摘 要

試驗研究了在不同溫度,、不同蒸汽添加量以及不同的壓力環(huán)直徑條件下，擠壓膨化對玉米糊化度的影響,。結(jié)果表明:膨化溫度和玉米糊化度存在線性關(guān)系,；玉米糊化度與原料中水分存在著二次關(guān)系，其方程為Y=-1.307X2+10.75X+67.8,；要得到品質(zhì)優(yōu)良的膨化料,，也不能忽視壓力環(huán)的作用。

玉米是世界上最重要的糧食之一,，其營養(yǎng)成分優(yōu)于稻米,、薯類等，缺點是顆粒大,、食味差,、粘性小。隨著玉米加工工業(yè)的發(fā)展,，玉米的食用品質(zhì)不斷改善,，形成了種類多樣的玉米食品。玉米膨化食品是20世紀70年代以來興起并迅速盛行的方便食品,，具有疏松多孔,、結(jié)構(gòu)均勻、質(zhì)地柔軟的特點,，不僅色,、香,、味俱佳，而且提高了營養(yǎng)價值和食品消化率,。

玉米淀粉經(jīng)高溫蒸煮,，淀粉顆粒中淀粉大分子之間的氫鍵削弱，造成淀粉顆粒的部分解體,，形成網(wǎng)狀組織,，粘度上升發(fā)生糊化現(xiàn)象。糊化是淀粉蒸煮過程中最重要的變化,，淀粉經(jīng)糊化后糖化酶才能更好地對其作用,，將其轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵性糖。谷物原料經(jīng)擠壓膨化后其淀粉糊化度明顯升高,，已有資料報道：淀粉經(jīng)擠壓膨化處理后其糊化度能達到90%以上,，而傳統(tǒng)工藝糊化率僅為80%～85%。本試驗擬對玉米擠壓膨化后的淀粉糊化度變化規(guī)律進行研究,，并得到較優(yōu)擠壓參數(shù),。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 膨化玉米的制備

首先，對玉米進行篩選,、磁選,，初清后進入待粉碎倉，然后入粉碎機粉碎,，達到粒度要求的玉米粉料,，由傳送帶送入膨化工段的喂料倉，調(diào)質(zhì)后,，經(jīng)膨化機擠壓成形,，再經(jīng)冷卻后得到膨化玉米產(chǎn)品。

1.1.2 取樣

本試驗所分析測定的膨化玉米樣品,，來自于牧羊集團的試驗基地,。

1.1.3 膨化設(shè)備

膨化機型號為牧羊TPH200型，主機功率為110kW,，螺桿直徑為200mm,，套筒分為喂料區(qū)、混合區(qū),、剪切區(qū)和瀉壓區(qū)4個區(qū),，分別命名為1區(qū)、2區(qū),、3區(qū)和4區(qū),。

1.1.4 試劑

99％乙醇,、2mol/l醋酸緩沖液（pH值4.8）,、10mol/l氫氧化鈉,、2mol/l醋酸、2.63μg/ml葡萄糖淀粉酶液,、0.025mol/l鹽酸,。

1.1.5 儀器

攪拌器、玻璃均質(zhì)器,、l～2ml移液管,、臺式離心機、分析天平（感量0.1mg）,。

1.2 操作方法

試樣的調(diào)制：試樣 20g（或20ml）,，加入200ml濃度為99％的乙醇，投入高速旋轉(zhuǎn)的家用混合器中連續(xù)旋轉(zhuǎn)1min,，使之迅速脫水,。生成的沉淀物用3號玻璃過濾器抽濾，加入約50ml濃度為99％的乙醇,，然后用50ml乙醚脫水干燥后,，放在氯化鈣干燥器中，以水力抽濾泵減壓干燥過夜,，用研缽將其輕輕粉碎,，仍保存在同樣的干燥器中備用。

將100mg上述的干燥試料放入磨砂配合的玻璃均質(zhì)器中,，加8ml蒸餾水,，用振動式攪拌機攪拌至基本均勻為止。然后將均質(zhì)器上下擺動反復(fù)幾次,，使之成為均勻的懸浮液,。再用振動式攪拌機均勻，隨即各取懸浮液2ml注入2只容量為20ml的試管中,，分別用作被檢液和完全糊化檢液,。向被檢液試管加2mol/l醋酸緩沖液（pH值4.8）1.6ml和水0.4ml，而向完全糊化檢液試管添加10mol/l NaOH溶液0.2ml,，在證實已于室溫下完全溶解之后,，加2mol/l醋酸1.6ml（酸的添加量需預(yù)先通過試驗決定，其量為使pH值調(diào)至4.8時所用的醋酸量）,。最后加水使容量為4ml,。將這2只試管放在37℃的恒溫槽中預(yù)保溫數(shù)分鐘后，添加酶液lml,，每隔5～10min振蕩1次,，共反應(yīng)60min。然后,，將反應(yīng)液0.5ml加入預(yù)先準備好0.025mol/l鹽酸10ml（起停止反應(yīng)的作用）的錐底離心管中,，上下振蕩數(shù)次,，在轉(zhuǎn)速為 3 000r/min的離心機中分離10min。取上層清液0.5ml,，用蒸餾水稀釋1倍,，用Somogyi-Nelson方法定量還原糖。

1.3 統(tǒng)計分析

采用Excel等軟件對數(shù)據(jù)進行處理分析,、計算各性狀的平均數(shù)及相對誤差等,。

2 結(jié)果計算

糊化度=［被檢液的光密度（或糖量）／完全a化檢液的光密度（或糖量）］×100%。

本試驗中對于同一樣品用相同方法重復(fù)測定3次,然后取其結(jié)果平均值,要求2次測定的相對誤差不超過10%,。

3 注意事項

市售的玻璃均質(zhì)器的磨砂配合是硬性配合,，需用150目或400目的金剛砂來調(diào)節(jié)配合。均質(zhì)器的配合,，以在干燥狀態(tài)下磨砂配合棒能緩慢地自然落下者為好,。

葡萄糖淀粉酶可采用內(nèi)孢霉或黑曲霉的粗酶，酶活力以在pH值為4.8的醋酸緩沖液（0.2mol／l）中,，在37℃能將0.2％的可溶性淀粉生成100g分子葡萄糖的酶量作為1個單位（U）,。

4 結(jié)果與分析

4.1 膨化溫度對玉米糊化度的影響

玉米經(jīng)過3.0mm篩網(wǎng)的粉碎機粉碎，含水率13％左右,，4區(qū)的壓力環(huán)直徑分別為180,、180、185,、190mm,。通過向筒體夾套通入飽和蒸汽來改變擠壓溫度，研究其糊化度的變化,具體結(jié)果見表1,。由表1中可以看出,，未經(jīng)擠壓原料的糊化度很低,為14.7%；而通過擠壓加工糊化度可達到90%以上, 糊化度有了大幅度上升,。同時,，由表1可以看出，溫度對玉米糊化度有很大影響,。具體表現(xiàn)為：在一定范圍內(nèi),，溫度越高，糊化度越高,。

4.2 膨化過程中蒸汽添加量對玉米糊化度的影響

玉米經(jīng)過3.0mm的篩網(wǎng)粉碎機粉碎,，含水量為13%左右，4區(qū)的壓力環(huán)直徑分別為180,、180,、185、190mm，夾套的4個區(qū)溫度分別保持在95,、100,、125、130℃左右,，通過改變通入調(diào)質(zhì)器的蒸汽添加量,，改變調(diào)質(zhì)溫度來研究其糊化度的變化,，結(jié)果見表2,。由表2可見，在擠壓膨化過程中,，蒸汽的添加量與糊化度存在著二次關(guān)系,，其方程為Y=-1.307X2+10.75X+67.8。因蒸汽添加量與調(diào)質(zhì)溫度呈正相關(guān)關(guān)系,，而調(diào)質(zhì)溫度易測且準確,，故本試驗采用調(diào)質(zhì)溫度表示蒸汽添加量的變化。蒸汽添加量過低或過高（膨化機一定的轉(zhuǎn)速條件下）膨化機的擠壓力都不高,，當蒸汽添加量低于或高于一定值時,，腔內(nèi)的壓強都會降低，因此糊化度也會降低,。

4.3 膨化機中壓力環(huán)直徑對玉米糊化度的影響

玉米經(jīng)過3.0mm的篩網(wǎng)粉碎機粉碎,，含水量13％左右，在不改變其它工藝參數(shù)的情況下,，即調(diào)質(zhì)溫度為95℃,，夾套的4區(qū)溫度分別保持在95、100,、125,、130℃左右，通過改變壓力環(huán)的直徑,，研究其對糊化度的影響,見表3,。由表3可知，在一定的范圍內(nèi),，壓力環(huán)的直徑越大,，糊化度越高。由于壓力環(huán)與擠壓套筒的間距很小,，原料在推進的過程中,，隨著壓力環(huán)直徑的逐漸增大，擠壓腔內(nèi)壓力也逐漸增大,，溫度逐漸升高,，最終導(dǎo)致糊化度隨之升高。但如果壓力環(huán)的直徑過大時,，極易發(fā)生堵機現(xiàn)象,，膨化后的玉米會過熟變焦,。所以，壓力環(huán)和擠壓套筒的間距達不到生產(chǎn)工藝的理論要求,，會對物料理化性質(zhì)有很大影響,。

5 討論

5.1 影響玉米糊化度的因素

①在玉米調(diào)質(zhì)過程中的最高溫度；②玉米原料最初的水分含量,；③玉米的粒度,；④在加熱過程中壓力的大小,；⑤玉米加熱時間的長短,。

5.2 擠壓膨化技術(shù)對溫度的要求

當溫度在1#～3#樣品的擠壓溫度之間時玉米中淀粉顆粒的糊化度，受溫度變化的影響很小,。溫度達到5#樣品的擠壓溫度時,，效果較為理想。如果在擠壓膨化的過程中,，溫度達不到要求,，可在膨化機筒體夾套中通入飽和蒸汽，也可以適當增加玉米粉料的喂入量,，或者提高主電機的轉(zhuǎn)速,。但膨化溫度過高，又會使玉米中的營養(yǎng)成分損失加大,。例如,，玉米過度加熱時對賴氨酸、精氨酸,、胱氨酸的破壞要比其它氨基酸更嚴重,，過熱處理的玉米還能引起蛋氨酸、異亮氨酸和賴氨酸消化率的降低或豬生產(chǎn)性能的下降,。

5.3 擠壓膨化技術(shù)對水分的要求

在進行玉米膨化試驗時,，因為其蒸汽中含有一定量的水分，所以,，在膨化過程中并不需要加入水,。由表2可見：水分對玉米糊化度有很大的影響，但并不是說水分越多越好或越少越好,。只有在生產(chǎn)過程中不斷的總結(jié)和摸索,，掌握好最佳的蒸汽或水分的通入量，才能最終提高膨化玉米的產(chǎn)品質(zhì)量,。

5.4 膨化機對壓力環(huán)的要求

在試驗過程中,，在試機狀態(tài)下，出料很困難，有時會出現(xiàn)堵機現(xiàn)象,。經(jīng)反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn),，造成這種現(xiàn)象的最主要原因在于：壓力環(huán)的直徑大小選取不合適，而不是擠壓螺桿本身結(jié)構(gòu)的原因,。當把壓力環(huán)的直徑改為190mm時,，以上現(xiàn)象即消失，同時增加壓力環(huán)對產(chǎn)量影響極大,。當把壓力環(huán)的直徑改為195mm時,，膨化玉米料有一股香味，而且色澤,、形狀都很好,，但產(chǎn)量降下來了,。因此,，在生產(chǎn)過程中，要根據(jù)原料的特點,、添加的液料,、擠壓螺桿轉(zhuǎn)速的大小等因素來調(diào)整壓力環(huán)的直徑，從而生產(chǎn)出高品質(zhì)的膨化料,。此外,，壓力環(huán)直徑的大小，還可控制物料在膨化腔內(nèi)停留的時間的長短,，這也是影響糊化度的一個主要方面,。

6 小結(jié)

在生產(chǎn)膨化料時，特別是粘度較大的物料時,應(yīng)注意以下幾個問題,。

①膨化機的操作工人,、保養(yǎng)人員的技術(shù)一定要熟練。如果擁有經(jīng)驗豐富的人員,，能使由于操作不當而引起的機器磨損減少到最低程度,，同時可以保證生產(chǎn)的連續(xù)性，從而提高膨化機的生產(chǎn)效率,。②水分的大小及調(diào)質(zhì)用水溫度的高低與膨化產(chǎn)品的質(zhì)量,、加工穩(wěn)定性及在膨化腔內(nèi)的受壓狀態(tài)緊密相關(guān)。在水分低時,，能耗大,，產(chǎn)量也有所下降，反之亦然,；在水分相近時,，蒸汽調(diào)質(zhì)比冷水調(diào)質(zhì)產(chǎn)量高，電耗低。③擠壓過程中添加的油脂過多,，或物料含油量高時,，容易產(chǎn)生滑壁空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，使物料受到的擠壓力達不到要求,，不能使物料完全膨化,，或者使物料不易通過模口,，從而產(chǎn)生堵機現(xiàn)象,。④在做膨化玉米時，如果剛開始膨化玉米出料不暢,，可在玉米粉中加入適當大豆粉,，將膨化料引出。⑤擠壓的過程中,，特別是開始時添加的物料過多,，容易產(chǎn)生堵機現(xiàn)象，從而影響生產(chǎn)的連續(xù)性,。在擠壓完粘度較高的原料后,，最好再用含油脂量較高的物料（如大豆粉）清理膨化腔，以保持其良好的工作特性,。