擠壓食品
擠壓食品
製作方法
擠壓食品的生產是將穀物原料和配料的混合、破碎、蒸煮、滅菌、成型和部分脫水等工序，集中在一台螺杆擠壓機(見食品工程)中完成。較之傳統的穀物食品加工方式，減少了設備的種類、數量和占用面積;投資省;生產成本低(採用雙螺杆擠壓機時,僅是傳統製法的40%左右)。此外,它能生產其他加工方法難以形成的各種產品形狀，擴大了新品種。
在擠壓蒸煮過程中(見圖)物料可達到180~200℃，但滯留於高溫的時間卻極短(5~10秒),因此也稱為高溫短時過程。蒸煮過程能使澱粉糊化、蛋白質變性、食品的消化性和速食性增進，同時可破壞原料中大多數的抗營養因子和有毒成分，如大豆中胰蛋白酶抑制素，棉籽中棉酚;還能鈍化能導致食品劣變的酶的活性，滅菌和去除原料中不良味道。因而擠壓加工方式已成為重要的穀物食品加工方式之一。 最早出現的非膨化擠壓食品是1900年左右的通心麵，採用柱塞擠壓機生產，1935年起採用螺杆擠壓機生產。30年代後期,美國通用制粉公司,首次使用擠壓機製成穀物即食食品。1936年擠壓膨化玉米果試製成功，1946年亞當斯公司實現商品化生產。1959年美國溫格公司首次開發成功用全粒大豆加工成全脂大豆粉的擠壓工藝。60年代初期，阿切爾·丹尼爾斯·米特蘭德等工業研究實驗室借擠壓蒸煮技術，用豆粕粉試製組織植物蛋白。60年代用擠壓機生產的即食穀物食品、營養混合食品迅速得到發展。70年代末期,法國克勒索-羅阿公司首先研製成雙螺杆擠壓機後，更擴大了擠壓食品所用原料的範圍和產品品種。
出現歷史
中國在70年代後期，出現擠壓生產的玉米等穀物膨化果小吃食品。80年代初生產玉米膨化粉、穀米-大豆混合食品，以玉米粉為原料生產人造米，同時出現原始型的組織植物蛋白產品。80年代中期，開發成功全脂大豆組織蛋白。對擠壓食品的主機──食品擠壓機的研究較晚，由於機種單一，影響了中國擠壓食品的發展。
製作種類
通心麵
常分為長製品和短製品兩大類。其區別在於擠壓機擠出時長度、形狀和乾燥方式不同。長製品指意大利通心掛麵,具有長而直的特點，經多股擠出後,垂直懸掛乾燥。短製品指短型的通心麵，形狀多樣，呈貝殼狀、星狀、彎頭狀等等，系直接在孔模表面切斷，經預乾燥後裝在貨盤或輸送帶上作最後乾燥。扁平狀麵條有時也列為通心麵一類，是通過狹長孔模擠壓而成。其表面略呈粗糙，與輥壓麵條相同。生產優質通心麵的專用原料是杜侖小麥制的粗粒粉。杜侖麥籽粒極硬，含有較多的胡蘿蔔素，其胚乳幾乎呈半透明的琥珀色。麵筋質特性不同於制麵包用小麥的筋質，它能以低於麵包用小麥製成的麵團所需壓力，被擠壓通過細小模孔。用杜侖麥製成的通心麵，機械強度大，表面呈明亮、純淨的黃色,水煮時能保持完整不發粘,即使過度煮沸仍能保持不變。用杜侖麥麵粉生產的通心麵，其機械強度和色澤均勻度都不如用粗粒粉好，雖然煮熟較快，但不經煮、易糊湯。因此生產通心麵的粗粒粉粒度應在841µm(20目)以下、149µm(100目)以上，含100目及其以下的麵粉不超過 3%。目前蘇聯、中國也有採用玻璃質軟麥或一般硬麥製作通心麵。但需使用高溫乾燥的新工藝，同時在擠壓時比杜侖麥的擠壓力要大10%左右，才能保持通心麵原有質量。
通心麵的擠壓工序採用麵團擠壓機，其中有一麵團真空脫氣裝置,將麵團在和面過程中混入的空氣除去,使產品較光滑，色澤明亮，機械強度和組織結構好。乾燥步驟和時間對通心麵質量很重要。長製品的傳統低溫烘乾法，溫度不超過60℃，時間需20小時。採用高溫烘乾法,可縮短為10小時。它是70年代發展的新工藝,與傳統工藝相比，具有改善軟麥通心麵的蒸煮特性、節能、衛生的特點。
小吃食品
擠壓成型的小吃食品大多為膨化食品,品種、形狀和口味多樣化。其原料曾一度用玉米，而今已擴大到用馬鈴薯、小麥、大米粉連同普通或改性澱粉的混合物。
膨化小吃食品生產有氣流膨化和擠壓膨化兩種工藝。氣流膨化採用噴爆機，擠壓膨化採用擠壓機。二者的膨脹倍數、澱粉糊化度和微觀結構均不同(見表)。一般說來，氣流膨化適用於整粒穀物膨化，形狀單一;擠壓膨化可擴展為粗粉或添加配料的混合物，並可製成各種形狀和結構的食品。 小吃食品根據製作工藝、產品精細程度和使用設備的發展情況，可分成4代產品。
①第一代產品，如馬鈴薯片、烘製薄脆餅乾。②第二代產品，如玉米、大米果，玉米點心片。採用低水分(低於15%)擠壓工藝，將脫胚玉米粗粒、其他穀物直接加工成膨化的果狀、片狀或捲曲狀食品。一經擠出即乾燥至水分低於4%,以調味料和油包塗。也可擠壓成高水分的膨化食品，擠出後直接油炸。此代產品一般採用膨化果擠壓機生產，質地較硬，形狀簡單，使用原料的範圍和產品特色有限。③第三代產品，如蝦片、玉米脆片、脆鬆餅干等包括用低水分擠壓工藝不可能加工成的多種形狀和組織的食品。穀物、澱粉(含變性澱粉)、植物油和乳化劑，先在擠壓蒸煮機上預蒸煮，然後在第二台成型擠壓機上成型。這些產品通常乾燥到約含10%的耐儲存水分，這時稱半成品，接着用深層油炸鍋或烤爐使其膨化並包塗各種調味料。半成品也可出廠在銷售點再加工。若採用預蒸煮(糊化)過的穀物和澱粉，則可省去預蒸煮工序。此代產品使用高水分擠壓工藝，原料的範圍得到擴大，產品特色增加，可生產形狀複雜、組織結構各異的食品。④第四代產品，如夾心餅乾、夾心酥、充餡蛋卷、雙色三色共擠壓食品。是將不同的原料採用共擠壓工藝形成一個整體產品。使用兩個擠壓頭裝在特殊壓模上的擠壓機或空心螺杆擠壓機。在擠壓出外層環狀或扁平狀麵團A原料的同時,中間裝填被擠出的原料B，外層穀物原料將內層餡芯包住,或直接膨化或經乾燥油炸，再在表面塗撒調味料。這是一種高級的擠壓小吃食品。
穀物原料和配料經擠壓工藝後，對其香味、色素、維生素、氨基酸的損失問題，J.M.哈珀等人指出:由於產品在膨化時產生蒸汽蒸餾作用而使香料普遍發生重大甚至全部損失;當擠壓溫度為200℃時,除食用合成色素紅色、藍色2號外，其他色素穩定不變,經歷高溫時間長是使添加色素退色的主要原因;擠壓產品中的維生素B1、B2平均保留率,分別為54%和92%,維生素A、C約為70%;擠壓工藝生產餅乾時對氨基酸的影響與烘烤工藝相似，除有效賴氨酸有少量損失外，其他氨基酸無明顯變化。因此通常在擠壓加工成產品後，把維生素、香料採用干法混合或包塗方法添加。
即食食品
採用擠壓蒸煮工藝生產的穀類即食食品在歐美大多用作早餐食品，如玉米片、膨化薄酥餅。用擠壓蒸煮機可擠壓成既可膨化也可軋片的圓柱狀麵團，較之常用的蒸煮器可縮短蒸煮時間，提高麵團的均勻度，原料範圍廣，蒸煮條件與原料組分無關。加工即食食品的工藝是將原、輔料送入蒸煮成型擠壓機，擠出後經烘烤而成;或先進擠壓蒸煮機，再經成型擠壓機後進行乾燥和調質。如產品為片狀，經軋輥軋片後烘烤。如產品需膨化，可另進入膨化機。
即食食品大多採用玉米、燕麥、大米作原料，穀物一般在配方中占80~85%。在某些情況下，可減少穀物比例，增加澱粉含量，以改變成品特性和膨化效果。直鏈澱粉含量高的澱粉,其產品質地較硬而結實,對水、奶的吸收性差。枝鏈澱粉含量大的澱粉可製成高度膨化而較輕的產品，其原因是枝鏈澱粉糊化時的吸熱值較直鏈澱粉為高。配方中另含砂糖或澱粉糖、鹽、麥芽，常含有乳化劑和麵團調質劑，可使麵團較干，從而在軋片或膨化過程中粘性小一些。擠壓蒸煮時的適宜水分為25~35%，溫度一般在130~180℃。如需生產含高蛋白質即食食品可加大豆粉或其他穀物蛋白。添加高蛋白質組分，會減低混合物的膨化度，因而擠壓時所需水分、溫度要略高些。同時因麵團粘度較大，擠壓過程中能耗較高。有時配方中還加着色劑及調味劑，在即食食品添加維生素和鐵質的也已日益普及。
全脂大豆粉
由全粒大豆經擠壓蒸煮工藝製成。可作為強化烘焙食品、麵條、飲料、嬰兒食品等的配料。大豆是製作穀類營養食品的一種重要油料，其中含有一些抗營養因子和酶(見大豆加工)。通過擠壓熱處理可使其變性或降低活力或被破壞。如大豆中脂肪氧化酶，經充分高溫的擠壓過程，破壞程度可達90%以上，從而使擠壓後全脂大豆粉中的油脂穩定而耐儲存。全粒大豆特有的豆腥氣，通過擠壓過程也能揮發而呈烘烤過果實氣味。
生產全脂大豆粉時，大多數研究者認為在擠壓前應有一預調質工序。不經預調質時，擠壓機的單位產品能耗約為有調質工序的 3倍。要使大豆原料得到充分的熱處理,其時間、溫度和水分應有一適宜的相互關係。G.C.穆斯塔卡斯等人認為達到同一大豆胰蛋白酶抑制素(TI)的失活值，在原料水分較高時，停留在擠壓機內的時間應較短;低水分時，擠壓溫度需高些。TI的失活率與蛋白質效率比 (PER)之間也有一相互關係。在TI的失活率為40~70%時有滿意的 PER值。J.J.拉克斯指出TI的失活率大於50%，就不會導致胰腺肥大，因此該值可作為熱處理滿意的一個較低水平的指標。大豆中所含的尿素酶，受熱時會變性，其活力大致隨TI失活率的增加而降低，也可作為大致判斷擠壓過程中熱處理程度的一種指標。
全脂大豆粉一般含蛋白質41%，粗脂肪22.5%，粗纖維1.7%，灰分5.1%，水分3.4%，100目以下的粒度占95%。
混合食品
由穀物配以油料或豆科作物製成。是一種氨基酸模式接近完全的穀物食品。
混合食品的生產工藝大致有兩種:一種是先用擠壓機將穀物組分預蒸煮，經乾燥、粉碎，再混以大豆蛋白粉或濃縮蛋白粉、油脂、維生素和礦物質，也可另加脫脂奶粉和糖等組分;另一種是先將穀物組分、全粒大豆、花生或豆科作物的粗粉、預混合劑進行混和並經預調質後，再進入擠壓蒸煮機，較之前一工藝簡單些。
混合食品的配方可根據當地生產的穀物、油料或豆類品種、價格、營養要求、產品形式而各有不同。美國對外援助生產的混合食品有玉米-大豆-奶粉(CSM)、玉米-大豆混合粉(CSB)、小麥-大豆混合粉(WSB)等品種。
組織植物蛋白
人們對肉類的需求量不斷增長，同時又對動物肉類含有較高比例的飽和脂肪酸而感到擔憂，由此出現了組織植物蛋白。它主要以油脂工業的副產品──脫脂大豆粕粉為原料，經組織化工藝製成。根據功能可分為肉類增量品和類肉品二類。前者能取代部分碎肉製成各種肉製品如香腸、肉醬;後者可完全替代塊狀肉品。完美的組織植物蛋白應具有肉樣纖維結構、吸水性和脂肪性，以與肉類有相似的口感和外觀，經食品加熱和加工後仍能保持其完整性。
商品性組織植物蛋白的原料，以低溫脫溶的大豆粕為最佳。其質量要求為:蛋白質含量不低於50%，纖維含量不高於3%，油脂含量在1.0%以內,氮溶能度(NSI)為50~70%。擠壓成型的組織植物蛋白，乾重計含50%蛋白質，濕重計含16%蛋白質，具有良好的脂肪吸收性，能迅速復水而不影響其結構、形狀和咀嚼質地。
組織化工藝
植物蛋白的組織化工藝，可歸納成以下4種:
①纖維紡絲法:由合成纖維所採用的纖維生產工藝發展而成。纖維的定向性好，但得率、產量低，成本高，並存有廢料的處理問題，使商品化生產受到極大限制。
②蒸汽組織化:蛋白質顆粒在蒸汽環境下加熱並進行壓力的快速釋放。此工藝已商業性生產組織化碎片，用作肉類增量品。但單獨用它來生產類肉品時，缺乏所要求的粘性和結構。
③壓力組織化:利用噴爆機可批量式生產組織化碎片，其特點是能使全脂大豆組織化。
④擠壓法:採用食品擠壓機生產組織植物蛋白，產品質量高，能連續化生產，產量大而生產成本低，很少或沒有需處理的副產品。此法和纖維紡絲法相比，纖維的定向性稍差，採用補充性擠壓工藝，可在很大程度上克服此缺點。
生產肉類增量品時，最普遍的擠壓工藝是一次性的高溫高壓擠壓。產品組織化後有明顯的纖維結構和高度的膨化特性。生產類肉品時，由於該產品在強烈蒸煮後要求無氣孔，呈層狀纖維結構，能保持類似真肉的結構、外觀和口感，通常採用二道或多道擠壓工藝或特殊的冷卻模頭。