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        西藏青稞雞爪谷雜糧粉擠壓膨化工藝優(yōu)化

        2021-02-07 05:45:02靳玉龍朱明霞劉小嬌王姍姍張玉紅
        農(nóng)產(chǎn)品加工 2021年1期
        關鍵詞:吸水性潤濕性雜糧

        靳玉龍,白 婷,朱明霞,劉小嬌,王姍姍,張玉紅

        (西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學院農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)與食品科學研究所,西藏拉薩850000)

        0 引言

        青稞(Hordeum vulgareL.var.nudumHook.f)屬于禾本科植物,是大麥的變種,是青藏高原地區(qū)種植最廣泛的農(nóng)作物,也是藏民賴以生存的糧食作物[1]。隨著青稞產(chǎn)量的不斷提高,其營養(yǎng)品質(zhì)逐漸受到人們的重視,尤其發(fā)現(xiàn)青稞具有“三高兩低”(高蛋白、高纖維、高微生素、低脂肪、低糖)的特色優(yōu)勢之后[2],其膳食結構滿足現(xiàn)代人健康飲食的要求,人們對青稞的加工研究日益增多。2019年西藏自治區(qū)內(nèi)80萬t可用于加工的青稞中,主要集中于米型和粉制等低附加值產(chǎn)品,產(chǎn)品也以面類為主,這在一定程度上限制了青稞加工品的開發(fā)提升。擠壓加工技術是在熱能和機械能的共同作用下,連續(xù)擠壓、剪切、混合、蒸煮,使物料塑性化的加工方式,具有高溫、短時等特點。青稞中淀粉含量相對較高,擠壓改性能使其α化,從而達到改善口感和品質(zhì)的目的,是提高營養(yǎng)價值的有效途徑[3]。同時,在西藏高原環(huán)境下,膨化參數(shù)的設置是否能達到內(nèi)地的設備要求,也需要在試驗中探索。陳峰青等人[4]通過對青稞粉進行擠壓發(fā)現(xiàn)提高了粉的糊化性質(zhì)和消化率,但由于高原環(huán)境特殊,環(huán)境壓力的不同是否對膨化產(chǎn)生影響、膨化溫度的適宜性如何等都待進一步探究。試驗將探討在高原環(huán)境下擠壓膨化對青稞加工的可能性,通過優(yōu)化膨化工藝,增加加工方式,提升當?shù)匦‰s糧的附加值,協(xié)助區(qū)內(nèi)相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展,為后期更多類青稞產(chǎn)品的開發(fā)提供理論參考和數(shù)據(jù)支撐。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        藏青320青稞籽粒,西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學院農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)與食品科學研究所提供;雞爪谷,拉薩市售;豌豆,日喀則當?shù)禺a(chǎn)黑豌豆。

        1.2 儀器與設備

        DSE-II型實驗型雙螺桿擠壓膨化機,濟南盛潤機械有限公司產(chǎn)品;電子天平,賽多利斯(上海)有限公司產(chǎn)品;16G型離心機,上海安亭儀器有限公司產(chǎn)品;DHG-9140A型電熱恒溫鼓風干燥箱、HWS-28型電熱恒溫水浴鍋,上海齊欣科學儀器有限公司產(chǎn)品;DFY型系列高速萬能粉碎機,上海利聞科學儀器有限公司產(chǎn)品。

        1.3 試驗方法

        雜糧粉制備:將青稞、雞爪谷、豌豆利用高速萬能粉碎機粉碎,并過80目篩,按比例復配制得雜糧粉(含水量10.2%)。

        1.3.1 單因素試驗

        (1)水分對膨化率的影響。物料水分設定為10%,12%,14%,16%,18%,20%。Ⅰ區(qū)溫度為20℃,Ⅱ區(qū)溫度為70℃,Ⅲ區(qū)溫度為150℃,主軸轉速為25 Hz,喂料速度為8 Hz。

        (2)其他參數(shù)的影響因素。通過前期試驗選擇主軸速度20,23,25 Hz。Ⅲ區(qū)溫度150,160,170℃和喂料速度8,10,12 Hz進行正交試驗。

        正交試驗參數(shù)設置范圍見表1。

        表1 正交試驗參數(shù)設置范圍

        1.3.2 膨化率的測定

        用游標卡尺測量擠壓膨化后產(chǎn)品的直徑,每個樣品隨機測定5次,求其平均值作為產(chǎn)品的平均直徑d1,再除以模孔直徑d2,即得擠壓膨化產(chǎn)品的膨化率[5]。

        1.3.3 吸水性的測定

        準確稱取1.5 g的樣品,質(zhì)量記為m,同30 mL蒸餾水一起放入恒質(zhì)量的50 mL的離心管中,離心管質(zhì)量記為m1,振蕩30 min,然后離心15 min。上清液轉入恒質(zhì)量的鋁盒中,稱量留下膠體的離心管質(zhì)量并記為m2,計算吸水性:

        1.3.4 水溶性的測定

        將上述測定吸水性指數(shù)的上清液轉移至鋁盒,鋁盒質(zhì)量為m3,在105℃下烘箱中蒸發(fā)至恒質(zhì)量,干物質(zhì)和鋁盒的質(zhì)量記為m4,水溶性指數(shù)計算方式:

        1.3.5 堆積密度的測定

        將樣品輕輕倒入10 mL量筒,用量筒底部輕敲實驗臺,直將樣品間空隙減少不再下降,反復直至樣品位置到10 mL的標記位置。堆積密度記為單位體積的樣品質(zhì)量。

        1.3.6 沉降性的測定

        將10 g樣品加水攪拌5 min,定容至100 mL,攪拌均勻后將一定體積的混合液轉入具塞帶刻度的試管中,將其靜置沉降30 min,測定沉淀出來的固體的體積。

        1.3.7 分散性的測定

        稱5 g樣品放于100 mL水中,加25℃的去離子水50 mL,以轉速800 r/min攪拌,記錄開始攪拌到樣品全部分散所用的時間(s)。

        1.3.8 潤濕性的測定

        在250 mL燒杯中,加水200 mL,稱取0.5 g樣品于水面上,盡量鋪平,測定樣品加入后直到樣品完全沉降所用的時間(s)。

        2 結果與分析

        2.1 膨化原料基本成分比較

        膨化原料成分見表2。

        表2 膨化原料成分

        由表2可知,青稞脂肪含量最高,蛋白質(zhì)、微量元素鈣和鎂等青稞最低,蛋白質(zhì)、鉀、鐵含量豌豆最高,從雜糧膨化擠壓角度講,單純青稞擠壓膨化營養(yǎng)價值較低,而相對復配后的雜糧顯著提高了蛋白質(zhì)、微量元素含量,同時減少了脂肪的含量。從目前營養(yǎng)健康方面來看,較為符合人體攝入的要求和趨勢。

        2.2 物料水分含量對膨化率的影響

        物料含水量與膨化率的關系見圖1。

        圖1 物料含水量與膨化率的關系

        由圖1可知,當物料中水分含量為10%時,膨化率較低,隨著水分的增加,膨化率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。在水分含量12%時,膨化率達到最大。

        正交試驗結果見表3,正交試驗結果分析見表4。

        表3 正交試驗結果

        表4 正交試驗結果分析

        由表3可知,影響擠壓膨化效果的因素排序為A>D>B>C,即物料水分含量>喂料速度>膨化機Ⅲ區(qū)溫度>主軸的轉速;并且從K1,K2,K3可已看出,理論最佳工藝為A1B3C1D1,即物料水分含量為12%,Ⅲ區(qū)溫度170℃,主軸轉速20 Hz,喂料速度8 Hz。

        青稞雜糧膨化粉的物理特性見表5。

        由表5可知,通過對不同膨化參數(shù)組合的青稞雜糧粉的吸水性、水溶性、堆積密度、沉降性、分散性、潤濕性等指標進行測定,發(fā)現(xiàn)測定組合之間沒有表現(xiàn)出明顯的速溶差異特性。從沉降性、潤濕性來看,組合9體現(xiàn)出了較好的速溶特性,而分散時間組合3時間最短,并且吸水性和水溶性較高。吸水性最好的為組合1,可能因為膨化程度最好,導致組織間具有更多疏松、多孔結構[6]。青稞粉膨化后溶解度、吸水性、沉降性等都有所增大。從以上數(shù)據(jù)來看,青稞雜糧膨化率的大小與速溶性指標不呈正比關系。

        表5 青稞雜糧膨化粉的物理特性

        3 討論

        根據(jù)正交試驗優(yōu)化工藝參數(shù),發(fā)現(xiàn)A1B3C1D1為最優(yōu)組合,其膨化率可以達到最高,但是通過對水溶性等指標進行檢測時,并沒有顯著證明此組合跟速溶性的相關性,就說明速溶性需要根據(jù)其速溶指標進行測定。當水分為12%時,發(fā)現(xiàn)青稞雜糧粉的膨化率最高,此水分包括物料中本身所含的水分。同時通過多膨化粉的水溶性、吸水性、堆積密度、分散性、沉降性、潤濕性等進行分析檢測,當膨化參數(shù)為組合9時,堆積密度較大,并且沉降性、潤濕性最小,速溶性達到最佳。根據(jù)以上試驗,在進行擠壓膨化試驗時,需要根據(jù)加工品來確定參數(shù)范圍。同時,有文獻研究擠壓膨化對速溶粉影響發(fā)現(xiàn),堆積密度和溶解度隨著物料的細化呈增大趨勢,物料溶解于水的程度越來越明顯[7];分散性、流動性、潤濕性、沉降性等越小,對于粉的速溶性越好[8]。同時發(fā)現(xiàn),在組合1參數(shù)水平下,膨化率、吸水性和水溶性也較高,這與其膨化率高導致的組織結構疏松有關。

        4 結論

        通過對青稞雜糧粉膨化工藝的優(yōu)化,在高原環(huán)境下,影響擠壓膨化效果的因素排序為A>D>B>C,即物料水分含量>喂料速度>膨化機Ⅲ區(qū)溫度>主軸的轉速;并且從膨化率來看,正交試驗得出理論最佳工藝為A1B3C1D1,即物料水分含量為12%,Ⅲ區(qū)溫度170℃,主軸轉速20 Hz,喂料速度8 Hz;從速溶粉的生產(chǎn)工藝來看,最佳工藝為物料水分含量為16%,Ⅲ區(qū)溫度170℃,主軸轉速23 Hz,喂料速度8 Hz。

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