全 文 ：粮 食 加 工2007年第32卷第3期
*湖北省重大项目 “利用小麦麸高效生产功能性食品的关键技术研
究”的子项,编号:2005AA205A07,已通过省级鉴定。
收稿日期:2006-01-07
作者简介:常宪辉(1982-),男,在读硕士研究生,研究方向:谷物科学
与工程。
膳食纤维(DietaryFiber,简称DF)是 1972年由
H.C.Trowel首先提出的,并于 1976年定义为“不被
人体吸收的多糖类化合物与木质素的总称”[1],它包
含有纤维素、半纤维素、木质素和果胶等,虽然不能
被人体消化吸收,但它有着促进肠道蠕动、螯合胆固
醇、抑制葡萄糖的吸收、吸附钠离子,并产生饱腹感
等重要的保健功能,是人体不可缺少的物质,现代营
养学称之为“第7大营养素”[2]。小麦麸是面粉加工
过程中的大宗副产品,其中含有大量的膳食纤维,是
理想的膳食纤维生产原料。
本课题组在国内首先实现了小麦麸膳食纤维的
工业化生产,在江苏省丹阳市建起了小麦麸膳食纤
维中试生产车间。本文在小麦麸膳食纤维中试生产
的基础上,探讨了工业化生产过程中的关键因素的
小麦麸膳食纤维工业化生产技术探讨*
常宪辉,李庆龙,张瑾瑾,余 毅,李 丽
(武汉工业学院食品科学与工程学院,武汉 430023)
摘 要:小麦麸中含有丰富的膳食纤维,实现其工业化生产具有十分重要的意义。结合中试生产经验,探讨了小
麦麸工业化生产的工艺条件,着重讨论了小麦麸膳食纤维生产过程中的原料质量控制、酶解、脱水、干燥及粉碎等工艺,
并提出了一系列相应的改进意见。
关键词:小麦麸;膳食纤维;工艺设计;生产工艺;辅助工序
中图分类号:TS210.9 文献标志码:B 文章编号:1007-6395(2007)03-0013-03
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2 稻谷安全生产建议
依照 HJ/T80-2001《有机食品技术规范》、
DB2111/T0027-2005《绿色食品 水稻生产操作规
程》、NY/T5117-2002《无公害食品 水稻生产技术
规程》制定严格的生产操作规程。按照规章对整个农
业生产的过程、环节进行全程监控,确保每个环节的
规范化操作。
(1)加强对产前的管理,包括产前种子的种类、
肥料的要求、农田土壤质量的保护等,均要符合生态
农业和清洁生产的要求。
(2)加强对产中的管理,即要强化生产过程的
农事操作,要求采用保护性耕作措施,少施化肥、慎
用农药,尽量减少或避免对生态环境的破坏和农产
品的污染。
(3)加强对产后各个环节的管理,尤其是产后
加工、运输及储藏等各个环节,要禁止使用添加剂、
防腐剂等各种制品。
参考文献:
[1]王一凡.绿色无公害优质稻米生产[M].北京:中国农业出版
社,2005.
[2]陈绍军 ,林昇清.食品进出口贸易与质量控制[M].北京:
科学出版社,2002.
[3]许牡丹,毛跟年.食品安全性分析检测[M].北京:化学工业
出版社,2003.
[4]吴永宁.现代食品安全科学[M].北京:化学工业出版社,
2003.
[5]中华人民共和国农业部公告 第193号:《食品动物禁用的
兽药及其它化合物清单》[S].北京:中华人民共和国农业
部,2002-04-27.
[6]中华人民共和国国家标准.GB2762-2005《食品中污染物
限量》[S].北京:中国标准出版社,2005.
[7]中华人民共和国国家标准.GB2761-2005《食品中真菌毒
素限量》[S].北京:中国标准出版社,2005.
[8]NY/T419-2006《绿色食品 大米》[S].北京:中华人民共和
国农业部,2006.
[9]NY5115-2002《无公害食品 大米》[S].北京:中华人民共
和国农业部,2002.
[10]中华人民共和国农业部公告 第322号[S].北京:中华人
民共和国农业部,2003-12-30.
[11]葛志荣.主要贸易国家和地区食品中农兽药残留限量标
准[M].北京:中国标准出版社,2004.
[12]中华人民共和国国家标准.GB2763-2005《食品中农药的
最大残留限量》[S].北京:中国标准出版社,2005.
[13]国外农药品种手册[K].北京:化工部农药信息总站,1996.
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粮 食 加 工 2007年第32卷第3期
3 主要生产工艺
3.1酶解工艺
酶解工艺主要是合理地利用内源酶和外源酶来
去除原料中的抗营养因子及非纤维成分,本工艺采
用纯生物发酵的方法,采用多酶分步法的工艺进行
生产,操作要点是根据不同酶制剂的最适反应条件,
设计梯度反应条件(温度、pH值等),实现逐级反应
的目的。罐体采用罐内通气加温与夹层保温的方法,
操作系统采用热敏电阻及定时系统集成,可进行全
程自动控制。该套设备的优点在于:① 有利于充分
发挥酶制剂的效力;② 逐级变温有利于减少能耗;
③ 可操作性强,适合大规模生产。
酶解前应用洁净热水清洗罐内,清洗后,打开蒸
汽管路阀门,通入高温蒸汽使罐内温度达到灭菌温
度,并保持一定时间,进行罐内灭菌处理,最后关闭
进汽阀门并卸压,加入物料进行酶解处理。酶解完成
后,于罐内直接通饱和蒸汽加热搅拌,调节罐内蒸汽
压力,使罐内温度达灭酶活性及杀菌所需的温度。加
热处理能软化物料,提高产品质量,排料后应及时清
洗罐体。
3.2 脱水工艺
酶解后物料经清洗过滤后含有大量水分,物料
集结不易分散,若直接进入干燥系统将导致物料粘
附或沉积于输送管道,从而难以达到干燥目的,为
此,在干燥工艺前需设计脱水工艺。常见的脱水方法
有:板框挤压脱水、板式吹滤脱水及离心脱水等。本
控制,包括工艺过程、原料的预处理与质量控制、酶
解、脱水、干燥及微粉碎等关键环节的控制,提出了
改进建议。
1 生产工艺流程
小麦麸膳食纤维生产工艺流程如下:
原料→预处理→清洗→复合酶处理→灭酶→
清洗→脱水→干燥→粉碎→分级→膳食纤维粉。
该工艺过程的特点是酶法制备麦麸膳食纤维,
酶法和常用的酸碱法相比,具有反应条件温和、得率
高、产品质量好及口感好等优点。小麦麸中含植酸较
多,植酸是一种抗营养因子,在体内会严重影响矿物
质元素的吸收,植酸还具有苦涩味,严重影响麦麸的
食味,故除去植酸是制取麦麸膳食纤维的关键所在。
为了保证膳食纤维的纯度,除去麦麸中的非纤维成
分(淀粉、脂肪及蛋白质等),也是制备高品质膳食纤
维粉的关键。经过课题组十几年的研究,采用酶法较
圆满地解决了上述问题,生产出了高品质的膳食纤
维粉。
2 原料的质量控制及处理
2.1原料的选择
由于小麦品种的不同,小麦麸的感官品质也存
在差异,以白麦麸皮为原料所得的膳食纤维粉为淡
黄色,而以色泽较深的红麦麸皮为原料所得产品为
黄褐色,在感官上不易为消费者所接受,需增加脱色
工艺。本工艺采用优质的白麦麸皮为生产原料,不用
脱色工艺。
2.2 原料的预处理
由于各面粉厂面粉生产工艺的差异,最终所得
的麸皮在质量上存在着很大的差异,主要问题有:①
由于制粉工艺中润麦水分偏高,导致剥刮不干净,麸
皮上淀粉粘着较多;② 筛路设计不合理,筛理不干
净,麸皮中混有大量小麦粉。这就导致了原料中的纤
维含量相对较低,而淀粉等非纤维成分含量较高,从
而增加了在生产过程中清洗工艺的用水量,酶解工
艺中酶制剂的用量,以及整个工艺中的耗电量。
为了解决原料的纯度问题,我们采用了如下措
施:① 在生产中的原料处理环节增添筛理工序,采
用分级筛处理原料,筛网规格应符合整个生产工艺
要求。生产过程对其中一批原料的统计结果为:筛下
物与筛上物的质量比为1︰2,最终产品的单位产量
也提高了20%,间接降低电耗约 100kW·h,节约用
水约2m3,从而降低产品生产成本;② 直接从面粉
车间的打麸机处取料,原料较成品麸干净,极少含有
麸灰。
2.3 原料清洗
对于粘着在麸皮上的淀粉,本工艺采取搅拌清
洗的工艺予以处理,相关工艺为:将原料与洁净水按
一定的比例混合置于带有无级变频搅拌装置的特制
清洗罐中,浸泡一定时间后,用搅拌装置对物料进行
间歇式正反方向搅打,以达到分离的目的。之后,利
用麦麸和淀粉吸水后的比重差异,在特制罐中采用
旋流分级原理将带有淀粉的浆液排出,根据具体工
艺要求确定清洗次数。清洗后得到洁净的湿物料,进
入下一道生产工序。
另外,每次清洗滤水后,物料易在罐底积压,形
成厚厚的滤饼,致使重复清洗时水与物料无法充分
混合,搅拌装置难以正常工作。为防止搅拌装置因受
阻而导致烧坏电机,我们在清洗罐底部连接压缩空
气,在清洗加水时,在罐底部通压缩空气吹击物料,
使物料松散,能与清洗用水充分混合。压缩空气吹击
时对物料产生的撞击、摩擦及剪切等作用力有利于
麸皮与淀粉进一步分离。
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粮 食 加 工2007年第32卷第3期
表1 脱水结果 %
脱水前 板式脱水后 离心脱水后
物料含水量 85~87 80 63~66
生产对脱水设备的基本要求如下:① 脱水性能强,
适于物料特性;② 处理时不易造成物料污染,符合
食品生产卫生条件;③ 处理能力大,体积符合本工
艺设计。
在实践中发现,板框压滤机与板式吹滤脱水机
适用于含固体物料少的固液混合物,而本工艺中固
体物料所占比例较大,若采用此类设备则会增加生
产过程中的卸料次数,劳动强度大,不易实现工业化
连续生产。同时,板框压滤脱水设备占地面积大,且
生产卫生条件不易控制;板式吹滤脱水设备是利用
高压空气将料水混合物吹打粘附于滤板上,而酶解
处理后的湿物料不具粘性,在吹滤时物料易脱落,很
难在滤板上形成滤饼,从而造成吹滤工艺的气路短
路,导致脱水效果不理想,故该设备在本生产工艺中
操作难度大,返工几率较高,生产效率低下。
最终本工艺采用离心脱水的方法,采用的设备
是在现有的离心脱水机的基础上根据本工艺物料及
生产特性改进而成,设备处理量大、效率高,脱水时
间为 5~10min,且脱水效果良好,其脱水效果与板
式脱水效果对比见表1。
由表1结果可以看出,离心脱水效果明显,较板
式吹滤效率提高15%左右,处理后物料无流动水,
物料松散,易于干燥。
3.3干燥工艺
按照产品质量企业标准 (Q/321181FJN002-
2006),膳食纤维粉的最终水分含量应≤10%,由于
膳食纤维具有很强的吸水能力,清洗后含水量大,由
表 1可知,脱水处理后,湿膳食纤维的含水量为
63%~66%,则干燥每吨产品的水分总蒸发量约为
1.5~2.0t。
在生产中,我们按照本生产工艺的技术要求,设
计了非标型的SKG旋风式气流干燥机。在实际操作
时,应在工作前先开启风机,再打开加热器预热机
组,待达到工作要求温度后再加物料。由于膳食纤维
在干燥前含大量水分,比重较大,若风速较小,则物
料易在管道内沉降积压,堵塞管道,同时,也会由于
风速小而导致热风在干燥机组内降温速度快,在后
续干燥塔内温度过低,干燥路程不足,物料与热风质
热交换不充分,最终不能达到产品质量要求。同样,
若在干燥过程中加料速度过快也会出现此类问题,
故建议根据物料状况调节风速,控制进料速度,同
时,为有效加大进料处风速,可将加料处风管设计为
加速管道。干燥作业完成后应先关闭加热器,待机组
温度降到一定温度后再关闭风机。
3.4 粉碎及成品处理
干燥后的膳食纤维松散、比重小,若采用重力加
料的方式,则下料困难,粉碎效率低。生产过程中采
用非标型WFJ粉碎机组,由进料斗经螺杆器将物料
送粉碎室内,粉碎后物料经气流分级并经关风机卸
料。粉碎后物料用一定规格的分级筛处理,筛下物即
为成品——膳食纤维粉,筛上物则重新投入粉碎机
进行粉碎。
因为干燥的膳食纤维粉吸水性强,若暴露于空
气中易吸潮甚至霉变,为此,按照食品包装要求,用
复合塑料包装袋进行热合包装,并装瓦楞纸箱包装
储存,成品入库储藏应采取先进先出的原则。
4 辅助设备、设施
(1)蒸汽系统。配套锅炉为LSS0.2—0.39型,蒸
发量为0.3t/h,工作压力为0.39MPa,蒸汽温度可达
151℃。
(2)除尘设备。为保证生产安全及生产卫生,在
易产生粉尘的干燥及粉碎工艺中设计安装除尘装
置,干燥系统采用脉冲电磁阀为 DCF-B型,工作压
力为0.4~0.65MPa,粉碎系统除尘设备采用脉冲电
磁阀所需工作压力为0.5~0.65MPa。
(3)压缩空气。在清洗设备、除尘设备中均需要
压缩空气,按生产要求,所选空气压缩机额定排气压
力为 0.8MPa,容积流量为 2.9m3/min,储气罐容积
为 1m3,设计工作压力 0.84MPa,工作压力 0.8
MPa。
(4)输送装置。工艺布置的多个罐体之间的物料
传输及废液、冷却水排放需用一定的输送装置。各罐
体物料可以选用耐高温的单螺杆浓浆泵 G30-1-V
型传输,其工作压力0.4MPa,流量3m3/h;排水泵可
采用SCP750A型,最大流量2.8L/min。
5 小结
本中试车间所选设备总功率约为175kW·h,产
能为 300kg/d,所得产品符合产品质量标准(Q/
321181FJN002-2006),以上生产工艺设计基本适
合工业化连续生产要求。
参考文献:
[1]郑建仙.功能性膳食纤维[M].北京:化学工业出版社,
2005.
[2]顾芯,陈风波,张京.麦麸膳食纤维的开发及在食品工业
中应用[J].粮食与饲料工业,1997,(3):43-45.
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