挤压膨化对玉米淀粉糊化程度影响的研究1

１ １ １
９０．１３
２ １
１ １ －１
９３．２２
３ １
１ －１ １
８３．８６
４ １
１ －１ －１
９３．１８
５ １
－１ １ １
９２．５９
９３．８８
３６ ０
０ ０ ０
Fra Baidu bibliotek
９６．１６
表 ３ 糊化度大于 ９０％的工艺措施
因素 x1 编码
频数 ％
－２ ４３ １４
－１ ８８ ２９
０ ９１ ３０
１ ６１ ２０
２
频数 合计
１４ ４ ２９７
x 2 频数 ％ ４５ １５ ４１ １３ ５７ １９ ７１ ２３ ８３ ２７
２００３ 年 １ 月 农 机 化 研 究 第 １ 期
挤压膨化对玉米淀粉糊化程度影响的研究
关正军，申德超，刘远洋
（东北农业大学，黑龙江 哈尔滨 １５００３０）
［摘 要］ 用单螺杆挤压膨化机对脱胚玉米进行挤压膨化，以模孔直径、物料出口温度、喂入物料水分含量和
（４） 频数分析。由优化结果看出，最优值超过 了 １００％，与实际情况不符合，因而采用频数分析法 来确定糊化度较高时的参数范围，见表 ３ 所示。
表 ２ 试验安排和试验数据
序 模孔 兂 温度 T 含水量 W 转速 n 糊化度／％
号
x1
x2
x3
x4
y1
１ １
［４］ 鲁晓翔， 易林松．板栗综合加工利用二例［Ｊ］． 食品工业，１９９６，（３）：４７－５４．
中可以看出，当模孔孔径较小时，糊化度随孔径的 增大略有增加，在 d ＝１１ｍｍ 时达到最大值；然后糊化 度又开始下降。从图 １（ｂ）中可以看出，在 T ＝２００
℃时获得最大糊化度值，这表明在较低温度下使淀 粉糊化需要较大的剪切应力；当温度较高时，淀粉迅 速熔融，所受剪切力变小，糊化度增加。图 １（ｃ） 中曲线趋势基本上是随着水分含量的增大糊化度呈 下降趋势。这表明随着水分含量的增加，淀粉在挤
糊化度（%） 糊化度（%）
糊化度（ %） 糊化度（%）
１２０
１２０ １１２ １０４
９６ ８８ ８０ －３ －２ －１ ０ １ ２ ３
水平值
糊化度随摸孔直径变化规律
１１２ １０４
９６ ８８
８０ －３ －２ －１ ０ １ ２ ３
水平值
糊化度随温度变化规律
１２０ １１２ １０４
９６ ８８ ８０
－３ －２ －１ ０
１ 材料与方法
（１） 试验材料：脱胚玉米（市购，含水量 １３．３％， 淀粉含量 ７１．５４％）。
（２） 试验仪器：单螺 杆 挤 压 机 （ 自 制 ）； ＤＦ－１１０ 型电子分析天平；ＨＺＱ－Ｘ１００ 型振荡培养箱； ＨＨ．ＳＹ１１－ＮＩ 型水浴锅；ＨＧ１０１－１ 型电热鼓风干燥箱；
F2 ＝２．１２５５，可以看出， F1 ＜ F ０．０５（１０，１１）＝２．８５， 说明回归方程拟合得好，又因 F2 ＞ F ０．１（１４，２１）
＝１．８４，说明方程在 ０．１ 水平是显著的，即试验数
采用二次正交旋转组合设计安排试验，因素水平编
据与所采用的数学模型基本符合。
［收稿日期］ ２００２－０９－０２ ［作者简介］ 关正军（１９７０－），男，黑龙江哈尔滨人，东北农业大学工程学院讲师，主要从事农产品加工方面的研究工作。
９５％ 置信 区间
０．０６
－０．４～ －０．１６
工艺 １１．２ ～ 措施 １１．７
０．０８ ０．２０～０．５２ １４６～１５５．６
０．０８
０．２３～ ０．５５
１９．６～ ２０．６５
０．０８ －０．２５～
０．０６
１９５～２０１．２
（５） 各试验因素对指标影响的图形分析。图 １（ａ）
２．２ 试验安排和试验数据 试验安排和试验数据如表 ２ 所示。 ２．３ 试验数结果分析
本试验因素水平按表 １ 选定，测定结果见表 ２
所示。其中： x1 为挤压机模孔直径， x2 为挤出物 料温度， x3 为喂入物料含水量， x4 为挤压机螺杆 转速， y1 为糊化度。用 ＲＥＤＡ 软件对试验数据进行 处理得到结果如下：
大部分深加工产品没有影响，只对出售生的新鲜锥
纯机械式脱壳工艺，栗仁表面有少量刀伤，这对极
栗有一定影响。
［１］ ＤＢ３５／３５２－１９９９，建瓯锥栗［Ｓ］．
［ 参 考 文 献 ］
［２］ 宋 超． 板栗精加工技术［Ｊ］． 食品工业科技， １９９３，（６）：２７－２９．
［３］ 梁向东， 刘启勤．即食板栗糊的生产工艺［Ｊ］． 食品科学，１９９４，（６）：６９－７０．
１
２
３
糊化度随水分变化规律
水平值
１２０ １１２ １０４ ９６ ８８ ８０
－３ －２ －１ ０ １ ２ ３ 水平值
糊化度随转速变化规律
（ａ）
f
(x )
1
＝－１．９２１６
2
x1
－１．０７５０ x1 ＋１０９．４９４５
（ｂ）
（ｃ）
（ｄ）
f
(x2)
＝０．３９４７
2
x2
８６．９８
１６ －１
－１ －１ －１
８８．２６
１７ ２
０ ０ ０
８５．６６
１８ －２
０ ０ ０
８９．２６
１９ ０
２ ０ ０
９９．０５
２０ ０
－２ ０ ０
水 平
－２ －１ ０ １ ２
模孔 φ （ｍｍ）
x1
８ １０ １２ １４ １６
温度 T （℃）
x2
８０ １１０ １４０ １７０ ２００
含水量 W （％）
x3
１３ １６ １９ ２２ ２５
转速 n （ｒ·ｍｉｎ－１）
x4
１６０ １８０ ２００ ２２０ ２４０
螺杆转速作为因素；以挤压膨化脱胚玉米淀粉糊化程度为考察指标；采用“四因素五水平”进行二次正交旋转组合
试验设计，研究了脱胚玉米挤压膨化系统参数对淀粉糊化程度的影响规律。
［关键词］ 挤压膨化；玉米淀粉；糊化度；脱胚玉米
［中图分类号］ ＴＳ２３４ ［文献标识码］ Ａ ［文章编号］ １００３─１８８Ｘ（２００３）０１─００５１─０２ 淀粉经高温蒸煮，淀粉颗粒中淀粉大分子之间 码表如 １ 所示。
粉碎机。
（１） 回归方程。
（３） 分析方法：水分测定按 ＧＢ８３０４－８７ 进行； 糊化度的测定用酶水解法。
２ 试验
２．１ 试验因素水平的确定 根据前人的研究报道，并与目前现有挤压机情
况相结合，选择 ４ 个因素，即挤压机模孔直径、挤 出物料温度、喂入物料含水量、挤压机螺杆转速， 作为挤压工艺参数研究对象。同时，选定五水平，
９３．９７
３１ ０
０ ０ ０
９３．７２
３２ ０
０ ０ ０
９０．７０
３３ ０
０ ０ ０
９６．６７
３４ ０
０ ０ ０
９４．７８
３５ ０
０ ０ ０
９６．２３
１１ －１
１ －１ １
９１．０４
１２ －１
１ －１ －１
９２．８０
１３ －１
－１ １ １
９３．２８
１４ －１
－１ １ －１
９３．２０
１５ －１
－１ －１ １
８８．０２
２６ ０
０ ０ ０
９２．２７
２７ ０
０ ０ ０
８９．１１
２８ ０
０ ０ ０
８９．７７
２９ ０
０ ０ ０
８９．８１
３０ ０
０ ０ ０
f
( x3 )
＝０．１７４７
2 x3
f
(x4)
＝－０．０４６６
2 x4
＋６．０２８９ x2 ＋９５．９０５２ －１．７９２６ x3 ＋１０５．２５７７ －６．２２３６ x4 ＋９７．２８０６
９４．４０
２１ ０
０ ２ ０
９５．５５
２２ ０
０ －２ ０
９６．１４
２３ ０
０ ０ ２
９５．５５
２４ ０
０ ０ －２
９４．３７
２５ ０
０ ０ ０
２９７
x 3
x 4
频数 ％ 频数 ％ ３９ １３ ６１ ２０
４５ １５ ６４ ２１
５８ １９ ６４ ２１
７１ ２３ ５８ １９
８４ ２８ ５０ １６
２９７
２９７
平均 编码
－０．２９
０．３６
０．３９
－０．０９
Sx
y1 ＝９２．４１－１．４９ x1 ＋１．４６ x2 ＋０．９９ x3 －０．３６ x4 －１．９２ x12 ＋０．６３ x1 x2 －０．０９ x1 x3 ＋０．５１ x1 x4 ＋０．３９ x22 －０．５３ x2 x3 －１．９１ x2 x4 ＋０．１７ x32 ＋０．８９ x3 x4 －０．０５ x42 （２） 回归方程的方差分析。 F1 ＝１．９１９９，
压机内所受的剪切力变小，对淀粉的破坏作用减弱 。图 １（ｄ）中曲线近于呈直线变化，糊化度随螺杆 转速增加而降低。其原因是转速越高，物料在挤压机 内部停留时间越短，吸收热量少，糊化度降低。这 ４ 个因素的因子贡献率分别为： d ＝１．６５， t ＝１．１４， W ＝０．４６， n ＝０．３９。因此，它们对糊化度影响的主 次顺序依次为：挤压机模头温度、模孔孔径、喂入物 料水分、螺杆转速。
- 51 -
２００３ 年 １ 月 农 机 化 研 究 第 １ 期
（３） 回归方程的最优值。经求解，回归方程的 极值为： Fmax ＝（－０．２８，２．００，－２．００，－２．００）＝１０９．６３ ％；经值类转换后极值为 Fmax ＝（１１ｍｍ，２００℃，１３％ ，１６０ ｒ．ｍｉｎ－１）＝１０９．６３％。
的氢键削弱，造成淀粉颗粒的部分解体，形成网状
表 １ 因素水平编码表
组织，粘度上升，发生糊化现象。糊化是淀粉蒸煮 过程中最重要的变化。淀粉经糊化后，糖化酶才能 更好地对其作用，将其转化成可发酵性糖。谷物原 料经挤压膨化后，其淀粉糊化度明显升高。已有资 料报道，淀粉经挤压膨化处理后，其糊化度能达到 ９ ０％以上，而传统工艺糊化率仅为 ８０％～８５％。本试验 拟对挤压膨化物料淀粉糊化度变化规律进行研究，并 得到较优挤压参数。
图 １ 试验因素对糊化度影响的图形分析 （下转第 ５５ 页）
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２００３ 年 １ 月 农 机 化 研 究 第 １ 期
（４） 新型锥栗脱壳设备的不足之处是由于采用
６ １
－１ １ －１
８１．３４
７ １
－１ －１ １
８４．１２
８ １
－１ －１ －１
８４．４１
９ －１
１ １ １
８９．５３
１０ －１
１ １ －１