鹰嘴豆粉滚筒干燥工艺条件的优化

2022-02-21唐晓娜王墨阳尹红力

食品工业 2022年1期

唐晓娜，王墨阳，尹红力*

1. 黑龙江省绿色食品科学研究院（哈尔滨 150028）；2. 哈尔滨市疾病预防控制中心（哈尔滨 150028）

鹰嘴豆（chickpea）是豆科鹰嘴豆属中一年生或多年生草本植物，别名桃豆、鸡豌豆[1]。鹰嘴豆是世界上栽培面积较大的豆类作物之一，同时也是世界上第二大消费豆类，属于高营养豆类植物[2-3]。鹰嘴豆营养成分全面丰富，除含有丰富的碳水化合物和蛋白质之外，还含有丰富的多种氨基酸、膳食纤维、维生素和微量矿物质元素等[4]。鹰嘴豆还具有较好的药用价值和食疗作用，其功效主要体现在润肺、消炎、强骨、养颜、消毒和健胃等方面[5]。

滚筒干燥装置一般由一个或多个内部加热的旋转滚筒组成。浆糊状物料均匀涂布在滚筒外表面获得以导热方式传递的热量，物料内水分受热蒸发以得到脱水产品[6]。滚筒干燥方法具有适应性广、热效率高、干燥速度快、能耗小、设备成本低等优点，是一种广泛应用于食品工业的干燥方式[7]。利用滚筒干燥方式生产鹰嘴豆粉有利于提高产品的品质并赋予产品较好的冲调性，而相关研究尚未见诸报道。因此，采用正交试验方法对滚筒干燥生产鹰嘴豆粉工艺条件进行研究，以期为鹰嘴豆粉的生产加工及综合利用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设备

新疆鹰嘴豆（市售）；蛋白酶（10 000 U/g，河北乐泉生物科技有限公司）；淀粉酶（20 000 U/g，石家庄春信生物科技有限公司）；纤维素酶（20 000 U/g，山东巨荣生物工程有限公司）。

Y0505型双滚筒干燥机（东台市食品机械厂有限公司）；JMS-80胶体磨（廊坊市通益机械有限公司）；FW-200型高速万能粉碎机（北京市中兴伟业仪器有限公司）；均质机（上海东华高压均质机厂）；磨浆机（广州雷迈机械有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 鹰嘴豆基本成分含量的测定

水分测定，采用烘箱干燥法[8]；灰分测定，采用干法灰化法[9]。粗蛋白测定，采用凯氏定氮法[10]；粗脂肪测定，采用索氏提取法[11]；淀粉测定，采用酸水解测定还原糖法[12]；膳食纤维测定，采用酶-质量法[13]。

1.2.2 工艺流程

鹰嘴豆→除杂→浸泡→打浆→磨浆→预糊化蒸煮→酶解→均质→滚筒干燥→冷却→成品

1.2.3 鹰嘴豆粉加工工艺

将鹰嘴豆除杂后，加入一定量的水，经过浸泡后利用胶体磨粗磨过滤去皮，滤浆加热到50 ℃，加入质量分数0.50%的淀粉水解90 min，水解完毕后再加入质量分数0.65%的蛋白酶水解120 min，加入质量分数0.6%的纤维酶水解6 h，水解完毕后在14 MPa压力下均质。将浆料在55～60 ℃下糊化一定时间，滚筒干燥、冷却获得产品。

1.2.4 成膜率的测定[14]

滚筒干燥后，以纸附于膜的空洞及不成膜处，绘出其大小，估算面积m1，通过滚筒转速、半径及长度计算出相应成膜面积m0。成膜率按式（1）计算。

式中：m0为理论成膜面积，cm2；m1为未成膜面积，cm2。

1.2.5 单因素试验

研究浆料质量浓度、滚筒转速和滚筒温度对成膜率的影响。

1.2.5.1 浆料质量浓度的影响

分别配制质量浓度为300，400，500，600和700 g/L的浆料溶液，控制滚筒表面温度130 ℃、转速6 r/min。

1.2.5.2 滚筒转速的影响

控制浆料质量浓度500 g/L、滚筒表面温度130 ℃，分别设定滚筒转速3.0，4.0，5.0，6.0和7.0 r/min，进行滚筒干燥研究。

1.2.5.3 滚筒温度的影响

在浆料质量浓度500 g/L、滚筒转速6 r/min条件下，分别调节滚筒表面温度110，120，130，140和150 ℃进行滚筒干燥研究。

1.2.6 滚筒干燥工艺参数的优化

在单因素试验的基础上，采用L9(34)正交试验表进行优化，试验因素和水平表见表1。

表1 正交试验因素和水平表

2 结果与分析

2.1 鹰嘴豆基本成分

鹰嘴豆营养成分质量分数为水分9.23%±0.08%、淀粉58.06%±0.11%、粗蛋白18.76%±0.06%、粗脂肪5.52%±0.09%、膳食纤维5.79%±0.10%、灰分2.64%±0.04%。从鹰嘴豆粉营养成分可以看出，其营养丰富且全面，其中淀粉是鹰嘴豆的主要成分，因此，鹰嘴豆可作为营养稳定剂提供特性黏度、组织和黏稠等功能性特性等[3]。除此之外，鹰嘴豆中蛋白质质量分数也相对较高，可以作为优良的植物蛋白质资源。鹰嘴豆中的脂肪质量分数相对较低，有报道称鹰嘴豆中的脂肪多为对人体十分有利的不饱和脂肪酸[1]。通过测定鹰嘴豆基本成分可以发现其具有很好的开发价值和利用价值。

2.2 单因素试验结果

2.2.1 浆料质量浓度对鹰嘴豆粉成膜率的影响

从图1可以看出，鹰嘴豆粉滚筒干燥过程中，浆料质量浓度对鹰嘴豆粉的成膜率有很大的影响。浆料质量浓度较低时，成膜效果较差，这可能是由于在一定转速和温度条件下，物料无法干燥成片状，与刮刀容易粘连成糊[15]。随着浆料质量浓度增加，鹰嘴豆粉的成膜率逐渐变好，但浆料质量浓度超过500 g/L后，鹰嘴豆粉成膜率的增幅显著下降，这可能是由于浆料质量浓度过高，造成物料在滚筒表面的流动性变差且布膜不均，且过高的质量浓度阻碍胶磨和均质效果。综合考虑，浆料质量浓度500 g/L时进行鹰嘴豆粉的滚筒干燥较为适宜。

图1 不同浆料质量浓度对成膜率的影响

2.2.2 滚筒转速对鹰嘴豆粉成膜率的影响

由图2可以看出，滚筒转速对鹰嘴豆粉成膜率有一定影响。随着滚筒转速逐渐升高，鹰嘴豆粉的成膜率先升高后降低。滚筒转速一方面会影响物料成膜厚度，另一方面也决定物料的干燥时间[16]。滚筒转速越快，其料膜厚度越小，越有利于物料的干燥，但同时物料在滚筒表面停留时间就越短，这不但影响干燥效果，同时也对物料的成膜性具有一定影响。综合考虑，在保证一定料膜厚度的前提下，选择滚筒转速6 r/min较为适宜。

图2 滚筒转速对成膜率的影响

2.2.3 滚筒温度对鹰嘴豆成膜率的影响

由图3可以看出，随着滚筒表面温度的升高，物料成膜率逐渐变好，物料经过干燥水分逐渐降低。但温度超过130 ℃时，随着温度升高，成膜效果逐渐变差，且产品颜色逐渐变深，并会伴有焦糊现象出现。综合考虑，滚筒表面温度选择130 ℃较为适宜。

图3 滚筒转速对成膜率的影响

2.3 正交试验结果

在单因素试验基础上，以浆料质量浓度、滚筒转速和滚筒温度为因素，以成膜率为指标设计L9(34)正交试验优化鹰嘴豆粉滚筒干燥的最佳工艺参数，正交试验结果见表2。

由表2的极差分析可知，影响滚筒干燥对鹰嘴豆粉成膜率的因素顺序依次为滚筒转速＞浆料质量浓度＞滚筒温度。以鹰嘴豆粉成膜率为指标优化的理论最佳滚筒干燥工艺因素水平组合为A2B2C2，即浆料质量浓度500 g/L、转速6.0 r/min、滚筒温度130 ℃，在此条件下鹰嘴豆粉的成膜效果最好。在最佳条件下进行验证试验，鹰嘴豆粉的成膜率为94.31%±0.12%。