然而我國(guó)每年米糠油和玉米胚芽油總產(chǎn)量只有3萬(wàn)t左右,大多數(shù)米糠被用作飼料,只是一小部分用于制取食用油脂。這主要是由于米糠原料比較分散,集中起來(lái)比較困難,特別是米糠中含有脂肪酶,能將鮮米糠所含的油分迅速分解成脂肪酸和甘油等而喪失食用價(jià)值。脂肪酶分解油脂的速率隨環(huán)境溫度的升高而加快。在夏季,新鮮米糠的酸價(jià)每小時(shí)上升2~4mgKOH/g油,只需2~3天幾乎可將油分完全分解。眾所周知,采用脂肪酸含量過(guò)高的米糠制油,出油率低、毛油酸價(jià)高、煉耗大、糠粕利用率低,而且酸敗的米糠用作飼料也會(huì)使動(dòng)物產(chǎn)生肚瀉,影響動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育。因此,防止米糠酸敗,保證米糠品質(zhì),促使米糠成型,減少糠粉含量,是米糠制油預(yù)處理的關(guān)鍵問(wèn)題。
米糠制油一般采用浸出法,其預(yù)處理方式主要有蒸炒(烘炒)、造粒和擠壓膨化三種工藝,其中擠壓膨化工藝是目前米糠成型保鮮、防止酸敗、提高制油得率的最可靠方法之一。為了推廣“九五”糧油科技發(fā)展重點(diǎn)任務(wù)之一的“油料膨化工藝和設(shè)備”,應(yīng)安陸市吉康糧油食品有限公司的要求,安陸市天星糧機(jī)廠將其原有設(shè)備改造為30 t/d膨化浸出工藝設(shè)備。改造后日處理量達(dá)到42 t/d,溶劑損耗平均為5 kg/t料,糠粕殘油率平均為0.9%,取的了良好的效果。
1.傳統(tǒng)預(yù)處理工藝
米糠浸出制油前的預(yù)處理,傳統(tǒng)工藝主要有造粒成型和蒸炒(烘炒)成型兩種。這兩種方式雖然工藝成熟、穩(wěn)定,但也有不少弊端,如動(dòng)力、蒸汽消耗大,粉末度大,色澤深,干粕殘油高,溶劑損耗大,浸出設(shè)備的生產(chǎn)率低,易使平轉(zhuǎn)浸出器產(chǎn)生搭橋現(xiàn)象,精煉得率低等。
2.膨化預(yù)處理工藝
2.1膨化成型保鮮原理
[3]膨化亦稱為結(jié)構(gòu)化或組織化,即利用膨化機(jī)的不等距非標(biāo)準(zhǔn)螺旋系統(tǒng)的擠壓推進(jìn),米糠間隙中的氣體被擠出,并迅速被物料填充,米糠受剪切作用而產(chǎn)生回流,使機(jī)膛內(nèi)的壓力增大,隨著螺旋與機(jī)膛間的摩擦使米糠的晶體達(dá)到充分混合、擠壓、加熱、膠合、糊化而產(chǎn)生組織變化,脂肪層結(jié)構(gòu)遭到破壞;同時(shí)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能,機(jī)膛內(nèi)溫度很快升高到125℃左右,有效的鈍化了米糠中的各種酶的活性,破壞了脂肪層結(jié)構(gòu);米糠被擠壓到出口處時(shí),淀粉、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為粘性狀態(tài),壓力由高壓瞬間變?yōu)槌海斐伤盅杆俚貜慕M織結(jié)構(gòu)中蒸發(fā)出來(lái),使其內(nèi)部形成無(wú)數(shù)的微孔結(jié)構(gòu),冷卻干燥后,米糠即膨化成型。
2.2工藝流程
原料米糠→糠粞分離→調(diào)質(zhì)→油料膨化機(jī)→冷卻→(包裝計(jì)量)→浸出車間→精煉車間→成品油
3.應(yīng)用與討論
3.1原料米糠
吉康糧油食品有限公司所使用的米糠原料主要以本市精米廠生產(chǎn)的米糠為主,其水分為11~14%,含油量為17~20%。
3.2膨化前準(zhǔn)備
3.2.1米糠進(jìn)入膨化機(jī)前必須預(yù)先進(jìn)行糠粞分離。因?yàn)樵现腥绾休^多的碎米和粗糠殼等雜質(zhì),會(huì)加快膨化機(jī)的磨損,更重要的是碎米含有較多的淀粉,使米糠在膨化過(guò)程中形成不了適當(dāng)?shù)膲毫?,而且?huì)使膨化物料結(jié)構(gòu)松散,達(dá)不到良好的膨化效果,極易增加浸出料的粉末度和干粕殘油,而影響浸出效果。
3.1.2原料米糠的水分對(duì)膨化機(jī)的工作甚有影響,它直接決定膨化后的彈性與塑性。米糠水分過(guò)高,物料彈性差,不能產(chǎn)生足夠的壓力和熱能適宜的破壞油細(xì)胞和酶;而水分過(guò)低,物料塑性差,會(huì)使膨化溫度過(guò)高,物料焦化,加深物料顏色,并易堵塞膨化機(jī),也不能產(chǎn)生良好的膨化物料。根據(jù)使用結(jié)果,米糠入機(jī)前水分應(yīng)控制在11~13%為宜。
3.1.3入機(jī)的溫度和環(huán)境溫度對(duì)膨化效果及產(chǎn)量也有一定的影響。對(duì)原料米糠進(jìn)行預(yù)熱的膨化效果和產(chǎn)量都比未預(yù)熱米糠的要好。夏季的膨化機(jī)產(chǎn)量要比冬季時(shí)高20%左右,這是由于室溫較高使膨化機(jī)達(dá)到正常工作的預(yù)熱時(shí)間較短。
3.2米糠膨化
米糠經(jīng)過(guò)膨化機(jī)的高壓(小于1.5 MPa)、高溫(105~140℃)、剪切、摩擦、膨爆等瞬時(shí)作用,
發(fā)生了一系列復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化,冷卻后形成直徑大約3~5mm長(zhǎng)度不等的具有多微孔結(jié)構(gòu)和一定強(qiáng)度的膨化顆粒。
3.2.1米糠水分含量由膨化前11~13%降為7~9%,含油量相應(yīng)上升了0.5~2個(gè)百分點(diǎn)。在貯存過(guò)程中,膨化米糠的含水量基本無(wú)變化,與生糠相比水分增長(zhǎng)緩慢。
3.2.2膨化促使淀粉和蛋白質(zhì)分子間斷裂而糊化和變形、重組,并破壞油細(xì)胞,使油分子呈自由狀態(tài)。米淀粉糊化溫度為58~61℃。少量淀粉在擠壓過(guò)程中與細(xì)胞破裂釋放出的油脂形成絡(luò)合物,并且活性淀粉、活性蛋白產(chǎn)生粘性將料胚粘在一起,油分充分混合而分布均勻,一經(jīng)釋放出膨化機(jī),其中的水分極快的揮發(fā)出來(lái),干燥冷卻后,即形成具有一定擠壓強(qiáng)度、不易粉碎、無(wú)粉末且內(nèi)部多微孔結(jié)構(gòu)的膨化米糠顆粒。膨化米糠的容重由原來(lái)的300~395kg/m3增加到470~625kg/m3,增加了55%以上,因此浸出溶劑滲透率、滲速率提高為傳統(tǒng)浸出工藝的6倍[4]。試驗(yàn)證明膨化米糠顆粒有極好的滲透性,僅需40分鐘的浸出時(shí)間即可達(dá)到0.5%的殘油率。
表1 預(yù)處理米糠與浸出特性[5]
項(xiàng) 目
預(yù) 處 理 方 式
蒸 炒
膨 化
造 粒
滲透率(cm/min)
5.8
38.0
5.0
滲濾速度(ml/cm2/min)
1.34
7.61
1.20
3.2.3在膨化機(jī)的瞬時(shí)(小于一分鐘)高溫作用處理下,米糠中游離脂肪酸含量明顯降低,酸價(jià)減少了3mgKOH/g油左右,而且米糠中的各種活性酶,尤其是脂肪酶、脂肪氧化酶、解脂酶以及有害菌等都得到鈍化或殺滅(如菌體脂肪酶在50~75℃即失活),有效地抑制了酸價(jià)的迅速上升,大大提高了米糠的品質(zhì)及貯存的穩(wěn)定性(見(jiàn)表2、表3),使膨化米糠的儲(chǔ)藏期延至3~7個(gè)月仍符合制油標(biāo)準(zhǔn)。