速食营养粉加工工艺的研究

何欢，齐森，吕美，刘春德，封义冬

（沈阳市粮油食品科学研究所，辽宁沈阳110025）

速食营养粉加工工艺的研究

何欢，齐森，吕美，刘春德，封义冬

（沈阳市粮油食品科学研究所，辽宁沈阳110025）

利用糙米、大豆、玉米、花生、红薯为主要生产原料，以高粱米、小米、绿豆、黑豆、红小豆、燕麦、大枣、黑芝麻、核桃仁为辅料，经过烘炒、混合调配、挤压膨化等工艺生产出口感细腻、营养全面、冲调方便的速食营养粉产品。对各种原辅材料的烘炒条件和挤压膨化工艺进行了研究分析，结果表明：糙米、大豆、绿豆、黑豆、黑芝麻、核桃仁的最佳烘炒条件为100℃/15min，玉米、花生、高粱米、红豆、燕麦的最佳烘炒条件为100℃/20min，小米的最佳烘炒条件为100℃/10min；最佳的挤压膨化工艺参数是：物料粒度60目、物料含水量17%、膨化温度160℃、螺杆转速400 r/min。

速食营养粉；烘炒；挤压膨化

随着人们健康意识的加强，谷物加工的过度精细化所带来的健康隐患已经被逐渐得到重视，因此，对“营养、健康、安全方便以及多样化”的杂粮健康食品的需求日趋明显[1]。各种杂粮所含的天然蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质和膳食纤维等多种营养成分，符合人体摄入的合理比例，具有极高的利用价值，同时杂粮所含的多种不饱和脂肪酸，如油酸、亚油酸、亚麻酸，磷脂、低聚糖、多肽和黄酮等生物活性物质具有防病、抗病、增强免疫力，延缓衰老的作用。研究表明，常吃杂粮能有效预防心脏病、糖尿病、高血压、肥胖症、便秘及各种癌症，同时还可以使人耳聪目明，养心安神，益肾补脾，健脑明目，防止血管硬化，强智力，壮筋骨，祛黑斑，促通便等[2]。虽然杂粮中含有较多对人体有益的纤维素、维生素和钙、磷等营养成分，但单一的杂粮由于营养单一，口感粗糙，不易消化，无法达到人们的要求，不易被大众所接受。因此，将糙米、大豆、玉米、花生、红薯、高粱、小米、绿豆、黑豆、红豆、燕麦、大枣、黑芝麻、核桃仁进行科学调配加工，研制出营养丰富、口感细腻、食用方便、符合现代人消费习惯的速食营养粉产品意义重大。本文着重对速食营养粉生产关键工艺—各种原辅材料的烘炒工艺条件和挤压膨化工艺参数进行了研究，以期找出速食营养粉最佳的加工工艺参数，旨在提高速食营养粉的风味口感和溶解速率，为我国谷物产品的加工、利用提供了新的理论依据。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

糙米、大豆、玉米、花生、红薯、高粱、小米、绿豆、黑豆、红豆、燕麦、大枣、黑芝麻、核桃仁，均为市售。

1.2仪器与设备

101A-2型数显鼓风干燥箱：吴江新亿阳烘箱制造厂；ST2106型电磁炉：美的生活电器销售有限公司；JYL-D055型料理机：九阳股份有限公司；DS56-X型双螺杆膨化机：济南高新开发区赛信机械有限公司，配有数显仪表自控系统，生产率80 kg/h，螺杆转速为0 r/min～1 600 r/min五级可调，套筒温度0℃～300℃连续可调。

1.3测试方法

水分：GB 5009.3-2010《食品安全国家标准食品中水分的测定》第一法[3]；糊化度：按照酸水解法[4]。

1.4工艺流程

原辅材料→预处理→烘炒→磨粉→混合调配→调节水分→挤压膨化→冷却→包装→成品

1.5技术要点

1.5.1原辅料筛选

选择当年产、籽粒饱满、无霉变的原辅材料。

1.5.2预处理

将糙米、大豆、玉米、花生、高粱米、小米、绿豆、黑豆、红豆、燕麦分别送入精选机中，以除去石块、草梗、麦壳、灰尘等杂物；再用流动水快速洗去泥土及杂质；将清洗好的各种原辅材料放入50℃～60℃的烘箱中烘干1 h～2 h；红薯粉的制作：将红薯洗净去皮后，进行破碎磨浆处理，之后将红薯浆过60目筛，静置处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、绿豆、黑豆、红豆、燕麦、黑芝麻、核桃仁放在锅中分别烘炒，注意小火烘炒，直至具有各种原料特有的香味。

1.5.4磨粉

将各种物料分别按各自流量进人不锈钢磨粉机料斗进行磨粉，磨粉后用60目筛筛分。

1.5.5混合调配

将处理好的糙米粉、大豆粉、玉米粉、花生粉、红薯粉、高粱粉、小米粉、绿豆粉、黑豆粉、红豆粉、燕麦粉、大枣粉、黑芝麻粉、核桃粉按照一定的比例在混合机内充分混合均匀。

1.5.6挤压膨化

采用高温高压双螺杆挤出机在不同的物料含水率、膨化温度、螺杆转速等条件下对物料进行挤压膨化处理。

1.5.7包装

因产品富含蛋白质、脂肪，所以，采用阻氧、阻水、避光的铝塑复合材质包装袋进行包装。为使消费者食用方便，可先包装成小袋，每小袋50 g，再将每10袋装入1大袋中，在大袋中充人氮气，加入除氧剂。

2　结果与分析

2.1烘炒温度和时间的确定

确定最佳烘炒温度时，把烘炒时间预设为20min。

由表1可以看出，烘炒温度对各原料感官品质有较大影响，综合考虑，确定100℃为最佳烘炒温度。

表1　烘炒温度对原料感官品质的影响Table1 Effect of baked temperature on sensory quality of main materials

表2　烘炒时间对配料品质的影响Table2 Effect of time on quality of accessories

由表2看出，糙米、大豆、绿豆、黑豆、黑芝麻、核桃仁的最佳烘炒条件为100℃/15min，玉米、花生、高粱米、红豆、燕麦的最佳烘炒条件为100℃/20min，小米的最佳烘炒条件为100℃/10min。

2.2挤压膨化工艺参数的确定

淀粉作为谷物的主要成分，在挤压过程中发生各种理化特性的变化[5-6]。糊化是淀粉蒸煮过程中最重要的变化，淀粉经糊化后转变成可发酵糖[7-8]。因此，糊化度是衡量速食营养粉挤压膨化特性的重要指标，本文以糊化度为考察指标来确定最佳的挤压膨化工艺参数。

2.2.1物料粒度对速食营养粉糊化度的影响

准确称取6份不同粒度的营养粉，每份2 000 g，调节物料含水量为15%，在膨化温度150℃、螺杆转速400 r/min的条件下进行膨化。物料粒度对速食营养粉糊化度的影响结果如图1所示。

图1　物料粒度对糊化度的影响Fig.1 Effect of material diameter on gelatinization degree

由图1可以看出，在物料粒度30目～60目范围内，营养粉的糊化度随着物料粒度的增加而升高，当物料粒度为60目时，糊化度达到最大值（88.2%），但物料粒度超过60目时，糊化度又开始下降。这可能是由于粒度决定物料的比表面积，在一定的物料含水量、膨化温度、螺杆转速条件下，适宜的物料粒度其所受的挤压力和剪切力最大，淀粉糊化充分。因此，最适宜的物料粒度为60目。

2.2.2物料含水量对速食营养粉糊化度的影响

准确称取8份60目的营养粉，每份2 000 g，调节物料含水量分别为12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%，在膨化温度150℃、螺杆转速400 r/min的条件下进行挤压膨化。物料含水量对糊化度的影响结果如图2所示。

图2　物料含水量对糊化度的影响Fig.2 Effect of moisture content on gelatinization degree

由图2可以看出，在含水量为10%～17%范围内，营养粉的糊化度随着物料含水量的增加而升高，但当物料含水量超过17%时，糊化度又开始下降。这主要是由于物料含水量较小时（低于17%），物料吸水不均匀，导致较难形成熔融状态，挤出物细而松脆；当物料含水量为17%时，淀粉颗粒吸水充分，物料内部有序的分子之间氢键断裂分散成无序状态，原来的晶体结构被破坏，从而使淀粉完全糊化；当含水量较高时（高于17%），物料润滑，机腔内挤压和剪切作用力就小，晶体结构不易被破坏，糊化度下降。因此，最佳的物料含水量为17%。

2.2.3温度对速食营养粉糊化度的影响

准确称取5份60目的营养粉，每份2 000 g，调节物料含水量为17%，固定螺杆转速400 r/min，温度对糊化度的影响结果如图3所示。

图3　膨化温度对糊化度的影响Fig.3 Effect of extrusion temperature on gelatinization degree

由图3可以看出，膨化温度在130℃～160℃范围内，营养粉的糊化度随着温度的增加而升高，当膨化温度为160℃时，糊化度达到最大值（91.2%），当膨化温度超过160℃时，糊化度又开始下降。这可能是由于膨化温度太低（低于160℃），水分子运动不剧烈，不易渗透到淀粉的空间结构内，淀粉糊化不完全；如膨化温度过高（高于160℃），物料在机筒内焦糊并结成硬块，膨化不均匀，尽管结构很疏松，但局部仍有少量未膨化开的淀粉颗粒存在，使糊化度降低。因此，最佳的膨化温度是160℃。

2.2.4螺杆转速对速食营养粉糊化度的影响

称取5份60目的营养粉，每份2 000 g，调节物料含水量为17%，膨化温度设定为160℃。螺杆转速对糊化度的影响结果如图4示。

图4　螺杆转速对糊化度的影响Fig.4 Effect of screw speed on gelatinization degree

由图4可以看出，速食营养粉糊化度随着螺杆转速的提高而增大，当螺杆转速为400 r/min时，糊化度达到最大值（90.5%），而后糊化度又开始下降。这主要是随着螺杆转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，部分大的直链淀粉变成短链的糊精和还原糖，从而使淀粉分子之间的氢键被削弱，分子结构空间增大，使得水分易于渗入，同时由于螺杆的搅拌作用，使水分在物料中分散均匀，从而使挤出物的结构和气孔的大小变的比较均匀。如螺杆转速太大（高于400 r/min），物料在挤压腔中停留的时间过短，从而使淀粉的糊化不完全，糊化度就低。因此，最佳的螺杆转速为400 r/min。

3　结论

1）糙米、大豆、绿豆、黑豆、黑芝麻、核桃仁的最佳烘炒条件为100℃/15min，玉米、花生、高粱米、红豆、燕麦的最佳烘炒条件为100℃/20min，小米的最佳烘炒条件为100℃/10min。

2）速食营养粉双螺杆挤压膨化工艺参数是：物料粒度60目、物料含水量17%、膨化温度160℃、螺杆转速400 r/min。

3）将糙米、大豆、玉米、花生、红薯、高粱、小米、绿豆、黑豆、红豆、燕麦、大枣、黑芝麻、核桃仁进行科学调配，研制出的速食营养粉产品营养丰富、口感细腻、食用方便、符合现代人消费的习惯，是现代人快速补充均衡营养的理想健康食品。

[1]何国卿,李庆龙,李江其,等.全谷物杂粮米及其发展前景初探[J].农业机械,2012(2)：26-29

[2]孙奥,李江其,李江平,等.杂粮复合米加工技术[J].粮油食品科技, 2012,20(2)：40-41

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB5009.3—2010中国标准书号[S].北京：中国标准出版社,2010

[4]黄传坤.食品检验与分析[M].北京：中国轻工业出版社,1993

[5]黄诚,周长春,尹红,等.玉米产品挤压膨化特性的影响因素[J].食品与发酵工业,2007,33(4)：91-93

[6]朱永义,赵仁勇,林利忠.挤压膨化对糙米理化特性的影响[J].中国粮油学报,2003,18(2)：45-47

[7]张裕中,王景.食品挤压加工技术与应用[M].北京：中国轻工业出版社,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

何欢（1982—），女（汉），工程师，本科，主要从事粮食及其副产物深加工方面的研究工作。