蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的流化干燥特性研究

◎ 李學瓊

（重慶市農產品質量安全中心，重慶 400020）

在蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的生產過程中，干燥是重要工序之一。干燥不僅影響生產效率，而且對蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的外觀及食用品質有極其重要的影響，尤其是干燥條件。過強的干燥條件易使蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米表面龜裂，爆率高，外觀品質和食用品質變差；過弱的干燥條件會延長干燥時間，生產效率低。

對擠壓造粒人造米的干燥特性，僅熊善柏、趙思明[1]等做過相關研究，而流化床干燥未見報道。流化床干燥特別適合于顆粒狀物料的干燥，為尋求蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的干燥特性及適宜的干燥條件，用流化床干燥裝置，對多種不同干燥條件進行測試，得到蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的干燥特性和適宜的干燥工藝參數(shù)，為蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的工業(yè)化生產提供理論數(shù)據(jù)[2-4]。

1 材料與方法

1.1 供試材料

蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米濕樣品（實驗室自制）。

1.2 主要儀器設備

BF-I 型拌粉機（濟南賽信膨化機械有限公司）；SX2000-75 型蒸煮擠壓機（濟南賽信膨化機械有限公司）；JA2004 型電子天平（上海精科天平儀器廠）；DHG-9140A 電熱恒溫鼓風干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司）；LG100B 型流化床干燥裝置（浙江浙江中控科教儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米濕樣品制備工藝流程

原料粉碎→（加水及營養(yǎng)素等）混料→喂料→蒸煮擠壓→成型→蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米濕樣品。

1.3.2 干燥試驗設計

流化床干燥試驗的影響因素有熱空氣溫度、熱空氣流速（或風量）和物料裝載量（或裝載厚度），試驗安排如下，設定干燥裝置的熱風風溫、熱風風速后，待風溫穩(wěn)定后，將樣品倒在在流化床上，進行干燥。試驗中，每隔6 min 迅速取6 g 樣品，用自封袋包裝，測其含水率。當干燥至水分不再變化時（流化床上的壓差計不再變化）停止干燥。

1.4 分析測定方法

1.4.1 水分測定

按照GB/T 21305-2007 中的水分測定方法進行測定，最終測得蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米濕樣品的初始含水率為27%（濕基），干基含水率37%。

1.4.2 數(shù)據(jù)的處理方法

干燥特性曲線的繪制及擬合采用Matlab7.0 軟件。

2 干燥特性曲線及其擬合

為考察蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的干燥特性，還需要得到其干燥速率曲線。將干基含水率數(shù)據(jù)與干燥時間進行回歸分析，得出干基含水率與時間的回歸數(shù)學模型。由于蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米干燥時間和含水率之間是非線性關系，選擇多項式回歸模型如下式（1）。

式（1）中y—含水率（干基），%；x—干燥時間，min；b0，b1，… ，bi—階多項式系數(shù)；ε—服從正態(tài)分布N（0、δ2）的隨機變量。

為提高回歸曲線的精度，采用Matlab7.0 軟件對回歸曲線進行擬合。經過polyfit（x，y，n）命令的擬合，找出較優(yōu)的n 階，得出相應的多項式回歸方程；再應用polyval（a，x）命令，得出多項式的擬合值。得到不同條件下 的擬合方程（其中x 表示干燥時間，y 表示干基含水率）。

2.1 不同溫度下的擬合方程

不同溫度下的擬合方程見表1。

2.2 不同風速下的擬合方程

50 ℃下不同風速的擬合方程如表2 所示。

表2 不同風速下的擬合方程表

溫度對蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的干燥速率的影響較大。在干燥初期，熱空氣溫度越高，下降幅度越大，曲線越陡峭。經過約20 min 的降速干燥后，干燥速率下降較慢；然后經過約30 min 的等速干燥，最后再降速干燥。這與一般物料干燥時的升速、等速、降速干燥特性不同，觀察不到升速干燥階段。這可能是由于蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的組織結構與一般農產品物料不同。因為蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米是一種重組產品，其結構的密實性不如一般的農產品原料，相對疏松多孔性決定了水分的遷移形式與普通農產品物料不同，水分更易向表面移動，水分蒸發(fā)快，干燥時間短，在試驗所取的溫度段內（在第一個5 min 內）升速即完成，因而表現(xiàn)出降速—等速—降速的干燥特點。

風速對干燥速率的影響與溫度的趨勢相似，隨風速的增加，初期干燥速率下降較快，后期干燥速率下降減慢。在第9 min 左右時，不同風速的干燥速率基本一致。在第35 min 左右達到等速干燥階段，40 min后以降速干燥到終點。

裝載厚度對干燥速率的影響與風速及其相似，裝載厚度越小，初期干燥速率下降幅度越大，后期干燥速率下降較慢。在10 min 左右，不同厚度下的樣品干燥速率一致。在第40 min 左右達到等速干燥階段，經過約10 min 左右的等速干燥后，再降速干燥到終點。

3 結論

蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米流化床干燥適宜的工藝參數(shù)為：熱風溫度45 ～60 ℃，風速0.2 ～0.4 m·s-1，裝載量0.5 ～1.5 kg·dm-2。

熱風溫度對蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米干燥速率有較大影響，干燥速率隨著溫度的升高明顯加快；熱風風速及裝載量對蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的干燥速率有一定影響，在風速0.1 ～0.5 m·s-1和裝載量0.5 ～2.0 kg·dm-2內，風速和裝載量對其的影響不顯著。

蒸煮擠壓營養(yǎng)強化米的干燥特點是升速階段極短，先是短時間的降速干燥，然后是較長時間的恒速干燥，最后表現(xiàn)出降速干燥。