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營養谷物早餐食品加工工藝比較分析
閱讀：3279 發布時間：2011-1-24 谷物早餐食品具有粗糧細作、口感風味好、營養損失少、消化吸收率高、衛生水平好、老少皆宜等特點111。谷物早餐（BreakfastCereals）是以谷物——玉米、大米、小麥、燕麥等為主要原料加工成片狀再加入牛奶（冷食）或稍煮沸片刻（熱食）就可食用的早餐食品121。品種有小麥片、全麥片、山核桃全麥早餐、果汁軟糖字母谷物片、杏仁蜜糖燕麥片、玉米片、
香甜玉米片等系列食品。其味道有本昧，有加砂糖、蜂蜜、巧克力、肉桂、鮮果、草莓、椰絲、蔬菜、杏仁、山核桃等風味的谷物早餐食品。據報導，世界谷物早餐的年產量達到320萬噸，銷售金額為166億美元。美國是谷物早餐zui大市場，占了數量的一半左右和銷售金額的60％左右。歐洲谷物早餐市場也很大，有法國、德國、西班牙和英國等五大市場，約產谷物早餐81．5萬噸和銷售金額40億美元以上。目前國內外市場上的即食谷物早餐主要品牌有：美國生產谷物的大型企業“家樂氏”，“寶氏”，杰耐拉爾米爾斯公司的“TotalProlein”，凱洛格公司的“SpecialK”，全美銷量*的早餐品牌“雀巢脆谷樂”，馬來西亞家麥有限公司的“恩氏”，新加坡金味集團的“金味”；而國內的品牌是“湖南沐林”，桂林西麥生物技術開發有限公司的“西麥”，東莞市虎門日隆食品廠的“明輝牌”。zui初的谷物早餐是采用蒸煮、壓片、焙烤工藝生產的燕麥片嗍。歐美發達國家于20世紀70年代開始運用擠壓技術生產谷物早餐，并且谷物早餐食品得到了迅速的發展與更新；我國于20世紀80年代初才開始研究食品擠壓技術，主要將擠壓技術用于生產膨化休閑食品及組織蛋白，谷物早餐食品的生產還處在起步的階段。目前，谷物早餐食品加工工藝有許多種，如：間歇式濕熱蒸煮加工工藝、傳統的噴爆加工工藝、壓片蒸煮加工工藝、谷物破碎蒸煮加工工藝、焙烤和氣流膨化加工工藝、擠壓膨化加工工藝和微波真空膨化加工工藝等。本文主要針對谷物早餐食品加工工藝進行比較分析。
1、營養谷物早餐食品產品配方設計
早餐對于人體健康和人們一天的精力都十分重要，據有關調查表明[61：我國33％的人不吃早餐或很少吃早餐，57％的人對現在的早餐市場不滿意，我國大、中小學生中有43．5％不能保證每天吃早餐，我們的早餐食品品種少、營養不全，蛋白質、維生素、礦物質等營養素攝入量明顯不足。因此，中國營養學會已把新型早餐食品的研制開發作為重點研究方向。
谷物早餐食品在發達國家發展已有相當長的歷史，他們已根據各國的原料特點和人們的飲食習慣，開發了各具特色的谷物早餐食品。我國是一個農業大國，盛產稻谷、小麥、玉米、燕麥、高粱、大麥、小米、蕎麥等五谷雜糧。谷物原料資源具有豐富的蛋白質、維生素、礦物質等營養素，根據中國預防醫學*營養與食品衛生研究所提供的谷物營養成分的分析
情況，選擇小麥、燕麥、玉米、苦蕎、赤小豆、大米、面粉等作為營養谷物早餐配方的基料，同時充分利用脫脂大豆粉、膳食纖維、全脂奶粉、蔗糖、棕櫚油、小麥淀粉、*、蜂蜜、碳酸鈣作為配料進行產品配方設計。
2、營養谷物早餐食品加工工藝原理
壓片蒸煮加工工藝、焙烤和氣流膨化加工工藝的加工原理：原料先經過蒸煮糊化、質構轉化和特定的工藝成型等單元操作步驟；谷物中大量淀粉顆粒在蒸煮后破裂，淀粉糊化形成一種膠粘化淀粉基質，包圍和維系著其他化學成分和各種加入成分；這種半均相物質在適當溫度和水分下，經特定工藝處理直接形成所需要的形狀，再通過一定的方式使產品中的水分汽化形成多孔狀食品川。擠壓膨化加工工藝的加工原理[el：物料被送入擠壓膨化機中，在螺桿、螺旋的推力作用下，物料向前成軸向移動，同時螺旋與物料、物料與機筒以及物料內部的機械摩擦，物料被強烈的擠壓、攪拌、剪切，物料進一步細化、均化；隨著機腔內部壓力的逐漸增大，溫度相應的不斷升高，在高溫、高壓、高剪切力的條件下，物料有粉狀變成糊狀，淀粉發生了糊化、裂解，蛋白質發生變性、重組，纖維發生部分降解、細化，致病菌被殺死，有毒成分失活；在強大壓力差下，糊狀物料由模孔瞬間噴出，水分急驟汽化，物料膨化，形成酥松、多孔、酥脆的膨化產品。微波真空膨化加工工藝的加工原理：其是利用微波加熱膨化的一個過程，微波是一種無溫度梯度的加熱過程，并且微波功率輸出可調和微波加熱的
瞬時陛，使得物料被加熱時其內部蒸汽壓梯度和蒸汽向外層遷移速率也具有可調和性，當環境壓強降低時，水分擴散速率加快，物料的沸點溫度降低，并在內部積累形成壓力梯度，若物料質構不能承受這個壓力，使得食品物料中的水分在短時間內迅速蒸發汽化，就會造成體積的膨脹，產生膨化效應。營養谷物早餐食品加工工藝流程如圖1所示。
圖1營養谷物早餐加工流程
3、營養谷物早餐食品加工工藝
營養谷物早餐食品的種類比較豐富，它的加工工藝也比較多，我們在本文主要闡述壓片蒸煮加工工藝、擠壓膨化加工工藝和微波真空膨化加工工藝。
3．1壓片蒸煮加工工藝
壓片蒸煮加工工藝是早期的營養早餐加工工藝。首先是用傳統的蒸汽蒸煮方法將物料熟化，調制成團狀，再進行擠壓、冷卻、切割、壓片成半成品，然后焙烤和涂上營養的外衣，這樣制成了早期的營養早餐食品。
3．1．1原料處理
3．1．1。1原料
選用硬質馬齒型玉米，因其角質胚乳含量較高，淀粉糊化后透明性好，產品外觀好看。
3．1．1．2脫胚
采用干法脫胚，先用熱蒸汽和90％以上熱水調節水分，再用碾米機粗碾，使玉米破糝，胚脫下來。混合物經振動平篩篩理，即分離出玉米糝。
3．1-2配料、蒸煮
在玉米糝中加入食鹽、麥芽等調味料和水，使玉米糝含水達20％～35％，然后用1．47X105p的蒸汽蒸煮玉米糝至*糊化（呈半透明狀），形成糊化面團。
3．1．3成型
玉米糝在66％下干燥至水分19％～20％，冷卻至30-40％，然后經鋼輥軋成厚度為0．7～lmm的玉米片。軋前應將物料破成分散狀，以保證出片均勻。
3．1．4焙烤
溫度250～350％，時間為20-150s，使水分降至10％左右。如再經油炸（油溫不超過200℃），則可得到口感松脆的酥香片。
3．1．5噴強化劑
可噴涂營養素制成強化玉米片或根據需要涂以糖、風味劑等。
3．2擠壓膨化加工工藝
擠壓膨化加工技術是現代食品工程的*之一。它的主要設備是擠壓機，目前主要存在的擠壓機類型：活塞式、輥式和螺桿式。已經應用的膨化技術主要包括：擠壓膨化、氣流膨化、微波膨化、油炸膨化等，現在較常使用的是將擠壓與膨化工藝結合在一起的螺桿式擠壓膨化。
3．2．1粉碎
為了使物料混合均勻、擠壓蒸煮時淀粉充分糊化，各物料（玉米應先除去皮和胚芽）粉碎至30～40目顆粒大小，雙螺桿擠壓機的用料粉碎至60目以上。
3-2．2混合調理
在0．4MP（絕）的凈化水和0．6MP（絕）的水蒸汽的作用下，物料在預調制器內吸水、糊化、混合調理，時間控制在100s，溫度控制在60℃，再依據溫度將物料水分控制在13％-18％。
3．2．3擠壓膨化
擠壓膨化是整個流程的關鍵，直接影響到產品的質感和口感。影響擠壓膨化的參數較多，包含物料的水分含量、擠壓過程中的溫度、壓力、螺桿轉速、物料的種類及其配比等陋121。擠壓機出口溫度控制在150％～190％，螺桿轉速90～150r／min（DS32型擠壓機）。同時，物料的成分隊膨化效果的影響也是比較大的，支鏈淀粉含量高的原料，膨化后產品的僅度（糊化度）高，膨化效果較佳；原料中蛋白質及脂肪含量不同也對膨化效果產生影響，蛋白質含量高的原料膨化率低；脂肪含量超過10％時，會影響到產品的膨化率，而一定量的脂肪可以改善產品的質構和風味。不同類型和型號的擠壓機，其擠壓膨化的*工藝參數也有不同。
3．2．4切割、整形
膨化物料從模孔擠出后，經緊貼模孔的旋轉刀具切割成形或經牽引至整形機，經輥壓成形后，有切刀切成長度一致、粗細厚度均勻的不同形狀（魚、雪人、星星、環等）的膨化食品。
3．2．5烘烤、冷卻
膨化食品進入浮化床干燥器中依次經烘干、冷卻兩個過程，通過調節液化石油氣燃燒氣流的溫度使烘干溫度控制在120％，并采用通空氣冷卻至室溫，干燥后成品水分含量控制在2％-4％，以延長保質期，同時烘烤后產生一種特殊的香味，提高品質。
3．2．6調味
在旋轉式調味機中進行。按一定比例混合的植物油和奶油加溫至80％左右，通過霧狀噴頭使油均勻地噴灑在隨調味機旋轉而翻滾的物料表面。噴油的目的一是為了改善口感；二是為了使物料容易粘附調味料。隨后噴灑調味料，經裝有螺桿推進器的噴粉機將粉末狀調味料均勻灑在不斷滾動的物料表面，即得成品。為了防止受潮，保證酥脆，調味后的產品應及時包裝。
3．3微波膨化加工工藝
微波真空技術是將微波和真空的特點結合在一起，用微波加熱，同時快速降低微波加熱系統的壓強，使物料內包裹的氣體急速釋放出來，產生瞬間的壓力差，從而促使物料膨化115】。其加工工藝主要分為：原料預處理、微波膨化、噴強化劑3個步驟。
3．3．1原料預處理
稱取一定量的玉米原料，分別放入裝有200IIIl水的燒杯中。浸泡24h后取出，放入干燥箱中，烘至水的質量分數為11．5％后進行均濕處理，重復3次。
3．3．2微波膨化
物體吸收微波能量轉化成熱量后，物體溫度升高，物體內含的水分蒸發，脫水，干燥；若適當地控制脫水速度，就能讓物體的結構松疏，膨化【Iq。
3．3．3噴強化劑
根據需要可噴涂營養素、糖、風味劑等，制成含豐富水溶性纖維，蛋白質，*，無論從口味、外觀和營養價值上都是人們喜愛的谷物早餐食品。
4、谷物早餐食品的擠壓膨化工藝與其它工藝的對比
4．1壓片蒸煮、焙烤和氣流膨化力n-r-的谷物早餐食品
與壓片蒸煮、焙烤和氣流膨化加工工藝相比，擠壓加工極大地改善了谷物早餐食品的加工工藝，縮短了工藝過程，豐富了谷物食品的花色品種，降低了產品的生產費用，減少了占地面積，大大降低了勞動強度”，同時也改善了產品的組織狀態和口感，提高了產品的質量。蛋白質在擠壓過程中會發生很多變化，如功能性變化、營養性變化、在水和稀鹽溶液中溶解性下降、賴氨酸損失、組織結構化、可消化性提高等，其中蛋白質變性是zui重要的閻。高溫、高壓、高剪切作用使蛋白質的分子結構發生伸展、重組，分子表面的電荷重新分布，分子間氫鍵、二硫鍵部分斷裂，導致蛋白質變性，但蛋白質的消化率明顯提高。淀粉在擠壓膨化過程中，主要發生了兩方面的變化。一方面是淀粉糊化，其本質是水分進入微晶束結構，拆散淀粉分子間的締合狀態，淀粉分子或其聚集體經高度水化形成膠體體系。另一方面是淀粉降
解，在高溫和高剪切環境條件下，淀粉鏈被部分打斷，淀粉主要發生降解現象，生成小分子寡糖（產生麥芽糖、糊精等小分子物質）。淀粉的糊化過程主要表現為晶體融化崩潰現象，其實質就是自由水分子作用下氫鍵大量斷裂，半晶體解體過程。脂肪在擠壓膨化過程中水解生成單甘油和游離脂肪酸，這兩種產物與直鏈淀粉、蛋白質形成了復合物，從而降低擠出物中游離脂肪酸的含量倒。同時還使原料中脂氧酶、脂解酶鈍化，對提高食品貯藏的穩定性非常有利。同時，Venou等研究認為擠壓可提高蛋白質和脂類的可吸收性[231。VC和VA在擠壓膨化過程中變化較大，但由于腔體高溫作用時間短，與氧接觸機會少，而成品在被擠出模具的瞬間，溫度急驟降低。所以仍有約70％的VC和50％以上的VA被保留下來剛。擠壓膨化過程
中發生的美拉德反應也是膨化食品風味的來源之一。在調味過程中，也可以對擠壓谷物食品噴涂一些調味，如洋蔥味、咖啡味、巧克力味、麻辣味等，來增加膨化食品的風味。
4．2微波膨化加工的谷物早餐食品
微波膨化就是利用微波的內部加熱特性，使得物料的內部迅速受熱升溫產生大量的蒸汽，內部的大量蒸汽向外沖，形成無數的微小孔道，使物料組織膨脹、疏松。微波膨化常作為加工工藝的后續工藝使用，生產的谷物早餐食品咀嚼性都比較好，特別是燕麥片具有很好的咀嚼性，克服了一般加工工藝所存在的谷物早餐浸泡后易爛的缺點，使谷物早餐有較好的咀嚼口感。同時微波膨化工藝既可將原料中的脂肪氧化酶鈍化，又使淀粉糊化，形成膠凝狀，能zui
大限度地保持谷物早餐營養和風味。微波膨化后，谷物早餐食品的淀粉含量減少，低聚糖含量增加，蛋白質含量無變化，提高淀粉的消化率，同時能使鼓舞早餐具有更好的可沖調性，克服了谷物早餐復水難的缺點，同時原料中具有更多的膳食纖維，可使微波膨化后的谷物早餐食品具有更好的咀嚼性。與擠壓膨化一樣都是新型的食品加工工藝，生產出來的谷物早餐食品都具有很高的營養價值。
5營養谷物早餐加工工藝的發展與展望
5。1目前，歐美已根據他們各國的原料特點和
人們飲食特點，發展了他們各具特色的擠壓早餐谷物品種嗍。我國食品工業主要運用擠壓技術生產膨化休閑食品及組織蛋白，而運用擠壓技術生產早餐谷物食品，可以說還處在剛剛起步的階段㈣。
5．2微波膨化技術主要應用于物料后期處理，如營養膨化食品、蛋白質膨化食品、加工抗性淀粉等。微波膨化作為食品物料后期處理技術已經較為成熟，但作為物料的預處理技術仍需要進行大量的研究，作為一種新的加工工藝拓寬了谷物食品加工工藝的新思路，具有很大的實用和學術意義。
5．3營養谷物早餐加工工藝經歷了有傳統的
工藝到新型工藝的變革，營養谷物早餐作為人們日常生活中的必需品，需要在品種上、風味上和營養上來滿足人們的更高要求。同時，技術上的進步是營養早餐食品發展的內在動力，擠壓膨化技術、微波真空膨化技術作為現代新型的食品加工技術，更應該大力研究其機理和應用，開發出更好、更完善的加工工藝。