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　　雙螺桿擠壓膨化技術(shù)在谷類食品加工中的應(yīng)用
　　
　　市場背景：
　　
　　1.我國幅員遼闊，谷類及雜糧類產(chǎn)品種類豐富，產(chǎn)量巨大，但這些谷類或雜糧基本都停留在簡單加工的初步階段，產(chǎn)業(yè)鏈短，深加工產(chǎn)品少，產(chǎn)品單一，原料浪費(fèi)驚人,歐美日等發(fā)達(dá)國家農(nóng)副產(chǎn)品深加工率達(dá)到了90%以上，而我們國家目前還僅僅維持在20%-30%的水平。
　　
　　2.人們生活水平逐步提高，生活節(jié)奏越來越快，健康生活更加離不開營養(yǎng)健康的食品，人們再也不是停留在滿足吃飽的階段，人們需要更多好吃好看而又健康營養(yǎng)，安全，快捷方便的食品。在目前國內(nèi)食品安全事故頻出的時(shí)期食品安全顯得尤為重要。
　　
　　如果我們能充分利用好食品擠壓膨化加工技術(shù)，或許我們就找到了解決這個(gè)問題的一個(gè)行之有效的方案。
　　
　　食品擠壓膨化加工技術(shù)是集粉碎，混合、加熱、殺菌、膨化成型、干燥、烘烤、噴涂及干燥冷卻為一體的*，是指物料經(jīng)預(yù)處理（粉碎、調(diào)質(zhì)、混合等）后，通過機(jī)械作用迫使其通過一個(gè)專門的模具孔，以形成一定形狀和組織狀態(tài)的產(chǎn)品。該技術(shù)的應(yīng)用，*改變了傳統(tǒng)的谷物食品加工方法，不僅減化了傳統(tǒng)谷物食品的加工工藝、縮短了生產(chǎn)周期、降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還豐富了谷物食品的花色品種、改善了產(chǎn)品的組織狀態(tài)和口感、提高了產(chǎn)品質(zhì)量和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新型加工技術(shù)。該技術(shù)同時(shí)具有節(jié)能，環(huán)保，節(jié)約，，安全，靈活，應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。
　　
　　食品擠壓膨化加工原理：
　　
　　含有一定水分的物料,在擠壓機(jī)腔體內(nèi)受到螺桿的推動(dòng)作用、不同螺桿元件對物料進(jìn)行高速的混合、剪切、擠壓等多重作用，同時(shí)還受到了來自于外部的加熱或物料與螺桿和套筒的內(nèi)部摩擦熱的加熱作用,此綜合作用的結(jié)果可使物料熟化、組織化，經(jīng)模板出料，物料在高溫高壓狀態(tài)突然釋放到常溫常壓狀態(tài)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生了顯著的變化，zui終制成膨化的產(chǎn)品，通過對出料模板的更換，可制造出各種形狀的產(chǎn)品。
　　
　　食品擠壓的加工特點(diǎn)：
　　
　　1.應(yīng)用范圍廣
　　
　　擠壓技術(shù)可利用各種單一的谷類或雜糧類來加工各種膨化食品和強(qiáng)化食品，又可用于多種原料如豆類、谷類、薯類等混合搭配加工膨化食品。
　　
　　2.口感改善，形狀風(fēng)味豐富多樣
　　
　　可根據(jù)市場上不同人群的口味需要調(diào)配噴涂出甜，咸，酸等多種口感，也可保留原味，同時(shí)也改變了人們對于粗糧口感粗糙的印象。粗糧經(jīng)擠壓膨化處理后，能改變物料的組織結(jié)構(gòu)、密度和復(fù)水性，使產(chǎn)品質(zhì)地變軟，改善了口感和風(fēng)味。更重要的是只需改變原料和模具頭，就可生產(chǎn)出品種多類、形狀各異的產(chǎn)品。
　　
　　3.營養(yǎng)損失少，易消化吸收
　　
　　許多粗糧中富含礦物質(zhì)、維生素及人體必需的氨基酸等營養(yǎng)成分，物料在擠壓過程中由于受熱時(shí)間短，營養(yǎng)成分破壞程度小，蒸煮擠壓時(shí)，淀粉蛋白質(zhì)脂肪等大分子物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)均不同程度發(fā)生降解，呈多孔疏松質(zhì)結(jié)構(gòu)，有利于人體更好的消化和吸收。
　　
　　4.生產(chǎn)，節(jié)能環(huán)保，安全
　　
　　擠壓設(shè)備連續(xù)工作能力強(qiáng)、生產(chǎn)效率高，自動(dòng)化程度高，操作簡便，生產(chǎn)成本低，與傳統(tǒng)蒸煮法相比有明顯優(yōu)勢，生產(chǎn)能力可達(dá)1噸/小時(shí)以上；物料工藝水分相對低再干燥所耗能減少，能源利用率高，符合人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略（同類產(chǎn)品僅為傳統(tǒng)方法25-40%的能耗）；物料在全封閉狀態(tài)下生產(chǎn)，生產(chǎn)過程無廢水、廢氣、廢渣產(chǎn)生，過程中沒有原料流失；物料在全封閉狀態(tài)下生產(chǎn)，各種傳感器智能在線檢測記錄，人為因素小，食品安全性高；
　　
　　5.產(chǎn)品有利于長期儲(chǔ)存
　　
　　經(jīng)蒸煮擠壓后的食品不易"回生"而且水分低，有利于長期儲(chǔ)藏。
　　
　　擠壓膨化過程中谷物成分的變化
　　
　　在擠壓膨化過程中，物料組分一般會(huì)發(fā)生復(fù)雜的物化變化。谷物主要成分有蛋白質(zhì)、淀粉、脂類物質(zhì)、膳食纖維及維生素、礦物元素等，它們也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。
　　
　　A.蛋白質(zhì)
　　
　　在擠壓過程中，蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)生很多變化，如功能性變化、營養(yǎng)性變化、在水和稀鹽溶液中溶解性下降、賴氨酸損失、組織結(jié)構(gòu)化、可消化性提高等，其中蛋白質(zhì)變性是zui重要的。
　　
　　B.淀粉
　　
　　擠壓與其他食品加工方式相比，一個(gè)主要區(qū)別就是在較低水分含量下（12%～22%）就可發(fā)生淀粉糊化。
　　
　　淀粉糊化后，吸水性增大，易受酶作用，進(jìn)入人體后易消化，產(chǎn)品質(zhì)地柔軟。不同食用淀粉其糊化溫度略有差別，變化范圍在55～85℃之間。有人研究了15個(gè)擠壓加工變量對玉米淀粉糊化程度的影響，結(jié)果表明物料水分含量和擠壓機(jī)套筒溫度對玉米淀粉的糊化度有顯著影響，提高物料水分含量和套筒溫度可提高產(chǎn)品的糊化度。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在喂料水分為18%～27%，轉(zhuǎn)速小于140r/min，溫度大于80℃時(shí)，小麥淀粉急劇糊化。物料在高水分含量時(shí)，其產(chǎn)物糊化度也較高，但隨著喂料水分的增大，其糊化度呈下降趨勢。
　　
　　淀粉在擠壓過程中，除發(fā)生糊化作用外，還會(huì)產(chǎn)生部分降解糊化現(xiàn)象。降解度和糊化度高會(huì)使產(chǎn)品產(chǎn)生黏牙感。淀粉降解后相對分子質(zhì)量在2000以上，可認(rèn)為擠壓過程中淀粉已發(fā)生輕微糊化作用。
　　
　　C.脂類物質(zhì)
　　
　　研究表明，在擠壓過程中，絕大多數(shù)脂肪與淀粉、蛋白形成復(fù)合物，直鏈淀粉蜷曲成螺旋狀態(tài)，每個(gè)螺旋狀態(tài)含有6個(gè)葡萄糖殘基，脂肪貫穿于直鏈淀粉螺旋管中，成為淀粉脂肪的復(fù)合物，降低擠出物中游離脂肪含量。擠壓過程中，粗脂肪下降，結(jié)合脂肪隨著淀粉糊化不斷升高。
　　
　　D.膳食纖維
　　
　　擠壓過程可使總纖維素含量降低。擠壓可減小果膠和半纖維素的分子量，導(dǎo)致纖維素水溶性大大提高。此外，在低水分含量條件下進(jìn)行擠壓操作，可明顯提高可溶性纖維素含量，降低不溶性纖維素含量，增加的可溶性纖維素由木糖、阿拉伯糖、甘露糖和糖醛酸組成。
　　
　　E.維生素
　　
　　因維生素組成差異很大，所以在擠壓操作中不同維生素穩(wěn)定性不同，降低擠壓機(jī)腔內(nèi)溫度和剪切力都能對維生素起保護(hù)作用。在*中，*和*zui穩(wěn)定，*和*及它們相關(guān)化合物，如胡蘿卜素和生育酚，在加熱和氧氣存在下都不穩(wěn)定。β-胡蘿卜素是作為色素和抗氧化劑加入食品中，在擠壓中熱降解是導(dǎo)致β-胡蘿卜素?fù)p失的zui主要因素。*中對熱zui敏感的是*1，在擠壓過程中*1穩(wěn)定性變化很大。據(jù)有關(guān)報(bào)道，*1損失范圍在1%～100%之間，而*2和*不受影響。
　　
　　F.礦物元素
　　
　　谷物中存在植酸鹽可螯合礦物元素，擠壓可通過改變植酸鹽影響礦物元素吸收。值得注意的是在擠壓之前對食品進(jìn)行礦物元素強(qiáng)化會(huì)帶來新的問題:金屬離子與酚類化合物形成絡(luò)合物會(huì)使產(chǎn)品色澤變暗，降低產(chǎn)品感官特性。