利用流化床造粒技術改善黑豆玉米粉的品質

2018-04-27 00:48:16高長城解迪

長春大學學報 2018年2期

高長城，解迪

(長春大學食品科學與工程學院，長春 130022)

流化床造粒是將常規濕法造粒的混合、制粒和干燥三個步驟在密閉容器內一次完成的方法。其原理為壓縮空氣和粘合劑溶液由噴嘴霧化噴至處于流化狀態的物料粉末上，霧滴接觸粉末聚結在其周圍形成大顆粒，同時再由繼續噴入的溶液滴落在大顆粒表面，使顆粒與顆粒，粉末與顆粒相互架橋結合，逐漸形成較大的顆粒。干燥后，霧滴形成的液體橋變成固體橋，得到規則或不規則的多孔顆粒，制得的顆粒密度小，粒度均勻，沖調、流動性好。

大豆磷脂是將大豆油生產過程中毛油水化脫膠時得到的副產物進行進一步脫水、純化處理而得[1]。由卵磷脂、腦磷脂等成分組成，是人體生物膜的重要組成部分，具有很高的營養價值。大豆磷脂作為一種性能優良的天然離子型表面活性劑，具有兩性電離特性，在熱水沖調時有較強的乳化作用，同時磷脂的粘度較高，可以將顆粒物粘著在表面，從而增大顆粒之間的空隙，利于沖調[2]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黑豆玉米粉(通過擠壓膨化工藝自制)；WBF-2G型多功能流化床(重慶艾伯特機電有限公司)；BT100-2J型蠕動泵(保定蘭格恒流泵有限公司)；大豆磷脂(北京美亞斯林志技術有限公司)；試驗所用試劑均為國產分析純。

1.2 方法

1.2.1 產品流動性

用注入法測定產品的休止角α：將粉體從漏斗上方慢慢加入，從漏斗底部漏出的物料在水平面上形成圓錐狀堆積體的傾斜角。

(1)

式中，h為錐體高度，r為錐體半徑，α越大，即顆粒相互粘附力越大，顆粒越小流動性越差。

1.2.2 造粒參數設置

造粒時，流化床內投放物料800 g，采用頂噴造粒工藝，選擇1 mm噴嘴，噴霧壓力選擇0.2～0.4 MPa，進風量控制在20 m3/h以下(試驗中隨造粒大小具體調節)，進風溫度選擇30～50 ℃，干燥時間10～30 min。蠕動泵轉速選擇1～6 r/min。

1.2.3 感官評價

通過單因素試驗，確定了磷脂、進風溫度(干燥溫度)、干燥時間的范圍，以產品的滋味和風味、口感、沖調性、色澤為指標，采用L9(34)正交分析，綜合感官評分的模糊綜合評判方法，確定流化床最佳工藝參數。試驗因素與水平設計如表1所示。

表1 正交試驗因素與水平表

通過正交設計，得到9個樣品，依次對每個樣品進行等級評定。稱取10g不同樣品置于一次性杯子中，加入80～90 ℃開水90 ml并攪拌，當溫度降低到50 ℃左右時，進行感官品嘗，評價標準打分如表2所示。

表2 沖調粉感官評分標準

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 蠕動泵轉速測定

一定噴霧壓力下，選擇使磷脂霧化效果好的轉速。霧化效果好，噴頭在某轉速下噴出的霧滴大小均勻。單位面積內，霧滴多、細而密；反之則大小不均，少而疏。

方法：噴頭一定高度垂直噴向白紙，取單位平方厘米內點的個數判斷霧化效果。

圖1 單位面積不同轉速下霧滴點數

由圖1可知，蠕動泵轉速越高，單位面積內霧滴數量越少，說明轉速越高霧化效果越差。因此，蠕動泵轉速選擇為1 r/min。通過測定，轉速為1 r/min時，蠕動泵的磷脂抽取量為0.29 g/min。

2.1.2 磷脂添加量的確定

試驗開始時，流化床進風量為10 m3/h，噴霧壓力0.3 MPa，進風溫度為30 ℃，干燥時間20 min。試驗中，磷脂添加量控制在5%(以1 kg計)以內，超過5%，磷脂氣味濃烈，影響感官體驗。試驗考察磷脂添加量以及添加前后，磷脂對沖調粉粘度的影響如表3所示。

表3 磷脂添加量對粘度的影響

注：數據采用3組重復測定,平均值±標準差,同列中不同字母(a,b,c,d)差異顯著,顯著水平p<0.05.

由表3得知：添加磷脂對沖調粉的粘度有顯著影響，隨著磷脂添加量的增加，沖調粉粘度逐漸增大，當磷脂添加量為3%時，沖調粉粘度達到最大值，但仍然小于未添加磷脂的沖調粉粘度；當磷脂超過3%時，沖調粉粘度逐漸減小。沖調粉通過添加磷脂造粒，能明顯減小沖調粉的粘度，隨著磷脂添加量增加，磷脂本身粘度很高，使得沖調粥黏度升高。隨著磷脂的繼續升高，磷脂在沖調粥中占比越來越大，造成沖調粥粘度減小，但此時沖調粥的磷脂氣味越來越明顯，影響沖調粥的感官評價。因此，磷脂添加量的范圍選擇為1%～3%，即10g，20g，30g。

2.1.3 進風溫度的確定

流化床進風溫度影響顆粒的大小及顆粒干燥程度，進而影響沖調粉沖調性。同時，進風溫度和干燥時間也影響產品的貨架期。試驗考察不同進風溫度對沖調粉干粉流動性的影響確定進風溫度范圍。

設置流化床進風量為10 m3/h，噴霧壓力0.3 MPa，磷脂添加量3%，干燥時間20 min。

圖2 進風溫度對流動性影響

從圖2看出，沖調粉流動性隨進風溫度的提高緩慢增加，當進風溫度高于45℃時，沖調粉流動性緩慢下降。沖調粉在流化床內被吹往上層，經霧化的磷脂小顆粒粘著在一起，形成較大的顆粒，下沉到底層，較小的顆粒繼續被吹起附著在一起，循環造粒。隨著進風溫度升高，已經形成附著抱團的小顆粒重量減輕，繼續被吹起后附著抱團形成更大的顆粒，流動性增大；當溫度繼續升高超過一定程度，抱團顆粒較干且相互碰撞，又產生細粉，流動性又減小。本試驗進風溫度范圍選擇35 ℃～45 ℃。

2.1.4 干燥時間的確定

噴霧完成，關掉噴霧，讓流體干燥一會，把水分抽走，可使產品顆粒均勻，延長產品的貨架期。流化床干燥時間也是影響沖調粉沖調性的重要因素，試驗考察不同干燥時間對沖調粉流動性的影響。試驗開始流化床進風量為10 m3/h，噴霧壓力0.3 MPa，磷脂添加量3%，進風溫度30 ℃。

圖3 干燥時間對流動性的影響

由圖3可知，干燥時間對沖調粉流動性有不利的影響，但是可使產品顆粒均勻，延長產品的貨架期。干燥時間過長，對沖調粉流動性影響很大，原因是顆粒被撞擊時間長造成細粉較多降低沖調性。試驗干燥時間范圍選擇10～20 min。

2.2 流化床參數設置

試驗通過設計L9(34)感官評價正交試驗來確定最終流化床參數，采用模糊綜合評判法對評價結果進行分析。權重分配反映了各項質量指標對沖調粥的感官質量影響程度，根據各指標在質量中作用的大小，結合實踐經驗，設權重集為X，則X=(0.4,0.3,0.2,0.1)，即沖調性40分，口感30分，滋味氣味20分，色澤10分，共計100分。由專業人員組成的評定小組(共8人)，對營養沖調粥進行感官評定，結果如表4所示。