基于豆漿通電加熱加工的豆渣飼料制備技術

王冉冉 朱 敏 李法德

大豆營養豐富，是我國普遍喜愛的食品，我國是大豆的主要產地，2010年度中國大豆產量為1520萬噸，2012年和2015年，我國大豆產量將分別達到1796萬噸和1950萬噸。豆渣是豆制品的副產品,國內外大豆加工企業需要花費大量的精力和財力來處理豆渣。

其實豆渣含有較豐富的營養物質，其粗蛋白含量可達25%～30%，是一種沒能充分開發利用的蛋白質資源，是飼喂的廉價飼料之一。但是目前,有相當部分的豆渣被白白浪費,同時造成環境污染。原因有兩點：一是豆渣中含有抗營養因子，主要包括胰蛋白酶抑制劑、植酸、單寧、大豆凝集素、脲酶等，加工或者飼用不當，不僅會造成大豆蛋白營養價值的下降，而且還會危害動物的健康，影響畜禽生產機能；二是豆渣含水量高達85%～90%，易腐敗，會引起拉肚甚至中毒。

采用通電加熱可解決上述問題，因此本文提出了通過通電加熱方法實現的對豆渣進行飼料加工的方式。

1 通電加熱技術

早在20世紀初，通電加熱技術就開始用于牛奶的加熱消毒，但由于當時沒有合適的電極材料和電能價格過高，致使該項技術并未成功推廣。隨著科學技術的發展，特別是近20多年來，由于電極材料的改進，通電加熱技術又重新引起人們的重視而成為研究的熱點（Amatore等,1998）。

通電加熱技術具有加熱均勻、快速、無加熱面、易控制、電能轉化率可達95%（Ghnimi等,2008）和環境友好，并能實現固體食品和含有顆粒的液固混合食品的高溫快速殺菌等優點，該項技術被認為是食品加工操作過程中最具有發展潛力的熱處理技術之一（FDA,2001）。

通電加熱的基本原理是把食品物料作為電路的一部分，當電流（一般為交流電）通過食品物料時，由于食品物料固有的阻抗特性而將電能直接轉化為熱能，從而達到加熱的目的。

圖1 通電加熱原理

2 飼料制備方式

2.1 去渣

在我國豆制品的加工方式習慣采用先去渣后煮漿，而在日本采用帶渣煮漿再分離的方式。這里，本文采用先帶渣煮漿再分離的加工方式。

目前，在規模化傳統豆制品加工的煮漿操作中，煮漿系統可分為間歇式或連續式，其熱源一般采用高溫水蒸氣。從傳熱方式看，有直接加熱法和間接加熱法。直接加熱法就是將高溫水蒸氣直接通入豆漿中而使豆漿溫度升高；間接加熱就是利用間壁式換熱器將蒸汽的熱量傳遞給豆漿。

在傳統的水浴鍋加熱方式下，由于加熱過程中有換熱面存在，因此，使用帶渣煮漿方式對煮漿的溫度控制要求非常嚴格，控制不當容易造成污垢在換熱面上的粘附，產生糊鍋的現象。對蒸汽直接加熱來說，由于將蒸汽直接導入豆漿，往往使豆漿的固形物含量降低，且不易控制；蒸汽法加熱對于豆漿來講，可以利用對流換熱，達到均勻加熱的目的，而對于豆渣來講，如果利用這種加熱方式，豆渣大多都沉積在底部，且大都不參與對流換熱，同時也不利于豆漿的換流。本文中采用的通電加熱方式由于是直接利用物料本身的焦耳熱來進行加工的，因此不存在傳統意義上的換熱面，可以在加熱中對豆漿和豆渣同時進行加工。

2.2 豆渣飼料制備流程

本文提出的基于通電加熱煮漿系統的豆渣飼料制備流程見圖2。在流程中，大豆精選、浸泡和磨碎工藝，與普通的豆制品加工工藝相同，在這里不再贅述。

圖2 基于通電加熱煮漿系統的豆渣飼料制備

煮漿采用連續加熱方式實現，通過離心泵給加熱室送豆漿，見圖3。

圖3 通電加熱煮漿方式

在通電加熱煮漿過程中，由于造成豆渣和豆漿腐敗的細菌主要是嗜熱脂肪芽胞桿菌及其近似菌，此類菌耐熱性很強，因此必須采用高溫殺菌。但殺菌時間太長則會造成豆制品的營養成分損失，一般為135℃殺菌7 s，稱為超高溫瞬時殺菌方式。系統中，先通過預熱室1將豆漿加熱至70℃左右，然后通過離心泵調整流速，使豆漿在加熱室中通過時間約為7 s，加熱室中分為幾個小加熱室，在第一加熱室中，使豆漿迅速升溫至135℃，而其后的加熱室的作用就是溫度保持。

由于豆漿受熱會沸騰，從而發生鼓泡翻滾的現象，因此，在系統中，設置煮漿壓力為1.5倍大氣壓，通過針閥進行壓力控制。

煮漿的溫度控制和時間控制由單片機為中央處理器的控制系統實現，通過負反饋系統來完成對煮漿系統的實時控制，軟件流程圖見圖4。

圖4 通電加熱軟件流程

3 達到的效果

3.1 殺菌

實驗表明，超高溫的滅菌效果后，豆漿中的所有細菌以及各種芽孢菌都被殺滅，產品處于比較安全的狀態。將產品放置于36℃恒溫箱內保存，連續30 d每天測定其細菌總數和大腸菌群。36℃下保存10 d內,產品細菌總數未超出1 cfu/ml，30 d后產品細菌總數仍未超過10 cfu/ml，未發現大腸桿菌。

豆渣中的殺菌效果與豆漿中相同，在連續式通電加熱過程中，由于整個加工過程不與空氣直接接觸，因此在豆渣制備過程中，實現了全封閉加工，加工完成后進行無菌包裝，保證了豆渣的保質時間。

3.2 抗營養因子

大豆中部分抗營養因子對熱是不穩定的，如胰蛋白酶抑制劑、大豆凝集素、脲酶等，充分加熱就已經失活。某些抗營養因子溶于水，如低聚糖、賴丙氨酸等，水浸泡就已經使其溶于水而存在于豆渣中含量減少。而經過熱處理后，單寧和植酸雖然破壞的少，但是由于大豆中這兩部分的含量很低，所以殘存于豆渣中對于禽畜沒有影響。

因此，在經過處理后，豆渣中的抗營養因子對于禽畜不會產生影響，達到了豆渣的處理目的。

4 結論

基于本文所述的豆漿通電加熱技術的豆渣制備，具有兩大主要優點，一是在制備之后，菌落總數很低，不打開包裝在常溫下能夠長時間保存，這對豆渣飼料的長途運輸和飼料的利用地域極為有利，同時也利于養殖戶的飼料保存，這將極大的提高豆渣在飼喂中的利用率。二是對抗營養因子的失活處理，使養殖戶可以不對豆渣進行再加工，可以與其他飼料直接混合飼喂，方便了養殖戶的操作，降低了飼料的制備成本。

綜上所述，使用本文所述制備方式，不僅可以給養殖戶提供一種廉價的營養豐富的飼料，也可以解決大豆加工企業豆渣處理的難題，降低豆制品加工成本，從而刺激國內大豆種植業發展。

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