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        蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的流化干燥特性研究

        2018-04-19 03:12:32李學瓊
        現代食品 2018年24期
        關鍵詞:裝載量降速流化床

        ◎ 李學瓊

        (重慶市農產品質量安全中心,重慶 400020)

        在蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的生產過程中,干燥是重要工序之一。干燥不僅影響生產效率,而且對蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的外觀及食用品質有極其重要的影響,尤其是干燥條件。過強的干燥條件易使蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米表面龜裂,爆率高,外觀品質和食用品質變差;過弱的干燥條件會延長干燥時間,生產效率低。

        對擠壓造粒人造米的干燥特性,僅熊善柏、趙思明[1]等做過相關研究,而流化床干燥未見報道。流化床干燥特別適合于顆粒狀物料的干燥,為尋求蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的干燥特性及適宜的干燥條件,用流化床干燥裝置,對多種不同干燥條件進行測試,得到蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的干燥特性和適宜的干燥工藝參數,為蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的工業(yè)化生產提供理論數據[2-4]。

        1 材料與方法

        1.1 供試材料

        蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米濕樣品(實驗室自制)。

        1.2 主要儀器設備

        BF-I 型拌粉機(濟南賽信膨化機械有限公司);SX2000-75 型蒸煮擠壓機(濟南賽信膨化機械有限公司);JA2004 型電子天平(上海精科天平儀器廠);DHG-9140A 電熱恒溫鼓風干燥箱(上海一恒科學儀器有限公司);LG100B 型流化床干燥裝置(浙江浙江中控科教儀器有限公司)。

        1.3 試驗方法

        1.3.1 蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米濕樣品制備工藝流程

        原料粉碎→(加水及營養(yǎng)素等)混料→喂料→蒸煮擠壓→成型→蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米濕樣品。

        1.3.2 干燥試驗設計

        流化床干燥試驗的影響因素有熱空氣溫度、熱空氣流速(或風量)和物料裝載量(或裝載厚度),試驗安排如下,設定干燥裝置的熱風風溫、熱風風速后,待風溫穩(wěn)定后,將樣品倒在在流化床上,進行干燥。試驗中,每隔6 min 迅速取6 g 樣品,用自封袋包裝,測其含水率。當干燥至水分不再變化時(流化床上的壓差計不再變化)停止干燥。

        1.4 分析測定方法

        1.4.1 水分測定

        按照GB/T 21305-2007 中的水分測定方法進行測定,最終測得蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米濕樣品的初始含水率為27%(濕基),干基含水率37%。

        1.4.2 數據的處理方法

        干燥特性曲線的繪制及擬合采用Matlab7.0 軟件。

        2 干燥特性曲線及其擬合

        為考察蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的干燥特性,還需要得到其干燥速率曲線。將干基含水率數據與干燥時間進行回歸分析,得出干基含水率與時間的回歸數學模型。由于蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米干燥時間和含水率之間是非線性關系,選擇多項式回歸模型如下式(1)。

        式(1)中y—含水率(干基),%;x—干燥時間,min;b0,b1,… ,bi—階多項式系數;ε—服從正態(tài)分布N(0、δ2)的隨機變量。

        為提高回歸曲線的精度,采用Matlab7.0 軟件對回歸曲線進行擬合。經過polyfit(x,y,n)命令的擬合,找出較優(yōu)的n 階,得出相應的多項式回歸方程;再應用polyval(a,x)命令,得出多項式的擬合值。得到不同條件下 的擬合方程(其中x 表示干燥時間,y 表示干基含水率)。

        2.1 不同溫度下的擬合方程

        不同溫度下的擬合方程見表1。

        2.2 不同風速下的擬合方程

        50 ℃下不同風速的擬合方程如表2 所示。

        表2 不同風速下的擬合方程表

        溫度對蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的干燥速率的影響較大。在干燥初期,熱空氣溫度越高,下降幅度越大,曲線越陡峭。經過約20 min 的降速干燥后,干燥速率下降較慢;然后經過約30 min 的等速干燥,最后再降速干燥。這與一般物料干燥時的升速、等速、降速干燥特性不同,觀察不到升速干燥階段。這可能是由于蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的組織結構與一般農產品物料不同。因為蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米是一種重組產品,其結構的密實性不如一般的農產品原料,相對疏松多孔性決定了水分的遷移形式與普通農產品物料不同,水分更易向表面移動,水分蒸發(fā)快,干燥時間短,在試驗所取的溫度段內(在第一個5 min 內)升速即完成,因而表現出降速—等速—降速的干燥特點。

        風速對干燥速率的影響與溫度的趨勢相似,隨風速的增加,初期干燥速率下降較快,后期干燥速率下降減慢。在第9 min 左右時,不同風速的干燥速率基本一致。在第35 min 左右達到等速干燥階段,40 min后以降速干燥到終點。

        裝載厚度對干燥速率的影響與風速及其相似,裝載厚度越小,初期干燥速率下降幅度越大,后期干燥速率下降較慢。在10 min 左右,不同厚度下的樣品干燥速率一致。在第40 min 左右達到等速干燥階段,經過約10 min 左右的等速干燥后,再降速干燥到終點。

        3 結論

        蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米流化床干燥適宜的工藝參數為:熱風溫度45 ~60 ℃,風速0.2 ~0.4 m·s-1,裝載量0.5 ~1.5 kg·dm-2。

        熱風溫度對蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米干燥速率有較大影響,干燥速率隨著溫度的升高明顯加快;熱風風速及裝載量對蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的干燥速率有一定影響,在風速0.1 ~0.5 m·s-1和裝載量0.5 ~2.0 kg·dm-2內,風速和裝載量對其的影響不顯著。

        蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的干燥特點是升速階段極短,先是短時間的降速干燥,然后是較長時間的恒速干燥,最后表現出降速干燥。

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