工程案例
Case
膨化食品擠出機(jī)
膨化技術(shù)作為一種新型食品生產(chǎn)技術(shù)，正逐步在食品工業(yè)中，特別是在休閑膨化小食品的生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。作為一種休閑食品，膨化食品深受消費(fèi)者尤其是青少年的喜愛和歡迎。在自詡為小吃食品王國的美國，各種休閑食品的年銷售額高達(dá)50億美元，其中30%為馬鈴薯片?？梢钥隙?，膨化食品的生產(chǎn)具有十分廣闊的前途和發(fā)展前景。
所屬分類：
雙螺桿擠出機(jī)
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產(chǎn)品描述
膨化與擠壓技術(shù)的原理及特點(diǎn)
膨化技術(shù)作為一種新型食品生產(chǎn)技術(shù)，正逐步在食品工業(yè)中，特別是在休閑膨化小食品的生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。作為一種休閑食品，膨化食品深受消費(fèi)者尤其是青少年的喜愛和歡迎。在自詡為小吃食品王國的美國，各種休閑食品的年銷售額高達(dá)50億美元，其中30%為馬鈴薯片?？梢钥隙?，膨化食品的生產(chǎn)具有十分廣闊的前途和發(fā)展前景。
膨化技術(shù)在我國有著悠久的歷史，我國民間的爆米花及各種油炸食品都屬于膨化食品，但應(yīng)用現(xiàn)代膨化技術(shù)生產(chǎn)膨化食品的時(shí)間并不長。由于生產(chǎn)廠家對(duì)膨化食品的研究開發(fā)工作不夠重視，造成風(fēng)味單調(diào)、品種較少，遠(yuǎn)不能滿足生活水平日益提高的人們的需求。因此，大力發(fā)展膨化技術(shù)并加快它在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用步伐，從而促進(jìn)我國食品工業(yè)的發(fā)展是目前食品科學(xué)工作者需著重考慮的一個(gè)課題。
膨化食品的分類
? 按原料
未加工顆粒、半加工顆粒及經(jīng)過加工制成的粉狀物
? 按食用品位
主食膨化食品、副食膨化食品、膨化小食品、強(qiáng)化膨化食品等
? 按膨化方式
擠壓膨化食品、氣流膨化食品、油炸膨化食品、焙烤膨化食品、微波膨化食品
? 按生產(chǎn)工藝流程
直接膨化和間接膨化
膨化食品的特點(diǎn)
? 不易回生，便于長期貯存
? 營養(yǎng)損失少，有利于人體消化吸收
? 產(chǎn)品口感好
? 風(fēng)味好，食用方便
? 產(chǎn)品衛(wèi)生水平高，保存性能好
常用膨化設(shè)備
分類
按原料：谷物膨化和組織蛋白膨化
按熱源：自熱式和外熱式
按加熱方式：固體燃料、氣體燃料、過熱蒸汽、機(jī)械摩擦、電
按施加壓力的方式：機(jī)械加熱和氣壓噴爆
按設(shè)備的生產(chǎn)方式：間歇式和連續(xù)式
按膨化后形態(tài)：爆花型和擠壓型
擠壓型膨化設(shè)備
借助擠壓機(jī)螺桿的推動(dòng)力，將物料向前擠壓，物料受到混合、攪拌和摩擦以及高剪切力作用，使得淀粉粒解體，同時(shí)機(jī)腔內(nèi)溫度壓力升高(溫度可達(dá) 150～200℃，壓力可達(dá)到1MPa以上)，然后從一定形狀的?？姿查g擠出，由高溫高壓突然降至常溫常壓，其中游離水分在此壓差下急劇汽化，水的體積可膨脹大約2000倍。膨化的瞬間，谷物結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，它使生淀粉(β-淀粉)轉(zhuǎn)化成熟淀粉(α-淀粉)，同時(shí)變成片層狀疏松的海綿體，谷物體積膨大幾倍到十幾倍。
擠壓型膨化過程
1)是一個(gè)高溫高壓的過程;
2)可較方便地調(diào)節(jié)擠壓過程的壓力剪切力，作用和時(shí)間;
3)可將擠壓過程應(yīng)用于某些需高溫高壓的生化反映過程;
大多數(shù)的食品擠壓機(jī)是將加熱、蒸煮與擠壓成型兩種作用有機(jī)地結(jié)合起來，使原料經(jīng)擠壓機(jī)后，成為具有一定形狀和質(zhì)構(gòu)的熟化或半熟化的產(chǎn)品。
圖2 擠壓加工過程示意圖
1、加料輸送段 2、壓縮熔融段3、計(jì)量均化段
影響擠壓操作的操作變量包括
(1)擠壓機(jī)的類型 生產(chǎn)擠壓產(chǎn)品時(shí)，單螺桿或雙螺桿擠壓機(jī)的選擇是一個(gè)十分重要的決定。這些擠壓機(jī)所產(chǎn)生的作用力十分不同，就像它們生產(chǎn)的產(chǎn)品一樣很不相同。
(2)喂料速度 在一定的擠壓速度下，喂料量決定了最后一步加工過程中螺桿的填充程度。
(3)螺桿的幾何形狀 當(dāng)物料被擠壓通過擠壓機(jī)時(shí)，螺桿本身的特性決定了施加到物料上作用力大小的程度。在單螺桿擠壓機(jī)中，可被調(diào)節(jié)的參數(shù)包括了螺桿的螺距、螺桿的直徑、螺紋的頂部與腔體之間的間隙、螺桿上螺紋的數(shù)目。對(duì)于雙螺桿擠壓機(jī)，可選擇的螺桿的幾何形狀及其形狀范圍是很大的。
(4)擠壓機(jī)的長度 擠壓機(jī)的長度在很大程度上決定了擠壓機(jī)模具處壓力的大小以及物料中反應(yīng)的程度。由于計(jì)量段的增長，較長的擠壓機(jī)會(huì)十分典型地產(chǎn)生較高的壓力。長螺桿會(huì)使得物料在擠壓機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間延長，這會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)(如糊化反應(yīng))和物理過程(如混合作用和剪切作用)的性質(zhì)。
(5)螺桿轉(zhuǎn)速 在擠壓加工過程中可變的一個(gè)主要操作參數(shù)就是螺桿轉(zhuǎn)速。螺桿轉(zhuǎn)速能夠影響螺桿被物料充填的程度、物料經(jīng)過擠壓機(jī)時(shí)的停留時(shí)間分布、熱傳遞速率和擠壓機(jī)機(jī)械能的輸入量，以及物料所承受的剪切力大小。
(6)模具的特點(diǎn) 模具的形狀和出料口的面積對(duì)決定擠壓產(chǎn)品的特點(diǎn)起著十分重要的作用。
(7)腔體的溫度 大多數(shù)擠壓機(jī)的操作是通過控制溫度，或者加熱或者冷卻來進(jìn)行。加熱或冷卻的程度依賴于擠壓機(jī)的種類、操作特點(diǎn)和所生產(chǎn)的擠壓食品。擠壓機(jī)內(nèi)物料的溫度影響到原料的蒸煮程度，進(jìn)而又會(huì)影響到物料的流變特性。因此，加熱或冷卻會(huì)對(duì)擠壓機(jī)操作產(chǎn)生顯著的影響。
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