米糠膨化預處理工藝的應用與探討

來源:環(huán)球糧機網(wǎng)發(fā)布時間:2015-06-25 14:52:00

我國稻谷年總產(chǎn)量約1.98億t[1],穩(wěn)居世界第一位,其米糠資源極其豐富,經(jīng)加工大米可產(chǎn)生990萬t以上的米糠(出糠率按5%計)。一般糙米含糠5~8%,米糠含油脂18~22%[2],與大豆的含油量相近似,如果全部用于制油可得170多萬t米糠油。米糠油中含有豐富的油酸(42%)、亞油酸(38%)、維生素E(90~163mg/100g)、谷維素(2~3%)、甾醇(1.5~3.5%)和磷脂等,具有很高的營養(yǎng)保健價值,是一種極具開發(fā)潛力的油脂。

然而我國每年米糠油和玉米胚芽油總產(chǎn)量只有3萬t左右,大多數(shù)米糠被用作飼料,只是一小部分用于制取食用油脂。這主要是由于米糠原料比較分散,集中起來比較困難,特別是米糠中含有脂肪酶,能將鮮米糠所含的油分迅速分解成脂肪酸和甘油等而喪失食用價值。脂肪酶分解油脂的速率隨環(huán)境溫度的升高而加快。在夏季,新鮮米糠的酸價每小時上升2~4mgKOH/g油,只需2~3天幾乎可將油分完全分解。眾所周知,采用脂肪酸含量過高的米糠制油,出油率低、毛油酸價高、煉耗大、糠粕利用率低,而且酸敗的米糠用作飼料也會使動物產(chǎn)生肚瀉,影響動物的生長發(fā)育。因此,防止米糠酸敗,保證米糠品質(zhì),促使米糠成型,減少糠粉含量,是米糠制油預處理的關鍵問題。

米糠制油一般采用浸出法,其預處理方式主要有蒸炒(烘炒)、造粒和擠壓膨化三種工藝,其中擠壓膨化工藝是目前米糠成型保鮮、防止酸敗、提高制油得率的最可靠方法之一。為了推廣“九五”糧油科技發(fā)展重點任務之一的“油料膨化工藝和設備”,應安陸市吉康糧油食品有限公司的要求,安陸市天星糧機廠將其原有設備改造為30 t/d膨化浸出工藝設備。改造后日處理量達到42 t/d,溶劑損耗平均為5 kg/t料,糠粕殘油率平均為0.9%,取的了良好的效果。

1.傳統(tǒng)預處理工藝

米糠浸出制油前的預處理,傳統(tǒng)工藝主要有造粒成型和蒸炒(烘炒)成型兩種。這兩種方式雖然工藝成熟、穩(wěn)定,但也有不少弊端,如動力、蒸汽消耗大,粉末度大,色澤深,干粕殘油高,溶劑損耗大,浸出設備的生產(chǎn)率低,易使平轉(zhuǎn)浸出器產(chǎn)生搭橋現(xiàn)象,精煉得率低等。

2.膨化預處理工藝

2.1膨化成型保鮮原理

[3]膨化亦稱為結構化或組織化,即利用膨化機的不等距非標準螺旋系統(tǒng)的擠壓推進,米糠間隙中的氣體被擠出,并迅速被物料填充,米糠受剪切作用而產(chǎn)生回流,使機膛內(nèi)的壓力增大,隨著螺旋與機膛間的摩擦使米糠的晶體達到充分混合、擠壓、加熱、膠合、糊化而產(chǎn)生組織變化,脂肪層結構遭到破壞;同時機械能轉(zhuǎn)化為熱能,機膛內(nèi)溫度很快升高到125℃左右,有效的鈍化了米糠中的各種酶的活性,破壞了脂肪層結構;米糠被擠壓到出口處時,淀粉、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為粘性狀態(tài),壓力由高壓瞬間變?yōu)槌海斐伤盅杆俚貜慕M織結構中蒸發(fā)出來,使其內(nèi)部形成無數(shù)的微孔結構,冷卻干燥后,米糠即膨化成型。

2.2工藝流程

原料米糠→糠粞分離→調(diào)質(zhì)→油料膨化機→冷卻→(包裝計量)→浸出車間→精煉車間→成品油

3.應用與討論

3.1原料米糠

吉康糧油食品有限公司所使用的米糠原料主要以本市精米廠生產(chǎn)的米糠為主,其水分為11~14%,含油量為17~20%。

3.2膨化前準備

3.2.1米糠進入膨化機前必須預先進行糠粞分離。因為原料中如含有較多的碎米和粗糠殼等雜質(zhì),會加快膨化機的磨損,更重要的是碎米含有較多的淀粉,使米糠在膨化過程中形成不了適當?shù)膲毫?,而且會使膨化物料結構松散,達不到良好的膨化效果,極易增加浸出料的粉末度和干粕殘油,而影響浸出效果。

3.1.2原料米糠的水分對膨化機的工作甚有影響,它直接決定膨化后的彈性與塑性。米糠水分過高,物料彈性差,不能產(chǎn)生足夠的壓力和熱能適宜的破壞油細胞和酶;而水分過低,物料塑性差,會使膨化溫度過高,物料焦化,加深物料顏色,并易堵塞膨化機,也不能產(chǎn)生良好的膨化物料。根據(jù)使用結果,米糠入機前水分應控制在11~13%為宜。

3.1.3入機的溫度和環(huán)境溫度對膨化效果及產(chǎn)量也有一定的影響。對原料米糠進行預熱的膨化效果和產(chǎn)量都比未預熱米糠的要好。夏季的膨化機產(chǎn)量要比冬季時高20%左右,這是由于室溫較高使膨化機達到正常工作的預熱時間較短。

3.2米糠膨化

米糠經(jīng)過膨化機的高壓(小于1.5 MPa)、高溫(105~140℃)、剪切、摩擦、膨爆等瞬時作用,

發(fā)生了一系列復雜的物理變化和化學變化,冷卻后形成直徑大約3~5mm長度不等的具有多微孔結構和一定強度的膨化顆粒。

3.2.1米糠水分含量由膨化前11~13%降為7~9%,含油量相應上升了0.5~2個百分點。在貯存過程中,膨化米糠的含水量基本無變化,與生糠相比水分增長緩慢。

3.2.2膨化促使淀粉和蛋白質(zhì)分子間斷裂而糊化和變形、重組,并破壞油細胞,使油分子呈自由狀態(tài)。米淀粉糊化溫度為58~61℃。少量淀粉在擠壓過程中與細胞破裂釋放出的油脂形成絡合物,并且活性淀粉、活性蛋白產(chǎn)生粘性將料胚粘在一起,油分充分混合而分布均勻,一經(jīng)釋放出膨化機,其中的水分極快的揮發(fā)出來,干燥冷卻后,即形成具有一定擠壓強度、不易粉碎、無粉末且內(nèi)部多微孔結構的膨化米糠顆粒。膨化米糠的容重由原來的300~395kg/m3增加到470~625kg/m3,增加了55%以上,因此浸出溶劑滲透率、滲速率提高為傳統(tǒng)浸出工藝的6倍[4]。試驗證明膨化米糠顆粒有極好的滲透性,僅需40分鐘的浸出時間即可達到0.5%的殘油率。

表1  預處理米糠與浸出特性[5]

項  目
 預 處 理 方 式
 
蒸 炒
 膨 化
 造 粒
 
滲透率(cm/min)
 5.8
 38.0
 5.0
 
滲濾速度(ml/cm2/min)
 1.34
 7.61
 1.20
 

3.2.3在膨化機的瞬時(小于一分鐘)高溫作用處理下,米糠中游離脂肪酸含量明顯降低,酸價減少了3mgKOH/g油左右,而且米糠中的各種活性酶,尤其是脂肪酶、脂肪氧化酶、解脂酶以及有害菌等都得到鈍化或殺滅(如菌體脂肪酶在50~75℃即失活),有效地抑制了酸價的迅速上升,大大提高了米糠的品質(zhì)及貯存的穩(wěn)定性(見表2、表3),使膨化米糠的儲藏期延至3~7個月仍符合制油標準。

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