關(guān)鍵詞 膨化玉米；溫度；水分；壓力環(huán)；糊化度
玉米是世界上最重要的糧食之一，其營(yíng)養(yǎng)成分優(yōu)于稻米、薯類等，缺點(diǎn)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(jì)70年代以來(lái)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(diǎn)，不僅色、香、味俱佳，而且提高了營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(guò)程中最重要的變化，淀粉經(jīng)糊化后糖化酶才能更好地對(duì)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(bào)道：淀粉經(jīng)擠壓膨化處理后其糊化度能達(dá)到90%以上，而傳統(tǒng)工藝糊化率僅為80%～85%。本試驗(yàn)擬對(duì)玉米擠壓膨化后的淀粉糊化度變化規(guī)律進(jìn)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(duì)玉米進(jìn)行篩選、磁選，初清后進(jìn)入待粉碎倉(cāng)，然后入粉碎機(jī)粉碎，達(dá)到粒度要求的玉米粉料，由傳送帶送入膨化工段的喂料倉(cāng)，調(diào)質(zhì)后，經(jīng)膨化機(jī)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(yàn)所分析測(cè)定的膨化玉米樣品，來(lái)自于牧羊集團(tuán)的試驗(yàn)基地。
1.1.3 膨化設(shè)備
膨化機(jī)型號(hào)為牧羊TPH200型，主機(jī)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(gè)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(tái)式離心機(jī)、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(hào)玻璃過(guò)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(guò)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(dòng)式攪拌機(jī)攪拌至基本均勻?yàn)橹埂Ｈ缓髮⒕|(zhì)器上下擺動(dòng)反復(fù)幾次，使之成為均勻的懸浮液。再用振動(dòng)式攪拌機(jī)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(shí)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(guò)試驗(yàn)決定，其量為使pH值調(diào)至4.8時(shí)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?cái)?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(zhǔn)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(jī)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(jì)分析
采用Excel等軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析、計(jì)算各性狀的平均數(shù)及相對(duì)誤差等。
2 結(jié)果計(jì)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(yàn)中對(duì)于同一樣品用相同方法重復(fù)測(cè)定3次,然后取其結(jié)果平均值,要求2次測(cè)定的相對(duì)誤差不超過(guò)10%。
3 注意事項(xiàng)
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(lái)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(gè)單位（U）。
4 結(jié)果與分析
4.1 膨化溫度對(duì)玉米糊化度的影響
玉米經(jīng)過(guò)3.0mm篩網(wǎng)的粉碎機(jī)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(guò)向筒體夾套通入飽和蒸汽來(lái)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(guò)擠壓加工糊化度可達(dá)到90%以上, 糊化度有了大幅度上升。同時(shí)，由表1可以看出，溫度對(duì)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(guò)程中蒸汽添加量對(duì)玉米糊化度的影響
玉米經(jīng)過(guò)3.0mm的篩網(wǎng)粉碎機(jī)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(gè)區(qū)溫度分別保持在95、100、125、130℃左右，通過(guò)改變通入調(diào)質(zhì)器的蒸汽添加量，改變調(diào)質(zhì)溫度來(lái)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(guò)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(cè)且準(zhǔn)確，故本試驗(yàn)采用調(diào)質(zhì)溫度表示蒸汽添加量的變化。蒸汽添加量過(guò)低或過(guò)高（膨化機(jī)一定的轉(zhuǎn)速條件下）膨化機(jī)的擠壓力都不高，當(dāng)蒸汽添加量低于或高于一定值時(shí)，腔內(nèi)的壓強(qiáng)都會(huì)降低，因此糊化度也會(huì)降低。
4.3 膨化機(jī)中壓力環(huán)直徑對(duì)玉米糊化度的影響
玉米經(jīng)過(guò)3.0mm的篩網(wǎng)粉碎機(jī)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(guò)改變壓力環(huán)的直徑，研究其對(duì)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(jìn)的過(guò)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(guò)大時(shí)，極易發(fā)生堵機(jī)現(xiàn)象，膨化后的玉米會(huì)過(guò)熟變焦。所以，壓力環(huán)和擠壓套筒的間距達(dá)不到生產(chǎn)工藝的理論要求，會(huì)對(duì)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(guò)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(guò)程中壓力的大小；⑤玉米加熱時(shí)間的長(zhǎng)短。
5.2 擠壓膨化技術(shù)對(duì)溫度的要求
當(dāng)溫度在1#～3#樣品的擠壓溫度之間時(shí)玉米中淀粉顆粒的糊化度，受溫度變化的影響很小。溫度達(dá)到5#樣品的擠壓溫度時(shí)，效果較為理想。如果在擠壓膨化的過(guò)程中，溫度達(dá)不到要求，可在膨化機(jī)筒體夾套中通入飽和蒸汽，也可以適當(dāng)增加玉米粉料的喂入量，或者提高主電機(jī)的轉(zhuǎn)速。但膨化溫度過(guò)高，又會(huì)使玉米中的營(yíng)養(yǎng)成分損失加大。例如，玉米過(guò)度加熱時(shí)對(duì)賴氨酸、精氨酸、胱氨酸的破壞要比其它氨基酸更嚴(yán)重，過(guò)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(duì)水分的要求
在進(jìn)行玉米膨化試驗(yàn)時(shí)，因?yàn)槠湔羝泻幸欢康乃郑裕谂蚧^(guò)程中并不需要加入水。由表2可見：水分對(duì)玉米糊化度有很大的影響，但并不是說(shuō)水分越多越好或越少越好。只有在生產(chǎn)過(guò)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(jī)對(duì)壓力環(huán)的要求
在試驗(yàn)過(guò)程中，在試機(jī)狀態(tài)下，出料很困難，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)堵機(jī)現(xiàn)象。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)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(dāng)把壓力環(huán)的直徑改為190mm時(shí)，以上現(xiàn)象即消失，同時(shí)增加壓力環(huán)對(duì)產(chǎn)量影響極大。當(dāng)把壓力環(huán)的直徑改為195mm時(shí)，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(lái)了。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，要根據(jù)原料的特點(diǎn)、添加的液料、擠壓螺桿轉(zhuǎn)速的大小等因素來(lái)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(shí)間的長(zhǎng)短，這也是影響糊化度的一個(gè)主要方面。
6 小結(jié)
在生產(chǎn)膨化料時(shí)，特別是粘度較大的物料時(shí),應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。
①膨化機(jī)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(yàn)豐富的人員，能使由于操作不當(dāng)而引起的機(jī)器磨損減少到最低程度，同時(shí)可以保證生產(chǎn)的連續(xù)性，從而提高膨化機(jī)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(shí)，能耗大，產(chǎn)量也有所下降，反之亦然；在水分相近時(shí)，蒸汽調(diào)質(zhì)比冷水調(diào)質(zhì)產(chǎn)量高，電耗低。③擠壓過(guò)程中添加的油脂過(guò)多，或物料含油量高時(shí)，容易產(chǎn)生滑壁空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，使物料受到的擠壓力達(dá)不到要求，不能使物料完全膨化，或者使物料不易通過(guò)模口，從而產(chǎn)生堵機(jī)現(xiàn)象。④在做膨化玉米時(shí)，如果剛開始膨化玉米出料不暢，可在玉米粉中加入適當(dāng)大豆粉，將膨化料引出。⑤擠壓的過(guò)程中，特別是開始時(shí)添加的物料過(guò)多，容易產(chǎn)生堵機(jī)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。
