膨化中的水

膨化中的水
膨化是指利用相变和气体的热压效应原理，使被加工原料内部的液体迅速升温气化、增压膨胀，并依靠气体的膨胀力，带动组分中高分子物质的结构变性，从而使之具有网状组织结构特征，定型的多孔物质的过程。

从膨化的定义不难看出，其中“液体”的重要作用，在此我们探询一下水在膨化食品中的作用。

膨化的动力作用
为研究分析方便，我们将膨化过程一般分为三个阶段：相变段。

此时物料内部的水分因吸热或过热，发生汽化，增加动能；增压段。

汽化后的水分快速增压并开始带原料的膨胀；固化段。

当物料内部的瞬间增压达到和超过极限时，气体迅速外溢，内部因失水而被高温干燥固化，最终形成泡沫状的膨化产品。

膨化动力的产生主要来自于原料内部水分能量的释放。

在同样外部供能的条件下，在原料内部的各种物质成分中，由于水具有分子量小、沸点低、易汽化膨胀的特性，水分子热运动最先加剧，分子动能同时加大。

当水分子所获能量超出相互间的束缚极值时，就会发生分子离散。

水分子的分子离散使原料内部水分发生变化，产生相变和蒸汽膨胀。

在这个过程中，必然造成对与之接触的原料结构的冲击。

当这种冲击作用力超出维持高分子物质空间结构的力，并超出高分子物质维持的原料空间结构的支撑力时，就会带动这些大分子物质空间结构的扩展变形，最终造成膨胀原料的质构变化。

例如玉米的膨化过程是在水分、热、机械剪切、磨擦、揉搓及压力差的综合作用下，淀粉糊化过程。

当玉米粉与蒸汽和水混合时，淀粉颗粒开始吸水膨胀，通过膨化时，迅速升高的温度及螺旋叶片的揉搓使网袋状淀粉颗粒加速吸水，晶体结构开始解体，氢键断裂，膨胀的淀粉粒开始破裂，变成一种粘稠的熔融体，在膨化机出口处由于瞬间的压力骤降，水分瞬间散失，使膨胀淀粉粒崩解，淀粉糊化，并进入雏形状态。

影响膨化动力的因素
膨化动力的产生不仅取决于水分在原料中的形态和特性，而且与水分的含量以及分布密切相关。

从理论上讲，原料含水量越大，可能产生的蒸汽量也就越大，膨化动力越强，对膨化的效果影响也越大。

过量水分往往是自由态和表面吸附态的水，它们很难取代或占据结合态和胶体吸润态水分分子原有的空间位置，这部分间隙水往往不在密闭气体小室中，很难成为膨化动力，引起原料膨化。

过量水在外部供应时，由于与原料其他组分相互间的约束力弱，较易优先汽化，占有有效能量，并导致原料内吸润态胶体区域的不适当扩大，造成原料在增压段因升温，其中的部分淀粉已提前糊化或部分蛋白质已超前变性，反而阻碍了膨化。

因此如果原料表面吸附态的水过多，会制约原料的膨化系数。

如果水分大部分分布在原料内部，即使经历膨化过程，其制品也会因成品含水量偏高而回软，失去膨化制成品的应有风味。

此外，原料在膨化过程中还存在一定的含湿量梯度。

不同的湿量梯度会造成膨化动力产生时间上的差异和质量的不均匀性，影响到膨化质量。

因此在食品加工过程中一般采用二次膨化的方法，即第一次膨化处理原料表层内外水分，并静置一段时间，让原料内部水分渗透均匀，为第二次膨化取得良好效应做好准备。

外部能量向膨化动力的转移
膨化动力虽然来源于膨化原料内部水分的分子离散所提供的动力，但这种动力也必须是由外部能量来间接供给的。

一般来说，外部能量的供给方式有：热量、机械能、电磁能、化学能等。

这些能量可通过一定的传递、转换形式作用于水分子，加剧分子热运动，增加分子动能。

外部能量的传递设计必须遵循：
①外部供能方式必须满足膨化动力的形成机制；
②外部能量向膨化动力的转换必须保证能量的最大利用率及最佳的膨化效果；
③外部供能和内部的能量变化应最大限度保持食品原料的营养性。

所以，从理论上讲，在满足上述原则的前提下，膨化工艺条件可以进行不同方式的变换和组合，这对膨化工艺技术的开发和膨化设备的发展具有极大的指导意义。

淀粉质的水
淀粉团粒内水分的含量与分配，较大程度上取决于多糖链的密度与叠集的规则性。

这对淀粉的理化性质和膨化加工特性至关重要。

在热压条件下，团粒内部的变化大致涉及四个不同的过程：
①向微晶区域引入结合水；
②无定形区中凝胶相的有限润涨；
③微晶的熔融，同时已熔微晶与非晶性凝胶区的共同水化和润涨；
④熔融微晶的水化导致团粒内水分重新分配，最终润涨产生的应力使微晶变形又加速了熔融。

可见在膨化食品的加工过程中，水里里外外都占据着重要的作用。

正是在小小水分子的促进下，让我们有了口感酥脆、多姿多彩的膨化食品。

科学的认识水，合理的利用是正题。

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