双螺杆挤压加工玉米面膨化食品的工艺和配方研究

1、双螺杆挤压加工玉米面膨化食品的工艺和配方研究3左春柽马成林张守勤(吉林工业大学)摘 要:研究了采用 BC 45 型双螺杆挤压机加工玉米食品的工艺和配方。通过口感评价和膨化度等对比, 得出了较优的工艺参数和食品配方, 即工艺参数: 螺杆转速 150 rm in , 模头温度 160, 供料量 30 k gh; 食品配方: 玉米面69. 6% , 大米粉 17. 4% , 盐 1% , 糖 4% , 水 8% 。关键词: 挤压; 双螺杆; 玉米食品加工占 24% , 支链淀粉占 76% )、12% 的蛋白质、3% 的脂肪和 8% 的水分。大米粉含约 70% 的淀粉 (其中直链 淀粉占 15% 35

2、% , 支链淀粉占 65% 85% )、8%的蛋白质、3% 的脂肪和 8% 的水分。1. 3 工艺参数试验中可控制机器的 4 个工艺参数是机筒温 度、螺杆转速、加料量和加水量。根据以往经验, 本研究选 2 个工艺参数为恒定量: 螺杆转速为 150 rm in和供料量为 30 k gh。 在长 1. 5 m 的机筒上按物料 流方向平均划分为 6 区段, 每一区段上有电感应加热和冷却循环水通过, 可进行温度控制。除第 6 区模头温度外, 其它各区温度保持不变, 如表 2 所示。 模 头温度和加水量是可变化的参数, 通过改变这 2 个 参数和配方来对比评价挤压加工食品的质量, 以达 到选择合适的生产

3、工艺和产品配方的目的。表 2 机筒各区的温度我国年产粮食 4 500 亿 k g 左右, 而玉米就占995 亿 k g , 占总产量的 22% 。 吉林省更是玉米生产 大省, 玉米种植面积达 3 000 3 500 hm 2 , 占全国的10% , 年产玉米 140 150 亿 k g, 占全国的 15% 。吉 林省玉米人均占有量、国家调出量和出口量连续十几年居全国第一, 但玉米转化加工不足, 影响了玉米 生产的效益。 针对吉林省需要新的玉米转化加工技术, 本研究采用了近年来国际上流行的双螺杆挤压 技术加工玉米, 以便为今后开发性能更好的双螺杆 设备及制定玉米食品加工工艺和配方提供必要的依 据

4、。材料与试验方法11. 1试验设备本研究使用的设备为法国 C lex t ra l 公司生产的 BC 45 型同向旋转双螺杆挤压机。挤压螺杆长共 1. 5 m , 由 6 段不同螺距的螺杆组成, 从物料入口到出口各段的排列方式和各段的长度如表 1 所示。 挤压模头物料出口的孔径为 4 mm 。表 1 挤压螺杆的排列组合T ab. 1 Sc rew co nf igu ra t io n fo r ex t rude rT ab. 2B a r re l tem p e ra tu re s in d iffe ren tsec t io n s o f ex t rude r区 号12345温

5、度 2331581021301. 4挤压食品评价本研究参考了法国大型超市 C a r refo u r 所出售 的两种采用双螺杆挤压机加工的休闲膨化玉米果食品: 一种是 K e llo gg 公 司 生 产 的 商 标 为 M ie l Pop s的膨化玉米果; 另一种是 D ano n e 公司生产的商标 为 C raco t te 的膨化玉米果。新研究的玉米挤压食品在质量上希望达到这两种产品的质量。 初步选择工艺和配方时, 把新开发挤压食品在外观和口感上和 这两种产品做比较, 以缩小研究范围。然后根据测试挤压食品的表观密度和水活性 ( 代表食品结构孔隙螺纹元件长 mm50030035025

6、05050螺距 mm5035251518151. 2原料以商品玉米面和水为主要原料, 配以大米粉、白 砂糖和食盐。 玉米面含 75% 的淀粉 ( 其中直链淀粉收稿日期: 19992052193 吉林省科技发展计划项目和机械工业发展基金项目左春柽, 教授, 长春市人民大街 142 号 吉林工业大学农业机 械系, 130025 E 2m a il: zccpo st. ju t. edu. cn92农业工程学报2000 年中水分活动的综合参数和水合率, 参见文献1来在技术上确定最后的产品加工工艺和配方。表 3 给出 了参考产品和希望新开发挤压食品的技术参数。表 3 希望研究的玉米挤压产品达到的质量

7、T ab. 3 O b jec t ive o f co rn snack qua lity p ro du ced b y ex t ru de r 图 2 大米粉含量、加水量和模头温度对挤压食品膨化度的影响Inf luence o f d ie tem p e ra tu re, r ice and w a te r co n ten t s o n sw e lling ra te产品名新研究M ie l pop sC raco t te表观密度k g. m - 3水活性2290. 3691180. 397200< 0. 6F ig. 2在本研究中把挤压食品的膨化度做为确定较优工艺

8、条件和配方的重要参考参数, 在口感好的条件下希 望膨化度高而且稳定。 从图中可以看出: 加水量增 加, 挤压食品的膨化度下降, 在试验粉料水分约为8% 的条件下, 加水量不大于 10% 为宜; 而模头温度 对挤压食品膨化度影响不够稳定, 但大米粉为 20%时 ( 图 2) 挤压食品的膨化度对模头温度变化不敏 感, 即此比例的大米粉有助于保证膨化食品的最后 质量均匀易控。2. 2 产品的密度变化图 3 和图 4 所示为挤压食品的表观密度随大米 粉比例和加水量及机筒温度改变而变化的情况。 由于表观密度代表了产品的酥脆程度, 因此本研究希望挤压食品的表观密度不大而且稳定。 从图中可以 看出: 加水量

9、增加, 挤压食品的表观密度增加; 加水 量大于 10% 时, 挤压食品的表观密度在 300 5001. 5 试验方法本研究在法国第戎国立生物食品和营养工程学 院的双螺杆实验室完成。 试验期间得到了法国朋友 的技术帮助, 根据该实验室的研究成果: 最好的膨化 效果需要 1% 的盐和 4% 的糖。它们都是为了改善食品的口感, 含糖浓度增加可提高产品的粘度, 但将抑 制产品的糊化程度。 合适的含糖浓度可以使玉米产 品膨化度增加 2% 8% 。因此, 本次配方研究只针 对增加大米粉和水的量。根据过去的研究, 加水量应 在 8% 15% 范围之内, 因为它直接影响产品的密度、结构和糊化程度。试验前把一定

10、比例的原料用搅 拌机均匀混合。物料从挤压机挤出后, 直接取样测取 水活性、膨化度和表观密度。产品的水活性和含水量 由红外水活性测试仪测定。 膨化度定义为挤出物直 径的平方与模头孔径的平方之比。 评价产品的口感时, 把产品由切粒机切成约直径为 1 cm的球体状,3k g m ; 大 米 粉 比 例 增 加, 挤 压 食 品 的 表 观 密 度 降低; 在 8% 的加水量和机筒模头温度大于 140条件 下, 挤压食品的表观密度很稳定。放在 50的烘箱中烘干 2 3 m in。观察产品的外观和孔隙结构时可借助食品图像处理系统放大。试验结果和讨论22. 1膨化度分析如图 1 和图 2 所示为在不同的大

11、米粉比例 ( 这 里指大米粉占玉米面与大米粉总和的比例) 和加水 比例下挤压食品膨化度随模头温度、加水量和大米 粉比例的变化情况。图 3 大米粉含量、加水量和模头温度对挤压食品表观密度的影响F ig. 3 Inf luence o f d ie tem p e ra tu re, r ice and w a te r co n ten t s o n ex t ruded den sity2. 3 工艺条件和配方的确定根据希望达到产品的质量, 首先可以排除挤压食品表观密度大于 200 k g m 3 的配方和工艺参数。 口感评价也证实表观密度大时, 挤压食品太硬。同时 为获得较大的膨化度, 希

12、望加水量小; 但淀粉糊化要 求一定的水合反应速度, 因此加水量不宜小于 8% 。图 1 大米粉 15% 时, 加水量和模头温度对挤压食品膨化度的影响F ig. 1 Inf luence o f d ie tem p e ra tu re and w a te r co n ten t o n ex t ru sio n exp an sio n w ith 15% o f r ice pow de r第 3 期左春柽等: 双螺杆挤压加工玉米面膨化食品的工艺和配方研究93玉米面 69. 6% , 盐 1% , 糖 4% ; 相应的工艺条件为:模头温度 160, 螺杆转速 150 rm in ,

13、供料速度 30 k g h; 对应的其它参数为: 挤压食品的水活性 0. 22, 功耗 555 kJ k g, 挤压时物料在机筒内的平均停留时 间 1 m in。图 4 大米粉含量、加水量和模头温度对挤压食品表观密度的影响F ig. 4 Inf luence o f d ie tem p e ra tu re, r ice and w a te r co n ten t o n ex t ruded den sity考虑到保证加工时的挤压食品质量稳定, 机筒温度应大于 140 (如图 4)。 这样, 可以供选择的有以下3 种可能:3结论1 ) 本研究得出的较优工艺参数为: 螺杆转速150 rm

14、 in , 供料量 30 k gh , , 模头温度 160, 供水量 2. 4 k g h。2) 本研究参照 2 种以玉米为主的双螺杆挤压 食品, 得 出 的 较 佳 配 方 为: 玉 米 面 69. 6% , 大 米 粉17. 4% , 盐 1% , 糖 4% , 水 8% 。3) 双螺杆挤压机的操作只是玉米挤压加工的 重要环节之一, 本研究并没有考虑其后加工, 如烘干、喷油、调料等。 进一步地研究工艺条件对玉米淀 粉的糊化和最优的工艺配方对玉米挤压加工的应用 具有重要的意义。大 米 粉 比 例 15% , 加 水 量 8% ,153, 挤压食品水活性为 0. 23;大 米 粉 比 例 2

15、0% , 加 水 量 8% ,160, 挤压食品水活性为 0. 22;大 米 粉 比 例 25% , 加 水 量 8% ,150, 挤压食品水活性为 0. 3。模 头 温 度模 头 温 度模 头 温 度机筒温度增加, 可以增加糊香味和酥脆; 但也不希望挤压食品太脆, 因为这样不宜包装等后处理。最 后, 根据两种参考食品的表观有细小的蜂窝和香脆的口感对比后, 确定的模头温度和大米粉比例分别是 160和 20% 。 按供料速度 30 k g h 换算, 加水8% 则加水量为 2. 4 k g h。 加玉米粉和大米粉共占87% , 计算可以得出的最后配方为: 大米粉 17. 4% , 参 考 文 献

16、 Ge rv is P. N ew sen so r a llow ing co n t inuo u s w a te r ac t iv ity m ea su rem en t o f subm e rged o f so lid sub st ra te fe rm en ta t io n s. B io tech no lo gy and b io eng inee r ing,1989, 33 (1) : 266 2711Study on Cook in g Ex trus ion Con d it ion s an dForm ula of Corn Sna ck by Tw

17、in Screw Ex truderZuo C hunc he ng M a C he ng linZha ng S ho uq in(J il in U n iv e rs ity of T ech nology , C h ang ch u n 130025)A bstra c t: T h e coo k in g ex t ru sio n co n d it io n s an d fo rm u la o f co rn sn ack p ro du ced b y BC 45 co 2ro ta t in g tw in sc rew ex t ru de r w e re d iscu ssed in th is p ap e r. It is fo u n d th a t th e co rn sn ack w ith h igh qu a lity can b e p ro du ced o n th e fo llow in g co n d it io n s: 160 o f th e d ie tem p e ra tu re, 150 rm in o