预糊化紫薯粉制备工艺研究

胡居吾，韩晓丹，吴磊

（江西省科学院应用化学研究所，江西南昌330096）

预糊化紫薯粉制备工艺研究

胡居吾，韩晓丹，吴磊

（江西省科学院应用化学研究所，江西南昌330096）

以新鲜的紫薯为研究对象，采用滚筒干燥技术对其进行加工。以预糊化紫薯粉的成膜性及色泽为指标，通过正交实验，考察了β-环糊精添加量、滚筒表面温度及滚筒转速对滚筒干燥工艺的影响。结果表明，在β-环糊精添加量为10%、滚筒表面温度为130℃、滚筒转速为3r/min的条件下进行重复，成膜率达到91.9%，色差为5；物料浓度在25.0%～30.0%这一范围的物料浓度在滚筒干燥机具有较强的可操作性；料膜厚度为0.15mm。

滚筒干燥；紫薯粉；成膜率；工艺优化

紫薯，又叫黑薯，薯肉呈紫色至深紫色，富含淀粉、蛋白质、果胶、纤维素、维生素及多种矿物质和花青素[1-4]等成分。紫薯为花青素的主要原料之一，现在研究表明，紫薯营养丰富，并且具特殊保健功能，其中的花青素是天然的、高强效的自由基清除剂，具有抗氧化、抗衰老等功效[5]；同时，由于紫薯中富含纤维素，能促进人体肠胃蠕动、改善消化道环境、防止胃肠道疾病的发生[6]。还具有一定预防高血压[7]、抗癌的功能[8]。

但在食用紫薯时存在几点问题，首先，紫薯含有一种氧化酶，这种酶易在人的胃肠道里产生大量二氧化碳气体，若大量食用，会使人腹胀、呃逆、放屁；其次，紫薯的含糖量较高，食用过多可刺激胃酸大量分泌，使人感到烧心，同时由于胃受到过量胃酸的刺激，而收缩加强，胃酸即可倒流进食管，发生吐酸水现象。最后，不要生吃紫薯。由于紫薯中含有大量的淀粉，生吃后淀粉颗粒没有经过高温破坏，难以在体内消化。

因此，本研究采用滚筒刮板干燥技术生产的预糊化紫薯粉，很好地解决了上述问题，生产的预糊化紫薯粉使用范围广，可作为食品原料，可添加到烘焙食品、乳制品、冰淇淋、调味品、谷物早餐、固体饮料、保健品等行业。产品溶解性好，吸湿性小，不结团，不影响加工产品成型和组织结构口感好；产品风味纯正；粉体均匀，流动性好。

1 材料与方法

1.1 原料

紫薯（购于农贸市场）；β-环糊精（市售，食品级）：江苏丰园生物技术有限公司。

1.2 仪器与试剂

TG-1000滚筒干燥机（江苏健达干燥工程有限公司），DJ-打浆机（江苏科威机械有限公司主营产品），JMS-130胶体磨（廊坊市通益机械有限公司）。

1.3 工艺流程

紫薯→清洗→磨浆→包埋→均质→滚筒干燥→冷却→成品。

选取无病变、无腐烂的新鲜紫薯。洗去紫薯表面的泥沙杂物，去除表皮。将处理好后的紫薯放入打浆机上，向打浆机中加入水，得到薯浆。将处理后的薯浆中加入β-环糊精，β-环糊精加入量为薯浆质量的4%～10%，混合均匀。将包埋处理后的薯浆进行均质处理，均质压力为50MPa，时间为5min。最后滚筒干燥，在滚筒干燥过程中，滚筒表温度，物料在滚筒表面停留时间等都影响产品的质量。

1.4 成膜率的测定[9]

滚筒干燥成膜后，以纸附于膜的空洞及不成膜处，绘出其大小，估算面积为m1；通过滚筒转速、半径及长度计算出应成膜面积m0。

成膜率=（m0-m1）/m0

1.5 颜色的判定

干燥紫薯时，温度和β-环糊精等因素都会影响产品的色泽及均匀性，色泽过浅或过深，是否均匀，都影响产品的视觉、味道等感官性状。根据颜色的均一性和色泽，本实验将颜色结果分为1至5五个等级，等级越高产品颜色越好。

1.6 包埋率的计算

包埋率（%）=产品中花青素的含量/原料中花青素含量×100%

产品中花青素含量的测定：准确称取0.2 000g产品，加入20mL蒸馏水，充分振荡摇匀，准确移取5mL，在280nm处进行测定。

2 结果与讨论

2.1 不同β-环糊精加量对紫薯粉滚筒干燥的影响

加入β-环糊精的作用，一是对紫薯中的花色苷进行包埋，防止花色苷在滚筒干燥时被破坏；二是加入β-环糊精后，紫薯浆在滚筒筒体上能形成膜。因此，本实验选择不同β-环糊精添加量对滚筒干燥的影响。控制滚筒表面温度120℃，转速为3.0r/min，添加4%、6%、8%、10%薯浆质量的β-环糊精，实验结果见表1。

表1 不同β-环糊精添加量对紫薯粉滚筒干燥的影响

由表1可看出，β-环糊精的添加量对产品滚筒干燥效果有较大影响，β-环糊精添加量越高，产品干燥成膜性越好。但当增加到10%时，与8%的量相比，在产品成膜性、色泽方面基本上无差别，同时，两者在包埋率方面，也相差不大，过多的β-环糊精添加量对产品最终的营养价值有一定的影响。因此，β-环糊精添加量选择为8%较好。

2.2 滚筒表面温度对紫薯粉滚筒干燥的影响

添加紫薯浆质量8%的β-环糊精，滚筒转速3.0r/min。选用滚筒表面温度100、110、120、130℃，结果见表2。

表2 滚筒表面温度对紫薯粉滚筒干燥的影响

由表2可看出，滚筒表面温度越高，物料成膜性越好，水分含量越低。但温度过高，产品颜色加深，并有焦糊味道。综合考虑，滚筒表面温度控制在120℃为宜。

2.3 滚筒转速对紫薯粉滚筒干燥的影响

添加紫薯浆质量8%的β-环糊精，滚筒表面温度120℃，实验选用转速分别为1.0、2.0、3.0、4.0r/min，实验结果见表3。

表3 滚筒转速对紫薯粉滚筒干燥的影响

由表3可看出，滚筒转速对紫薯粉滚筒干燥有一定的影响，根据实验结果，选定滚筒转速为3.0r/min。

2.4 预糊化紫薯粉制备工艺条件的优化

根据上述单因素的实验研究结果发现，β-环糊精添加量（A）、滚筒表面温度（B）和滚筒转速（C）对预糊化紫薯粉的制备都有影响。因此，采用三因素三水平的正交实验方法对工艺条件进行优化，以色差和成膜率为评价指标，设计方案见表4，实验结果见表5。

表4 正交实验因素水平表

表5 正交实验设计及结果

从表5中比较3个因素的极差R值，RB＞RA＞RC，即滚筒表面温度＞β-环糊精添加量＞滚筒转速，说明因素B对指标的影响最大。根据K值实验结果可见，最佳工艺组合为A3B3C2，即β-环糊精添加量10%、滚筒表面温度130℃，滚筒转速3r/min。依照优化条件进行重复实验，此时成膜率达到91.9%，色差为5。

2.5 物料浓度对干燥速率和成品湿含量的影响

实验表明：在浓度25.0%～30.0%范围内，随着物料浓度的增加，干燥速率增大、成品湿含量减小；在30.0%～40.0%范围内，随物料浓度增加，干燥速率逐渐下降，成品的湿含量下降至2.0%～3.8%不再有明显变化，如图1、图2所示。

图1 平均干燥速率与物料浓度的关系

图2 成品湿含量速率与物料浓度的关系

因此，物料浓度在25.0%～30.0%这一范围的物料浓度在滚筒干燥机具有较强的可操作性，通过灵活调节料液流速和滚筒转速可获得稳定均匀的产品。

2.6 料膜厚度

料膜厚度是滚筒干燥机干燥过程中的一项重要参数，它直接影响最终产品的质量和湿基含水量。影响料膜厚度的主要参数是物料的黏度和滚筒的转速，根据物料衡算得到料膜厚度的计算公式如下：

式中，δ：料膜厚度，mm；G：料液处理量，kg/h；ρ：料液密度，kg/m3；A：滚筒有效干燥面积，m2；n：滚筒转速，r/min。

根据现场数据，G=2 000.0kg/h，ρ=1 210.0kg/m3，Aγ=3.5m2，n=3.0r/min，计算得料膜厚度为0.15mm。

3 结论

采用滚筒刮板干燥技术生产的预糊化紫薯粉，通过正交实验得到最佳工艺条件：β-环糊精添加量10%，滚筒表面温度130℃，滚筒转速3r/min。依照优化条件进行重复实验，此时成膜率达到91.9%，色差为5。物料浓度在25.0%～30.0%这一范围的物料浓度在滚筒干燥机具有较强的可操作性；料膜厚度为0.15mm。

所生产的产品使用范围广，可作为食品原料，可添加到烘焙食品、乳制品、冰淇淋、调味品、谷物早餐、固体饮料、保健品等行业。产品溶解性好，吸湿性小，不结团，不影响加工产品成型和组织结构口感好；产品风味纯正；粉体均匀，流动性好。

[1]李世敏.功能食品加工技术[M].北京:中国轻工业出版社,2007.

[2]洪镭,刘亚鸥.紫甘薯研究综述[J].吉林农业,2010,24(6):140-146.

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Production of Purple Sweet Potato Powder with the Method of Drum Dryer

Hu Ju-wu,Han Xiao-dan,Wu Lei
(Institute of Applied Chemistry,Jiangxi Academy of Sciences,Jiangxi Nanchang 330096)

The technology of processing purple sweet potato powder using a drum dryer was studied.The effect of the cyclodextrinadditive amount,roller temperature,roller rotating speed on the technology in which film forming ability of drum dryer and flour color were taken as response values was analyzed with orthogonal experiment.The optimum conditions were as follows:cyclodextrinadditive amount was 10%,roller temperature was 130℃,roller rotating speed was 3.0r/min，the film forming rate was 91.9%,and the chromatic aberration was 5.In addition,the concentration of material in the range of 25%～30% in the drum dryer had a strong operability;the thickness of the film was 0.15mm.

Drum dryer;Purple sweet potato powder;Film forming rate;Process optimization

TS235.2

A

2096-0387（2017）05-0019-04

国家自然科学基金（21265020）；江西省重点新产品项目（608225305010）。

胡居吾（1977—），男，江西南昌人，博士，副研究员，研究方向：天然产物化学。