作者：Aaron Hand

　　隨著消費者對飲食健康認知的日益增強，追求更健康食品的趨勢愈發(fā)明顯。他們希望了解更多加工食品的成分信息，并且正在尋覓更為簡潔明了的食品標簽。

　　許多食品制造商都試圖響應這一訴求，他們嘗試通過調整配方，提供更為健康的食品選擇。所有這些轉變會對擠出工藝產(chǎn)生影響。擠工藝是許多食品的關鍵加工環(huán)節(jié)，廣泛應用于零食、早餐谷物、植物基肉類替代品、寵物食品和零食等多種食品的生產(chǎn)中。

　　“消費者正在尋求盡少使用食品添加劑的產(chǎn)品。” GEA負責面食和零食加工技術的主管Davide Di Nunno提出了一項“清潔標簽”策略，以簡化成分列表。

　　消費者們同樣也在尋覓低脂甚至零脂食品。Di Nunno表示：“我們正在開發(fā)替代方案，以生產(chǎn)不含脂肪的產(chǎn)品，例如非油炸零食和面條。”他還提到了其他健康飲食趨勢，例如減少鹽分、更高的蛋白質含量以及植物基產(chǎn)品。

　　這些消費趨勢的變化對擠出工藝和技術產(chǎn)生重要影響。例如，若配方中使用任何新原料或配料，都必須對剪切力（產(chǎn)生高溫并驅動擠出過程的力）重新進行評估。

　　“剪切力受到眾多因素的共同作用，包括從原材料的特性到機器的設計，以及我們對機器的各項參數(shù)設置，比如溫度、螺桿轉速、模具設計、螺桿設計和筒體設計——這些因素都影響著擠出過程。”Di Nunno解釋道。

　　首要考慮因素是原材料，以及它對擠出步驟中的剪切力會產(chǎn)生怎樣影響。位于意大利Galliera Veneta的GEA技術中心能為客戶提供試驗服務，實驗室首先會對原材料進行細致分析。“這些分析包括顆粒大小、纖維含量、纖維長度或溶解度、蛋白質含量、蛋白質溶解度、脂肪含量、灰分含量等，所有這些特性都會對擠出過程產(chǎn)生影響。”Di Nunno解釋說，“所以，當我們減少脂肪用量或增加蛋白質含量時，這肯定會影響最終產(chǎn)品的質地。”

　　有些原料可能需要通過調整生產(chǎn)工藝來使用，而另一些原料則可能完全不適合使用。“比如，用于制作無麩質意大利面的玉米面粉就不適合用來生產(chǎn)零食。”Di Nunno解釋道，“在意大利面的生產(chǎn)中，我們更傾向于使用較高比例的脂肪，因為脂肪的乳化作用有助于使最終產(chǎn)品的口感更接近傳統(tǒng)意大利面。”

　　另一方面，在高能量擠出過程中，并不希望有過多脂肪，因為脂肪會受損并產(chǎn)生酸性物質，這將縮短最終產(chǎn)品的保質期。Di Nunno解釋說，這也是使用鷹嘴豆蛋白擠出意大利面所面臨的挑戰(zhàn)之一。“鷹嘴豆的問題在于，它們的脂肪含量較高。這種高脂肪含量會阻礙我們正確地糊化和成型，從而導致最終產(chǎn)品的質地過為松散。”

　　有些GEA的擠出客戶已經(jīng)轉向了一種創(chuàng)新的烘烤技術——一種功能類似于空氣炸鍋的工業(yè)烤箱，以替代用傳統(tǒng)油炸方式生產(chǎn)零脂谷物和零食。

　　一家位于韓國的客戶正在使用擠出技術制造顆粒，之后這些顆粒將利用烘烤技術進行膨化，從而為韓國市場打造出一款全新的早餐谷物。這是一種三層結構的巧克力麥片，用穿孔的薄片制成。“通常情況下，早餐谷物是直接膨化的，而不是通過顆粒間接膨化。”Di Nunno進一步解釋道，“這些顆?？梢詢Υ嫫饋恚⑶铱稍谛枰獣r用熱空氣將其膨化，甚至可以在一個月后進行烘焙。這樣做的好處是，你可以更有效地管理倉儲，因為顆粒狀態(tài)下的產(chǎn)品體積更小，密度更低。”

　　替代蛋白和新型配料

　　在植物基肉類替代品這一領域，正進行著大量成分試驗。許多制造商已經(jīng)不局限于使用傳統(tǒng)的大豆或豌豆蛋白，而是開始探索包括鷹嘴豆、蠶豆、綠豆在內的多種其他蛋白質來源。

　　位于德國Königsbrunn的初創(chuàng)食品制造商Vemiwa Foods致力于開發(fā)無添加劑配方的植物基肉類、海鮮和乳制品替代品。該公司運用濕法擠出技術，將植物蛋白與水和油混合，從而賦予其肉類替代品獨特的纖維質感。

　　盡管Vemiwa通常以豌豆和蠶豆等豆類作為其蛋白質來源，但同時也在探索其他蛋白質來源及組合。得益于其使用的科倍隆Coperion ZSK雙螺桿擠出系統(tǒng)的靈活性，該公司能夠研發(fā)和生產(chǎn)出基于不同類型蛋白質的創(chuàng)新植物基產(chǎn)品。

　　在高水分肉制品（HMMA）生產(chǎn)中，ZSK擠出機的產(chǎn)量可達到每小時250公斤。擠出機雙螺桿的能量輸入使得蛋白質在加工過程中更容易分解，從而提供更大的產(chǎn)品設計靈活性。該工藝段采用模塊化設計，實現(xiàn)了最大程度的靈活性，所以只需簡單改變螺桿和工藝配置參數(shù)，就能夠迅速實現(xiàn)配方的更改與調整。

　　“借助這個系統(tǒng)，我們實現(xiàn)了足夠的靈活性，這使我們能夠輕松嘗試新的配方或產(chǎn)品。”Vemiwa創(chuàng)始人Michael Walk Jr.說道，“這表示我們不僅可以進一步拓寬產(chǎn)品線，還能在委托加工擠出服務方面提供更多選擇。”

　　隨著食品開發(fā)者對各種蛋白質的消化性有了更多了解，他們還將進行更多研究以理解新原料在擠壓配方中的反應。Clextral區(qū)域銷售經(jīng)理John Barber表示：“目前的趨勢是，針對這些替代蛋白質以及超越傳統(tǒng)豌豆和大豆等新成分的研發(fā)活動日益增多，將對未來配方和食譜產(chǎn)生影響。我們在美國佛羅里達州Tampa市的工廠是北美總部的試驗工廠，在那里我們做了很多研發(fā)工作。”他補充說，Clextral還與客戶以及原料供應商合作，共同研究新原料。

　　由于人造肉行業(yè)僅憑借生物反應器難以實現(xiàn)規(guī)模擴張，來自該領域的咨詢日益增多。植物基配方和擠出技術可能成為解決方案的一部分。“他們的目標是通過擠出技術提升培養(yǎng)肉的味道、結構和質地。”科倍隆替代蛋白全球業(yè)務發(fā)展經(jīng)理John Sheehy表示，“利用混合植物蛋白擠出技術，無論是豌豆、蠶豆、綠豆、扁豆，還是南瓜等，如何才能改善培養(yǎng)肉的質感和風味，并提高其生產(chǎn)效率？”

　　擠出技術有望賦予培養(yǎng)肉那種生物反應器無法提供的纖維結構，Sheehy補充說：“生物反應器中培育出的肉，如何才能獲得與傳統(tǒng)飼養(yǎng)的雞或豬相同的風味和結構？那些肌肉組織之所以具有纖維質感，是因為動物運動所致。如果細胞是在生物反應器中培養(yǎng)的，那么這種纖維質感又如何能夠形成？擠出技術會是否有助于我們將培養(yǎng)肉產(chǎn)品推向市場呢？”

　　在替代蛋白質中，另一個越來越受歡迎的趨勢是昆蟲蛋白，尤其是考慮到可持續(xù)性的因素。Sheehy提到：“目前市場上出現(xiàn)了黑蠅幼蟲、蟋蟀、粉蟲等昆蟲蛋白，它們被用于生產(chǎn)動物飼料和水產(chǎn)飼料。這種生產(chǎn)方式完全不占用耕地，不消耗水資源，是實現(xiàn)動物飼料生產(chǎn)的可持續(xù)途徑。”

　　并非僅僅用于動物飼料，昆蟲蛋白也被應用于一些人類食用的烘焙產(chǎn)品中，例如用蟋蟀粉制作的薯片或薄脆餅干。Baker Perkins烘焙產(chǎn)品及擠出業(yè)務銷售總監(jiān)Katie Winkle補充說?？票堵∪ツ晔召徚薙chenck Process Food and Performance Materials公司及其產(chǎn)品組合，其中包括Baker Perkins這個品牌。

　　技術升級

　　在替代蛋白的生產(chǎn)方面，科倍隆注意到需要對擠出后的模具技術進行調整，以確保達到預期的效果。Sheehy指出：“對于替代蛋白的生產(chǎn)，科倍隆在過去半年到一年中最重要的技術突破是改進了冷卻模具技術。”

　　Sheehy補充道，冷卻模具上現(xiàn)已集成了更多切割功能，使得客戶能夠在產(chǎn)品通過冷卻模具時進行切割、刨絲或塑造特定形狀。

　　高水分肉類替代品（HMMAs）的水分含量在60%到70%之間時，更接近真實肉類的質感，這就需要使用較長的模具?？票堵”泵朗称泛椭扑帞D出領域的銷售工程師Ed Beecher提到，組織化蔬菜蛋白（TVP）已經(jīng)生產(chǎn)了很長時間，它在擠出成型過程中需要使用一個非常短的模具。“而對于最近出現(xiàn)的高水分肉類替代品，擠出機內部會進行強化混合和組織化處理，隨后通過一個加長的冷卻模具，有時長度可達10英尺。”他解釋道，“模具內部產(chǎn)生層流，同時冷卻擠出物。這便形成了類似肉類的紋理——就像烹飪雞胸肉時，你可以輕易地將纖維剝離開來。”

　　在提升纖維質感的同時，設備制造商也在努力提高產(chǎn)量。Sheehy指出：“現(xiàn)在的產(chǎn)量可以達到每小時1000公斤，而在以前，能達到每小時300到400公斤就已經(jīng)很不錯了。”

　　Baker Perkins部門將提高產(chǎn)量的主要精力集中在給料系統(tǒng)上，幾年前他們開發(fā)了適用于工業(yè)化生產(chǎn)的MAX3給料系統(tǒng)，該系統(tǒng)使得所有配方的產(chǎn)量提升了高達34%。Winkle提到：“我們通過重新設計給料口和機器中的一些初始給料螺桿，在某些情況下成功實現(xiàn)了產(chǎn)量的翻倍。”她解釋道，“我們的目標是利用現(xiàn)有技術，幫助客戶實現(xiàn)更大規(guī)模和更高產(chǎn)量，從而提高他們的投資回報率。”

　　Barber表示，Clextral近年來的大多研發(fā)工作都集中在提升控制和自動化技術上，尤其是公司的Fitys+ V3控制系統(tǒng)。這套軟件能夠全面管理擠出過程的各個任務，包括自動化啟動和關閉程序。

　　借助大數(shù)據(jù)和自主學習技術，該系統(tǒng)能夠實時監(jiān)控生產(chǎn)過程，并及時向客戶通報設備可能出現(xiàn)的問題。“隨著時間推移，它將變得更加高效，并且能夠學習到新的方法，用于預防性維護、故障排查以及提升生產(chǎn)率和自動化水平。”Barber說道。

　　擠出技術為多種應用提供了一個多功能平臺，這種靈活性在許多新產(chǎn)品推出中占據(jù)了重要位置。Clextral最近與一家客戶合作，該客戶在同一條擠出生產(chǎn)線上同時生產(chǎn)甜和咸兩類產(chǎn)品——這在行業(yè)中并不常見。Barber指出，實現(xiàn)這一點需要擁有正確的生產(chǎn)線配置和布局設計，以及適當?shù)妮o助設備。

　　Clextral的Fitys自動化系統(tǒng)同樣發(fā)揮著重要作用，他補充道：“在給食品涂裹糖衣時，你通常會先涂覆糖衣后進行干燥。但對于像奶酪膨化食品這樣的咸味小吃，流程則完全相反——你需要先干燥再涂層。因此，當擠出物料從擠出機中出來時，系統(tǒng)需要做出智能判斷：應該先涂層后干燥，還是先干燥再進行涂層？”

　　科倍隆的ZSK擠出機采用模塊化設計，為生產(chǎn)線帶來了極大靈活性，Beecher強調。用戶可以以相對較低的成本更換工藝段的不同部分或調整外圍設備，而不是購買全新系統(tǒng)。“這可能是一臺價值百萬美元的設備，但你可能只需要投資3到4萬美元就能對配置進行修改，從而提升產(chǎn)量。因此，作為模塊化設計，它具有很強的適應性。”

　　“在我看來，擠出機是最為多功能的設備之一。”Winkle表示，“你能用它來生產(chǎn)從替代蛋白質到零食等各類產(chǎn)品。你甚至可以生產(chǎn)配料，比如嘗試擠出某種將用于其他用途的面粉。這臺機器本身極具通用性。”

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