基于豆?jié){通電加熱加工的豆渣飼料制備技術(shù)

王冉冉 朱 敏 李法德

大豆?fàn)I養(yǎng)豐富，是我國普遍喜愛的食品，我國是大豆的主要產(chǎn)地，2010年度中國大豆產(chǎn)量為1520萬噸，2012年和2015年，我國大豆產(chǎn)量將分別達(dá)到1796萬噸和1950萬噸。豆渣是豆制品的副產(chǎn)品,國內(nèi)外大豆加工企業(yè)需要花費(fèi)大量的精力和財(cái)力來處理豆渣。

其實(shí)豆渣含有較豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，其粗蛋白含量可達(dá)25%～30%，是一種沒能充分開發(fā)利用的蛋白質(zhì)資源，是飼喂的廉價(jià)飼料之一。但是目前,有相當(dāng)部分的豆渣被白白浪費(fèi),同時(shí)造成環(huán)境污染。原因有兩點(diǎn)：一是豆渣中含有抗?fàn)I養(yǎng)因子，主要包括胰蛋白酶抑制劑、植酸、單寧、大豆凝集素、脲酶等，加工或者飼用不當(dāng)，不僅會(huì)造成大豆蛋白營養(yǎng)價(jià)值的下降，而且還會(huì)危害動(dòng)物的健康，影響畜禽生產(chǎn)機(jī)能；二是豆渣含水量高達(dá)85%～90%，易腐敗，會(huì)引起拉肚甚至中毒。

采用通電加熱可解決上述問題，因此本文提出了通過通電加熱方法實(shí)現(xiàn)的對(duì)豆渣進(jìn)行飼料加工的方式。

1 通電加熱技術(shù)

早在20世紀(jì)初，通電加熱技術(shù)就開始用于牛奶的加熱消毒，但由于當(dāng)時(shí)沒有合適的電極材料和電能價(jià)格過高，致使該項(xiàng)技術(shù)并未成功推廣。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是近20多年來，由于電極材料的改進(jìn)，通電加熱技術(shù)又重新引起人們的重視而成為研究的熱點(diǎn)（Amatore等,1998）。

通電加熱技術(shù)具有加熱均勻、快速、無加熱面、易控制、電能轉(zhuǎn)化率可達(dá)95%（Ghnimi等,2008）和環(huán)境友好，并能實(shí)現(xiàn)固體食品和含有顆粒的液固混合食品的高溫快速殺菌等優(yōu)點(diǎn)，該項(xiàng)技術(shù)被認(rèn)為是食品加工操作過程中最具有發(fā)展?jié)摿Φ臒崽幚砑夹g(shù)之一（FDA,2001）。

通電加熱的基本原理是把食品物料作為電路的一部分，當(dāng)電流（一般為交流電）通過食品物料時(shí)，由于食品物料固有的阻抗特性而將電能直接轉(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到加熱的目的。

圖1 通電加熱原理

2 飼料制備方式

2.1 去渣

在我國豆制品的加工方式習(xí)慣采用先去渣后煮漿，而在日本采用帶渣煮漿再分離的方式。這里，本文采用先帶渣煮漿再分離的加工方式。

目前，在規(guī)模化傳統(tǒng)豆制品加工的煮漿操作中，煮漿系統(tǒng)可分為間歇式或連續(xù)式，其熱源一般采用高溫水蒸氣。從傳熱方式看，有直接加熱法和間接加熱法。直接加熱法就是將高溫水蒸氣直接通入豆?jié){中而使豆?jié){溫度升高；間接加熱就是利用間壁式換熱器將蒸汽的熱量傳遞給豆?jié){。

在傳統(tǒng)的水浴鍋加熱方式下，由于加熱過程中有換熱面存在，因此，使用帶渣煮漿方式對(duì)煮漿的溫度控制要求非常嚴(yán)格，控制不當(dāng)容易造成污垢在換熱面上的粘附，產(chǎn)生糊鍋的現(xiàn)象。對(duì)蒸汽直接加熱來說，由于將蒸汽直接導(dǎo)入豆?jié){，往往使豆?jié){的固形物含量降低，且不易控制；蒸汽法加熱對(duì)于豆?jié){來講，可以利用對(duì)流換熱，達(dá)到均勻加熱的目的，而對(duì)于豆渣來講，如果利用這種加熱方式，豆渣大多都沉積在底部，且大都不參與對(duì)流換熱，同時(shí)也不利于豆?jié){的換流。本文中采用的通電加熱方式由于是直接利用物料本身的焦耳熱來進(jìn)行加工的，因此不存在傳統(tǒng)意義上的換熱面，可以在加熱中對(duì)豆?jié){和豆渣同時(shí)進(jìn)行加工。

2.2 豆渣飼料制備流程

本文提出的基于通電加熱煮漿系統(tǒng)的豆渣飼料制備流程見圖2。在流程中，大豆精選、浸泡和磨碎工藝，與普通的豆制品加工工藝相同，在這里不再贅述。

圖2 基于通電加熱煮漿系統(tǒng)的豆渣飼料制備

煮漿采用連續(xù)加熱方式實(shí)現(xiàn)，通過離心泵給加熱室送豆?jié){，見圖3。

圖3 通電加熱煮漿方式

在通電加熱煮漿過程中，由于造成豆渣和豆?jié){腐敗的細(xì)菌主要是嗜熱脂肪芽胞桿菌及其近似菌，此類菌耐熱性很強(qiáng)，因此必須采用高溫殺菌。但殺菌時(shí)間太長(zhǎng)則會(huì)造成豆制品的營養(yǎng)成分損失，一般為135℃殺菌7 s，稱為超高溫瞬時(shí)殺菌方式。系統(tǒng)中，先通過預(yù)熱室1將豆?jié){加熱至70℃左右，然后通過離心泵調(diào)整流速，使豆?jié){在加熱室中通過時(shí)間約為7 s，加熱室中分為幾個(gè)小加熱室，在第一加熱室中，使豆?jié){迅速升溫至135℃，而其后的加熱室的作用就是溫度保持。

由于豆?jié){受熱會(huì)沸騰，從而發(fā)生鼓泡翻滾的現(xiàn)象，因此，在系統(tǒng)中，設(shè)置煮漿壓力為1.5倍大氣壓，通過針閥進(jìn)行壓力控制。

煮漿的溫度控制和時(shí)間控制由單片機(jī)為中央處理器的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，通過負(fù)反饋系統(tǒng)來完成對(duì)煮漿系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，軟件流程圖見圖4。

圖4 通電加熱軟件流程

3 達(dá)到的效果

3.1 殺菌

實(shí)驗(yàn)表明，超高溫的滅菌效果后，豆?jié){中的所有細(xì)菌以及各種芽孢菌都被殺滅，產(chǎn)品處于比較安全的狀態(tài)。將產(chǎn)品放置于36℃恒溫箱內(nèi)保存，連續(xù)30 d每天測(cè)定其細(xì)菌總數(shù)和大腸菌群。36℃下保存10 d內(nèi),產(chǎn)品細(xì)菌總數(shù)未超出1 cfu/ml，30 d后產(chǎn)品細(xì)菌總數(shù)仍未超過10 cfu/ml，未發(fā)現(xiàn)大腸桿菌。

豆渣中的殺菌效果與豆?jié){中相同，在連續(xù)式通電加熱過程中，由于整個(gè)加工過程不與空氣直接接觸，因此在豆渣制備過程中，實(shí)現(xiàn)了全封閉加工，加工完成后進(jìn)行無菌包裝，保證了豆渣的保質(zhì)時(shí)間。

3.2 抗?fàn)I養(yǎng)因子

大豆中部分抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)熱是不穩(wěn)定的，如胰蛋白酶抑制劑、大豆凝集素、脲酶等，充分加熱就已經(jīng)失活。某些抗?fàn)I養(yǎng)因子溶于水，如低聚糖、賴丙氨酸等，水浸泡就已經(jīng)使其溶于水而存在于豆渣中含量減少。而經(jīng)過熱處理后，單寧和植酸雖然破壞的少，但是由于大豆中這兩部分的含量很低，所以殘存于豆渣中對(duì)于禽畜沒有影響。

因此，在經(jīng)過處理后，豆渣中的抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)于禽畜不會(huì)產(chǎn)生影響，達(dá)到了豆渣的處理目的。

4 結(jié)論

基于本文所述的豆?jié){通電加熱技術(shù)的豆渣制備，具有兩大主要優(yōu)點(diǎn)，一是在制備之后，菌落總數(shù)很低，不打開包裝在常溫下能夠長(zhǎng)時(shí)間保存，這對(duì)豆渣飼料的長(zhǎng)途運(yùn)輸和飼料的利用地域極為有利，同時(shí)也利于養(yǎng)殖戶的飼料保存，這將極大的提高豆渣在飼喂中的利用率。二是對(duì)抗?fàn)I養(yǎng)因子的失活處理，使養(yǎng)殖戶可以不對(duì)豆渣進(jìn)行再加工，可以與其他飼料直接混合飼喂，方便了養(yǎng)殖戶的操作，降低了飼料的制備成本。

綜上所述，使用本文所述制備方式，不僅可以給養(yǎng)殖戶提供一種廉價(jià)的營養(yǎng)豐富的飼料，也可以解決大豆加工企業(yè)豆渣處理的難題，降低豆制品加工成本，從而刺激國內(nèi)大豆種植業(yè)發(fā)展。

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