然而我國每年米糠油和玉米胚芽油總產量只有3萬t左右,大多數米糠被用作飼料,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值。脂肪酶分解油脂的速率隨環境溫度的升高而加快。在夏季,新鮮米糠的酸價每小時上升2~4mgKOH/g油,只需2~3天幾乎可將油分完全分解。眾所周知,采用脂肪酸含量過高的米糠制油,出油率低、毛油酸價高、煉耗大、糠粕利用率低,而且酸敗的米糠用作飼料也會使動物產生肚瀉,影響動物的生長發育。因此,防止米糠酸敗,保證米糠品質,促使米糠成型,減少糠粉含量,是米糠制油預處理的關鍵問題。
米糠制油一般采用浸出法,其預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”糧油科技發展重點任務之一的“油料膨化工藝和設備”,應安陸市吉康糧油食品有限公司的要求,安陸市天星糧機廠將其原有設備改造為30 t/d膨化浸出工藝設備。改造后日處理量達到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.傳統預處理工藝
米糠浸出制油前的預處理,傳統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、穩定,但也有不少弊端,如動力、蒸汽消耗大,粉末度大,色澤深,干粕殘油高,溶劑損耗大,浸出設備的生產率低,易使平轉浸出器產生搭橋現象,精煉得率低等。
2.膨化預處理工藝
2.1膨化成型保鮮原理
[3]膨化亦稱為結構化或組織化,即利用膨化機的不等距非標準螺旋系統的擠壓推進,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生回流,使機膛內的壓力增大,隨著螺旋與機膛間的摩擦使米糠的晶體達到充分混合、擠壓、加熱、膠合、糊化而產生組織變化,脂肪層結構遭到破壞;同時機械能轉化為熱能,機膛內溫度很快升高到125℃左右,有效的鈍化了米糠中的各種酶的活性,破壞了脂肪層結構;米糠被擠壓到出口處時,淀粉、蛋白質轉化為粘性狀態,壓力由高壓瞬間變為常壓,造成水分迅速地從組織結構中蒸發出來,使其內部形成無數的微孔結構,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→調質→油料膨化機→冷卻→(包裝計量)→浸出車間→精煉車間→成品油
3.應用與討論
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的米糠為主,其水分為11~14%,含油量為17~20%。
3.2膨化前準備
3.2.1米糠進入膨化機前必須預先進行糠粞分離。因為原料中如含有較多的碎米和粗糠殼等雜質,會加快膨化機的磨損,更重要的是碎米含有較多的淀粉,使米糠在膨化過程中形成不了適當的壓力,而且會使膨化物料結構松散,達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原料米糠的水分對膨化機的工作甚有影響,它直接決定膨化后的彈性與塑性。米糠水分過高,物料彈性差,不能產生足夠的壓力和熱能適宜的破壞油細胞和酶;而水分過低,物料塑性差,會使膨化溫度過高,物料焦化,加深物料顏色,并易堵塞膨化機,也不能產生良好的膨化物料。根據使用結果,米糠入機前水分應控制在11~13%為宜。
3.1.3入機的溫度和環境溫度對膨化效果及產量也有一定的影響。對原料米糠進行預熱的膨化效果和產量都比未預熱米糠的要好。夏季的膨化機產量要比冬季時高20%左右,這是由于室溫較高使膨化機達到正常工作的預熱時間較短。
3.2米糠膨化
米糠經過膨化機的高壓(小于1.5 MPa)、高溫(105~140℃)、剪切、摩擦、膨爆等瞬時作用,
發生了一系列復雜的物理變化和化學變化,冷卻后形成直徑大約3~5mm長度不等的具有多微孔結構和一定強度的膨化顆粒。
3.2.1米糠水分含量由膨化前11~13%降為7~9%,含油量相應上升了0.5~2個百分點。在貯存過程中,膨化米糠的含水量基本無變化,與生糠相比水分增長緩慢。
3.2.2膨化促使淀粉和蛋白質分子間斷裂而糊化和變形、重組,并破壞油細胞,使油分子呈自由狀態。米淀粉糊化溫度為58~61℃。少量淀粉在擠壓過程中與細胞破裂釋放出的油脂形成絡合物,并且活性淀粉、活性蛋白產生粘性將料胚粘在一起,油分充分混合而分布均勻,一經釋放出膨化機,其中的水分極快的揮發出來,干燥冷卻后,即形成具有一定擠壓強度、不易粉碎、無粉末且內部多微孔結構的膨化米糠顆粒。膨化米糠的容重由原來的300~395kg/m3增加到470~625kg/m3,增加了55%以上,因此浸出溶劑滲透率、滲速率提高為傳統浸出工藝的6倍[4]。試驗證明膨化米糠顆粒有極好的滲透性,僅需40分鐘的浸出時間即可達到0.5%的殘油率。
表1 預處理米糠與浸出特性[5]
項 目
預 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在膨化機的瞬時(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),有效地抑制了酸價的迅速上升,大大提高了米糠的品質及貯存的穩定性(見表2、表3),使膨化米糠的儲藏期延至3~7個月仍符合制油標準。