工程案例
Case
膨化食品挤出机
膨化技术作为一种新型食品生产技术，正逐步在食品工业中，特别是在休闲膨化小食品的生产中得到广泛的应用。作为一种休闲食品，膨化食品深受消费者尤其是青少年的喜爱和欢迎。在自诩为小吃食品王国的美国，各种休闲食品的年销售额高达50亿美元，其中30%为马铃薯片。可以肯定，膨化食品的生产具有十分广阔的前途和发展前景。
所属分类：
双螺杆挤出机
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产品描述
膨化与挤压技术的原理及特点
膨化技术作为一种新型食品生产技术，正逐步在食品工业中，特别是在休闲膨化小食品的生产中得到广泛的应用。作为一种休闲食品，膨化食品深受消费者尤其是青少年的喜爱和欢迎。在自诩为小吃食品王国的美国，各种休闲食品的年销售额高达50亿美元，其中30%为马铃薯片。可以肯定，膨化食品的生产具有十分广阔的前途和发展前景。
膨化技术在我国有着悠久的历史，我国民间的爆米花及各种油炸食品都属于膨化食品，但应用现代膨化技术生产膨化食品的时间并不长。由于生产厂家对膨化食品的研究开发工作不够重视，造成风味单调、品种较少，远不能满足生活水平日益提高的人们的需求。因此，大力发展膨化技术并加快它在食品生产中的应用步伐，从而促进我国食品工业的发展是目前食品科学工作者需着重考虑的一个课题。
膨化食品的分类
▪ 按原料
未加工颗粒、半加工颗粒及经过加工制成的粉状物
▪ 按食用品位
主食膨化食品、副食膨化食品、膨化小食品、强化膨化食品等
▪ 按膨化方式
挤压膨化食品、气流膨化食品、油炸膨化食品、焙烤膨化食品、微波膨化食品
▪ 按生产工艺流程
直接膨化和间接膨化
膨化食品的特点
▪ 不易回生，便于长期贮存
▪ 营养损失少，有利于人体消化吸收
▪ 产品口感好
▪ 风味好，食用方便
▪ 产品卫生水平高，保存性能好
常用膨化设备
分类
按原料：谷物膨化和组织蛋白膨化
按热源：自热式和外热式
按加热方式：固体燃料、气体燃料、过热蒸汽、机械摩擦、电
按施加压力的方式：机械加热和气压喷爆
按设备的生产方式：间歇式和连续式
按膨化后形态：爆花型和挤压型
挤压型膨化设备
借助挤压机螺杆的推动力，将物料向前挤压，物料受到混合、搅拌和摩擦以及高剪切力作用，使得淀粉粒解体，同时机腔内温度压力升高(温度可达 150～200℃，压力可达到1MPa以上)，然后从一定形状的模孔瞬间挤出，由高温高压突然降至常温常压，其中游离水分在此压差下急剧汽化，水的体积可膨胀大约2000倍。膨化的瞬间，谷物结构发生了变化，它使生淀粉(β-淀粉)转化成熟淀粉(α-淀粉)，同时变成片层状疏松的海绵体，谷物体积膨大几倍到十几倍。
挤压型膨化过程
1)是一个高温高压的过程;
2)可较方便地调节挤压过程的压力剪切力，作用和时间;
3)可将挤压过程应用于某些需高温高压的生化反映过程;
大多数的食品挤压机是将加热、蒸煮与挤压成型两种作用有机地结合起来，使原料经挤压机后，成为具有一定形状和质构的熟化或半熟化的产品。
图2 挤压加工过程示意图
1、加料输送段 2、压缩熔融段3、计量均化段
影响挤压操作的操作变量包括
(1)挤压机的类型 生产挤压产品时，单螺杆或双螺杆挤压机的选择是一个十分重要的决定。这些挤压机所产生的作用力十分不同，就像它们生产的产品一样很不相同。
(2)喂料速度 在一定的挤压速度下，喂料量决定了最后一步加工过程中螺杆的填充程度。
(3)螺杆的几何形状 当物料被挤压通过挤压机时，螺杆本身的特性决定了施加到物料上作用力大小的程度。在单螺杆挤压机中，可被调节的参数包括了螺杆的螺距、螺杆的直径、螺纹的顶部与腔体之间的间隙、螺杆上螺纹的数目。对于双螺杆挤压机，可选择的螺杆的几何形状及其形状范围是很大的。
(4)挤压机的长度 挤压机的长度在很大程度上决定了挤压机模具处压力的大小以及物料中反应的程度。由于计量段的增长，较长的挤压机会十分典型地产生较高的压力。长螺杆会使得物料在挤压机内的停留时间延长，这会影响化学反应(如糊化反应)和物理过程(如混合作用和剪切作用)的性质。
(5)螺杆转速 在挤压加工过程中可变的一个主要操作参数就是螺杆转速。螺杆转速能够影响螺杆被物料充填的程度、物料经过挤压机时的停留时间分布、热传递速率和挤压机机械能的输入量，以及物料所承受的剪切力大小。
(6)模具的特点 模具的形状和出料口的面积对决定挤压产品的特点起着十分重要的作用。
(7)腔体的温度 大多数挤压机的操作是通过控制温度，或者加热或者冷却来进行。加热或冷却的程度依赖于挤压机的种类、操作特点和所生产的挤压食品。挤压机内物料的温度影响到原料的蒸煮程度，进而又会影响到物料的流变特性。因此，加热或冷却会对挤压机操作产生显著的影响。
