2017年6月1日

生活中的休閒食品—— 擠壓加工技術原理與應用

作者/林貞信,美國賓州州立大學農業暨生物工程學博士,現為國立屏東科技大學食品科學系教授、臺灣穀類產業發展協會理事、美國食品科技學會認證食品科學家。

擠壓加工技術(extrusion processing technology)的發展,源自於西方20世紀初的科技,簡單的定義是運用擠壓機(extruder),加工處理米穀、豆類原料,成為中間(intermediate)或完成(finished)產物的一種技術。圖一是簡單的擠壓機各部構造示意圖,很明顯的可以看到水平擠壓產生的螺軸(screw)部分,外圍是包覆的套筒(barrel),螺軸有根部(root)、螺翅(flight)與間距(pitch)等諸元,為構成原料在其中輸送時,產生壓縮之必要設計。擠壓機如同生活中的電器一般,有大有小,相關零件都因為擠壓螺軸、套筒的大小,相對地放大或縮小。大的擠壓機可以大到像房子一般大,小的擠壓機也可以做到像是桌上型果汁機那麼小,所以早些年曾聽聞美國大學有計畫研究發展擠壓食品準備給太空人食用,並計畫將小型擠壓機帶至太空進行試驗。

國產單軸蒸煮型擠壓機構造示意圖。

擠壓加工技術的發展
擠壓加工技術最早運用在食品的生產上,可追溯至1930年代,像是義大利麵的壓製、由機械推擠成型事先預煮的麵糰和生產即時穀類產品等。而所謂膨發型擠壓機(collet extruder)是在1939年研發出,在約1946年、二戰結束後,才開始有生產製作膨發玉米捲的產品上市。該型擠壓機的螺軸長度很短,僅20公分左右,因為螺軸旋轉速度很快,玉米物料在送入擠壓機的套筒中,靠著物料與套筒、螺軸等機械元件間的剪切摩擦(圖二)所產生的熱能,即可熟化熔融玉米物料,熔融的玉米即可從模具上的小孔擠出,當接觸常壓、室溫的環境,熔融的玉米就能膨發成為小孔直徑3~5倍大的擠出物(extrudate),若再經乾燥處理,擠出物的質地會有類似油炸過的酥脆口感。在臺灣有58年歷史、幾乎人人從小吃到大、最有名的點心食品——乖乖,即是以此種方式加工製造,再經調味、乾燥、包裝等過程進而生產的商業產品。


在1940年代期間,有許多原本為液壓方式壓榨生產的產品,逐漸改善以螺軸旋轉推動的擠壓方式來加工生產,像是從含油種子中壓榨取油。在動物飼料方面,開始有預先熟化(precooked)的構想,以改善其適口性、消化性與衛生條件,此需求也擴展了大小、形狀不同的零件擠壓機的研究與開發,而蒸煮加熱方式則使用可直接由外而內的電加熱、套筒夾層通以蒸氣或甚至是直接導入飽和蒸氣於輸送中的原料等。......【更多內容請閱讀科學月刊第570期】

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