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挤压膨化技术及其在谷物早餐食品中的应用

更新时间:2009-03-28

挤压膨化技术是集混合、搅拌、破碎、加热、蒸煮、杀菌、膨化及成型为一体的创新技术[1],具有设备成本低,能源消耗低、工艺操作简化等优势,成型产品杂粮口感好,可钝化不良因子,蛋白质消化率高等特点[2]。同时,在细化粗粮上,挤压膨化技术具备应用广泛的特点,充分发挥谷物营养成分,提高食物口感和消化率,更受社会认可[3]。当前,挤压膨化技术发展日益成熟,在食品与饲料领域成效明显,由膨化谷物早餐逐步转型为休闲零食,标志着该技术在食品行业中的作用与日俱增,具备绿色健康的发展前景。

1 挤压膨化技术的原理

作为挤压加工技术的重要组成部分,挤压膨化技术以短时高温处理为生产基础,通过干燥技术进行食品成型加工[4],食品口感好,营养丰富。主要加工设备以料斗机为主,通过物料、机筒、螺杆的相互摩擦实现搅拌混合均匀。首先,将各物料放置机筒中,由内部螺杆的旋转施加压力,充分挤压、搅拌、剪切物料,使物料在机械压力下颗粒细小、混合均匀。其次,物料在高温溶解下发生物理变化,淀粉糊化、裂解,由固态转变为熔融状态,纤维素出现细化、降解,物料蛋白质发生变性,酶及其他物质受高温影响失去活力。另一方面,当物料受高温与机械压力的影响达到最高值时,从模孔中喷出,通过强大的压力差作用下,减少物料水分,加快膨化效果,物料形成多孔疏松结构。

2 挤压膨化技术的优点

优化原料质构特性。纤维素是影响食品口感体验的重要原因。在谷物原料中,纤维素的占比较大,通过挤压膨化技术后,原料纤维素在高温、高压状态下发生降解,分子结构发生变化,水溶性增加,使其口感改善,呈现多孔海绵状结构。同时,原料经机筒与螺杆的摩擦碰撞后,质构出现变化,形成体轻、吸水力强的结构。

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营养成分保存率和消化率较高。较之其他加工工艺,挤压膨化技术以短时高温处理,时间短、效率高,在蛋白质与淀粉分解中易保留其营养成分。此外,短时高温加工能破坏对人体有害的酶等,增强食品的溶解性,使其更易消化。同时,由于机腔为密封状态,能较好地保留风味成分,提高感官品质。

加工较简易、产品种类齐全。目前,挤压膨化技术可加工原料种类较多,包括粗粮、蔬菜、水果、动物蛋白等。此外,该技术还能对不同的配方、加工条件等进行调整,生产各种各样的食品。

20世纪30年代,单螺杆挤压机研发成功,标志着谷物加工领域中,挤压技术已经取得较为显著的成效。此后,经过10余年的发展,挤压技术规模不断增加,并广泛应用于食品行业。成型产品种类齐全,形态各异,包括休闲小吃、零售食品、奶制品等。1950年起,挤压技术应用空间拓展,由传统食品行业转型为饲料、蛋白等领域[5]。1970年,逐步迈向调味品、水产品等行业。当前,挤压技术已比较成熟,特别是在谷物早餐食品上尤为鲜明。

生产成本低,资源损耗低,加工效率高。挤压膨化技术生产条件是集供料、物料输送、加热、成型等功能的综合性设备,因其设备体积小,能节省占地面积。此外,设备功能齐全,对能耗需求较小,因此能充分发挥成本低、能耗少的优势。

3 挤压膨化技术在谷物早餐食品的应用

阶段性主要指学生数学核心素养所表现出的不同层次水平.比如说,学生在解决数学难题时会采取不同方法进行,而学生之间的理解水平、思维能力等都存在很大差距,进而形成了阶段性数学核心素养.

谷物早餐食品主要以五谷杂粮为主要原料,包括大米、玉米、燕麦、小麦等,加入牛奶或加热后即可食用。19世纪,谷物早餐食品便从美国起源,主要以两类方式构成:第一是食用前需加热或加入少量的热水即可食用,如燕麦片、速煮麦片粥等;第二是已加工好、随时可以食用,如玉米片等。目前,谷物早餐已广泛应用于生活中,具有食用方便、种类多样和营养丰富等优势,广受社会居民的青睐,并成为居民消费量最大的早餐食品。19世纪末,Will Kellogg首次研发出谷物早餐食品,标志着谷物早餐正式问世。之后,各国相继加大研究力度,使谷物早餐迅速占领市场,赢得消费者的认可。近来年,国内开始重视谷物早餐,并纳入学术研究中。王亮[6]对谷物早餐的质构特性和挤压技术展开研究,研究了机筒温度、转速和进料水分等因素。他以淀粉、蛋白质、脂肪等含量作为研究对象,自变量选取螺杆转速、温度和进料水分,因变量选取碘价、脆性、过氧化值、保脆性等因素,研究了各挤压参数的相互影响和内在联系。吴卫国[7]选取五谷杂粮等,通过双螺杆挤压方式进行研究,研究了挤压过程中原料不同成分的相互作用和各挤压参数的联系,以及挤压早餐谷物各品质指标之间的相互联系。文新华[8]主要通过分析原料成分和感官指标,针对挤压工艺的最优条件展开分析,研究确定了谷物早餐的配方。同时,他将研究结果形成工业化谷物早餐完整加工技术。

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4 挤压膨化工艺的发展与展望

当前,欧美国家已成为谷物早餐食品研究的领先者。各国根据当地的饮食习惯、群体的口感等展开探究,形成一套因地制宜的谷物早餐食品产品体系。而我国的挤压技术主要集中在膨化食品及组织蛋白领域中,对挤压技术生产谷物早餐食品的研究力度较弱,可以说还处于起步状态。谷物早餐食品加工工艺从无到有,基于传统工艺技术上不断创新,历经多次变革形成新型工艺。但是,作为居民日常生活的必需品,谷物早餐食品更应在口感、种类、风味、营养成分等方面下功夫,迎合市场需求。同时,作为推动谷物早餐进步的动力,挤压膨化技术理应主动践行创新方针,大力研究原理,完善设备功能与作用,开发出更完善、更先进的工艺。

参考文献

[1] 刘传富, 王兆升, 董海洲, 等. 挤压膨化对豆渣加工特性影响的研究[J]. 食品与发酵工业, 2008, 34(12): 102-105.

[2] 王 明, 巩 江, 高 昂, 等. 食品膨化技术及其养生意义研究概况[J]. 安徽农业科学, 2010,38(34): 19577-19578.

[3] 朱蓓薇. 实用食品加工技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2005.

[4] 石彦国. 食品挤压与膨化技术[M]. 北京: 科学出版社,2011.

[5] 高福成. 现代食品工程高新技术[M]. 北京:中国轻工业出版社,1997.

[6] 王 亮. 谷物早餐质构特性——脆性的研究[J]. 粮食加工,2007,32(6):86-91.

[7] 吴卫国. 挤压营养早餐谷物及茶叶减肥谷物食品研究[D]. 长沙:湖南农业大学,2003.

[8] 文新华. 挤压五谷杂粮营养早餐谷物食品的研究[D] .无锡:江南大学,2004.

 
丁立,顾星海,陈瑶
《粮食与食品工业》 2018年第02期
《粮食与食品工业》2018年第02期文献

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