郎珊珊

（蘭州理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

植物蛋白擠壓組織化過程是一個(gè)多輸入多輸出系統(tǒng)，影響擠壓效果的變量很多，包括結(jié)構(gòu)參數(shù)與操作參數(shù)，其中機(jī)筒溫度、物料含水率、喂料速度、螺桿轉(zhuǎn)速等操作參數(shù)對(duì)產(chǎn)品目標(biāo)參數(shù)的影響研究較多，螺桿構(gòu)型在之前的相關(guān)研究中也已有涉及，但模頭結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究鮮見報(bào)道。試驗(yàn)顯示，模頭結(jié)構(gòu)對(duì)組織蛋白纖維組織化結(jié)構(gòu)的影響非常顯著，同時(shí)影響螺桿計(jì)量均化段的背壓大小，進(jìn)而影響計(jì)量均化段的充滿度。因此，研究模頭結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)植物蛋白擠壓組織化的影響，對(duì)于雙螺桿擠壓機(jī)模頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際指導(dǎo)意義。

本研究擬以高溫脫脂花生粕為原料，應(yīng)用TXLL110型雙螺桿擠壓膨化機(jī)進(jìn)行擠壓組織化加工，分析模頭直段長徑比、錐段角度、錐段長度等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)擠壓組織化產(chǎn)品感官評(píng)定的影響，并討論擠壓組織化花生蛋白的最佳模頭結(jié)構(gòu)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

雙螺桿擠壓膨化機(jī)：TXLL110型，北京金地三福膨化機(jī)制造有限公司。主機(jī)功率為110kW；螺桿直徑為Φ85mm；壓縮比為1：3。機(jī)筒采用蒸汽加熱，模具采用水循環(huán)冷卻。

1.2 試驗(yàn)原料

高溫脫脂花生粕：蛋白質(zhì)含量（干基）55%、氮溶解指數(shù)20%、粗脂肪含量（干基）1.7%、含水率8%，太陽石（青島）植物油有限公司；谷朊粉：蛋白質(zhì)含量約70%，含水率≤8%，市售；原料配比：高溫脫脂花生粉（高溫脫脂花生粕經(jīng)粉碎95%過80目篩）85%、谷朊粉15%。

1.3 試驗(yàn)方法

（1）工藝條件。試驗(yàn)在表1列出的相同擠壓工藝條件下進(jìn)行。

表1 擠壓工藝條件

（2）試驗(yàn)設(shè)計(jì)。采用單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，試驗(yàn)因素包括模頭直段長徑比、錐段角度、錐段長度，其相應(yīng)的因素水平如表2所示。在考察某個(gè)因素時(shí)，其它因素需暫定其水平，試驗(yàn)因素的暫定水平分別為：模頭直段長徑比5：1，錐段角度60°，錐段長度24mm。

表2 單因素試驗(yàn)方案

1.4 感官評(píng)定

感官評(píng)定設(shè)計(jì)：組織5人專業(yè)評(píng)定小組，對(duì)擠壓花生蛋白進(jìn)行外觀形態(tài)、組織狀態(tài)、口感風(fēng)味方面的感官評(píng)定，最高總分為10，如表3所示。其中，外觀形態(tài)、組織狀態(tài)、口感風(fēng)味的權(quán)重系數(shù)分別為 0.2、0.4、0.4。

表3 感官評(píng)定設(shè)計(jì)

2 結(jié)果與分析

由圖1可知：隨著模頭直段長徑比的增大，擠壓組織化花生蛋白感官評(píng)定呈現(xiàn)先升后降的趨勢，當(dāng)模頭直段長徑比在3～5時(shí)，組織化花生蛋白感官評(píng)定逐漸升高，增幅較大，到5時(shí)達(dá)到最高，之后開始下降。

組織化花生蛋白感官評(píng)定隨著錐段角度的增大而逐漸增大，當(dāng)錐段角度在30～60°時(shí)，組織化花生蛋白感官評(píng)定穩(wěn)步提升，增幅平緩，到60°時(shí)達(dá)到最高，繼續(xù)增大錐度角度，組織化花生蛋白感官評(píng)定急劇下降。

隨著錐段長度的增加，擠壓組織化花生蛋白感官評(píng)定呈現(xiàn)先升后降的趨勢，當(dāng)錐段長度在9～24mm時(shí)，組織化花生蛋白感官評(píng)定逐漸升高，到24mm時(shí)達(dá)到最高，之后略有下降。

圖1 模頭結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)擠壓組織化花生蛋白感官評(píng)定的影響

3 討論

（1）模頭直段長徑比的加大，易于建立模頭壓力分布，但模頭直段長徑比過大，將導(dǎo)致組織化花生蛋白組織化度降低，出料穩(wěn)定性差。模頭直段長徑比過小致使建壓困難，影響花生蛋白組織化結(jié)構(gòu)的形成。試驗(yàn)表明，模頭直段長徑比在4～6時(shí)，擠壓組織化花生蛋白的感官評(píng)定較好。

（2）錐段角度主要影響對(duì)物料的引導(dǎo)性，錐段角度較小利于物料堆積，出料連續(xù)穩(wěn)定。錐段角度較大不利于對(duì)物料的引導(dǎo)。試驗(yàn)表明，錐段角度在30～60°時(shí)，擠壓組織化花生蛋白可獲得較好的感官評(píng)定。

（3）錐段長度的大小綜合反映模口直徑與錐段角度的影響，錐段長度較長，將提高模頭建壓能力；錐段長度較短物料的引導(dǎo)性會(huì)下降。試驗(yàn)表明，錐段長度在21～27mm時(shí)，擠壓組織化花生蛋白的感官評(píng)定較好。

4 結(jié)語

（1）通過試驗(yàn)研究了模頭結(jié)構(gòu)參數(shù)中模頭直段長徑比、錐段角度、錐段長度對(duì)擠壓組織化花生蛋白感官評(píng)定的影響，并從機(jī)理上對(duì)試驗(yàn)結(jié)果做出解釋，對(duì)于雙螺桿擠壓機(jī)模頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

（2）通過分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到模頭直段長徑比、錐段角度、錐段長度對(duì)擠壓組織化花生蛋白感官評(píng)定的影響趨勢，進(jìn)而得到試驗(yàn)優(yōu)選的模頭結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍：模頭直段長徑比4～6，錐段角度30～60°，錐段長度21～27mm。

［1］康立寧.大豆蛋白高水分?jǐn)D壓組織化技術(shù)和機(jī)理研究［D］.楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2007.

［2］文東輝，徐克非，郝文杰，等.國外雙螺桿擠壓膨化機(jī)的研究［J］.食品與機(jī)械，1999，（5）：35-37.

［3］魏益民，趙多勇，康立寧，等.操作參數(shù)對(duì)組織化大豆蛋白產(chǎn)品特性的影響［J］.中國糧油學(xué)報(bào)，2009，24（6）：20-25.

［4］石彥國，劉海波，孫冰玉，等.溫度和水分對(duì)低溫豆粕擠壓特性的影響［J］.食品工業(yè)科技，2008，29（1）：129-134.

［5］林向陽，彭樹美，Roger Ruan，等.影響豆粕擠壓組織化顯著因素篩選及其工藝優(yōu)化［J］.中國食品學(xué)報(bào)，2010，10（5）：137-145.

［6］葉衛(wèi)東，戴寧，張?jiān)Ｖ?食品擠壓模頭的設(shè)計(jì)［J］.食品工業(yè)科技，2003，24（11）：60-61.

［7］孫志欣，于國萍，朱秀清，等.高濕擠壓技術(shù)生產(chǎn)組織化大豆蛋白工藝的優(yōu)化研究［J］.大豆科技，2009，（3）：44-48.