模頭結(jié)構(gòu)參數(shù)對花生蛋白擠壓組織化感官評定的影響

郎珊珊

（蘭州理工大學(xué) 機電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

植物蛋白擠壓組織化過程是一個多輸入多輸出系統(tǒng)，影響擠壓效果的變量很多，包括結(jié)構(gòu)參數(shù)與操作參數(shù)，其中機筒溫度、物料含水率、喂料速度、螺桿轉(zhuǎn)速等操作參數(shù)對產(chǎn)品目標(biāo)參數(shù)的影響研究較多，螺桿構(gòu)型在之前的相關(guān)研究中也已有涉及，但模頭結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究鮮見報道。試驗顯示，模頭結(jié)構(gòu)對組織蛋白纖維組織化結(jié)構(gòu)的影響非常顯著，同時影響螺桿計量均化段的背壓大小，進而影響計量均化段的充滿度。因此，研究模頭結(jié)構(gòu)參數(shù)對植物蛋白擠壓組織化的影響，對于雙螺桿擠壓機模頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計具有重要的理論價值和實際指導(dǎo)意義。

本研究擬以高溫脫脂花生粕為原料，應(yīng)用TXLL110型雙螺桿擠壓膨化機進行擠壓組織化加工，分析模頭直段長徑比、錐段角度、錐段長度等結(jié)構(gòu)參數(shù)對擠壓組織化產(chǎn)品感官評定的影響，并討論擠壓組織化花生蛋白的最佳模頭結(jié)構(gòu)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)備

雙螺桿擠壓膨化機：TXLL110型，北京金地三福膨化機制造有限公司。主機功率為110kW；螺桿直徑為Φ85mm；壓縮比為1：3。機筒采用蒸汽加熱，模具采用水循環(huán)冷卻。

1.2 試驗原料

高溫脫脂花生粕：蛋白質(zhì)含量（干基）55%、氮溶解指數(shù)20%、粗脂肪含量（干基）1.7%、含水率8%，太陽石（青島）植物油有限公司；谷朊粉：蛋白質(zhì)含量約70%，含水率≤8%，市售；原料配比：高溫脫脂花生粉（高溫脫脂花生粕經(jīng)粉碎95%過80目篩）85%、谷朊粉15%。

1.3 試驗方法

（1）工藝條件。試驗在表1列出的相同擠壓工藝條件下進行。

表1 擠壓工藝條件

（2）試驗設(shè)計。采用單因素試驗設(shè)計方法，試驗因素包括模頭直段長徑比、錐段角度、錐段長度，其相應(yīng)的因素水平如表2所示。在考察某個因素時，其它因素需暫定其水平，試驗因素的暫定水平分別為：模頭直段長徑比5：1，錐段角度60°，錐段長度24mm。

表2 單因素試驗方案

1.4 感官評定

感官評定設(shè)計：組織5人專業(yè)評定小組，對擠壓花生蛋白進行外觀形態(tài)、組織狀態(tài)、口感風(fēng)味方面的感官評定，最高總分為10，如表3所示。其中，外觀形態(tài)、組織狀態(tài)、口感風(fēng)味的權(quán)重系數(shù)分別為 0.2、0.4、0.4。

表3 感官評定設(shè)計

2 結(jié)果與分析

由圖1可知：隨著模頭直段長徑比的增大，擠壓組織化花生蛋白感官評定呈現(xiàn)先升后降的趨勢，當(dāng)模頭直段長徑比在3～5時，組織化花生蛋白感官評定逐漸升高，增幅較大，到5時達到最高，之后開始下降。

組織化花生蛋白感官評定隨著錐段角度的增大而逐漸增大，當(dāng)錐段角度在30～60°時，組織化花生蛋白感官評定穩(wěn)步提升，增幅平緩，到60°時達到最高，繼續(xù)增大錐度角度，組織化花生蛋白感官評定急劇下降。

隨著錐段長度的增加，擠壓組織化花生蛋白感官評定呈現(xiàn)先升后降的趨勢，當(dāng)錐段長度在9～24mm時，組織化花生蛋白感官評定逐漸升高，到24mm時達到最高，之后略有下降。

圖1 模頭結(jié)構(gòu)參數(shù)對擠壓組織化花生蛋白感官評定的影響

3 討論

（1）模頭直段長徑比的加大，易于建立模頭壓力分布，但模頭直段長徑比過大，將導(dǎo)致組織化花生蛋白組織化度降低，出料穩(wěn)定性差。模頭直段長徑比過小致使建壓困難，影響花生蛋白組織化結(jié)構(gòu)的形成。試驗表明，模頭直段長徑比在4～6時，擠壓組織化花生蛋白的感官評定較好。

（2）錐段角度主要影響對物料的引導(dǎo)性，錐段角度較小利于物料堆積，出料連續(xù)穩(wěn)定。錐段角度較大不利于對物料的引導(dǎo)。試驗表明，錐段角度在30～60°時，擠壓組織化花生蛋白可獲得較好的感官評定。

（3）錐段長度的大小綜合反映模口直徑與錐段角度的影響，錐段長度較長，將提高模頭建壓能力；錐段長度較短物料的引導(dǎo)性會下降。試驗表明，錐段長度在21～27mm時，擠壓組織化花生蛋白的感官評定較好。

4 結(jié)語

（1）通過試驗研究了模頭結(jié)構(gòu)參數(shù)中模頭直段長徑比、錐段角度、錐段長度對擠壓組織化花生蛋白感官評定的影響，并從機理上對試驗結(jié)果做出解釋，對于雙螺桿擠壓機模頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有指導(dǎo)意義。

（2）通過分析試驗數(shù)據(jù)，得到模頭直段長徑比、錐段角度、錐段長度對擠壓組織化花生蛋白感官評定的影響趨勢，進而得到試驗優(yōu)選的模頭結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍：模頭直段長徑比4～6，錐段角度30～60°，錐段長度21～27mm。

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