大米限制酶解_喷雾干燥制备婴幼儿米粉及工厂设计_吉雪.docx

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1、 分类号： 密级： U D C ： 学号 ： 417226514002 南 昌 大 学 专 业 学 位 硕 士 研 究 生 学 位 论 文 大米限制酶解 -喷雾干燥制备婴幼儿米粉及工厂设计 Limit enzymolysis-spray drying of rice prepares infant rice powder and its factory design 吉雪 培养单位（院、系）：食品学院食品系 指导教师 姓名、职称：熊华教授 指导教师姓名、职称：赵 强副研究员 指导教师姓名、职称：王凤新高级工 程师 专业学位种类：农业推广硕士 专业领域名 称 . 食品加工与安全 论文答辩日期：

2、2016 年 5 月 24 日 2 0 1 6 年 5 月 2 4 日 我国水稻的产量处于世界领先水平，年产量占世界总产量的 37%。国内稻 米 大部分是直接作为主食食用，稻米加工品多处于初加工状态，深加工水平与 发达 国家有较大差距。我国每一年平均约有 2000 万的婴儿出生，母乳替代品或 者补充 辅助食品需求量较大，其中婴幼儿米粉备受关注。国内婴幼儿米粉加工 方式主要 有辊筒干燥和挤压膨化，这样加工处理的米粉冲调性能不好，黏度比 较大，婴幼 儿不易消化吸收，其工艺有待于创新。本文以大米为原料，采用淀 粉酶对米粉进 行水解，探讨了不同酶解程度 (DE 值； )对米粉微观形态、功能特性 (溶

3、解度、水 合能力、体外消化性 )及流变学性质的影响，并进行产品工厂 设计的研 宄。主要研 究结果如下： 以米浆 DE 值为指标，采用高温 a-淀粉酶对米浆酶解，通过单因素实验、正 交 实验优化，确定了婴幼儿米粉最佳酶解条件为：酶添加量 0.13%、酶解温度 95C、 底物浓度 15%、酶解时间 lOOmin，该条件下米浆 DE 值可达 27.20。 在最佳酶解工艺基础上，采取限制酶解 -喷雾干燥技术，控制不同酶解时间 (lOmin、 40min、 70min、 lOOmin)，制备出不同 DE 值的婴幼儿米粉样品。以一 种市售米粉 (品牌略， DE 值 0.62)做对照组，比较其微观形态、功能

4、特性 (溶解度、 水合能力、体外消化性 )及流变学性质。在限制酶解过程中，随 DE 值增大，酶 解 米粉溶解度指数上升，而水合能力、快速消化淀粉含量、米粉溶液黏度下降。 市 售米粉与酶解婴幼儿米粉相比，溶解度指数低，水合能力较高，淀粉消化率 低于 大部分酶解样品，而黏度则高于酶解样品。高温 a-淀粉酶限制酶解一喷雾干 燥可 有效改善婴幼儿米粉溶解度差，不易消化等问题。 进行了班产 10 吨酶解婴幼儿米粉的工厂设计。确定了工艺流程，产品方案 和 规格，原辅材料及包装材料的要求。设计包括生产车间主要设备选型，热量、 水 电汽及劳动力平衡计算，主要经济定额指标计算等。同时对公用系统部分， 建筑 部分

5、，安全卫生和防火部分，综合经济部分，环保部分进行了设计。图纸 包括： 全厂总平面布置图、工艺流程图、生产车间平面布置图、平面管路图和 管路透视 图。 关键词：大米；婴幼儿米粉；酶解；喷雾干燥；工厂设计 Abstract ABSTRACT China is the “kingdom of rice” in the world, and the annual yield of rice in China accounts for 37% of the worlds total production. However, a majority of rice in China is consumed

6、as staple food and the processing of rice is at the primary stage. Compared with the developed countries, whether in the concept or the technical level of rice processing, we still have a long way to go. There are approximately 20 million newborns every year in China, and cereal is the best infant f

7、ood supplements which is recommended by WHO. Infant rice powder, a traditional breast milk substitute or infant food supplement, has received extensive attention. Currently, the processing methods of infant rice powder include extrusion method and roller drying method.But the traditional processing

8、techniques can result in many problems such as lower water-solubility, higher viscosity, and lower digestibility. Therefore, the improvement and innovation of the infant rice powder processing technology is extremely urgent to address these issues and create more economic value. In this study, rice

9、was used as raw material and enzyme was applied to hydrolyse it. Then the influence of different enzymolysis degree (DE) on the morphology, functional characteristics (solubility、 water holding capacity、 in vitro digestibility)and rheological properties of infant rice powder was explored. Whats more

10、, a plant design was made in this study. The main results are as follows: A high temperature a-amylase enzyme was chosen to enzymatic hydrolysis the rice milk, and the DE value was determined. The optimal process parameters obtained through a single factor and orthogonal experiments were as follows:

11、 the enzyme addition was 0.13%, reaction temperature was 95 C , substrate concentration was 15% and the reaction time was 100 min, which could result to a DE value at 27.20. At the basis of the optimal enzymatic process, infant rice powders with different DE value were obtained at different reaction

12、 time( 10min,40min,70min, 1 OOmin) through spray drying technology. Commercial rice powder (DE=0.62) was purchased to be compared. The effect of different DE value on its morphology, functional properties v Abstract VI properties were investigated. The results showed that the solubility of the infan

13、t rice powder was increased and the hydration capacity、 RDS content and viscosity of the solution were reduced with the increase of DE value. Compared with enzymatic infant rice powder, the commercial sample had lower solubility index and starch digestibility and higher hydration capacity and viscos

14、ity. The infant rice powder that was prepared through enzyme and spray drying could effectively improve the poor solubility and digestibility of traditional processing products. A class of 10 tons of enzymatic infant rice powder factory was designed. In this study, the production process, raw and au

15、xiliary materials and packaging materials requirements were determined. And the main equipments in workshop were selected, the heat balance, water, steam and labor balance, main economic indicators were calculated. The factory design also included: the common parts of the system, part of the buildin

16、gs, health and fire safety section, integrated part of the economy, the environmental protection .The design drawings includde: whole plant general layout diagram, process flow diagrams, workshop floor plan, flat line graph and line perspective. Key words: rice; infant rice powder; enzyme; spray dry

17、ing; factory design VII 目录 目 录 W . IV ABSTRACT . V 第 1 章 引 言 . 1 1.1 稻米概述 . 1 1.1.1 稻米资源概述 . 1 1.1.2 稻米的分类 . 1 1.1.3 稻米的营养价值 . 1 1.1.4 稻米的加工现状与研宄进展 . 2 1.2 婴幼儿米粉概述 . 3 1.2.1 婴幼儿米粉简介 . 3 1.2.2 婴幼儿米粉的市场现状 . 4 1.2.3 婴幼儿米粉配方的研宄现状 . 4 1.2.4 婴幼儿米粉生产工艺的研宄现状 . 5 1.3 课题来源及意义 . 6 1.3.1 课题来源 . 6 1.3.2 研宄背景及意义

18、. 6 1.4 主要研宄内容 . 7 第 2 章婴幼儿米粉酶解工艺参数的优化研宄 .8 2.1 材料与仪器 . 8 2.1.1 主要材料与试剂 . 8 2.1.2 仪器与设备 . 8 2.2 实验方法 . 9 2.2.1 实验步骤 . 9 2.2.2 DE 值的测定 . 9 2.2.3 酶解工艺条件的优化 . 9 VII 2.3 统计分析 . 9 2.4 结果与讨论 . 10 2.4.1 单因素实验结果 . 10 2.4.2 正交实验结果 . 12 2.5 本章小结 . 14 第 3 章酶解程度对婴幼儿米粉微观形态、功能特性及流变学性质的影响 . 15 3.1 材料与仪器 . 15 3.1.1

19、 主要材料与试剂 . 15 3.1.2 仪器与设备 . 16 3.2 实验方法 . 16 3.2.1 样品的制备 . 16 3.2.2 微观形态观察 . 17 3.2.3 功能性质的测定 . 17 3.2.4 流变学性质的测定 . 18 3.3 统计分析 . 18 3.4 结果与讨论 . 18 3.4.1 婴幼儿米粉微观结构分析 . 18 3.4.2 婴幼儿米粉功能性质的分析 . 21 3.4.3 米粉的流变学性质 . 23 3.5 本章小结 . 26 第 4 章班产 10 吨酶解婴幼儿米粉的工厂设计 . 27 4.1 引言 . 27 4.1.1 设计范 13 . 27 4.1.2 设计依据

20、. 27 4.1.3 厂址选择 . 27 4.2 工艺部分 . 30 4.2.1 品种 . 30 4.2.2 规格 . 30 4.2.3 质量要求 . 30 4.2.4 班产量 . 30 4.2.5 生产制度 . 31 4.2.6 工艺流程 . 31 4.2.7 原辅材料 . 32 4.2.8 包装材料规格和要求 . 32 4.2.9 物料衡算 . 33 4.2.10 设备选型和计算 . 34 4.2.11 生产车间水、电、汽用量的估算 . 40 4.2.12 劳动力平衡 . 41 4.2.14 车间平面布置 . 43 4.3 公用系统 . 44 4.3.1 给排水系统 . 44 4.3.2

21、供电系统 . 46 4.3.3 供气系统 . 46 4.3.4 采暖与通风 . 46 4.4 建筑部分 . 47 4.4.1 土建部分 . 47 4.4.2 全厂总平面布置 . 48 4.5 安全、防火及卫生 . 49 4.5.1 安全 . 49 4.5.2 防火 . 49 4.6 综合管理 . 51 4.6.1 企业原则 . 51 4.6.2 工作制度 . 51 4.7 环保 . 51 4.7.1 设计采用标准 . 51 4.7.2 环境保护措施 . 52 4.7.3 污水处理 . 52 第 5 章结论与展望 . 53 5.1 结论 . 53 5.2 展望 . 54 至夂 i 射 . 55

22、攻读学位期间的研宄成果 . 60 第 1 章 引 言 1 第 1 章 引 言 1.1 稻米概述 1.1.1 稻 米资源概述 水稻 (OryzasativaL)是世界上重要的粮食作物，属禾本科，叶片呈长扁状， 许 多小穗组成了圆锥状的花絮，结的果实就叫做稻谷。稻谷在世界上各大洲都 有种 植，主要分布在温带、热带季风和热带雨林气候区，其中亚洲稻谷无论是 种植面 积还是产量均占世界稻谷的 90%以上，在世界粮食作物中举足轻重 1 。 我国蕴藏着大量的水稻遗传资源，有着非常久远的种植史。在一些文化遗 址 如浙江河姆渡等发现的炭化稻米表明，中国是世界栽培稻的起源地之一，稻 米种 植历史至少有 7000 年。稻谷在我国无论是产量还是种植面积都遥遥领先， 主导着 粮食生产与消费，是我国第一大粮食作物。我国四大稻谷产区分别为江 南双季稻 区、华南双季稻区、西南中稻区和东北一季稻区 2 。 1.1.2 稻米的分类 按照淀粉组成及含量的不同可将大米分为籼米、粳米和糯米三种。籼米的 直 链淀粉含量在 20%左右，是籼型非糯性稻谷，米粒大多为长椭圆状或细长状。 因 收割时间不同，可将籼米分为早籼米及晚籼米。粳米的直链淀粉含量在 15% 以下， 是粳性非糯性稻谷，米粒大部分为椭圆状。因收割时间不同，可将粳米 分为早粳 米和晚粳米两种。而糯米仅含有