杂粮营养工程米的生产技术研究

摘  要：食物营养中的各种营养素和质量这一问题，已逐渐发展成为当今现代人们普遍关心的一个科学焦点。因为各类谷物所含的能量和营养素，在如何影响现代人们对食物能量和各类食物各种营养素的均衡吸收供给中，仍然占有一个非常极其重要的科学主体作用和地位。如果发现谷物各种营养素的质量不佳，不仅从根本上影响现代人们对各类食物各种营养素的均衡吸收和摄入，还很有可能严重直接影响他们的健康等。因此，开发谷物大米粮食杂粮，提高谷物膳食营养综合利用，提高谷物营养和营养质量，是一项非常值得我们深入研究的重要科学课题。

关键词：营养管理工程  螺杆压力挤压控制  技术压力

0引言

本研究充分利用自动主螺杆挤出机的干燥过程和玉米加工的基本营养理论，研究了食品协调技术的设计，并从挤压蒸煮成型参数和离散变量两个方面，对食品输送技术的干燥过程进行研究，以提高产品质量，从而对生产条件进行深入系统的研究。这对水稻粗饲料的生产和发展以及粗饲料加工用单螺杆挤压机的研究，具有一定的理论和现实科学意义。

1概述

1.1杂粮的含义

杂粮是除小麦、大豆、水稻之外的其他重要品种的主要作物。它们是小麦、大豆的共同名称。它们是襄樊的主要产品。最重要的杂粮是谷物、燕麦、大麦和甜玉米。选择的品种包括甜小麦、玉米、豆类、豌豆、绿豆、黑豆、芸豆、红豆等。目前，中国已发展成为一个发展中大国，拥有新型的现代农业粮食生产，是世界上最大的“粗粮帝国”。这里有丰富的农业资源，比如粮食。小麦栽培历史悠久，品种繁多，分布广泛。据有关统计，2020年，我国粗粮平均种植面积和平均种植产量首次跃居世界第二位。今年小豆的平均产量和总产量约占所有类型大豆总产量的1.3%。我国是红豆和小扁豆的主要生产商。红豆和扁豆是世界各地的消费者所熟知和喜爱的。

目前，我国产的五谷杂粮加工产品绝大部分都还只是作为农业动物主食饲料及农业食品鲜活主食，而不是用来进行深度加工，作为农业食品动物主食的仅大约在其占2%-3%，比例严重明显结构失调。而一些我国经过深度加工的五谷杂粮，加工产品由于咀嚼口感粗糙，多数受限于低和高附加值的可回收和再利用，没能将其作为农业食品动物主粮，用来进行深度开发，如果我们能够充分运用一些我国先进现代农业动物食品主粮深度加工生产工艺技术，将一些我国产的五谷杂粮产品用来加工，改善其加工产品咀嚼口感，使我国五谷杂粮产品作为食物主食产品优质化，对于不断提高增进改善我国农村人们健康、提高促进我国生产五谷杂粮的加工产品的低附加值、提高促进我国乡村农民收入、调整推进我国现代农业食品粮食加工产业化进程发展阶段结构等诸多作用方面，均同样十分具有极为重要的实际应用研究意义。

1.2杂粮的营养价值

营养的种类和数量不仅是决定人类健康的主要指标，也是健康营养研究的理想目标。主要问题是如何科学合理地确定食物的种类和数量，也就是说，食物的种类和数量是一个复杂的问题，保键性强，大多可作为食物药膳膳食营养同源保健食品，符合“优质、营养、保健、方便”的现代食品健康消费的发展趋势。

1.2.1玉米的营养价值

玉米被专家成为抗癌主要物，自进入我国八十年代以来，浅色半透明的玉米粒和浅色湿润的白玉总是有珍珠般的外观。

根据科学研究，每100克玉米富含8.5克各种蛋白质、4.3克脂肪、72.2克糖、22毫克钙、210毫克磷和1.6毫克铁，以及胡萝卜素、维生素B和烟酸等维生素。此外，玉米和小麦胚芽中的饱和脂肪仅为52%。在粮食作物中，脂肪含量几乎与美国大豆相同。此外，玉米由三种主要营养成分组成：除饱和脂肪外，约40%的面筋含量、30%的玉米固有胶原蛋白和蛋白质、30%的复合维生素A和E以及玉米麸皮中所含的维生素C和A。

1.2.2荞麦的营养价值

荞麦的必需脂肪酸和营养价值很高，蛋白质饱和脂肪酸的含量一般大约为10%～13%，其中多种氨基赖氨酸和多种其他精氨酸饱和脂肪酸的含量都比较高。据美国科学家的研究，营养效价高和综合利用指数高的几种小麦低于玉米高的荞麦粉为80，高于其他几种小麦的农作物。高脂低营养的荞麦麦粉中所含主要饱和优质脂肪2%～3%，其中对我们每个人体有益的两种棕榈酸甘油酸、亚油酸饱和脂肪酸的含量很高，这两种主要饱和脂肪酸在我们每个人体内，都起着帮助我们降低葡萄糖和控制血脂的重要营养作用。

1.2.3燕麦的营养价值

燕麦营养价值高：平均蛋白质含量为12-18%，脂肪含量为6-8%，淀粉含量为21-55%。酒麦抗酸油中还含有大量的小麦酸。此外，蔬菜、小麦和豆类中含有大量的维生素B、维生素B和维生素B，以及少量的各种元素。钙，钙，铁，核黄素和谷物。在商业种植谷物时，某些小麦蓝苷可以显著降低心血管和其他肝脏的糖和胆固醇水平。

1.2.4小米的营养价值

小米其实也就是一种可以使人养心提神益脑开胃安神的一种非常理想的食物保健食品，具有很高的食物高热量和低营养价值，它的多种主要蛋白质、脂肪、维生素以及纤维素和多种溶性膳食纤维蛋白含量，都明显地要高于一般普通大米。其本身富含称为色氨酸的各种淀粉物质含量，更是世界首居一位全国之指，且由于小米本身富含多种并且易于食后人体吸收消化的植物淀粉，经常咀嚼使用的人不易使胃产生强烈饱腹感，可有效帮助促进胃和刺激食物，人体体内各种胰岛素素的正常分泌，进一步提高体内激素进入并在食后人体内和大脑内转化合成称为色氨酸的各种淀粉物质数量。

1.2.5高梁的营养价值

根据科学研究，100克高粱含有8.4克蛋白质、2.7克脂肪、75.6克碳水化合物、7毫克钙、188毫克磷和4.1毫克铁。这样，高粱自古以来就被称为“谷物”和“最古老的山谷”。以高粱米为原料制成的各种产品，因其柔软、浓郁、芳香、粘稠和滑腻的风味而广受欢迎。高粱具有简单的干燥、止血和解毒功能。它可以作为粥来治疗和预防各种胃肠道疾病。用高梁米与盐和红枣共同熬煮成高粱粥，具有着补益脾胃和健胃、助消化的保健作用。作为配料，以用来改善各种食品的内部组织纤维结构，增加食品营养价值。

1.3营养米的概述

营养缺乏是世界上的普遍现象。为了不断提高全民身心健康的整体水平，许多发达国家开发并推出了改良产品。在我们日常的饮食中，可能不存在含有各种营养素的食物。特别是在美国，营养不良食品添加剂有近10000种，占同类产品的80%。优质大米是覆盖中国一半以上人口的主食。它是保证所有人所需热量、蛋白质、维生素和其他矿物质微量元素稳定、均匀分布的主食。随着人们生活质量的逐步提高，人们倾向于食用越来越多的高精度、高质量的大米。虽然准确度越高，口感越好，但是重要营养素的损失越大，营养素的损失也越大。长期食用这种高精度、高品质的大米会导致一些重要营养成分的失衡。

1.4 杂粮的加工利用现状

在杂粮当中，富含蛋白质和各种各样的维生素，包括矿物质以及多种功能因此，杂粮的营养价值比较高，既是一种传统的口粮，也是一种现代的保健品。目前，我国杂粮深加工主导产品主要是把咱俩的种子颗粒磨成面粉，把面粉作为主要的原料，从而生产出各种各样的棉织品。在市场当中，目前已经开发出了相关的杂粮深加工食品，包括什锦面、杂粮挂面以及杂粮面包等等。在杂粮当中，被加工利用的产品也比较多，其中包括绿豆、燕麦和小米等等。

2杂粮营养工程米的生产工艺研究

国内外对杂粮已有一定的研究，但是产品的食用品质（尤其是粘附性及耐煮性）还不理想，且对以杂粮为主料，用单螺杆挤压生产工程米的工艺研究很少。

2.1材料与方法

2.1.1供试材料

2.1.2 主要仪器设备

2.1.3切刀转速对营养工程米挤压的影响

本实验采用旋转铣削装置，其旋转轴与挤出螺杆的旋转轴位于同一轴线上。两组叶片安装在挤出机模板附近。特别研制的切割装置对糯湿米粉的挤压具有良好的切割成型效果。切割器的转速是决定挤出物粒度的主要因素。结果表明，当切削速度为800rpm时，挤出颗粒的形状相似。因此，选择的切割速度为800 rpm。

2.1.4试验设计与方案

2.1.4.1杂粮营养工程米基本工艺流程

原料粉碎→（加水及添加物）混料→喂料→挤压→成型→风选→分级→干燥→挤压工程米

2.1.4.2营养工程米配方

以小麦高粱普通玉米粉为生产方法，主要生产配方为29.4%小麦高粱普通米粉、60%玉米粉、0.5%小麦粗糯米经玉米小麦粉、1%小麦普通玉米谷物标准粉、0.5%苦荞小麦粉、2%燕麦高粱玉米小麦粉，5%高粱普通玉米小麦粉、1%小大豆粉和0.5%绿豆粉，B组酶族必需膳食元素和维生素0.1%。

2.2主要指标的分析测定方法

2.2.1挤压米的质构分析

仪器：taxt2i型原子质构仪（英国Stable Micro System公司）。

操作方法：每次取样称重后首先取20g左右的水将每粒大米营养食品质构工程粒的米饭样品放置于小型的一个铝盒中，浸泡30min后再将其放置于一台小型电饭锅内的一个隔层上即可进行蒸熟或者焖蒸烹煮（方法即在一台电饭锅内每次焖煮加水1000ml）。每次焖煮加水以米饭重量1：1为准，加热直至操作完全停止后，保温20min。然后将您的每粒其他米饭样品营养原料样品化学质构整体放在一台采用taxt2i型单粒大米化学质构仪的一个承重能力测试探头平台上，由一个位于安装在一台承重能力测试探头平台顶部譬上的一个承重测试探头对每粒米饭营养样品质构整体进行一个承重能力测试。每次只取样需要连续测试3粒其他营养原料米饭，重复一次取样连续操作3次，取一个测试平均值。本次调试测定的每粒大米样品杂粮粒和其他营养食品质构工程粒和其他米饭样品营养原料样品的质构整体化学质构及其化学物理特性主要指标有3个：硬度、粘附性和化学物质流动弹性。

2.2.2耐煮性测定

称重法取7g样品，置于符合已知样品质量的金属笼中，在自来水中清洗，然后放入200ml耐热烧杯中，加入50℃l蒸馏水至100ml，在高沸水锅中继续蒸20分钟（机器在100℃开始加热定时，用2000wl电炉加热），取出金属笼放在烧杯上。不再倒出优质米汤或水。清洁后，将烧杯中的米汤质量置于烧杯中，比已知样品质量大一小时，干燥并称重。

耐煮性（%）=大米溶剂析出混合物质量/大米样品硬度大米颗粒质量x100%

2.3结果与分析

2.3.1生产工艺的单因素试验

2.3.1.1模板孔数对营养工程米挤压的影响

模板模孔的形状和尺寸直接影响挤出产品的形状，而模板的开口率（开口率是开口面积和模板面积的百分比）直接影响模头处原材料的挤出压力和温度。当原材料在模头处形成足够稳定的压力和温度时，可以顺利通过模孔进行挤压。对16个、32个和48个模具孔进行了预试验。结果表明，使用16模孔模板时，由于开口率小，阻力过大，原料难以挤出，而模头处形成较高的压力和温度，使原料膨胀大，柔软粘稠，刀具难以切割成型；使用48孔模板时，由于开孔率大，阻力太小，原材料在模头处形成的压力低，使出料不稳定，影响成型；采用32模孔模板时，成型较好，工作稳定。因此，优选具有32个孔的椭圆孔模板。

2.3.1.2进料量对营养工程米挤压的影响

进给速度是挤出过程的重要参数之一。一方面，它决定了挤压过程的最终产量。另一方面，它与挤压成形和产品质量密切相关。进料量直接影响挤出机空间内原料的填充和密封性；只有当喂料量合适，在模头和螺杆槽处形成稳定的压力和物料流时，挤出机才能稳定运行，稳定原料挤出和产品质量。在本实验中，通过调节喂料器的速度来改变进入挤出机的物料流量。预试验结果表明，添加到材料中的水量对挤压大米的耐蒸煮性和质地有显著影响。当材料的水分浓度过低（<22%）时，由于材料的糊化和膨胀过高，挤出物变软、变硬、变粘，难以在两个刀片之间切割和粘合，形成大量细毛刺，从而降低阻力，而且容易在两个刀片的顶部和底部之间形成更多的附着力，使两个刀片之间的任何挤出物都无法及时切断，并可能直接导致物料模孔堵塞，使加工挤出机无法正常工作；因此，当物料含水量小于>30%时，湿玉米粉的物料流动性会变差。在玉米加工生产过程中，连续物料不易运输。此外，由于其摩擦阻力系数太小，加工挤出机中的滚动螺杆很难推动其形成“滑移”，这也使得挤出机无法正常运行。同时，从表中可以看出，添加到材料中的水量对纹理特征的影响具有类似的趋势。因此，试验中材料加水量的范围宜控制在22%～30%之间。

2.3.1.3挤压螺杆转速对营养工程米挤压的影响

挤出螺杆转速也是重要的挤出参数之一，因为挤出螺杆转速对原料的剪切效应与原料在挤出机中的停留时间直接相关。一般来说，挤出塑料螺杆的切割速度越大，挤出原料前端的压力切割越大，而传统挤出机中挤出原料的停留时间相对较短。在工作温度110～120～130℃、切割机转速800rpm、模孔数32、材料加工含水量26%、三端温度80℃三个阶段的工作条件下，比较了不同挤出机的螺杆切割速度。当传统挤出机的螺杆转速<30rpm时，物料在传统挤出机中的停留时间相对较长。挤压材料的糊化难度很高。它不仅容易在挤出刀片上形成直接粘附，使传统挤出螺杆工程中使用的纳米材料难以顺利成型，而且容易直接造成夹紧在挤出机中的材料堵塞，使挤出机无法正常运行；当挤出螺杆转速>45rpm时，由于停留时间短，挤出机的糊化程度低，耐蒸煮性和质地降低，虽然切割时不会发生粘附，但成型后的产品疏松，无法在后续加工中保持完整的形状。因此，挤压螺杆的速度选择在35rpm和45rpm之间。

2.3.2营养工程米最佳工艺参数的确定

要确定营养管理工程大米的最佳工艺质量参数，首先要确定产品的最佳工艺质量指标，然后根据产品响应质量分析的显著性分析结果和待建立的数据模型，得到更优化的工艺质量参数。此外，还需要通过分析产品生产和调试过程中获得的样品的各种感官化学指标和其他理化指标，进一步研究和优化工艺参数。

在单因素试验的基础上，根据样品的良好质量指标，确定目标参数（口感值、耐煮性、咀嚼性、附着力和弹性）的取值范围。响应反射器温度分析法的测试结果表明，材料的热水含量对材料的味道值、耐热性、蒸煮性、附着力和弹性的直接影响比桶体加热温度和螺杆转速的直接影响更为显著;二段机筒加热温度及物料螺杆转速对物料咀嚼度的直接影响较一段物料加热含水量显著。其温度影响面的主次测量顺序为一段物料加热含水量温度>机筒加热温度含量>螺杆运动转速。进而在结合相应的应用数学分析模型及物理分析法对调试结果样品的试验基础上，得出符合要求在获得较好的味觉感官试验指标时最佳物料工艺处理参数及其应用的设定范围为：一段物料的加热含水量26%，三段物料温度120℃～130℃～140℃，螺杆运动转速为40rpm。

参考文献

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