速食營養粉加工工藝的研究

何歡，齊森，呂美，劉春德，封義冬

（沈陽市糧油食品科學研究所，遼寧沈陽110025）

速食營養粉加工工藝的研究

何歡，齊森，呂美，劉春德，封義冬

（沈陽市糧油食品科學研究所，遼寧沈陽110025）

利用糙米、大豆、玉米、花生、紅薯為主要生產原料，以高粱米、小米、綠豆、黑豆、紅小豆、燕麥、大棗、黑芝麻、核桃仁為輔料，經過烘炒、混合調配、擠壓膨化等工藝生產出口感細膩、營養全面、沖調方便的速食營養粉產品。對各種原輔材料的烘炒條件和擠壓膨化工藝進行了研究分析，結果表明：糙米、大豆、綠豆、黑豆、黑芝麻、核桃仁的最佳烘炒條件為100℃/15min，玉米、花生、高粱米、紅豆、燕麥的最佳烘炒條件為100℃/20min，小米的最佳烘炒條件為100℃/10min；最佳的擠壓膨化工藝參數是：物料粒度60目、物料含水量17%、膨化溫度160℃、螺桿轉速400 r/min。

速食營養粉；烘炒；擠壓膨化

隨著人們健康意識的加強，谷物加工的過度精細化所帶來的健康隱患已經被逐漸得到重視，因此，對“營養、健康、安全方便以及多樣化”的雜糧健康食品的需求日趨明顯[1]。各種雜糧所含的天然蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素、礦物質和膳食纖維等多種營養成分，符合人體攝入的合理比例，具有極高的利用價值，同時雜糧所含的多種不飽和脂肪酸，如油酸、亞油酸、亞麻酸，磷脂、低聚糖、多肽和黃酮等生物活性物質具有防病、抗病、增強免疫力，延緩衰老的作用。研究表明，常吃雜糧能有效預防心臟病、糖尿病、高血壓、肥胖癥、便秘及各種癌癥，同時還可以使人耳聰目明，養心安神，益腎補脾，健腦明目，防止血管硬化，強智力，壯筋骨，祛黑斑，促通便等[2]。雖然雜糧中含有較多對人體有益的纖維素、維生素和鈣、磷等營養成分，但單一的雜糧由于營養單一，口感粗糙，不易消化，無法達到人們的要求，不易被大眾所接受。因此，將糙米、大豆、玉米、花生、紅薯、高粱、小米、綠豆、黑豆、紅豆、燕麥、大棗、黑芝麻、核桃仁進行科學調配加工，研制出營養豐富、口感細膩、食用方便、符合現代人消費習慣的速食營養粉產品意義重大。本文著重對速食營養粉生產關鍵工藝—各種原輔材料的烘炒工藝條件和擠壓膨化工藝參數進行了研究，以期找出速食營養粉最佳的加工工藝參數，旨在提高速食營養粉的風味口感和溶解速率，為我國谷物產品的加工、利用提供了新的理論依據。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

糙米、大豆、玉米、花生、紅薯、高粱、小米、綠豆、黑豆、紅豆、燕麥、大棗、黑芝麻、核桃仁，均為市售。

1.2儀器與設備

101A-2型數顯鼓風干燥箱：吳江新億陽烘箱制造廠；ST2106型電磁爐：美的生活電器銷售有限公司；JYL-D055型料理機：九陽股份有限公司；DS56-X型雙螺桿膨化機：濟南高新開發區賽信機械有限公司，配有數顯儀表自控系統，生產率80 kg/h，螺桿轉速為0 r/min～1 600 r/min五級可調，套筒溫度0℃～300℃連續可調。

1.3測試方法

水分：GB 5009.3-2010《食品安全國家標準食品中水分的測定》第一法[3]；糊化度：按照酸水解法[4]。

1.4工藝流程

原輔材料→預處理→烘炒→磨粉→混合調配→調節水分→擠壓膨化→冷卻→包裝→成品

1.5技術要點

1.5.1原輔料篩選

選擇當年產、籽粒飽滿、無霉變的原輔材料。

1.5.2預處理

將糙米、大豆、玉米、花生、高粱米、小米、綠豆、黑豆、紅豆、燕麥分別送入精選機中，以除去石塊、草梗、麥殼、灰塵等雜物；再用流動水快速洗去泥土及雜質；將清洗好的各種原輔材料放入50℃～60℃的烘箱中烘干1 h～2 h；紅薯粉的制作：將紅薯洗凈去皮后，進行破碎磨漿處理，之后將紅薯漿過60目篩，靜置處理后取沉淀烘干粉碎即可。

1.5.3烘炒

把糙米、大豆、玉米、花生、高粱米、小米、綠豆、黑豆、紅豆、燕麥、黑芝麻、核桃仁放在鍋中分別烘炒，注意小火烘炒，直至具有各種原料特有的香味。

1.5.4磨粉

將各種物料分別按各自流量進人不銹鋼磨粉機料斗進行磨粉，磨粉后用60目篩篩分。

1.5.5混合調配

將處理好的糙米粉、大豆粉、玉米粉、花生粉、紅薯粉、高粱粉、小米粉、綠豆粉、黑豆粉、紅豆粉、燕麥粉、大棗粉、黑芝麻粉、核桃粉按照一定的比例在混合機內充分混合均勻。

1.5.6擠壓膨化

采用高溫高壓雙螺桿擠出機在不同的物料含水率、膨化溫度、螺桿轉速等條件下對物料進行擠壓膨化處理。

1.5.7包裝

因產品富含蛋白質、脂肪，所以，采用阻氧、阻水、避光的鋁塑復合材質包裝袋進行包裝。為使消費者食用方便，可先包裝成小袋，每小袋50 g，再將每10袋裝入1大袋中，在大袋中充人氮氣，加入除氧劑。

2　結果與分析

2.1烘炒溫度和時間的確定

確定最佳烘炒溫度時，把烘炒時間預設為20min。

由表1可以看出，烘炒溫度對各原料感官品質有較大影響，綜合考慮，確定100℃為最佳烘炒溫度。

表1　烘炒溫度對原料感官品質的影響Table1 Effect of baked temperature on sensory quality of main materials

表2　烘炒時間對配料品質的影響Table2 Effect of time on quality of accessories

由表2看出，糙米、大豆、綠豆、黑豆、黑芝麻、核桃仁的最佳烘炒條件為100℃/15min，玉米、花生、高粱米、紅豆、燕麥的最佳烘炒條件為100℃/20min，小米的最佳烘炒條件為100℃/10min。

2.2擠壓膨化工藝參數的確定

淀粉作為谷物的主要成分，在擠壓過程中發生各種理化特性的變化[5-6]。糊化是淀粉蒸煮過程中最重要的變化，淀粉經糊化后轉變成可發酵糖[7-8]。因此，糊化度是衡量速食營養粉擠壓膨化特性的重要指標，本文以糊化度為考察指標來確定最佳的擠壓膨化工藝參數。

2.2.1物料粒度對速食營養粉糊化度的影響

準確稱取6份不同粒度的營養粉，每份2 000 g，調節物料含水量為15%，在膨化溫度150℃、螺桿轉速400 r/min的條件下進行膨化。物料粒度對速食營養粉糊化度的影響結果如圖1所示。

圖1　物料粒度對糊化度的影響Fig.1 Effect of material diameter on gelatinization degree

由圖1可以看出，在物料粒度30目～60目范圍內，營養粉的糊化度隨著物料粒度的增加而升高，當物料粒度為60目時，糊化度達到最大值（88.2%），但物料粒度超過60目時，糊化度又開始下降。這可能是由于粒度決定物料的比表面積，在一定的物料含水量、膨化溫度、螺桿轉速條件下，適宜的物料粒度其所受的擠壓力和剪切力最大，淀粉糊化充分。因此，最適宜的物料粒度為60目。

2.2.2物料含水量對速食營養粉糊化度的影響

準確稱取8份60目的營養粉，每份2 000 g，調節物料含水量分別為12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%，在膨化溫度150℃、螺桿轉速400 r/min的條件下進行擠壓膨化。物料含水量對糊化度的影響結果如圖2所示。

圖2　物料含水量對糊化度的影響Fig.2 Effect of moisture content on gelatinization degree

由圖2可以看出，在含水量為10%～17%范圍內，營養粉的糊化度隨著物料含水量的增加而升高，但當物料含水量超過17%時，糊化度又開始下降。這主要是由于物料含水量較小時（低于17%），物料吸水不均勻，導致較難形成熔融狀態，擠出物細而松脆；當物料含水量為17%時，淀粉顆粒吸水充分，物料內部有序的分子之間氫鍵斷裂分散成無序狀態，原來的晶體結構被破壞，從而使淀粉完全糊化；當含水量較高時（高于17%），物料潤滑，機腔內擠壓和剪切作用力就小，晶體結構不易被破壞，糊化度下降。因此，最佳的物料含水量為17%。

2.2.3溫度對速食營養粉糊化度的影響

準確稱取5份60目的營養粉，每份2 000 g，調節物料含水量為17%，固定螺桿轉速400 r/min，溫度對糊化度的影響結果如圖3所示。

圖3　膨化溫度對糊化度的影響Fig.3 Effect of extrusion temperature on gelatinization degree

由圖3可以看出，膨化溫度在130℃～160℃范圍內，營養粉的糊化度隨著溫度的增加而升高，當膨化溫度為160℃時，糊化度達到最大值（91.2%），當膨化溫度超過160℃時，糊化度又開始下降。這可能是由于膨化溫度太低（低于160℃），水分子運動不劇烈，不易滲透到淀粉的空間結構內，淀粉糊化不完全；如膨化溫度過高（高于160℃），物料在機筒內焦糊并結成硬塊，膨化不均勻，盡管結構很疏松，但局部仍有少量未膨化開的淀粉顆粒存在，使糊化度降低。因此，最佳的膨化溫度是160℃。

2.2.4螺桿轉速對速食營養粉糊化度的影響

稱取5份60目的營養粉，每份2 000 g，調節物料含水量為17%，膨化溫度設定為160℃。螺桿轉速對糊化度的影響結果如圖4示。

圖4　螺桿轉速對糊化度的影響Fig.4 Effect of screw speed on gelatinization degree

由圖4可以看出，速食營養粉糊化度隨著螺桿轉速的提高而增大，當螺桿轉速為400 r/min時，糊化度達到最大值（90.5%），而后糊化度又開始下降。這主要是隨著螺桿轉速的提高使淀粉所受的剪切力也增大，淀粉分子在剪切力作用下，部分大的直鏈淀粉變成短鏈的糊精和還原糖，從而使淀粉分子之間的氫鍵被削弱，分子結構空間增大，使得水分易于滲入，同時由于螺桿的攪拌作用，使水分在物料中分散均勻，從而使擠出物的結構和氣孔的大小變的比較均勻。如螺桿轉速太大（高于400 r/min），物料在擠壓腔中停留的時間過短，從而使淀粉的糊化不完全，糊化度就低。因此，最佳的螺桿轉速為400 r/min。

3　結論

1）糙米、大豆、綠豆、黑豆、黑芝麻、核桃仁的最佳烘炒條件為100℃/15min，玉米、花生、高粱米、紅豆、燕麥的最佳烘炒條件為100℃/20min，小米的最佳烘炒條件為100℃/10min。

2）速食營養粉雙螺桿擠壓膨化工藝參數是：物料粒度60目、物料含水量17%、膨化溫度160℃、螺桿轉速400 r/min。

3）將糙米、大豆、玉米、花生、紅薯、高粱、小米、綠豆、黑豆、紅豆、燕麥、大棗、黑芝麻、核桃仁進行科學調配，研制出的速食營養粉產品營養豐富、口感細膩、食用方便、符合現代人消費的習慣，是現代人快速補充均衡營養的理想健康食品。

[1]何國卿,李慶龍,李江其,等.全谷物雜糧米及其發展前景初探[J].農業機械,2012(2)：26-29

[2]孫奧,李江其,李江平,等.雜糧復合米加工技術[J].糧油食品科技, 2012,20(2)：40-41

[3]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB5009.3—2010中國標準書號[S].北京：中國標準出版社,2010

[4]黃傳坤.食品檢驗與分析[M].北京：中國輕工業出版社,1993

[5]黃誠,周長春,尹紅,等.玉米產品擠壓膨化特性的影響因素[J].食品與發酵工業,2007,33(4)：91-93

[6]朱永義,趙仁勇,林利忠.擠壓膨化對糙米理化特性的影響[J].中國糧油學報,2003,18(2)：45-47

[7]張裕中,王景.食品擠壓加工技術與應用[M].北京：中國輕工業出版社,1998,56-79

[8]Harper JM.Extrusion of Food[M].Boca Raton FL：CRC Press,1984

Research on Production Technique of Instant Nutrition Powder

HE Huan，QI Sen，Lü Mei，LIU Chun-de，FENG Yi-dong
（Shenyang Oils and Grains Food Science Research Institute，Shenyang110025，Liaoning，China）

Using Brown rice，soybean，corn，peanut，sweet potato as main raw material，using sorghum rice，millet，mung bean，black bean，red bean，oats，jujube，black sesame，walnut as adjuvant material，by baking，mixing and extrusion，producting instant nutrition powder of exquisite taste，comprehensive nutrition and convenient beverage.All kinds of raw material baked conditions and extrusion are studied and analyzed.Results indicate that the best baking condition of brown rice，soybean，mung bean，black soya bean，black sesame，walnut is 100℃/15 min，the best baking condition of corn，peanuts，red beans，oats，sorghum rice is 100℃/20 min，the best baking condition of millet is 100℃/10 min；and the optimum technological conditions of extrusion are particle size 60mesh，moisture content 17%，extrusion temperature 160℃，and screw speed 400 r/min.

instant nutrition powder；baking；extrusion

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.16.017

2013-07-09

何歡（1982—），女（漢），工程師，本科，主要從事糧食及其副產物深加工方面的研究工作。