第33页/共63页第三十四页,共63页。压缩和剪切的理论压缩和剪切的理论(lln)研究研究n n从进入压缩剪切段从进入压缩剪切段(过渡区过渡区)开始到熔融开始到熔融段段(限流区限流区),面团的粘度和其他物性变,面团的粘度和其他物性变化剧烈,由开始面团粘度较大,随着熔化剧烈,由开始面团粘度较大,随着熔融的增多,粘度降低。目前难以在挤压融的增多,粘度降低。目前难以在挤压机中模拟计算这种复杂的变化机中模拟计算这种复杂的变化n n这不仅是由于食品这不仅是由于食品(shp(shp
26、n)n)蒸煮的基本蒸煮的基本数据在此不适用,而且还由于至今尚不数据在此不适用,而且还由于至今尚不清楚清楚“蒸煮蒸煮”对食品对食品(shp(shp n)n)的物理性的物理性质的影响。质的影响。第34页/共63页第三十五页,共63页。3.挤压机内食品原料挤压机内食品原料(yunlio)的加的加热和熔融热和熔融n n该该段段螺螺距距最最小小、螺螺旋旋槽槽底底径径最最大大,机机械械能能转转化化成成热热能能最最多多;有有的的还还外外部部给给予予加加热热;因因此此,在在这这段段里里压压力力和和温温度度急急剧剧上上升升,并并在在螺螺杆杆端端头和模头之间的间隙处达到最大值头和模头之间的间隙处达到最大值n n可
27、可采采用用流流体体动动力力学学理理论论研研究究熔熔融融物物料料的的输输送送,主主要要研研究究螺螺杆杆如如何何保保证证食食品品固固体体物物料料的的彻彻底底熔熔融融,并并使使之之定定压压、定定温温和和定定量量地地从从模模头头挤挤出出,以以 获获 得得 制制 品品 的的 高高 质质 量量 和和 稳稳 定定 的的 产产 量量(ch(ch nling)nling),故故也也把把这这段段称称为为限限流流段段或或均均化化段段第35页/共63页第三十六页,共63页。n n将物料作为粘性流体流动来研究将物料作为粘性流体流动来研究n n弗弗里里克克(Frlcke)(Frlcke)等等将将食食品品挤挤压压与与热热塑
28、塑料料挤挤压压比比较较。在在塑塑料料工工业业中中,自自19401940年年以以来来已已广广泛泛采采用用了了螺螺杆杆挤挤压压机机,以以试试算算法法和和实实验验观观察察为为基基础础。4040年年代代末末,发发展展了了多多种种挤挤压压模模拟拟,描描述述了了在在热热塑塑料料挤挤压压过过程程中中流流体体和和传传热热基基本本原原理理,并并发发展展到到精精确确(jngqu)(jngqu)模模拟拟试试验验,在在食食品品挤挤压压领领域域中中把把模模拟拟应应用用到到实实际际生生产产中中约约是是从从6060年代在食品实验室开始的年代在食品实验室开始的加热和熔融的理论加热和熔融的理论(lln)研究研究第36页/共63
29、页第三十七页,共63页。4.4.挤压机内的均压和挤出挤压机内的均压和挤出(j ch)(j ch)成形成形n n被被挤挤压压蒸蒸煮煮的的物物料料熔熔融融后后,在在螺螺杆杆的的推推动动下下进入进入(jnr)(jnr)到均压和成形段到均压和成形段n n均均压压和和成成形形段段的的作作用用是是建建立立一一个个均均压压区区使使物物料料稳稳定定均均匀匀地地通通过过模模头头,使使挤挤出出的的产产品品成成为为所需要的形状所需要的形状第37页/共63页第三十八页,共63页。均压和挤出均压和挤出(j ch)成形成形 由于螺旋存在着一个升角由于螺旋存在着一个升角,所以,被推出的物料,所以,被推出的物料在螺杆端头出口
30、处沿圆周形成压力、流速与螺杆转速在螺杆端头出口处沿圆周形成压力、流速与螺杆转速同步的周期脉动变化,这种变化对具有简单的一个出同步的周期脉动变化,这种变化对具有简单的一个出料孔的模头的小直径单螺杆挤压机的工作影响不大,料孔的模头的小直径单螺杆挤压机的工作影响不大,所以,小型挤压机的均压段结构所以,小型挤压机的均压段结构(jigu)(jigu)简单,就是简单,就是在螺杆端部与模头之间的一个狭小间隙形成均压空间,在螺杆端部与模头之间的一个狭小间隙形成均压空间,基本上保证模孔处物料的进出压差,使挤出的产品符基本上保证模孔处物料的进出压差,使挤出的产品符合要求,如下图所示合要求,如下图所示 第38页/共
31、63页第三十九页,共63页。图图图图5 5 单螺杆小直径单螺杆小直径单螺杆小直径单螺杆小直径(zhjng)(zhjng)挤压机出挤压机出挤压机出挤压机出口简图口简图口简图口简图1-1-螺杆螺杆(lu(lu n)2-n)2-筒体筒体 3-3-模头模头第39页/共63页第四十页,共63页。均压和挤出均压和挤出均压和挤出均压和挤出(j(j ch)ch)成形成形成形成形n n对于大直径的单螺杆挤压机或双螺杆挤压机来说,对于大直径的单螺杆挤压机或双螺杆挤压机来说,模头的模孔的数量不止一个,孔的形状也较复杂模头的模孔的数量不止一个,孔的形状也较复杂n n以保证模头各孔的进口压力以保证模头各孔的进口压力(y
32、l)(yl)相等,物料流相等,物料流速也相同速也相同n n为此,通常的设计方法是在螺杆的末端加均压板为此,通常的设计方法是在螺杆的末端加均压板即多孔板,在模头的进孔端前加导流板,如下图即多孔板,在模头的进孔端前加导流板,如下图所示所示 第40页/共63页第四十一页,共63页。图图图图6 6 双螺杆挤压机均压形成双螺杆挤压机均压形成双螺杆挤压机均压形成双螺杆挤压机均压形成(xngchng)(xngchng)示意图示意图示意图示意图1螺杆螺杆(lu n)2机筒机筒 3多孔板多孔板 4导流板导流板 5模头模头第41页/共63页第四十二页,共63页。图图7 平板平板(pngbn)状分流板尺寸状分流板尺
33、寸 图图7 7是一多孔板是一多孔板实例。物流通实例。物流通过多孔板之后过多孔板之后的运动流向与的运动流向与轴相平行轴相平行(pngxng)(pngxng),并,并能使各方向的能使各方向的压力均匀压力均匀 第42页/共63页第四十三页,共63页。图图图图8 8 导流板、模孔中的物料导流板、模孔中的物料导流板、模孔中的物料导流板、模孔中的物料(w lio)(w lio)流线示意图流线示意图流线示意图流线示意图n n在多孔板之后在多孔板之后模板之前还模板之前还有一个导流有一个导流板或叫分配板或叫分配盘,它的作盘,它的作用用(zuyng)(zuyng)是将物料均是将物料均匀、等量地匀、等量地引到模板上
34、引到模板上的各出料孔的各出料孔1导流板导流板 2模孔板模孔板第43页/共63页第四十四页,共63页。均压和挤出均压和挤出(j ch)成形成形n n模孔的断面形状决定了挤压食品的最终模孔的断面形状决定了挤压食品的最终形状形状n n模孔板上的每个孔的大小尺寸误差和形模孔板上的每个孔的大小尺寸误差和形状误差都要制做得尽量的小,这样才能状误差都要制做得尽量的小,这样才能(cinng)(cinng)保证每个孔的流动阻力相差保证每个孔的流动阻力相差不大,有些形状特殊的、复杂的孔要通不大,有些形状特殊的、复杂的孔要通过在设计时反复试算和大量试验才能过在设计时反复试算和大量试验才能(cinng)(cinng)
35、确定确定第44页/共63页第四十五页,共63页。挤压机工作应注意挤压机工作应注意(zh y)的问题的问题 n n食品挤压理论及挤压机的试验研究,对于食品挤压理论及挤压机的试验研究,对于(duy)(duy)挤压机的设计与改进是极为重要的挤压机的设计与改进是极为重要的n n特别注意各段生产能力的变化,注意挤压机各段特别注意各段生产能力的变化,注意挤压机各段的生产能力应该是相等的的生产能力应该是相等的 n n绝不允许出现绝不允许出现qm1qm2 qm3 qm4qm1qm2 qm3 qm4的情况的情况n n qm1 qm1挤压机输送段的输送能力挤压机输送段的输送能力n n qm2 qm2挤压机压缩和剪
36、切段的能力挤压机压缩和剪切段的能力n n qm3 qm3代表挤压机熔融段的蒸煮能力代表挤压机熔融段的蒸煮能力n n qm4 qm4代表均压挤出成形能力代表均压挤出成形能力第45页/共63页第四十六页,共63页。三、挤压三、挤压(j y)中食品成分的变化中食品成分的变化n n挤压过程(guchng)中碳水化合物的变化n n挤压过程(guchng)中蛋白质的变化n n挤压过程(guchng)中脂肪的变化第46页/共63页第四十七页,共63页。1.挤压过程挤压过程(guchng)中碳水化合物中碳水化合物的变化的变化淀粉淀粉(dinfn)(dinfn)、纤维素、葡萄糖和蔗糖、纤维素、葡萄糖和蔗糖等都属
37、于碳水化合物,它们在挤压过程中却等都属于碳水化合物,它们在挤压过程中却又有着各自不同的变化,下面分别叙述又有着各自不同的变化,下面分别叙述 第47页/共63页第四十八页,共63页。淀粉在挤压过程淀粉在挤压过程淀粉在挤压过程淀粉在挤压过程(guchng)(guchng)中的变化中的变化中的变化中的变化n n纯淀粉先是由未胶化的白色逐渐变为凝胶化的纯淀粉先是由未胶化的白色逐渐变为凝胶化的无色无色(w s)(w s)半透明体半透明体 n n淀粉在升压、升温和剪切的共同作用下,大分淀粉在升压、升温和剪切的共同作用下,大分子结构键断裂而变成了低分子,如淀粉结构中子结构键断裂而变成了低分子,如淀粉结构中的
38、的1414糖苷键断裂使其成为葡萄糖、麦芽糖等,糖苷键断裂使其成为葡萄糖、麦芽糖等,而更主要的原因是在高温、高压下,淀粉分子而更主要的原因是在高温、高压下,淀粉分子发生了糊化发生了糊化(化化)第48页/共63页第四十九页,共63页。影响淀粉影响淀粉影响淀粉影响淀粉(dinfn)(dinfn)糊化度的因素糊化度的因素糊化度的因素糊化度的因素几乎与挤压过程中所有的参数都有关:几乎与挤压过程中所有的参数都有关:挤压温度挤压温度物料物料(w lio)(w lio)水分含量水分含量螺杆转速螺杆转速挤压机结构挤压机结构(螺杆、简体的形状螺杆、简体的形状)剪切力剪切力淀粉在挤压机内的滞留时间淀粉在挤压机内的滞
39、留时间模头出口形状等模头出口形状等第49页/共63页第五十页,共63页。淀粉淀粉淀粉淀粉(dinfn)(dinfn)与膨化效果与膨化效果与膨化效果与膨化效果n n直链淀粉含量增加,则膨化直链淀粉含量增加,则膨化(pn(pn hu)hu)度降低度降低n n有资料表明,直链淀粉和支链淀粉各占有资料表明,直链淀粉和支链淀粉各占5050时,膨化时,膨化(pn(pn hu)hu)效效果最好果最好第50页/共63页第五十一页,共63页。纤维素在挤压过程纤维素在挤压过程纤维素在挤压过程纤维素在挤压过程(guchng)(guchng)中变化中变化中变化中变化n n较一致较一致(yzh)(yzh)的看法是纤维素
40、经挤压后,可溶性的看法是纤维素经挤压后,可溶性膳食纤维的量相对增加膳食纤维的量相对增加(一般增加量在一般增加量在3 3左右左右)n n高温、高压再加上高剪切作用,促使纤维分子间高温、高压再加上高剪切作用,促使纤维分子间价键断裂、分子裂解和极性变化价键断裂、分子裂解和极性变化n n原料中的纤维素含量增加,则膨化度降低原料中的纤维素含量增加,则膨化度降低n n纤维素的来源、纯度,均明显影响膨化度纤维素的来源、纯度,均明显影响膨化度第51页/共63页第五十二页,共63页。葡萄糖、蔗糖葡萄糖、蔗糖葡萄糖、蔗糖葡萄糖、蔗糖(zhtng)(zhtng)等的变化等的变化等的变化等的变化n n挤压食品物料中含
41、有的糖成分会影响淀粉的糊化挤压食品物料中含有的糖成分会影响淀粉的糊化n n由于由于(yuy)(yuy)挤压过程中高温、高剪切的作用能使糖分解成挤压过程中高温、高剪切的作用能使糖分解成羰基化合物,它同物料中的蛋白质发生美拉德反应,使产品羰基化合物,它同物料中的蛋白质发生美拉德反应,使产品的颜色变深的颜色变深第52页/共63页第五十三页,共63页。2、蛋白质在挤压、蛋白质在挤压(j y)过程中的过程中的变化一变化一n n在高温、高压、高剪切的食品挤压机内,蛋白质分在高温、高压、高剪切的食品挤压机内,蛋白质分子结构伸展、重组,表面电荷重新分布趋向均化,子结构伸展、重组,表面电荷重新分布趋向均化,分子
42、间氢键、二硫键等部分断裂,导致蛋白质变性分子间氢键、二硫键等部分断裂,导致蛋白质变性n n不同来源的蛋白质物料在经过挤压加工不同来源的蛋白质物料在经过挤压加工(ji gng)(ji gng)后,后,消化率均明显提高,蛋白质的品质也获得改善,所消化率均明显提高,蛋白质的品质也获得改善,所以,挤压加工以,挤压加工(ji gng)(ji gng)为开发低品质蛋白源以提高为开发低品质蛋白源以提高其营养价值提供了加工其营养价值提供了加工(ji gng)(ji gng)手段手段n n富含蛋白质并可用来挤压的原料品种很多,如脱脂富含蛋白质并可用来挤压的原料品种很多,如脱脂大豆、浓缩大豆蛋白、菜籽蛋白、棉籽蛋
43、白、芝麻大豆、浓缩大豆蛋白、菜籽蛋白、棉籽蛋白、芝麻蛋白等蛋白等第53页/共63页第五十四页,共63页。2、蛋白质在挤压过程、蛋白质在挤压过程(guchng)中的中的变化二变化二n n“人造肉人造肉”是一种用挤压是一种用挤压(j(j y)y)机将蛋白质变性后的机将蛋白质变性后的产品,也被称为蛋白肉产品,也被称为蛋白肉n n利用挤压利用挤压(j(j y)y)后蛋白质消化率明显提高的特点挤后蛋白质消化率明显提高的特点挤压压(j(j y)y)加工制造婴幼儿食品和老年食品,是一种加工制造婴幼儿食品和老年食品,是一种很好的加工手段很好的加工手段n n蛋白质在挤压蛋白质在挤压(j(j y)y)过程中能与原
44、料中的其他成分过程中能与原料中的其他成分如脂肪氧化酶等反应,影响产品风味如脂肪氧化酶等反应,影响产品风味第54页/共63页第五十五页,共63页。3、脂肪在挤压过程、脂肪在挤压过程(guchng)中中的变化一的变化一n n 一般(ybn)单螺杆挤压机在生产时,要求原料中的脂肪含量低于12,(有资料表明,脂肪含量大于12以上,每增加1,产品的体积质量就增加16gL;当脂肪含量超过22时,原料就失去了膨化特性,因此,生产挤压膨化食品的原料的含油量低才好),因为高脂肪含量的物料与简体之间的摩擦因数小造成打滑第55页/共63页第五十六页,共63页。3 3、脂肪、脂肪、脂肪、脂肪(zhfng)(zhfng
45、)在挤压过程中的变化二在挤压过程中的变化二在挤压过程中的变化二在挤压过程中的变化二n n在高温、高压和高剪切条件下,甘油三脂会部分水解,在高温、高压和高剪切条件下,甘油三脂会部分水解,产生产生(ch(ch nshng)nshng)单甘油和游离脂肪酸,这两种产物与直单甘油和游离脂肪酸,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,导致最终链淀粉会形成络合物,影响挤压过程中的膨化,导致最终产品中淀粉的溶解性和消化率降低,故脂肪对挤压食品的产品中淀粉的溶解性和消化率降低,故脂肪对挤压食品的质构重组、成形、口感等影响较大质构重组、成形、口感等影响较大第56页/共63页第五十七页,共63页。四
46、、食品挤压生产技术的发展四、食品挤压生产技术的发展四、食品挤压生产技术的发展四、食品挤压生产技术的发展(fzh(fzh n)n)方向方向方向方向其研究(ynji)主要从两方面进行:主要研究(ynji)原料的配方和加工后产品的营养、口感等特性主要研究(ynji)设备的结构设计和挤压加工过程第57页/共63页第五十八页,共63页。vv借鉴(jijin)合成聚合物挤出过程的实验和理论研究成果,研究食品和饲料等天然生物高分子物料的挤出过程第58页/共63页第五十九页,共63页。食品挤压食品挤压食品挤压食品挤压(j(j y)y)生产技术的发展生产技术的发展生产技术的发展生产技术的发展n n未来的研究应重
47、视将食品挤出过程中的营养未来的研究应重视将食品挤出过程中的营养(yngy(yngy ng)ng)分析、理化特性、加工工艺和设备分析、理化特性、加工工艺和设备等几个不同的研究领域相结合,这样可以更深等几个不同的研究领域相结合,这样可以更深刻地认识食品的挤出加工机理刻地认识食品的挤出加工机理n n将可视化技术应用于食品挤出加工过程的研究将可视化技术应用于食品挤出加工过程的研究上,可直观分析食品加工的真实过程上,可直观分析食品加工的真实过程第59页/共63页第六十页,共63页。n n将挤出机作为生化反应器,从分子水平将挤出机作为生化反应器,从分子水平(shu(shu png)png)揭揭示食品的挤出
48、加工机理,解决实际生产中提出的配方、示食品的挤出加工机理,解决实际生产中提出的配方、工艺、设备等方面的问题是食品挤压技术的发展方向工艺、设备等方面的问题是食品挤压技术的发展方向n n在新型双螺杆挤出机全长上,利用不同原料和加料方在新型双螺杆挤出机全长上,利用不同原料和加料方法进行实验研究,可优化加工配方、加工工艺、加工法进行实验研究,可优化加工配方、加工工艺、加工设备,利用挤出机开发其他新型食品和饲料资源设备,利用挤出机开发其他新型食品和饲料资源第60页/共63页第六十一页,共63页。食品挤压食品挤压食品挤压食品挤压(j(j y)y)生产技术的研究开发和生产技术的研究开发和生产技术的研究开发和
49、生产技术的研究开发和发展发展发展发展n n利用实验获得图像、数据、样品,系统地分析工艺条件、原料配利用实验获得图像、数据、样品,系统地分析工艺条件、原料配方、设备结构参数等对食品和饲料等营养成分、组织结构等影响方、设备结构参数等对食品和饲料等营养成分、组织结构等影响n n与合成高聚物的螺杆挤出成型相比较,获得蛋白质、淀粉与合成高聚物的螺杆挤出成型相比较,获得蛋白质、淀粉(dinfn)(dinfn)等大分子的降解及结构形态变化规律,以指导配方、工等大分子的降解及结构形态变化规律,以指导配方、工艺和设备的研究设计。艺和设备的研究设计。第61页/共63页第六十二页,共63页。复复 习习 题题n n挤压加工具有哪些特点挤压加工具有哪些特点(tdi(tdi n)n)?n n挤压食品有哪些特点挤压食品有哪些特点(tdi(tdi n)n)?n n挤压包括哪些阶段,各阶段的特征?挤压包括哪些阶段,各阶段的特征?n n挤压加工中,食品主要成分发生哪些变化?挤压加工中,食品主要成分发生哪些变化?n n哪些因素影响挤压膨化食品的膨化程度?哪些因素影响挤压膨化食品的膨化程度?第62页/共63页第六十三页,共63页。
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