毕业论文---喷雾干燥杂粮粉加工及发展现状.doc

北 京 农 业 职 业 学 院毕 业 论 文论文（设计）题目：喷雾干燥杂粮粉加工及发展现状系别： （食品与生物工程系） 专业： （绿色食品生产与检验）班级： （1112） 学生姓名（学号）： 指导教师姓名 论文完成日期： 2014 年3月5日摘要 杂粮通常是指水稻、小麦、玉米、大豆和薯类五大作物以外的粮豆作物。本文主要介绍了杂粮的分布情况、加工现状、发展趋势，杂粮的营养保健功能，杂粮粉制作技术，以及喷雾干燥技术的原理和研究现状。关键词：杂粮粉加工 喷雾干燥法 发展 现状目录1杂粮概述11.1杂粮的分布情况11.2 杂粮的加工现状11.3 杂粮的发展趋势22 杂粮的营养保健功能22.1 杂粮的营养成分22.2 杂粮的保健功能23 杂粮粉制作技术33.1 喷雾干燥技术33.2 真空冷冻干燥技术33.3 电热鼓风干燥技术34 喷雾干燥技术34.1 原理34.2 基本工艺流程44.3 产品特点45 杂粮粉喷雾干燥技术研究现状45.1 国外研究现状45.2 国内研究现状56 展望5参考文献5北京农业职业学院毕业论文 喷雾干燥杂粮粉加工及发展现状1杂粮概述1.1杂粮的分布情况杂粮通常是指水稻、小麦、玉米、大豆和薯类五大作物以外的粮豆作物。主要有：高粱、谷子、荞麦（甜菜、苦荞）、燕麦（莜麦）、大麦、糜子、黍子、薏仁、籽粒苋以及菜豆（芸豆）、绿豆、小豆（红小豆、赤豆）、蚕豆、豌豆、豇豆、小扁豆（兵豆）、黑豆等。其特点是生长期短、种植面积少、种植地区特殊、产量较低，一般都含有丰富的营养成分。世界杂粮的分布范围比较广泛，主要在亚洲、 非洲和欧洲的国家种植面积最多。世界上杂粮生产国和出口国中最大的国家是中国，据相关统计，我国每年杂粮的种植面积约为900万公顷，生产总量可达 2000万吨以上，素有“杂粮王国”之称。我国杂粮的主要产区集中在西北、华北、东北和西南干旱半干旱地区、一些高寒的山区和少数民族聚集的地区。以几种杂粮为例：每年种值荞麦的面积约为130万公顷,年产量约为78万吨；每年种植糜子的面积约为150万公顷,年产量约为168万吨；每年种植绿豆的面积约为70万公顷,年产量约58万吨,绿豆产量占世界总产量的1/3;同时还是燕麦、豇豆、扁豆等杂粮的主产国。红小豆原产于亚热带地区，现在已作为一种经济作物，普遍栽培于全国各地，我国华北、东北和长江中下游地区为主要分布地区，主要产于北京、吉林、天津、河北、陕西、安徽、山东、江苏、江西、广东、四川等地区。在世界范围内，日本、朝鲜、菲律宾及其他东南亚国家也有分布。印度和缅甸为绿豆主要原产地，在中国和世界很多热带亚热带地区，均有广泛种植。现在普遍栽培于东亚各国，也有少量绿豆在非洲、欧洲的国家种植，中国、缅甸等国家是绿豆的主要出口国。谷子去皮以后俗称为小米，在温带和热带的欧亚大陆地区种植比较广泛，中国以黄河中上游为主要栽培地区，其他的地区种植量较少。1.2 杂粮的加工现状从我国杂粮加工的总体发展来看，我国杂粮加工技术开发起步较晚，普遍的问题是产品科技含量低，企业生产设备简陋，缺少新技术支持，在以作坊为主的加工过程中，只能提供档次低的食品，保质期较短，市场占有量少，导致规模小，整体效益低。近年来，我国杂粮加工企业的数量规模不断增长，从2000年加工企业不到两千家到现在的四千多家。被加工利用较多的杂粮品种有，绿豆，小米，红小豆。如绿豆植物蛋白以清爽解暑，营养丰富等功效而受到消费者的欢迎，小米锅巴等小米方便食品，红小豆被制成豆沙包，炸糕，罐头等制品。总体来说，近年来我国杂粮品种的加工技术与加工工艺研究有了很大的进步，甘肃，山西等省都相继建立了一批专业的杂粮生产基地，在面向市场发展，提高杂粮科技水平方面有了显著的成效，杂粮出口创汇也在稳定增长。1.3 杂粮的发展趋势近年来，我国以杂粮为主的食品加工业有了很快的发展，并出产了一些优质的新产品。杂粮制成的面粉，米粉，麦片等包装食品逐渐出现在超市中，百姓餐桌上也多了很多杂粮制成品，杂粮饭店在大城市中悄然兴起，精美的杂粮食品逐渐成为时尚。由于杂粮不是国内的主流粮食，国家不对此进行宏观调控，所以国内杂粮价格受供需状况影响较大。由于市场消费需求不断增加，今年国内杂粮价格一直呈上涨趋势。绿豆的经济价值高，属于高蛋白低脂肪，中淀粉的作物，使人们理想中的保健食品，而且是我国出口创汇商品。近年来，我国人民的生活水平逐渐提高，膳食结构有了明显的变化，人们食用绿豆的数量不断增加，绿豆加工项目不断增多，消费需求也迅速生长。红小豆以半成品的形式大量应用于食品当中。近年来，红小豆在食品饮食业应用越来越广泛，大粒红小豆还被用于生产小豆罐头。我国的红小豆馅在日本也受到欢迎，日本在我国建有红小豆馅加工厂。一些品牌产品在国际也具有竞争优势，但仍要在种植基地，生产区域，产品质量标准等方面加强研究和设施建设。2 杂粮的营养保健功能2.1 杂粮的营养成分一些杂粮在某些营养指标上比大米，小麦更有优势。例如籽粒苋中的蛋白质含量高出小麦和大米的1.5倍，而且其中的赖氨酸含量也很高。我国人均从主食中获得50%-80%的蛋白质，但作为主食的大米和小麦，蛋白质含量明显偏低。所以从营养角度说，杂粮有这很好的利用价值。而且研究表明，许多杂粮含有特殊的成分对人体有特殊的食疗和保健作用。以绿豆为例，绿豆的蛋白质含量是粳米的3倍，多种维生素、钙、磷、铁等元素都比粳米多，不但具有非常好的食用价值，还具有良好的药用价值。而红小豆色泽红润，富含蛋白质、脂肪、碳水化合物、粗纤维、钙、铁、磷、维生素等营养成分。每100克小米中，含有蛋白质9.7克，比大米高。脂肪1.7克，碳水化合物76.1克，都不低于稻麦。小米每100克中含有0.12毫克的胡萝卜素，维生素B1的含量位居所有粮食之首。2.2 杂粮的保健功能绿豆能有效的降低高脂血症，胆固醇，明显减轻动脉粥样硬化病变，特别适用于高脂血症伴有肥胖的患者食用。绿豆还可以解百毒，如药物中毒，食物中毒等，常喝绿豆汤能促进体内毒物排除，维持正常代谢的功能，起到辅助治疗的作用。红小豆有利水除湿、和血排脓的功能。红小豆中含有皂草苷物质，可刺激大肠，有通便利尿的作用。还可以净化血液，消除心脏疲劳。小米中含有较高的维生素，对于提高人体抵抗力有很大的成效，可防止皮肤病的发生，小米还有这很高的矿物含量，具有补血壮气等作用，同时还可以促进人类消化。因为小米营养丰富，所以已经成为世界所公认的孕妇，儿童的良好的营养食物。3 杂粮粉制作技术3.1 喷雾干燥技术离心喷雾干燥是将杂粮浓浆送入离心盘雾化机中，离心盘高速旋转，浓浆被喷成雾状，遇到热空气后，干燥成粉。离心喷雾盘的线速度为100-150m/s。用离心喷雾法干燥杂粮粉时，离心喷雾盘线速度越高，雾滴越小。粉颗粒越小，同热空气接触的表面积越大，热交换速度更快，热效率也越高。3.2 真空冷冻干燥技术将杂粮浓浆经过冷冻固定，在低温真空的条件下，使其中的水分由冰直接升华，以达到干燥的目的，在干燥的过程中不受张力作用，使其不变形。真空冷冻干燥技术是将杂粮浓浆在较低的温度（-10-50）下冻结成固态，然后在真空（1.313帕）下使其中的水分直接升华，最终使其脱水的干燥技术。值得注意的是，真空干燥技术与其他技术相比，设备投资大，能源消耗和药品成本高，限制了真空冷冻干燥技术的进一步发展。因此，节能降耗，降低成本，已经成为了该技术领域当前面临的最重要的问题。3.3 电热鼓风干燥技术电热鼓风干燥箱为干燥热敏性、易分解和易氧化的物质而设计，能够向内部充入惰性气体，对于物品进行快速干燥。将物料均匀放入真空烘箱附带的烘牌内，将烘盘放入干燥箱内。关紧箱门，放气阀，箱门上有螺栓，可使箱门和硅胶密封条紧密结合。依据真空泵的性能，抽到压力表为极限值为准。用此种技术生产的产品色泽最佳，但制得的产品很难粉碎。产品容重高，吸水能力较高，PH和Vc低，溶水指数较好。烘箱干燥的产品颗粒分散程度差，颗粒多聚集态，不利于复水后产品品质。4 喷雾干燥技术4.1 原理利用水平方向作高速旋转的圆盘给予溶液以离心力，使其以高速甩出，形成薄膜、细丝或液滴，由于空气的摩擦、阻碍、撕裂的作用，随圆盘旋转产生的切向加速度与离心力产生的径向加速度，结果以一合速度在圆盘上运动，其轨迹为一螺旋形，液体沿着此螺旋线自圆盘上抛出后，就分散成很微小的液滴以平均速度沿着圆盘切径方向运动，同时液滴又受到地心吸力而下落，由于喷洒出的微粒大小不同。因而它们飞行距离也就不同，因此在不同的距离落下的微粒形成一个以转轴中心对称的圆柱体。4.2 基本工艺流程原料精选除杂清洗浸泡磨浆熟化胶体磨酶解调配过滤喷雾干燥成品 4.3 产品特点（1）绿色天然：物料在加工过程中不会添加任何色素和食品添加剂，直接进行干燥制成，纯净天然。（2）营养丰富：产品制作过程中最大限度的保留了其中的营养成分，如碳水化合物，蛋白质和微量元素等。（3）易于储存：产品含水量低，不利于微生物的生长繁殖，保质期大大延长。（4）产品质量好：干燥过程中，尽管采用高温空气80800，其物料温度仍不会超过周围热空气的温度。（5）产品具有良好的分散性，流动性和溶解性。（6）简单方便：生产过程简化，操作控制方便。喷雾干燥通常用于处理湿含量40%90%溶液，不经浓缩一次干燥成粉状产品，不需要后期粉碎和筛选，减少了生产工序。5 杂粮粉喷雾干燥技术研究现状5.1 国外研究现状喷雾干燥已经是一种被工业界广泛接受的干燥工艺，特点是可以把初始状态为含固液体通过特殊设计的雾化器雾化后再与干燥介质接触，在短时间内完成蒸发而获得干燥的食品。但是喷雾干燥的热效率只有40%左右，因此喷雾干燥的研究还要继续提高和深入。从国际上唯一的干燥技术的专业期刊上的论文统计数字中也可以发现，喷雾干燥一直是一个热门的研究方向。发表于Drying Technology的不同干燥技术的论文为67篇，而喷雾干燥占了32%。最近国际上有些学者把超声雾化用于喷雾干燥中，取得一些成果。Berger1给出了小型超声雾化器的原理。其基本原理是：利用足够强度的超声场，让液体从超声源表面释放出细小的雾滴，这些液滴再与周围空气接触，完成蒸发干燥过程。 随着计算机技术的发展，快速获得复杂数学模型解变得可行。国际上运用计算流体力学（Computational Fluid Dynamic,简称CFD）技术来模拟整个喷雾干燥的过程，已取得了相当的成果7-9。5.2 国内研究现状喷雾干燥技术出现至今已有一百多年的历史，喷雾干燥应用的领域已非常广泛，从最早的奶粉领域，发展到现在几乎涉及到所有的加工和生产领域，例如医药、食品、环保、化工、催化剂、染料、颜料、色素、精细化工品、林化产品、天然提取物、环境保护等领域10-22。目前在喷雾干燥方面，大部分集中在对于该技术的应用性研究，特别是对于一些特殊物料如含糖量高、带有活性物质等的喷雾干燥。国内在引进吸收消化国外雾化器技术的基础上，具有了自主知识产权的雾化器设计能力，现在国内有些厂家可以制造不同规格的离心式雾化器。目前国内单台雾化能力最大的离心式雾化器，每小时的雾化能力达到了45t，并且已经在化工行业中得到了运用和验证。6 展望综上所述，无论是国外还是国内，对喷雾干燥技术的研究和完善依然有很长的路要走。综合几年来各国研究动态，我们可以看出，企业需要继续进行新型雾化器的研究，来应对市场对干燥食品的特殊的要求。考虑到喷雾干燥低热效率，喷雾干燥技能技术仍然需要我们继续努力。随着技术的不断进步与发展喷雾干燥技术将不只局限于杂粮粉的制备，还将拓展到专用食品添加剂的制取、微胶囊化食品的生产等，在食品领域中有这广阔的发展前。参考文献1Berger H L.Ultrasonic Liquid AtomiztionJ.Theory and Application,1998.2Michael wiggenhorn.Scale-Up of liposome Manufacturing:Combining High Prcssurc Liposome Extrusion with Drying TcchnologicsD.Munich:Ludwig-Maximilians-Univcrsity,2007.3Bouchard A,Jovanovic N,Jiskoot W,et al.Lysozyme particle formation duringsupercritical fluid drying Particle morphology and molecular integrityJ.Journal of Supercritical Fluid,2007,40:293-307.4Bouchard A,Jovanovi N,Crommelin Daan J A,et al.Crystallinity of 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