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谷物食品加工技术及实训

时间:2023-10-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:支链淀粉含量高,其吸水率高,因为支链淀粉具有较高分散性、结构较松散,有利于浸泡时与水分子之间的氢键缔合。为防止上述缺陷,可采用加温浸泡。为此,在蒸煮前应加入抗黏剂。应尽量使米粒分布均匀、厚薄一致,以保证干燥均匀。干燥机顶端安装有引风机用于排潮,一般干燥机最高温度不低于90℃。

谷物食品加工技术及实训

(一)α化米饭关键生产技术

1.工艺流程

精白米→清理→淘洗→浸泡→加抗黏剂→搅拌→蒸煮→冷却→离散→装盘→干燥→冷却→筛理→成品

2.操作要点

(1)选料 大米品种对速煮米饭的质量影响很大。如选用直链淀粉含量较高的籼米为原料,制品复水后,质地较干硬、口感不佳;若用支链淀粉含量较高的糯米为原料,又因加工时黏度大,米粒易粘结成块、不易分散,从而影响制品质量。因此,生产速煮米饭宜依据最终制品品质要求,科学合理选用不同品种的大米原料。

(2)清理和淘洗 一般大米中混有米糠、尘土、石块、金属等杂质,因此必须对大米进行筛理和挑选,淘洗去除尘土和米糠。

(3)浸泡 浸泡的目的是使大米吸收适量的水分,大米吸水率与大米支链淀粉含量有关。支链淀粉含量高,其吸水率高,因为支链淀粉具有较高分散性、结构较松散,有利于浸泡时与水分子之间的氢键缔合。

浸泡可采用常温浸泡和加温浸泡两种,常温浸泡时间为2~4 h,浸泡时间长,大米易发酵产生异味,影响米饭质量。为防止上述缺陷,可采用加温浸泡。大米糊化温度在68~78℃,当浸泡温度在65℃以下时,大米水分达到30%以后,即使再延长浸泡时间,水分也几乎不再增加,这是因为浸泡水温没有达到使淀粉糊化的温度。若浸泡水温过高,会导致大米吸收水分过多,使米粒膨胀过度,以至于表面裂开,大米中的可溶性物质溶于水中,造成营养成分过多损失。

为提高大米的吸水速率,可在浸泡时进行真空处理,使大米组织细胞内的空气被水置换,促进水分的渗透,从而可以缩短浸泡时间。

(4)加抗黏剂 大米经蒸煮后,因米粒表面也发生糊化,米粒之间常常互相粘连甚至结块,影响米粒的均匀干燥和颗粒分散,导致成品复水性降低。为此,在蒸煮前应加入抗黏剂。其方法有两种:一种方法是在浸泡水中添加柠檬酸苹果酸等有机酸,可防止蒸煮过程中淀粉过度流失,但制品残留有机酸味,复水后米饭的外观及口感较差;另一种方法是在米饭中添加食用油脂类或乳化剂与甘油的混合物,也可防止米饭结块,但易引起脂肪氧化,影响制品的货架寿命。

(5)蒸煮 蒸煮是将浸泡后的大米进行加热熟化的过程。在蒸煮过程中,大米在水分充足的条件下加热,吸收一定量的水分,并使淀粉糊化、蛋白质变性,将大米煮熟。为保证大米中的淀粉充分糊化,需提供足够多的水分和热量。

大米的蒸煮时间与加水量对米饭品质有较大的影响,一般料水比控制在1.4~1.7,不同品种的大米稍有不同,蒸煮时间为15~20 min。增加加水量,有利于提高米粒熟透速度,缩短蒸煮时间,尤其是开始蒸煮前10 min左右,影响显著。但加水比例过大易造成米饭含水量大,口感软烂;加水量过小,米饭含水量低,口感变硬。合适的加水量应以最终米饭含水量要求确定。蒸煮只要求米饭基本熟透即可,若蒸煮过度,米饭粒变得膨大、弯曲,甚至表面裂开,会降低米饭质量。

米粒中淀粉糊化度大小反映米饭熟透度的高低,它对米饭的品质和口感有较大的影响。蒸煮15 min时,米饭的糊化度为80.0%,口感为弹性较差、略有夹生的感觉;蒸煮时间为30 min时,米饭的糊化度为87.3%,口感柔软、富有弹性。通常,糊化度大于85.0%的米饭即可视为熟透。

(6)离散 经蒸煮的米饭,水分可达65%~70%,虽然蒸煮前加抗黏剂,但由于米粒表面糊化层的影响,米粒仍会互相粘连。为使米饭能均匀地干燥,必须使结团的米饭离散。离散的方法有多种,较为简单的方法是将蒸煮后的米饭用冷水冷却并洗涤1~2 min,以除去溶出于米粒表面的淀粉,就可达到离散的目的。另一种方法是喷淋离散液。日本研制出一种米饭离散液,能较好地解决米饭结团问题。离散液由水、乙醇、非离子型表面活性剂(如糖脂、单甘酯、脂肪酸丙二醇酯)组成,添加量为米饭质量的2%~10%。添加量低于2%,结块米量太多,会使干燥不均匀。离散液中的乙醇有利于米饭的离散,其在离散液中的用量应大于10%,否则离散液的离散效果会随着乙醇含量的降低而迅速下降。非离子型表面活性剂含量一般为0.1%~1.0%。为使离散液均匀地附着于米粒表面,可采用带有喷雾或滴加装置的混合机。离散时,米饭的温度应低于55℃,以保证良好的离散效果。添加离散液后进行干燥所得的速煮米饭的碎粒(10目筛下物)含量为1.6%。

采用机械设备也可将米饭离散,蒸煮后的米饭输送到冷却解块输送带上。输送带用0.5 mm厚的不锈钢多孔板制成,在输送带上方装有轴流式风机送风,冷风穿过物料达到冷却的目的。冷却的物料在冷却终端由铲刀刮下,落入高速旋转的解块机(1400 r/min)被击打散开。

若将蒸煮后的米饭经短时间冻结处理(如在-18℃冻结处理3 min),也有利于米饭离散的完成,但时间必须掌握恰当,不然会造成整批米饭粒回生,影响制品的品质。

(7)装盘 离散后的米粒均匀地置于不锈钢网盘中,装盘的厚度、厚薄是否均匀对于米粒的糊化度、干燥时间以及产品质量均有直接影响。应尽量使米粒分布均匀、厚薄一致,以保证干燥均匀。然后,将装米盘插入小车以便干燥。

(8)干燥 将充分糊化的大米用100℃热风强力通风干燥,可采用顺流式隧道干燥固定米粒的组织状态,使糊化淀粉保持原型被固定下来。在80℃以上的温度条件下,α-淀粉来不及产生氢键缔合以前就予以干燥,这样就可长期保持α化状态,有利于保持制品的食用品质。方法是将装米盘推入干燥小车,再将干燥小车推入隧道式干燥机干燥,干燥机两边装有加热器,用蒸汽间接加热,进入的蒸汽压力不低于0.4 MPa。干燥机顶端安装有引风机用于排潮,一般干燥机最高温度不低于90℃。要求把含有65%~70%水分的米饭迅速干燥,使成品水分降至9%以下。一般在干燥开始阶段温度可适当高些,干燥的末尾阶段温度要适当低些。温度过高易焦化,影响成品色泽;温度太低,干燥速度慢,会增加米饭的回生程度,也影响米饭的内部结构,使其复水性变差,产量降低。

(9)冷却卸料 刚出干燥室的米温为60~70℃,这时仍进行能量交换,必须进行冷却,使温度降至40℃以下才能将米从盘中取下。可采用自然冷却,然后卸料。

(10)搓散和筛理 将已冷却的速煮米饭经搓散机使尚粘结在一起的米粒分开,然后用振动筛将碎屑和小饭团分离,即成速煮米饭。搓散过程必须保证碎米率少于5%。

(二)片状谷物食品的加工

片状谷物食品生产的关键设备是压片辊,它将蒸煮后的谷物颗粒压碎成薄片状,并通过烘烤获得质地松脆和风味良好的产品。

1.原料筛选和混合

各种生产配料须经筛选除杂和正确计量后,混配均匀,筛选操作采用振动或螺旋机械,混合操作采用搅拌混合或翻腾装置。

2.蒸煮

蒸煮操作可以采用多种方法完成,早期片状谷物制品采用传统的间歇式蒸汽蒸煮方法加工,物料混配后用蒸汽蒸煮形成糊化的面团,再切割成单个的谷物颗粒或小的微粒聚合体,颗粒需经过冷却和干燥以达到最优的压片准备状态。随着挤压加工技术的广泛应用,挤压蒸煮工艺逐渐取代了传统的蒸汽蒸煮方式,挤压蒸煮的原料适用范围较广,挤压后的产品颗粒大小也比传统方式要均匀得多,不足之处是由于过分均匀,使产品在某种程度上失去了谷物固有的自然质构感。

采用挤压技术进行蒸煮操作,首先需要对原料进行预蒸煮,预蒸煮后再将物料送入挤压机内蒸煮。预蒸煮是物料在连续预处理器内与液体和蒸汽适当混合,让水分和热量均匀穿透谷物颗粒,并允许有适当程度的淀粉糊化和蛋白质变性,使之成为调湿、调温的均匀原料,提供给蒸煮挤压机。蒸煮挤压要求套筒长度要长(L/D=18:1),使物料在低压、低剪切条件下停留较长的时间,前段为进料段,将物料加工成均匀的面团,后段为压缩加热段,使湿面团压缩升温,面团在挤压套筒内的总的时间为35~40 s,薄片在出口处的水分含量为20%~30%。(www.xing528.com)

3.成型

挤压蒸煮之后紧接着进行挤压成型,物料从蒸煮挤压机内出料后在常压下完成“排气”与冷却作用,再在成型挤压机内成型,一般成型挤压机的套筒较短(L/D=8:1),且螺杆的螺旋槽较深以消除物料在套筒内的回流和过度升温,螺杆的螺距和螺槽深度通常是由大到小,以产生轻微的压缩作用(3:1),从而消除气泡并保证物料在充满的状态下流动,以获得较好的成型效果。

挤压成型操作时,成型挤压机重新压缩已经蒸煮过的湿热物料,将其逐渐揉捏压缩成为密实的面团,最后通过模具挤出具有波纹珠泡的小球,连续挤压使物料形成连续的绳状,待物料冷却并干燥至一定程度后送往切割段切断,再经辊轧制成高质量的早餐谷物薄片,物料压片的最适水分含量是10%~24%。

压片辊是一对平行相向旋转的水平圆辊,两辊之间的间隙很小,进入两辊间隙的物料颗粒被压碎成为薄片而流出,物料颗粒要有一定的流动性,以防形成一种连续的片状,辊子表面不必太光滑,通常要有一定的毛糙度以便顺利咬住物料颗粒。

物料完成蒸煮、成型和压片后,谷物薄片在旋转式烤炉或高速流化床中于330℃下进行焙烤,产品形成松脆的质地并产生焙烤香味。产品质地取决于产品的微观结构(淀粉状态)、物理尺寸(厚度)和疏松度,一些片状谷物食品要求结构中空并且质地松脆,另一些产品则要求质构较硬一些,以利于在牛奶中保持其脆性,这类溶于牛奶中食用的产品在蒸煮过程中应尽量避免过度剪切,以减小淀粉的破坏程度。

(三)挤压膨化谷物的加工

谷类为主的物料经高温糊化从挤压机模孔中挤出,在常压下物料中的水分迅速汽化而产生膨化,形成泡沫状的酥脆质地,即为挤压膨化型早餐谷物产品。挤压膨化早餐谷物食品一般比休闲小吃食品密度大,并常含有盐和糖之类的其他成分,这些成分会由于减少水分活度而阻碍糊化,但挤压膨化早餐谷物产品的糊化程度通常比其他方法生产的食品要高。

高剪切的单螺杆挤压机适用于生产直接膨化的早餐谷物食品,通过合理设计的双螺杆挤压机同样能满足谷物直接膨化所需的工艺操作条件,并且产品中的淀粉破损比单螺杆挤压机要少。谷物直接膨化的工艺条件在于物料应达到150~200℃,且物料含水量应低于20%。

(四)焙烤膨化谷物食品的加工

膨化是由产品和大气之间一种突然的压力不平衡导致产品中的水分急剧汽化引起的。当糊化后的谷物以合适的水分暴露在非常高的焙烤温度下时,将导致膨化而形成一种多孔状结构。焙烤膨化是在瓦斯烤炉或用过热蒸汽加热的流化床中,在高达343℃温度下完成的,获得焙烤膨化的谷物最适宜含水量为9%~10%。

高温焙烤膨化早餐谷物食品的膨化效果主要取决于三个方面的因素:谷物原料中支链淀粉的含量,半成品内部水分含量与晶格化程度,化学膨松剂即膨化助剂的应用。

原料中支链淀粉越多,膨化效果越好,糯米、马铃薯淀粉、粳米玉米淀粉、釉米及小麦面粉等常见谷物原料中的支链淀粉比例依次降低,膨化酥脆程度也依次降低。

蒸汽蒸煮可使淀粉糊化,此时淀粉分子间氢键断裂,水分进入淀粉微晶间隙,由于高温蒸汽和高速搅拌,淀粉快速大量地吸收水分。再经过冷却老化,使淀粉颗粒高度晶格化,包裹住在糊化时吸收的水分。高温焙烤时,淀粉微晶粒中的水分急剧汽化喷出,完成膨化。淀粉糊化老化的工艺操作要求很高,如淀粉老化不充分,则膨化率会下降20%~40%。

淀粉蒸煮糊化后谷物中的水分达40%左右,一般经一次干燥的半成品的含水量降至18%~20%,再存放一段时间使半成品内部水分渗透出来,水分分布均匀后通过二次干燥,使焙烤膨化前的水分控制在8%~12%。如水分过多,焙烤膨化时被淀粉包裹住的水分不易在短时间内喷出,使膨化不匀,口感发黏;如水分太少,又难使水分汽化后产生足够的喷射蒸汽压力,不易使淀粉组织胀开。

膨化助剂由水分包裹剂、糊化老化促进剂和产气剂等组成,添加膨化助剂可弥补焙烤时水汽膨胀不足的缺陷,使工艺操作条件大为简化,生产效率提高,产品质地细密,膨化均匀,外观良好。膨化助剂由碳酸氢钠、碳酸氢氨、明矾和复合磷酸盐等按一定比例混配而成,其用量为谷物原料配比的1%~3%。

(五)喷射膨化谷物食品的加工

谷物原料在一个密闭的容器中加热,因水分的汽化和气体的膨胀而处于高压状态,当容器突然被打开后,骤然的减压使物料从容器中喷射出来,物料中的水分急剧汽化使产品膨化,称为喷射膨化。与挤压膨化不同的是物料在喷射膨化操作中不受到剪切的作用,喷射膨化基本保留了谷物籽粒的固有结构,如膨化小麦虽由于膨化而变形,但看上去仍非常像小麦粒,仅仅是大一点而已。另外,由于喷射膨化加工过程不依赖于流体特性或物料大小,当原料水分和脂肪含量较高时仍可进行加工生产,故许多特殊的原料能使用喷射膨化法加工,如蔬菜

膨化喷射器加热室中的温度一般控制在200℃左右,压力一般在0.5~0.8 MPa,部分原料喷射膨化的主要技术参数列于表1-1-2。

表1-1-2 喷射膨化的主要技术参数

自然颗粒的喷射膨化与挤压膨化产品的组织结构有所不同,自然颗粒的喷膨化颗粒为细小的多孔结构,可能反映了天然植物组织或淀粉粒在膨化过程中起着空隙生成与晶核形成的作用,而经挤压剪切作用的物料微观结构的降解会导致膨化成更粗大的晶粒结构。双螺杆挤压技术的应用,使得物料的剪切过程比单螺杆柔和了许多,以前许多喷射膨化成型的产品如今已能用直接挤压膨化法来模拟生产,且产品质构和风味更容易调整。

(六)纤维状谷物食品的加工

纤维状早餐谷物食品是依靠特殊的成型机械来生产的一类细条状饼干食品。细条状产品核心生产机械是纤化辊,它是由一对水平平行放置、相向旋转且直径较小的圆筒体组成,其中一个辊沿长度方向刻有一组圆周方向的沟槽,通过这些轴向沟槽来产生谷物纤维化的横向组织。当辊子旋转时,蒸煮过的谷物粉质胚乳被喂进两辊之间(图1-1-1),破碎的谷物被挤压通过辊隙,从辊子下方出来成为一股蒸煮谷物带自由落下,沿着辊子长度方向的一连串的这些带状物汇集在输送带上,输送带置于一组纤化辊之下(图1-1-2),每对辊产生一层纤化物,输送带上的纤化物达到所需的层数(20层)后,由一个切断、折边装置将物料分割成单个的块状,接着进行焙烤,在204~315℃温度下焙烤至4%的最终含水量。

图1-1-1 谷物纤化原理图

图1-1-2 纤维状早餐谷物食品生产示意图

这种纤化操作适用于高含水量的黏性糊化食品物料。谷物蒸煮糊化的传统方法是沸水蒸煮法,蒸煮时间较长,如小麦籽粒经35 min煮熟后尚需保温软化达24 h。利用挤压蒸煮成型后的颗粒可代替用水蒸煮的全颗粒,大大提高蒸煮效率,但挤压蒸煮后必须对物料进行冷却,从而降低物料的黏度,以利于辊后纤化操作的顺利进行。

物料纤化成型后,通过焙烤来形成质地松脆的纤维状早餐谷物食品,其焙烤工艺原理是:首先,单个面带形成空隙变脆;其次,由于外层受热快于内层,外层面带收缩使块状产品在长度和宽度方向上收缩而厚度膨胀,使内层形成又轻又空的结构。

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