農產品高值化擠壓加工利用技術

金征宇， 田耀旗

(江南大學食品科學與技術國家重點實驗室/食品學院，江蘇無錫 214122)

農產品高值化擠壓加工利用技術

金征宇， 田耀旗

(江南大學食品科學與技術國家重點實驗室/食品學院，江蘇無錫 214122)

擠壓是一種連續、高效、低耗，集溫度、壓力、剪切綜合作用于一體的加工方法，是食品、飼料等農產品制造中常用的重要加工手段．簡述了農產品螺桿擠壓機的結構特點和擠壓膨化原理;闡述了擠壓技術在碎米原料的綜合利用、變性淀粉干法生產、釀造和飼料原料預處理及特種飼料生產等重要領域的研究進展，提出了擠壓技術在上述領域應用面臨的科學問題，并針對農產品高值化擠壓加工利用技術的發展趨勢進行了展望．

食品;飼料;擠壓;膨化

2011年，全國農產品加工業產值突破15萬億元，與農業總產值比約為1.5∶1(國外約為4.5∶1)，從業人員達2 500萬人．可見，我國農產品加工業逐漸成為國民經濟發展中總量最大、發展最快、對“三農”帶動最大的支柱型產業之一．

擠壓是一種溫度、壓力、剪切綜合作用的加工方法，是食品、飼料等農產品制造中常用的重要加工手段．它大大地簡化了生產工藝，降低了能耗，且無廢水、廢氣，減少了農產品原料預處理及農產品生產過程中的污染源［1］．基于擠壓加工的種種優勢，擠壓在材料、工程、醫藥、生物化學、農學、環境等領域也得到廣泛應用，見圖1．

圖1 擠壓技術研究在不同領域的分布情況Fig．1 Extrusion techniques used in different areas

目前，擠壓技術相關的基礎科研炙手可熱，見圖2，主要集中在加拿大多倫多大學、英國劍橋大學、美國阿克倫大學、新加坡國立大學、國內吉林大學、江南大學、華南理工大學等高等院校．部分院校和科研院所在20世紀50年代以前，就將擠壓技術應用在寵物食品生產、預煮面條、谷物和油料種子的消毒滅菌等農產品加工領域［2］;20世紀60年代至20世紀80年代，擠壓技術相關的研究有了突飛猛進的增長，主要體現在飼料膨化、谷物食品生產和組織化蛋白的擠壓預處理技術等方面［3］;然而20世紀末期至21世紀初期，科學家在農產品擠壓加工領域側重于擠壓機可視化研究、擠壓作為生化反應器原理以及擠壓機內物料特性變化的數學模型等基礎研究［4］．可見，擠壓技術基礎研究的發展和深入是擠壓技術提升的必經階段．本文即對農產品螺桿擠壓機的膨化原理、典型農產品擠壓加工機理及關鍵技術進行了簡要闡述，以期對農產品高值化擠壓加工利用技術的提升與推廣起一定的推動作用．

圖2 擠壓技術研究論文發表情況(數據來源于Scopus數據庫，至2012年8月)Fig．2 Published papers in extrusion technologies(data from Scopus database，up to Aug，2012)

1 螺桿擠壓機構造及擠壓膨化原理

1.1 農產品螺桿擠壓機結構及擠壓系統選擇

根據螺桿數目，適用于農產品加工的螺桿擠壓機分為單螺桿、雙螺桿和多螺桿擠壓機．其中，多螺桿擠壓機由于制造加工困難，對傳動系統要求高，因而在農產品加工行業中極少使用．單螺桿擠壓機中物料圍繞在螺桿周圍形成連續帶狀物料，當物料與螺桿間的摩擦力大于機筒與物料的摩擦力時，物料將與螺桿一起旋轉，造成物料的輸送中斷．對于雙螺桿擠壓機而言，由于在C形開口處總有另一螺桿的螺旋齒板旋轉著，起到了擋板作用，物料不會出現共轉［5］．因此，雙螺桿擠壓機可將內壁做成光滑的表面，避免不必要的摩擦，降低運轉能耗．表1列出了單螺桿擠壓機與雙螺桿擠壓機的主要差別．顯然，其中物料的允許水分范圍以及加工能力的差別應是最值得注意的方面．實際上，農產品原料一般多是不定形、不均勻、高水分、高油分、多成分類的物料．因此，單螺桿擠壓機用于農產品加工，可以說在機理上還存在著一定的問題，農產品的擠壓膨化、成型加工，更理想的選擇是采用雙螺桿擠壓機，如表1［6］．

表1 單螺桿與雙螺桿擠壓機的主要區別Tab．1 Major differences between single and twin screw extruders

擠壓機的整體操作成本亦是擠壓系統選擇的重要指標，見表2．新一代擠壓機操作費用較低，主要是因為資金投入的減少和能源效率的提高．由于每噸產量高出25%的資金投入，所以新一代擠壓機的資本投入可與天生高操作費用的雙螺桿擠壓機相媲美［7］．雙螺桿擠壓系統若要降低操作費用并提高它的適用性，則需要在擠壓機關鍵部件上不斷改進，比如套筒內壁使用低摩擦系數材料，減少螺桿與機筒的間隙等．

表2 擠壓系統操作費用概算Tab．2 General operation price of different extruding systems

1.2 農產品擠壓膨化機理

Kokini等［8］認為農產品擠壓膨化包括5個階段:物料從有序到無序的轉變、氣核生成、模口膨脹、氣泡生長和氣泡塌陷，如圖3．物料由有序到無序的轉變，主要指物料在擠壓機內的壓力、熱和剪切作用下發生多種變化，有原料自然結構的破壞和重組，有生物大分子的變性，也有分子水平上的化學變化．其中主要是淀粉的糊化和降解、蛋白的變性，使顆粒狀或粉狀的物料轉變成具有黏彈性的熔融體．最后階段，由于氣泡生長停止后也可能不發生收縮，且氣泡塌陷也只是導致收縮的一個原因，故最后一個階段稱為“生長停止或收縮”更合適［9－10］．下面主要從氣核生長的角度論述農產品擠壓膨化的機理．

圖3 擠壓膨化過程示意Fig．3 Schematic diagram of extrusion-expanding process

研究表明，擠壓過程中捕獲于熔融體內的小氣泡也可以作為“氣核”［11］．如圖3，由于食品擠壓中通常采用饑餓式喂料，擠壓機內不會全部充滿物料，根據喂料速度、螺桿轉速等擠壓條件的不同，擠壓機內物料充滿段的長度也不一樣．物料向前輸送到一定位置時開始熔融，其中的一些空氣被“捕獲”在熔融體中．這時如果充滿段的長度大于熔融段的長度，一些物料就會在喂料口和融體輸送區之間相成阻隔，防止被捕獲的空氣返回到喂料口而后逸出．被捕獲的空氣就可以作為“氣核”形成氣泡，在隨熔融體排出模口后發生膨脹，使擠壓產品中氣泡較多;相反，如果充滿段的長度小于熔融段的長度，喂料口和熔融區之間沒有物料形成阻隔，熔融體中的空氣就會通過物料與擠壓腔內壁之間的間隙經喂料口逃逸出去，擠壓產品中的氣泡數量就少，如圖 4［10－11］．

圖4 基于充滿段長度的空氣捕獲機理Fig．4 Air-capturing mechanism based on full degree

1.3 系統分析模型及相關參數

Meuser等［12］提出的擠壓機系統分析模型把影響擠壓機加工參數分為操作參數、系統參數和目標參數三個部分，如圖5．過程參數(X)就是擠壓機操作過程中加工物料的特性參數和擠壓機的特性參數．系統參數(Y)直接受過程參數的影響和控制，對于不同的過程參數，系統參數隨之而改變，可以用Y=f(X)來表示．而目標參數(Z)可以用系統參數來表示成Z=g(Y)，系統參數直接影響和控制著目標參數．系統分析模型就是將擠壓加工參數分成這三大部分．在研究過程中，可以將擠壓機分成兩部分進行研究，一部分為過程參數與系統參數之間Y=f(X)的關系研究，另一部分為系統參數與目標參數之間Z=g(Y)的關系研究．這樣擠壓機的大量參數分析與研究就變得簡單化了．

每一種物料配方都有各自的特性，這會影響到怎樣準確地利用所給的擠壓機操作得到產品目標性質．Strahm提出，高分子科學的原理可以應用于物料配方中的生物聚合體，比如蛋白質和淀粉［13］．通過這種方式，可以將總能輸入(以機筒內物料溫度代替)和物料溫度的關系表示出來，得到描述典型的擠壓過程的曲線圖，如圖6［13］．可以看到，一開始生物料處于玻璃化曲線下方的一點．在進入擠壓機機筒前，通過預處理的增塑作用得到又軟又濕的原料．在預處理之后，熱能和機械能的輸入使物料進一步加熱和濕化．在模頭處失去的水分使物料冷卻和脫水，成為柔韌而潮濕的產物．然后，進行干燥和冷卻就得到了酥脆(玻璃狀)的成品．

圖5 擠壓系統分析模型Fig．5 Analyzing models of extruding systems

圖6 典型擠壓過程的玻璃化和熔化曲線Fig．6 Glass and melting state curves of classical extrusion process

2 擠壓技術在典型農產品高值化加工過程中的應用實例

2.1 碎米擠壓生產復合營養米技術

復合營養米擠壓蒸煮技術，是指以碎米或者作為飼料原料的早秈米為原料，添加合理的營養成分或品質改良劑，通過螺桿擠壓蒸煮、造粒過程得到具有米飯質構和口感的復合營養米［14］．具體擠壓蒸煮工藝如圖 7［14］．

圖7 復合營養米的螺桿擠壓蒸煮系統Fig．7 Extrusion cooking system of nutrition-fortified rice

在這一領域，國外主要采用單螺桿、雙螺桿蒸煮擠壓機研究原料在擠壓過程中各種營養成分的變化．比如，Moretti等［15］利用米粉為載體原料，使用單螺桿擠壓機研究了不同的鐵化合物對擠壓人造米的營養素穩定性的影響，發現通過加入硫酸亞鐵擠壓強化的人造米，其顏色、口感以及內部結構與沒有經過強化的普通大米沒有差異，而且其在漂洗過程中鐵元素損失率小于3%．Lee等［16］利用豆類與谷物作為原料，使用雙螺桿擠壓機制作出擠壓“人造米”，并研究了其物理特性及煮制特性．研究表明人造米的形狀為中形或長形，在電子顯微鏡下觀察，其內部結構非常緊密，在擠壓蒸煮過程中，其外形尺寸增大了1.2～1.3倍．加水煮制后，人造米比碾制的顏色更加鮮亮．在質構特性方面，重組米的硬度、咀嚼性、膠著性比普通碾制米低，而在黏性和彈性方面則要比普通碾制米高．Su等［17］研究了利用雙螺桿擠壓機將蛋殼粉添加到大米中的擠壓過程，但是對人造米擠壓蒸煮過程中基礎問題的報道相對較少．

相比而言，國內更側重于復合營養米擠壓蒸煮過程和造粒的研究，特別是如何針對最終產品形態，改進擠壓機蒸煮系統的關鍵部件，并根據產品目標參數建立擠壓機操作參數與目標參數之間的聯系．比如，江南大學金征宇教授團隊針對復合營養米擠壓蒸煮技術，發明了復合營養米的造粒模頭，圖8［14］，得到復合營養米形狀與大米形狀極其相似［14］．

圖8 模頭裝置示意圖和產品Fig．8 Schematic drawing of die

同時，基于BP神經網絡的 PTW－24/25D實驗型雙螺桿擠壓機的人造米擠壓系統參數與目標參數預測模型，開發了基于Matlab GUI的具有友好的可視化用戶交互界面、操作簡單、使用方便的擠壓蒸煮過程監控系統，如圖9［14］．從監控圖上可以非常直觀地看出，各個條件下的扭矩、壓強、螺桿轉速等指標都是比較平緩的，機筒內物料的溫度很好地控制在±5℃范圍內，說明復合營養米擠壓蒸煮過程控制穩定，系統參數對操作參數的反應非常靈敏，螺桿轉速的變化會引起扭矩和壓強的明顯改變．

圖9 復合營養米擠壓蒸煮過程實時監控圖Fig．9 Real-time extrusion process monitoring system of nutrition-fortified rice

2.2 螺桿擠壓機用作生化反應器技術

2.2.1 螺桿擠壓機作為生化反應器原理

把擠壓機與生物、化學轉化聯系起來始于20世紀80年代，這一構思突破了傳統把擠壓機僅僅作為食品加工機械的觀念，將擠壓機用于以蛋白質、淀粉、纖維素等聚合物為基質的生物材料進行直接或間接的生物或化學轉化，大大拓寬了擠壓技術的應用領域．目前，螺桿擠壓機作為反應器主要應用在淀粉干法變性和釀酒輔料處理等重要領域［18－19］．圖10展示了擠壓預處理釀造原料的示意圖(W，水入口;S，谷物或淀粉喂料口;E，酶入口;SP，取樣點)［19］．A區主要用來混合釀造用谷物或淀粉，以獲得30%～70%濕度的混合物以便淀粉糊化，其中物料通過單螺桿或雙螺桿傳送器從喂料口投料，水分通過蠕動泵泵入，根據實際情況確定進料速度和進水量;B區主要通過溫度控制，實現淀粉糊化，并且將物料溫度控制在90～120℃，以方便后續酶的作用;C區為酶液化反應區，此時酶和糊化的淀粉混合、作用，對淀粉或谷物進行預液化;發酵反應器主要對擠壓預處理的釀造原料進行發酵和釀造，如加入α-淀粉酶和糖化酶進行糖化反應生成淀粉糖、加入酵母發酵生產酒精等．

圖10 雙螺桿擠壓機用作生化反應器示意Fig．10 Schematic diagram of twin-screw extruder as biochemical reactor

2.2.2 擠壓催化干法制備變性淀粉

淀粉和化學試劑經催化劑作用在擠壓的過程中發生了系列反應，包括環氧化合物的開環、酯化、磷酸化作用、甲基化等反應，從而實現制備氧化淀粉、酯化淀粉、交聯淀粉、陽離子淀粉、降解糊精等變性淀粉［18］．采用擠壓催化的方法，具有同時完成多步物理化學反應，工藝簡單，生產周期短，設備簡單，可以連續化生產，不產生廢水，不污染環境，生產成本低等優勢．表3總結了部分變性淀粉的反應條件及最終產品性質．

?

2.2.3 釀酒輔料的擠壓預處理

淀粉糊化和降解液化是谷物在加酶擠壓中最重要的變化．水分對淀粉的液化有重要影響．Hakulin等［27］發現增加水分，提高溫度可以使淀粉完全糊化并且提高液化程度．Chouvel等［28］也發現液化程度隨水分含量增加而增加，而且在較低的酶/底物時液化程度更依賴于水分含量;溫度對于反應的影響是雙面的，一方面溫度影響糊化度，另一方面溫度還應控制在酶最適溫度范圍內．Tomas等［29］研究發現在合適的溫度范圍內，DE值隨溫度增加呈線性增長;酶的種類、用量及物料pH都對液化有顯著影響，最初的相關研究都集中在溫和擠壓條件下進行，而隨著耐高溫α-淀粉酶的應用，液化程度得到很大提高．Govindasamy等［30］用單螺桿擠壓機作為生物反應器研究西米淀粉降解及物化性質的影響，發現水分含量和酶濃度是影響所測物化特性的最顯著影響因素，而且支鏈淀粉優先與酶作用發生降解，其中擠出物中麥芽三糖、五糖和六糖是最主要低聚糖．Vasanthan等［31］用耐高溫α-淀粉酶對大麥粉進行加酶擠壓，測定擠壓條件對淀粉水解程度、DE值以及單糖/二糖/低聚糖組分的影響，研究表明水解度和DE值隨酶濃度和水分含量增加而增加，而且擠出物中麥芽二糖含量最多，葡萄糖含量最少．釀造原料的擠壓預處理具體實例見表4．

表4 釀造用原料擠壓預處理應用實例Tab．4 Examples of extruding-pretreatment of brewing materials

2.3 飼料膨化技術

2.3.1 飼料原料預處理

飼料原料在膨化過程中的熱、濕、壓力和各種機械作用下，能夠提高飼料中淀粉的糊化度，破壞和軟化纖維結構的細胞壁部分，使蛋白質變性、脂肪穩定，在飼料資源的開發利用上發揮出了重要作用．目前這些原料包括大豆、玉米、米糠、豆粕、蓖麻粕、田菁籽粉、羽毛粉等．具體膨化目的體現在:膨化玉米粉可以讓乳豬料變得疏松，適口性好，消化率提高;膨化大豆、豆粕、蓖麻粕、田菁籽粉、羽毛主要目的是達到安全飼喂的要求和增加可消化物質，比如羽毛膨化提高蛋白質的消化率;將膨化料與其他原料混合制成配合飼料，可以提高仔豬生長效率、養分消化率以及成活率等特點．表5總結了部分飼料原料膨化技術原理及獲得的技術參數．

表5 部分飼料原料膨化技術原理及目標參數Tab．5 Expansion mechanism and targeted parameters of raw feed materials

2.3.2 特種飼料膨化生產

用擠壓蒸煮法加工水產飼料、乳豬飼料、寵物飼料、動物園動物及試驗室動物飼料等特種飼料能更好地滿足飼喂對象對飼料的各種不同要求．大量文獻資料表明:用雙螺桿擠壓機為主設備所建立的濕法、中溫、中剪切的擠壓環境尤其有利于獲得所需要的產品特性．擠壓蒸煮法相比于其他生產方法具有許多優越的加工特點:原料選擇范圍大、產品物理和機械性質優良、產品生化性能改善、擠出過程穩定和工藝成熟等．特別是雙螺桿擠壓膨化技術，基于雙螺桿的嚙合螺旋結構，既可以用來輸送高黏性的物料，也可以用來輸送低黏性物料，并具有自清理功能．比如，謝正軍等人對國產PHG135膨化機進行結構改造及，以充當膨脹器生產膨化乳豬料．確定了用PHG135擠壓機生產膨化乳豬的設備改造要求和生產工藝，打破了乳豬膨化料生產設備完全進口化的現狀，為膨脹器的國產化提供了可靠的技術路線和參數［44］．趙建偉等人建立了沉性/浮性水產飼料的膨化生產關鍵技術，最終所生產的沉性蝦飼料淀粉糊化度達到90%，浮性牛蛙料30 min顆粒漂浮粒達到 95%［45］．

3 農產品高值化擠壓加工利用技術領域的發展方向

螺桿擠壓機最早應用于材料科學，其基礎理論起步較早，形成了多種用于描述擠壓過程中流動和傳熱基本原理的數學模型．運用這些模型，可以實現了精確的擠壓機模擬設計．然而農產品工業應用擠壓技術落后于材料科學行業，單純材料體系的模型不能簡單用來應用于復雜的農產品加工體系．這就要求農產品加工領域的工程師和科學家更多注重工程實踐，研究特殊物料在擠壓過程中的變化規律及擠壓參數與農產品性質間的相互關聯，并開發相應監控軟件，實現擠壓過程的自動化控制．因此，筆者認為以下幾點值得思考．

3.1 特定農產品擠壓膨化過程中的目標參數與過程參數關系研究

產品目標形狀和性質如何在復雜的擠壓過程中得到保證?這需要擠壓物料的基礎性質數據和物料在擠壓過程中變化的數學模型，并構建物料性質、擠壓機參數、系統參數、目標參數間的關聯數據庫，這也是擠壓機自動化控制研究的先決條件．

3.2 農產品螺桿擠壓機的自動化控制研究

積極探索計算機在擠壓膨化機及其生產線設計、模擬、自動化控制方面的應用，提高整機的自動化水平、穩定性和可靠性，實現自動化開機，研究自動開機閥，簡化擠壓機在開、停機時的操作步驟，降低物料損失和能量損失．在這一領域，金征宇教授團隊和江蘇牧羊集團研究了高度柔性分散控制檢測和多級分布式通信網絡技術與擠壓機操作的相互關系，實現了擠壓工藝參數自動選擇、自動修正和存儲，使開機進入穩態時間由傳統6 min縮短為4 min．

3.3 農產品擠壓加工過程的可視化研究

可視化技術在航空工業的基礎研究中很早得到應用，在聚合物成型加工中的研究還屬剛起步不久的新技術．若應用于農產品擠壓加工過程研究，可以實現直觀分析農產品加工的真實過程．

3.4 農產品螺桿擠壓機關鍵部件及擠壓機耐磨材料的研發與設計

擠壓機的性能在很大程度上取決于螺桿和模頭的設計．螺桿參數較多，相互之間關系復雜，其參數的確定與加工物料、產品的性能均有關系．目前，設計螺桿的主要方法是經驗性的，且多數是參照塑料擠壓機的設計方法，在適用于農產品的螺桿擠壓機中，還缺乏一套成熟的方法．其次，擠壓機本身材料也是關鍵因素．比如，江蘇牧羊集團構建了高性能陶瓷涂層和金屬陶瓷復合涂層制備新工藝，運用等離子噴涂技術將TiO2、SiO2和Cr2O3系列氧化物陶瓷復合涂層應用于金屬表面改性處理，使螺桿使用壽命由6 000 h提高至12 000 h．

3.5 研制系列多功能、多用途農產品加工膨化機

在擠壓機具體設計過程中，要考慮一機多用，如一種規格的擠壓機可與幾種規格的螺桿或幾十種擠壓模頭相配合，這樣即可滿足不同用途和要求的用戶的需要．還需要重點開發更先進的雙螺桿擠壓機，提高擠壓機的多功能性，擴大擠壓機的應用領域．

4 結論

擠壓技術研究依舊炙手可熱，將在作為生化反應器、農產品原料預處理、擠壓食品和膨化飼料等領域發揮不可替代的作用．盡管國內外圍繞農產品擠壓過程中的原料性質變化，擠壓過程黑箱的揭示等方面取得了明顯成績，但擠壓機作為生化反應器具體應用過程中的反應原理、擠壓機自動化操作、一機多用等核心問題上還有大量的理論和技術瓶頸亟須突破．本文建議未來在農產品擠壓過程可視化研究、農產品目標參數與擠壓參數間的關系、基于目標參數和擠壓參數關聯的自動化控制等方面加強基礎研究和設計工作，為推動農產品高值化加工利用進程提供必要的理論指導和新的技術方法．

［1］van de Voort F R．Drying technology［J］．Food Extrusion Science and Technology，1993，11(2):417-418．

［2］Rokey G，Plattner B．Process description:pet food production［J］．Science of Food and Agriculture，1995(3):1-18．

［3］Jose A G．Extrusion of food proteins［J］．Critical Reviews in Food Science and Nutrition，1992，32(4):365-392．

［4］Akdogan H．High moisture food extrusion［J］．Food Science and Technology，1999，34(3):195-207．

［5］鄧潔紅，曹樂平．螺桿擠壓機在膨化食品生產中的應用包裝與食品機械［J］．包裝與食品機械，2004，22(5):30-32．

［6］焦愛權．雙螺桿二次擠壓法生產脫水方便米飯的工藝研究［D］．無錫:江南大學，2008:1-51．

［7］金征宇．擠壓食品［M］．北京:中國輕工業出版社，2005．

［8］Kokini J L，Chang C N，Lai L S．The role of rheological properties on extrudate expansion［C］∥Kokini J L，Ho C T，Karwe M V，eds．Food extrusion science and technology．New York:Marcel Dekker Inc，1992:631-653．

［9］Vergnes B，Valle G D，Colonna P．Rheological properties of biopolymers and applications to cereal processing［M］∥Gonül Kaletunc，Ken neth J．Breslauer，eds．Characterization of cereals and flours:properties，analysis，and applications．New York:Marcel Dekker，2003:209-265．

［10］趙學偉．食品擠壓膨化機理研究進展［J］．糧食加工，2010，35(2):59-61，65．

［11］Cisneros F H，Kokini J L．A generalized theory linking barrel fill length and air bubble entrapment during extrusion of starch［J］．Journal of Food Engineering，2002，51(2):139-149．

［12］Meuser F，Gimmler N．Extrusion science and technology［M］．New York:Marcel Dekker，1992:619．

［13］Strahm B．Fundamentals of polymer science as an appoied extrusion tool［J］．Cereal foods world，1998，43(8):621-625．

［14］莊海寧．雙螺桿擠壓機生產和人造米及擠壓系統模型的研究［D］．無錫:江南大學，2011．

［15］Moretti D，Lee T C，Zimmermann M B，et al．Development and evaluation of iron-fortified extruded rice grains［J］．Food Science，2005，70(5):330-336．

［16］Lee Y T，Schwarz P B．Physical and cooking properties of restructured grain extruded from selected cereal and legume flours［J］．Food Science and Biotechnology，2004，13(4):438-442．

［17］Su C W．Effects of eggshell powder addition on the extrusion behaviour of rice［J］．Journal of Food Engineering，2007，79(2):607-612．

［18］Moad G．Chemical modification of starch by reactive extrusion［J］．Progress in Polymer Science，2011，36(2):218-237．

［19］Baks T，Kappen F H J，Janssen A，et al．Towards an optimal process for gelatinisation and hydrolysis of highly concentrated starch-water mixtures with alpha-amylase from B．licheniformis［J］．Journal of Cereal Science，2008，47(2):214-225．

［20］de Graaf R A，Janssen L．The hydroxypropylation of starch in a self-wiping twin screw extruder［J］．Advances in Polymer Technology，2003，22(1):56-68．

［21］Radosta S，Vorwerg W，Ebert A，et al．Properties of low-substituted cationic starch derivatives prepared by different derivatisation processes［J］．Starch Starke，2004，56(7):277-287．

［22］Tara A，Berzin F，Tighzert L，et al．Preparation of cationic wheat starch by twin-screw reactive extrusion［J］．Applied Polymer Science，2004，93(1):201-208．

［23］Ayoub A，Berzin F，Tighzert L，et al．Study of the thermoplastic wheat starch cationisation reaction under molten condition［J］．Starch Starke，2004，56(11):513-519．

［24］Hanna M A，Fang Qi．Starch esterification by reactive extrusion［J］．Agro Food Industry hi-tech，2002，13(2):33-36．

［25］Miladinov V D，Hanna M A．Starch esterification by reactive extrusion［J］．Industrial Crops and Products，2000，11(1):51-57．

［26］Rudnik E，Zukowska E．Studies on preparation of starch succinate by reactive extrusion［J］．Polimery，2004，49(2):132-134．

［27］Hakulin S，Linko Y Y，Linko P，et al．Enzymatic conversion of starch in twin screw HTST extruder［J］．Starch Starke，1983，35(12):411-414．

［28］Chouvel H，Chay P B，Cheftel J C．Enzymatic hydrolysis of starch and cereal flours at intermediate moisture contents in continuous extrusion reactor［J］．LWT-Food Science and Technology，1983，16:346-353．

［29］Tomas R L，Oliveira J C，McCarthy K L．Influence of operating conditions on the extent of enzymatic conver-sion of rice starch in wet extrusion［J］．LWT-Food Science and Technology，1997，30(1):50-55．

［30］Govindasamy S，Campanella O H，Oates C G．The single screw extruder as a bioreactor for sago starch hydrolysis［J］．Food Chemistry，1997，60(1):1-11．

［31］Vasanthan T，Yeung J，Hoover R．Dextrinization of starch in barley flours with thermostable alpha-amylase by extrusion cooking［J］．Starch Starke，2001，53(12):616-622．

［32］Mesa-Stonestreet N J，Alavi S，Gwirtz J．Extrusion-enzyme liquefaction as a method for producing sorghum protein concentrates［J］．Food Engineering，2012，108(2):365-375．

［33］Govindasamy S，Campanella O H，Oates C G．High moisture twin screw extrusion of sago starch．II．Saccharifiction as infulenced by thermomechanical history［J］．Carbohydrate Polymers，1997，32(3):267-274．

［34］Linko P，Hakulin S，Linko Y Y．HTST-Extrusion cooking of barley starch for the production of glucose syrup and ethanol［J］．Journal of Cereal Science，1983，1(4):275-284．

［35］Linko P，Hakulin S，Linko Y Y．HTST-extrusion cooking inethanol production from starchy materials［J］．Enzyme and Microbial Technology，1984，6(10):457-461．

［36］申德超，王國慶，馬成業．低溫擠壓加酶大米作啤酒輔料的糖化試驗［J］．農業機械學報，2010，41(10):152-158．

［37］馬成業，申德超．脫胚玉米添加中溫酶擠出物制取葡萄糖漿試驗研究［J］．農業機械學報，2010，41(5):126-130．

［38］徐學明，李永富，金征宇，等．全脂米糠膨化［J］．糧食與飼料工業，1997(7):17-19．

［39］徐樹來．擠壓加工對米糠IDF持水力的影響［J］．農機化研究，2008(12):122-124．

［40］朱建津，徐學明，謝正軍，等．膨化蓖麻粕的飼用［J］．無錫輕工大學學報，2000，19(1):83-86．

［41］金征宇，朱選，張曉鳴，等．擠壓機用作反應器對田菁籽粉去毒處理的研究［J］．中國糧油學報，1996，11(6):55-60．

［42］朱選，金征宇，劉當慧．羽毛角蛋白擠壓機制的研究［J］．中國糧油學報，1998，13(4):18-21．

［43］金征宇，徐學明，錢建華，等．飼用全脂大豆擠壓加工的生產試驗研究［J］．糧食與飼料工業，1996(6):21-23．

［44］謝正軍，徐學明，劉國華．乳豬料膨化工藝的研究［J］．糧食與飼料工業，1998(12):22-25．

［45］趙建偉，金征宇．單螺桿擠壓沉性膨化飼料的工藝研究［J］．飼料工業，2004，25(5):30-34．

(責任編輯:李 寧)

Extrusion Processing and Utilization of High-value Agricultural Products

JIN Zheng-yu， TIAN Yao-qi
(The State Key Laboratory of Food Science and Technology/School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

Extrusion technology is a continuous，effective，low-energy method with combined effect of temperature，pressure and shear and it is an important tool to produce agricultural products，such as foods and feeds．The structure properties and expansion mechanism of screw extruder were illustrated during processing agricultural products．The application of extrusion technology was also summarized，such as utilization of broken rice，modified starch，pretreatment of fermentation and feed raw materials，and production of special feeds．In the end of the article，The prospective of application of extrusion technology in relevant fields was proposed．These could provide some basis for accelerating process of agricultural products with high value．

foods;feeds;extrusion;expansion

TS210.3

A

1671-1513(2012)06-0001-09

2012-09-10

國家“十二五”科技支撐計劃項目(2012BAD37B01，2012BAD37B02)．

金征宇，男，教授，博士，博士生導師，江南大學副校長，主要從事碳水化合物資源開發與利用方面的研究．