2.挤压膨化过程中各种成分的变化
大米的主要成分为淀粉，占总重量的75%以上，另外还含有7%~10%的蛋白质，2%~3%的脂肪，0.2%~0.8%的粗纤维及少量的维生素与微量元素。在挤压膨化的过程中，它们由于受到了高温高压的作用而产生了一系列的物理化学变化。
（1）挤压过程中碳水化合物的变化淀粉、纤维素、葡萄糖和蔗糖等都属于碳水化合物，在挤压过程中，它们的变化各不相同。
①淀粉：淀粉是由α-D-葡萄糖以α-1，4糖苷键结合而成的大分子物质，在大米中以直链淀粉和支链淀粉的形式存在。淀粉在挤压机中首先以粉体的形式存在，在输送过程中受热，水分均匀地溶入淀粉中。淀粉达到糊化温度后，淀粉粒逐渐软化，由未糊化的白色粉状逐渐变为凝胶化的无色半透明胶体。这是由于淀粉在挤压机内受到高温、高压和剪切力的共同作用，淀粉分子间的α-1，4糖苷键发生断裂，形成了低分子产物，如麦芽糖、葡萄糖。在挤压膨化过程中，由于使用的设备不同，挤压温度、物料含水量、螺杆转速、剪切强度等工艺参数的差异及原材料淀粉的组成不同，淀粉的糊化程度会有很大的差别。研究表明，淀粉糊化时直链淀粉分子呈均相分散状态，而支链淀粉分子则呈非均相膨松状态。当挤压膨化时，由于受到剪切力、高温、高压作用，分子运动加剧，分子间的氢键部分断裂，熔融状态的非均相淀粉会转变为相对均相的状态，因而淀粉分子间不易形成老化晶区，并有较好的膨化效果。有研究表明，随着淀粉中直链淀粉含量的增加，淀粉的膨化度会有所下降，而支链淀粉则有助于膨化。50%直链淀粉与50%支链淀粉混合挤压膨化效果最好。膨化后的淀粉冷却后硬化，会形成一个相对稳定的网格。
②纤维素：纤维素也属碳水化合物，不溶于水，在大米中其含量不高。对挤压过程中纤维素变化的研究表明，纤维素经挤压后其可溶性膳食纤维的量相对增加(增加3%左右)，这可能是由于挤压加工中高温、高压及剪切作用使纤维素分子断裂所致。在挤压过程中，纤维素含量增加会降低产品的膨化度，同时，纤维素来源不同，亦会对膨化度有明显的影响。
③葡萄糖、蔗糖等：挤压大米粉含有的糖分会通过调节物料的水分活度影响淀粉的糊化。同时，挤压过程中高温、高压、剪切力的作用使糖分解产生羟基化合物，从而与物料中的蛋白质、氨基酸及多肽发生美拉德反应，使产品的颜色褐变。挤压后葡萄糖、蔗糖的增加提高了米果的膨化效果。另外，产品的甜度会有所增加。
（2）挤压过程中蛋白质的变化蛋白质是由多种氨基酸组成的天然高分子有机化合物。在大米中，它们的含量为7%~10%，主要以谷蛋白质形式存在。通常，在制作米果时，为了增加米果的营养和风味，也会添加一定量的大豆蛋白或鱼蛋白、虾粉等。这些原料的蛋白质在高温、高压及高剪切强度的挤压膨化机内，其分子结构会解离、伸展、重组，表面电荷分布趋向均一化，分子间氢键、二硫键等部分断裂，导致蛋白质最终变性。经过挤压膨化后的蛋白质其消化率明显提高。另外，由于高温、高压的作用，淀粉中的还原糖大量增加，氨基酸分子会与其发生美拉德反应，产品中的有效氨基酸含量降低。据研究报道，用Creulsot-loireBC45双螺杆挤压机加工强化蛋白质饼干，所保留赖氨酸的多少很大程度上取决于加工温度和水分。在温和的条件下加工(170℃，水分13%)，赖氨酸损失为13%；在最剧烈的条件下加工(210℃，水分13%)，赖氨酸损失37%，同时蛋氨酸和精氨酸损失分别为28%和21%。同样是在剧烈条件下(210℃)，水分含量增加(18%)，则赖氨酸的损失为28%。Maria的研究也证实，挤压时蛋白质营养质量高度依赖于加工原料的水分含量，当原料样品水分含量为30%时，挤压后蛋白质的保存率达到90%。而在水分含量为18%时，其主要限制性氨基酸成分仅为68%。因此，加工条件决定了产品蛋白质营养价值的优劣。
（3）挤压过程中脂肪的变化脂肪是食品原料的重要组成部分，主要由碳氢元素构成，不溶于水，易溶于****、****等非极性有机溶剂。它是机体代谢所需燃料的贮存形式和运输形式。在挤压过程中，脂肪是一种敏感的物料，特别是对单螺杆挤压机来说，它无法加工高脂肪含量的物料。因为高脂肪含量的物料与筒体之间摩擦因数小，造成打滑，故无法完成挤压膨化过程。脂肪对挤压过程中食品的质构重组、成形、口感、保质期均有较大的影响。在高温、高压及高剪切强度条件下，甘油三酯会部分水解，产生单甘油和游离脂肪酸，这两种产物与直链淀粉会形成复合物，影响挤压过程中的膨化，导致最终产品中淀粉溶解性和消化率降低。但由于这种复合物对氧化作用敏感性较小，因而，在一定程度上延长了产品的货架期。部分学者利用挤压机对原料挤压后脂肪复合物形成的情况进行了研究。所用的原料含淀粉70%、蛋白质9%、脂肪5%。对挤压后的样品分别测定膨化率和糊化率以及脂肪的变化。
实验中采用的螺杆转速为700r/min，进料速率为158g/min。研究结果表明，原料中约有2/3的游离脂肪在挤压过程中变为了复合体。在挤压温度为50~60℃时，游离脂肪从挤压前的81.34%(占脂肪总量)降为24.66%，而脂肪复合体则从18.66%上升到75.34%；挤压温度为85~90℃时，脂肪复合体所占比例无明显变化；挤压温度为120~150℃时，脂肪复合体的生成量较50~90℃时有所下降。脂肪复合体的生成除了可以防止氧化、延长产品的货架期外，还会改善产品的品质。一般认为，米果等食品含油量在20%以上时，会提高产品的口味，增强食欲。但脂肪含量过高又会产生油腻口感，并影响保质期，而挤压膨化可减少油腻感。实验表明，原料脂肪含量在12%以下时，它对产品挤压膨化率的影响就较小，但脂肪含量高于12%时，会使产品的膨化率明显下降。脂肪含量每增加1%，产品的体积质量就增加16g/L。当原料脂肪含量超过22%时，原料就失去了膨化特性。在实际生产中，通常对膨化后的米果进行喷油来解决口感问题从而避免脂肪过高产生的膨化不良现象，并在油中加入抗氧剂防止油脂氧化，提高产品的保质期。
（4）挤压过程中矿物质、维生素的变化挤压膨化是一个高温短时过程，物料在挤压机内的温度120~200℃，时间仅30~300s。经挤压膨化后，物料从120~200℃的高温迅速降低至70~80℃。相对于其他的加工方法，如蒸煮、挤压过程中维生素的损失较小。大米挤压膨化前后维生素B1、维生素B2、维生素B6及维生素E的损失均不是很大。Beetnett等在不同温度、不同螺杆转速和不同水分的情况下，研究了挤压过程中维生素的损失。维生素B1平均保留率为52%，维生素B2的平均保留率为92%，维生素B1和维生素B2的保留率随挤压温度和螺杆转速的提高而降低。在相同的温度和螺杆转速下，减少模具的孔径，其保留率则迅速下降。这表明高剪切速率不利于维生素B1、维生素B2的保留，挤压过程中压力的变化也不利于它们的保留。挤压过程中，维生素A和维生素C的变化较大，Muelenaeve等研究表明，挤压过程中，维生素大约有70%被保留下来，其中维生素A的保留率在50%~140%之间。之所以出现高达140%的结果，Muelenaeve等认为，可能是挤压过程中产生了某种与维生素A颜色相似的物质所致。
挤压过程中矿物质的变化很小。根据营养需求，有时会添加一些矿物质，如钙、铁、锌盐。它们在加工过程中，不会发生变化。由于添加量不大，对产品的组织结构、口感及膨化度不会产生影响，但游离亚铁盐的存在会影响产品的风味。
（5）挤压过程中其他成分的变化在挤压过程中，有时为了改变米果的口感、风味与色泽，通常会使用甜味剂、调味料及色素等。较常用的甜味剂有蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、甜菊苷、天门冬酰苯丙氨酸甲酯等。甜味剂的加入有两种方法，一种是内加法，即将甜味剂混在原料中。采用这种方法，甜味剂在产品中混合得较为均匀，产品风味柔和，但加入太多可能会影响到产品的膨化度，因此，甜味剂的加入量应予以调节控制。另一种方法是外加法，即将甜味剂与其他的调味料一起均匀混合，喷洒于产品表面。用此方法会使产品入口较甜，且易吸潮。许多厂家将两种添加方法结合使用。调味料的添加同样也存在一些问题，采用内加法，高温高压会使调味料中的风味物质挥发而损失较大，且影响产品的膨化；外加法则易使产品后味不足，故必须加大使用量，但提高了产品成本。也有采取两种方法结合使用的，加入方法一般以产品实际需求而定。良好的色泽会增加产品的吸引力。米果生产中常用的天然色素有β-胡萝卜素、姜黄、红曲色素等，合成色素有柠檬黄、苋菜红等，使用量一般很小。挤压膨化对部分合成色素影响不是很大，因此，一般用水调制成溶液与原料混合使用。天然色素则因其性质不稳定，受光、热、化学因素等影响较大，一般用于表面调味料中。
3.挤压膨化米果的生产工艺流程
原料整理清洗→原料粉碎→混合→预处理→进料→输送→挤压膨化→切割成型→烘干→调味→包装
其操作要点依据产品的不同而不同。
（四）微波膨化与气流膨化米饼加工工艺
1.气流膨化的特点
气流膨化与挤压膨化的原理基本上一致，即谷物原料在瞬间由高温、高压突然降到常温、常压，原料水分突然汽化，发生闪蒸、产生类似“爆炸”的现象。由于水分的突然汽化、闪蒸，使谷物组织呈现海绵状结构，体积增大几倍到十几倍，从而完成谷物产品的膨化过程。但是，气流膨化与挤压膨化具有截然不同的特点。挤压膨化机具有自热式和外热式；而气流膨化所需热量则全部靠外部加热，其加热形式可以采用过热蒸汽加热、电加热或直接明火加热。挤压膨化高压的形成是物料在挤压推进过程中，螺杆与套筒间空间结构的变化和加热时水分的汽化，以及气体的膨胀所致；而气流膨化高压的形成是靠密闭容器中加热时水分的汽化和气体的膨胀所产生。挤压膨化适合的对象原料可以是粒状的，也可以是粉状的；而气流膨化的对象原料基本上是粒状的。挤压膨化过程中，物料会受到剪切、摩擦作用，产生混炼与均质效果，而在气流膨化过程中，物料没有受到剪切作用，也不存在混炼与均质的效果。挤压过程中，由于原料受到剪切的作用，可以产生淀粉和蛋白质分子结构的变化而呈线性排列，可以进行组织化产品的生产；而气流膨化不具备此特点。挤压膨化不适合于水分含量和脂肪含量高的原料的生产；而气流膨化在较高的水分和脂肪含量情况下，仍能完成膨化过程。挤压机的使用范围较气流膨化机的使用范围大得多。挤压机可用于生产小吃食品、方便营养食品、组织化产品等多种产品。但是，气流膨化设备目前一般仅限于小吃食品的生产。
2.气流膨化的一般工艺
原料处理→水分调整→进料→加热升温升压→出料膨化→调味→包装
3.气流膨化的工艺要点
原料的处理主要在于去除一些混杂在原料中的石块、灰尘等杂质。原料净化处理之后，即进行水分调整。一般情况下，气流膨化时的水分含量控制在13%~15%。这是粮谷类食物的一般水分含量。有时，根据产品质量要求，需要调整水分含量。调整时，为了使水分均衡，应该在原料喷水之后，让它有一段恒温恒湿的时间，即均湿过程。原料由进料器送入加热室，在加热室中的温度一般控制在200℃左右，压力一般达0.5~0.8MPa。被加工原料在加热室中蓄积了大量能量，然后通过出料器放出而膨化，从而完成气流膨化的整个加工工艺过程。
二、非膨化米饼的加工技术
非膨化米饼的制作工艺为：米粉团→制坯→煎、烙。
非膨化米饼的操作要点与米糕制作基本相似。
三、大米特性对米饼加工的影响
关于影响米饼延展性和米的特性的因素，我们可以考虑大米淀粉的糊化、膨化和可湿性。以米饼的加工条件为例，水田与旱田生长的稻米就不同。也就是说，用旱稻米加工米饼干的技术不可能用于水稻米饼干的加工。这种差异不能仅仅用淀粉的理化性质来解释。与延展性有关的糊化、膨化和可湿性都没有差异，然而，用不同揉捏和碾磨方法所制得的米饼干确实存在差别。
1.揉捏的影响
米粉经汽蒸再用机械揉捏，揉捏时间过短或过长都会产生不均匀的质构。揉捏会影响米粉的物理性质，从而影响米粉加工制品的均匀性。黏米受揉捏的影响比不黏米大。揉捏时间较长的米粉比揉捏时间短的米粉的膨胀率大。
2.米饼的均匀性和大米特性
正如前面已经述及的，米饼的均匀性非常重要，不同的大米的特性可能会影响到均匀性。大米的特性有如下几个方面：
（1）米粒的结构大米不是淀粉和蛋白质的简单集合，而是一种植物种子，具有植物的细胞结构。米粒具有一定的细胞结构排列，它们的紧密度因在细胞中所处的位置不同而不同。通常情况下，米粒外层部分比内层部分更具刚性，这与米淀粉的物理性质有关。
（2）水分吸收分布浸泡在水中的米的紧密度随吸收水的分布情况而不同。米粒的外层，特别是米糠层，几乎都是由蛋白质组成的，因而该部分的吸水率最高。紧靠米糠的白米外层吸水率最低，然而越接近米粒中心，吸水率就越高。
