小米膨化工藝優(yōu)化研究

小米膨化工藝優(yōu)化研究

谷物是中國的古老糧食。全國年糧產(chǎn)量約為3.109公斤?，F(xiàn)在，它在我國北方的干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著重要作用。北方人不僅喜食谷子去皮碾成的小米,還有把小米粥作為產(chǎn)婦、病人營養(yǎng)補(bǔ)品的傳統(tǒng)做法。隨著人民生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快,營養(yǎng)豐富的谷物方便食品越來越受到人們青睞。目前文獻(xiàn)報(bào)道較多和市場上見到的大多數(shù)谷物食品是以大米、小麥、玉米等原料制成的,很少見到小米的產(chǎn)品和有關(guān)報(bào)道。本研究從谷子氨基酸營養(yǎng)分析評價入手、解決小米擠壓膨化的難題,并經(jīng)正交試驗(yàn)進(jìn)行了小米與多種保健性輔料的合理配合,把長期以來不被人們重視的小米研制成具有全價蛋白、營養(yǎng)豐富的方便營養(yǎng)食品,為小米等雜糧營養(yǎng)方便食品的深度開發(fā)開辟一條新路。1原料和方法1.1氨基酸as主料:小米,用晉谷21號優(yōu)質(zhì)谷子碾成;由表1看到谷子的必需氨基酸除賴氨酸偏低,(AAS=0.46,CS=0.39),小于1以外,其他必需氨基酸的氨基酸分AAS和化學(xué)分CS均大于1,符合標(biāo)準(zhǔn)模式。輔料:芝麻、花生、葵花仁、核桃仁,須當(dāng)年產(chǎn)品,顆粒成熟、飽滿,無病蟲無雜質(zhì);奶粉,山西古城牌奶粉;大豆粉,山西華益牌;白砂糖,山西大同糖廠;蛋白糖、深圳郎氏公司;單甘酯、蔗糖酯,廣州道明精細(xì)化學(xué)有限公司。1.2儀器和分析方法DS56-Ⅲ型雙螺桿擠壓膨化機(jī),切割式高效粉碎機(jī),半自動電炒鍋,蝸輪式高效粉碎機(jī),島津熒光分光光度計(jì),三層遠(yuǎn)紅外烤箱,島津650型原子吸收分光光度計(jì),121BM-貝克曼氨基酸自動分析儀。1.3學(xué)習(xí)方法1.3.1纖維素%粗蛋白:按GB5009.5-96測定;氨基酸:按GB762499-6測定;粗脂肪:按GB5009.5-96測定;鈣:滴定法;碳水化合物:按GB5009.5-96測定;鐵:按GB12396-96測定;維生素B1:按GB7628-96測定;鋅:按5009.14-96測定;維生素B2:按GB7628-96測定;膨化度:膨化物直徑與模頭孔徑之比值;維生素E:高壓液相色譜法。1.3.2小米膨化研究小米用DS56-Ⅲ型雙螺桿擠壓膨化機(jī)熟化。從調(diào)整膨化溫度、物料含水率、膨化喂料量、添加蓬松助劑及與其它谷物配合等多種角度進(jìn)行小米膨化研究;花生仁、核桃仁、芝麻鍋炒熟制,杏仁先脫苦后烤箱熟制,大棗、枸杞電熱干燥箱脫水熟制。1.3.3正交試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)品以小米為主料,選配了花生、杏仁、芝麻、核桃仁等幾種干果仁和奶粉、大豆粉、蔗糖等輔料,通過L16(44)正交試驗(yàn)得到16個組合,綜合口感和營養(yǎng)水平以10分制評分,選出最高評分組合即A1B3C2D2,評分為9.3。再調(diào)整果仁內(nèi)容(即杏仁、芝麻等)和奶粉比例,得到芝麻,杏仁、奶油3個品種,正交試驗(yàn)方案見表2。1.3.4工藝2結(jié)果與分析2.1主材材料的選擇2.1.1質(zhì)量的評價方式本文首先對主料小米用121MB型氨基酸自動分析儀進(jìn)行了氨基酸的測試分析。對其中8種必需氨基酸以氨基酸分(AAS)和化學(xué)分(CS)的評價方式進(jìn)行了評價。分析表明,小米的必需氨基酸模式與FAO/WHO提供的標(biāo)準(zhǔn)氨基酸模式相比,僅賴氨酸偏低,AAS=0.46<1以外,其他必需氨基酸的AAS均>1,達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)。與雞蛋蛋白相比,賴氨酸CS=0.39<1,其他必需氨基酸CS≥1,詳見表1。2.1.2其它氨基酸模式通過對多種谷物必需氨基酸組成的分析并以化學(xué)分評價,從表3看到,谷子僅賴氨酸偏低,CS=0.33<1,其它氨基含量和總的氨基酸模式優(yōu)于大米、玉米、小麥、高粱、莜麥等多種谷物。同時與它們相比必需氨基酸總量(EAA)分別高出56.4%、80.6%、42.6%、26.4%和54.4%,必需氨基酸指數(shù)(EAAI)分別高41%、65%、51.5%、34.3%和43%。2.2物料對膨化的要求雙螺桿擠壓系統(tǒng)核心部件是螺桿、螺套。兩螺桿均為左旋,互相嚙合,同向旋轉(zhuǎn)。在工作過程中彼此刮研粘在螺桿上的物料鑲嵌推進(jìn)擠壓。在此過程中,物料處于密封的高溫高壓(150～200℃,980kPa)狀態(tài),并且隨著物料的推進(jìn),溫度壓力不斷升高而熟化。同時物料變成過熱流變體的凝膠狀態(tài),并獲得大量的能量。當(dāng)物料經(jīng)模頭被擠壓出機(jī)器進(jìn)入常溫環(huán)境時,體積增大被膨化,理化成分也發(fā)生變化。不同的物料由于成分結(jié)構(gòu)的不同,對擠壓膨化條件的要求也不同。大米、玉米容易膨化,而小米等雜糧,膨化難度較大。為此從調(diào)整膨化溫度、物料含水率、膨化喂料量、蓬松劑及與其它物料的配合等多方面對小米的膨化問題進(jìn)行了L16(44)的4因素4水平正交試驗(yàn),找出了最佳膨化技術(shù)參數(shù)。2.2.1第2區(qū)、第3區(qū)、模區(qū)、模區(qū)、未排液區(qū)、未干物質(zhì)空間DS56-Ⅲ型雙螺桿擠壓膨化機(jī)分3個加熱區(qū)段。第1區(qū)段為預(yù)熱區(qū),一般使用溫度為50℃,第2區(qū)為運(yùn)輸區(qū),溫度為120～160℃,第3區(qū)為熟化區(qū)溫度為140～180℃,多數(shù)谷物在此條件下能很好地膨化。而小米經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)最后3個區(qū)段溫度分別為采用70℃,170℃和190℃,這樣的極高溫度條件下,取得了較好的效果,膨化度達(dá)到了2.4。2.2.2水分不足、水分大、膨化度物料含水率是影響膨化效果的一個重要因素。谷物膨化是物料中水分瞬間汽化而造成,水分不足膨化當(dāng)然受到限制,但水分過多,使膨化機(jī)熟化區(qū)的溫度低于所需溫度,同樣會降低物料的膨化度。一般谷物膨化含水率為15%,從圖1看到,小米膨化含水率應(yīng)掌握在17%效果最好,膨化度為2.5。2.2.3膨化喂料量的確定不同谷物所要求的膨化喂料速度不同。小米要求高溫高壓時間長,輸送速度稍慢,喂料量要小于其他谷物,試驗(yàn)證明小米的膨化喂料量應(yīng)掌握在1.6kg/min,可得到較好的膨化效果。(見圖2)明顯低于大米、玉米的2kg/min。2.2.4單獨(dú)使用與復(fù)配使用的膨化試驗(yàn)乳化劑作為麥胚類物料的擠壓膨化蓬松助劑的研究曾見報(bào)道,在其他谷物上的應(yīng)用還未見報(bào)道。本研究使用了分子蒸餾單甘酯和蔗糖脂肪酸酯,進(jìn)行了單獨(dú)使用和復(fù)配使用的膨化試驗(yàn)。結(jié)果認(rèn)為單獨(dú)使用時,蔗糖酯效果優(yōu)于單甘酯,但將兩者以1∶1和1∶2復(fù)配后加入,蔗糖酯較多的組合效果最好,0.4%為最適添加量(見圖3)。2.2.5玉米添加量對膨化物的影響小米膨化經(jīng)多種試驗(yàn)條件的調(diào)整有明顯提高,但仍不夠理想。為了進(jìn)一步提高小米的膨化效果,本文進(jìn)行了小米與玉米和大米的復(fù)配膨化試驗(yàn)。大米和玉米與小米配合膨化,都能改進(jìn)其膨化效果,并且隨大米、玉米添加的比例增加膨化效果也逐漸提高。但添加大米不能改進(jìn)膨化物的顏色,而玉米卻有利于膨化物顏色改進(jìn),并且隨著添加量增加,膨化物顏色更加金黃喜人,其結(jié)果如圖4所示,從膨化曲線看到,當(dāng)玉米添加量由25%到30%之間曲線最陡,30%以后變緩,而且玉米添加超出30%膨化物便產(chǎn)生了粗渣口感,因而可以30%的玉米與小米配合膨化,即可提高其膨化效果,改進(jìn)顏色,不降低口感。綜合考慮上述4方面因素的影響經(jīng)試驗(yàn)選出最佳輔助技術(shù)參數(shù)為A3B2C3D2的組合效果最好,膨化度可達(dá)到3.4,接近玉米和大米的膨化度(見表4)。2.3小分子物質(zhì)變化從表5看到小米經(jīng)高溫高壓擠壓膨化營養(yǎng)成分產(chǎn)生了明顯的變化,蛋白質(zhì)、淀粉等大分子物質(zhì)部分降解,小分子物質(zhì)大幅度增加,每100g中,游離氨基酸增加27.71mg,糊精增加了8.52g,還原糖增加4.54g、水溶性成分增加28.26g,α化度(預(yù)糊化度)增加63.9,比膨化前增加了60%至幾百倍,這些物質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化更易于人體吸收。2.4營養(yǎng)品質(zhì)提高經(jīng)多種輔料的配合,產(chǎn)品的營養(yǎng)價值大幅度提高(見表6),蛋白質(zhì)比原小米提高了38.9%,含大量不飽和脂肪酸的植物性脂肪提高了305%,賴氨酸提高了282%,鈣提高了175%,鋅提高4.3%,維生素B2提高90%,維生素E提高122%,使產(chǎn)品的營養(yǎng)全面提高。特別應(yīng)指出的是,由于干果仁、大豆粉、奶粉等高蛋白輔料的配合補(bǔ)足了賴氨酸不足的唯一營養(yǎng)缺陷,產(chǎn)品的8種必需氨基酸的比例完全符合FAO/WHO提出的理想模式標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到了全價蛋白質(zhì)的高營養(yǎng)水平(見表7)。2.5原料的添加量優(yōu)質(zhì)小米為喜人的金黃色,但膨化后便成為暗灰色,而且在一般條件下,膨化出的小米膨化度低,且有夾生的硬芯,經(jīng)粉碎后,沖調(diào)性差。本研究通過多種方法首先解決了小米膨化的難題,去除了夾生,通過與玉米的配合恢復(fù)了小米原有的金黃色。由于多種油料類干果仁、大棗及乳化劑的添加,使產(chǎn)品的調(diào)溶性良好,風(fēng)味和口感十分喜人,全面提高產(chǎn)品的感官品質(zhì)。由于其核桃仁、杏仁、芝麻、奶粉、大豆粉、大棗和枸杞等多種營養(yǎng)物質(zhì)的配合,益于人體健康的不飽和脂肪酸、苦杏仁甙、芝麻酚、大棗和枸杞多糖等多種功能性保健物質(zhì)都集中到本產(chǎn)品中,使產(chǎn)品不僅蛋白質(zhì)品質(zhì)好,還有很多功能性保健作用。2.6制備配方片的制備感官指標(biāo):形態(tài):有粉狀沖調(diào)糊類和片粥類兩種產(chǎn)品,熟化米粉細(xì)度應(yīng)在50目以下,果仁粒徑為2mm左右,沖調(diào)糊開水沖調(diào)有良好的沖調(diào)性。片粥粒徑為3mm,厚度為1mm左右,沸水沖泡3min后完全復(fù)水。色澤:小米的天然金黃色。氣味:有不同產(chǎn)品能嗅到清晰的芝麻、杏仁、奶粉和熟化小米粉的清香味,無異味?？谖?口感綿滑、微甜,嚼有芝麻、花生,奶粉香味,無異味,無焦糊味。包裝與保質(zhì)期:采用OPP與尼龍復(fù)合材料包裝,保質(zhì)期為12個月。