更新时间：2024-07-06 21:39
挤压膨化技术是集混合、搅拌、破碎、加热、蒸煮、杀菌、膨化及成型为一体, 能够实现一系列单元同时并连续操作的新型加工技术, 其工艺简单, 能耗低, 成本低, 具有多功能、高产量、高品质的特点, 在细化粗粮, 改善杂粮口感, 钝化不良因子、提高蛋白消化率等方面具有重要作用。挤压膨化后的产品种类多, 营养成分保存率和消化率高, 食用方便。
物料被送入挤压膨化机中,在螺杆、螺旋的推动作用下,物料向前成轴向移动。同时,由于螺旋与物料、物料与机筒以及物料内部的机械摩擦作用,物料被强烈地挤压、搅拌、剪切，其结果使物料进一步细化、均化。随着机腔内部压力的逐渐加大,温度相应的不断升高,在高温、高压、高剪切力的条件下,物料物性发生了变化,由粉状变成糊状,淀粉发生糊化、裂解，蛋白质发生变性、重组，纤维发生部分降解、细化,致病菌被杀死,有毒成份失活。当糊状物料由模孔喷出的瞬间,在强大压力差的作用下，水分急骤汽化,物料被膨化，形成结构疏松、多孔、酥脆的膨化产品,从而达到挤压膨化的目的。
挤压膨化过程中物料组分的变化
随着挤压强度的提高，淀粉糊化程度也会增加。这些大分子降解的程度也受挤压因素的影响如温度、水分含量及螺杆转速，这些挤压因素导致最终产品发生一系列的物理化学变化，同时也导致其消化率的变化。淀粉有直链淀粉与支链淀粉之分,它们在挤压膨化过程中表现出不同的特性。淀粉中直链淀粉与支链淀粉的比率影响挤压制品的组织特性。支链淀粉能促进膨化,使产品很轻、很松脆；相反,用直链淀粉含量高的淀粉或块茎植物的淀粉制成的产品质地较硬,膨化程度较小。淀粉中直链淀粉含量越高,膨化物的膨化指数越小。
在一般挤压条件下，指低温、高含水量、低螺杆转速，植物蛋白的营养价值通常有所增加，这主要归功于对蛋白质第 1、2 级高级结构的结构修饰和原存在于植物食品中蛋白酶抑制剂的变性失活作用。在剧烈的挤压条件下，指高温、低含水量、高螺杆转速，蛋白质的消化率和氨基酸的利用率会降低。一个主要的原因就是美拉德反应导致氨基酸利用率的降低。赖氨酸是谷物中的限制性氨基酸，其利用率的降低会立即导致蛋白质营养价值的降低。
挤压膨化可能会降低脂肪的营养价值，其机制包括氧化、氢化及顺反异构化作用。挤压膨化后，脂肪含量会随直链淀粉-脂复合物的形成而减少；不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸之间的比例会有所降低，反式脂肪酸会有所增加。但这种变化太微乎其微，以至于不会对营养价值造成显著影响。
有关纤维素在挤压过程中的变化，比较一致的观点是认为挤压可显著提高可溶性膳食纤维，并改善其理化性质和储藏性能，产生了微粒化效果，这主要由于经过高温高压、高剪切作用力的挤压膨化后，纤维素、木质素分子间化学键裂解，分子的极性、化学特性和生物化学特性都发生改变。
在挤压过程中糖呈溶融状态，若温度太高，容易导致焦糖化，会影响产品感官质量，严重时还会导致堵机。在挤压过程中，食品中维生素的损失率随着套筒温度的升高、物料含水率的降低和在套筒内停留时间而上升。
挤压膨化设备有单螺杆挤压机、双螺杆挤压机和多螺杆挤压机, 目前应用较多的是单螺杆和双螺杆挤压膨化机, 三螺杆挤压机是近年来出现的新产品。
单螺杆挤压膨化机虽然生产成本、能耗较低, 但是工艺参数较难控制, 机器不容易清洗, 产品形态较差, 对原料要求高, 主要用于淀粉含量较高的物料, 不适用于油料作物。随着挤压膨化技术的发展, 随后出现了双螺杆挤压膨化机和三螺杆挤压膨化机, 其中三螺杆挤压机混合特性好, 节能环保, 生产效率高, 前景可观, 但其设计及作用机制方面研究不足, 该技术还处于理论阶段, 应用于实际生产还需要进一步深入研究。双螺杆挤压膨化机以其性能佳、效率高、成本低、产品质量好和适用范围广而广泛应用于食品与饲料行业。单螺杆和双螺杆挤压膨化机的一般比较。
在食品工业中的应用
挤压膨化技术应用于食品加工可以分为两类：一类以红薯、大米等薯类及谷物作为主料，经过膨化形成疏松多孔状产品、再经脱水和油炸后，在表面添加各种美味的调味料，制成老少皆宜的膨化休闲小食品，如玉米果、膨化虾条等；另一类为夹心膨化小吃食品，其制作方法为：在膨化物挤出的同时将巧克力、奶酪、糖等馅料注入之前由相应模具形成的管状物中，从而制成膨化夹心食品。这种夹心膨化小吃，不仅具有蓬松酥脆的特点，而且可注入入各种焰料的品种，赋予其巧克力、水果、冰激凌等的风味。另外，膳食谷物早餐、婴幼儿食品、调味剂等食品中也应用到了挤压膨化技术。
食醋、酱油、黄酒、啤酒等发酵工业中已经成功应用挤压膨化技术。采用经过挤压膨化后的谷物类原料，对发酵过程非常有利，由于蛋白质、淀粉等大分子物质降解成可溶性糖和氨基酸等小分子物质，这些小分子物质恰恰是酵母在发酵初期所大量需要的。同时挤压膨化后原料结构改变，与酶和酵母的接触范围大大增加，加快了酶促反应，减少酵母和酶用量，从而缩短发酵周期。
由于运用挤压膨化浸出法生产的食用油。具有油品质量高、油脂浸出速度快以及能耗低等优点目前大部分油脂生产工厂都已使用挤压膨化预处理技术，相关企业正在考虑是否将挤压膨化预处理技术作为标准生产技术进行推广。
在饲料行业中的应用
挤压膨化技术应用于饲料工业主要用于生产加工宠物食品、反刍动物蛋白补充料的尿素饲料等。它在加工特种动物饲料、水产饲料、早期断奶仔猪料及饲料资源开发等方面具有传统加工方法无可比拟的优点。将挤压膨化技术应用于饲料工业大大增加了资源的利用率，且生产效率高，降低了成本，得到的饲料营养全面，产品形态好。