蒸煮挤压营养强化米的流化干燥特性研究

2018-04-19李学琼

现代食品 2018年24期

◎ 李学琼

（重庆市农产品质量安全中心，重庆 400020）

在蒸煮挤压营养强化米的生产过程中，干燥是重要工序之一。干燥不仅影响生产效率，而且对蒸煮挤压营养强化米的外观及食用品质有极其重要的影响，尤其是干燥条件。过强的干燥条件易使蒸煮挤压营养强化米表面龟裂，爆率高，外观品质和食用品质变差；过弱的干燥条件会延长干燥时间，生产效率低。

对挤压造粒人造米的干燥特性，仅熊善柏、赵思明[1]等做过相关研究，而流化床干燥未见报道。流化床干燥特别适合于颗粒状物料的干燥，为寻求蒸煮挤压营养强化米的干燥特性及适宜的干燥条件，用流化床干燥装置，对多种不同干燥条件进行测试，得到蒸煮挤压营养强化米的干燥特性和适宜的干燥工艺参数，为蒸煮挤压营养强化米的工业化生产提供理论数据[2-4]。

1 材料与方法

1.1 供试材料

蒸煮挤压营养强化米湿样品（实验室自制）。

1.2 主要仪器设备

BF-I 型拌粉机（济南赛信膨化机械有限公司）；SX2000-75 型蒸煮挤压机（济南赛信膨化机械有限公司）；JA2004 型电子天平（上海精科天平仪器厂）；DHG-9140A 电热恒温鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）；LG100B 型流化床干燥装置（浙江浙江中控科教仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 蒸煮挤压营养强化米湿样品制备工艺流程

原料粉碎→（加水及营养素等）混料→喂料→蒸煮挤压→成型→蒸煮挤压营养强化米湿样品。

1.3.2 干燥试验设计

流化床干燥试验的影响因素有热空气温度、热空气流速（或风量）和物料装载量（或装载厚度），试验安排如下，设定干燥装置的热风风温、热风风速后，待风温稳定后，将样品倒在在流化床上，进行干燥。试验中，每隔6 min 迅速取6 g 样品，用自封袋包装，测其含水率。当干燥至水分不再变化时（流化床上的压差计不再变化）停止干燥。

1.4 分析测定方法

1.4.1 水分测定

按照GB/T 21305-2007 中的水分测定方法进行测定，最终测得蒸煮挤压营养强化米湿样品的初始含水率为27%（湿基），干基含水率37%。

1.4.2 数据的处理方法

干燥特性曲线的绘制及拟合采用Matlab7.0 软件。

2 干燥特性曲线及其拟合

为考察蒸煮挤压营养强化米的干燥特性，还需要得到其干燥速率曲线。将干基含水率数据与干燥时间进行回归分析，得出干基含水率与时间的回归数学模型。由于蒸煮挤压营养强化米干燥时间和含水率之间是非线性关系，选择多项式回归模型如下式（1）。

式（1）中y—含水率（干基），%；x—干燥时间，min；b0，b1，… ，bi—阶多项式系数；ε—服从正态分布N（0、δ2）的随机变量。

为提高回归曲线的精度，采用Matlab7.0 软件对回归曲线进行拟合。经过polyfit（x，y，n）命令的拟合，找出较优的n 阶，得出相应的多项式回归方程；再应用polyval（a，x）命令，得出多项式的拟合值。得到不同条件下的拟合方程（其中x 表示干燥时间，y 表示干基含水率）。

2.1 不同温度下的拟合方程

不同温度下的拟合方程见表1。

2.2 不同风速下的拟合方程

50 ℃下不同风速的拟合方程如表2 所示。

表2 不同风速下的拟合方程表

温度对蒸煮挤压营养强化米的干燥速率的影响较大。在干燥初期，热空气温度越高，下降幅度越大，曲线越陡峭。经过约20 min 的降速干燥后，干燥速率下降较慢；然后经过约30 min 的等速干燥，最后再降速干燥。这与一般物料干燥时的升速、等速、降速干燥特性不同，观察不到升速干燥阶段。这可能是由于蒸煮挤压营养强化米的组织结构与一般农产品物料不同。因为蒸煮挤压营养强化米是一种重组产品，其结构的密实性不如一般的农产品原料，相对疏松多孔性决定了水分的迁移形式与普通农产品物料不同，水分更易向表面移动，水分蒸发快，干燥时间短，在试验所取的温度段内（在第一个5 min 内）升速即完成，因而表现出降速—等速—降速的干燥特点。

风速对干燥速率的影响与温度的趋势相似，随风速的增加，初期干燥速率下降较快，后期干燥速率下降减慢。在第9 min 左右时，不同风速的干燥速率基本一致。在第35 min 左右达到等速干燥阶段，40 min后以降速干燥到终点。

装载厚度对干燥速率的影响与风速及其相似，装载厚度越小，初期干燥速率下降幅度越大，后期干燥速率下降较慢。在10 min 左右，不同厚度下的样品干燥速率一致。在第40 min 左右达到等速干燥阶段，经过约10 min 左右的等速干燥后，再降速干燥到终点。