蒸煮擠壓營養強化米的流化干燥特性研究

◎ 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，為蒸煮擠壓營養強化米的工業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 蒸煮擠壓營養強化米濕樣品制備工藝流程

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

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。