【工艺】通过调节双螺杆膨化机工艺参数，研究操作参数对犬粮糊化度的影响（下）

昨天我们研究了操作参数对犬粮膨化度的影响，今天本文通过调节双螺杆膨化机工艺参数，研究操作参数对犬粮糊化度的影响。

犬粮生产工艺：粗原料→粉碎过筛→原料混合→调制→水分平衡→双螺杆挤压→切割→干燥→产品。

犬粮糊化度的测定

糊化度是衡量谷物食品熟化程度的指标，它来源于淀粉的形态改变。淀粉糊化后容易被淀粉酶消化，因此利用淀粉的消化率可以准确计算淀粉糊化度。基本原理是葡萄淀粉酶将糊化淀粉酶解液作为被检液，样品在氢氧化钠作用下完全糊化液作为完全糊化检液，通过测定被检液和完全糊化检液的还原糖含量确定淀粉糊化度。

计算公式如下：

糊化度=被检液还原糖量/完全糊化检液还原糖量x100%

螺杆转速对犬粮膨化度的影响

固定物料水分为20％，套筒温度为145℃，喂料速率为22Hz，研究螺杆转速对犬粮糊化度的影响，转速梯度设定为:10、15、20、25、30、35Hz。结果如图1：

如图1所示，在10-30Hz之间随着螺杆转速的增加淀粉糊化度不断增加，分析原因主要是因为随着螺杆转速的增加剪切力随之増加，物料与螺杆之间的摩擦作用力增大，增强了对淀粉颗粒晶体结构的破坏程度，从而增加了淀粉糊化程度。

在转速30Hz以后糊化度趋于平缓并逐渐降低，表明螺杆对物料的剪切作用逐渐达到平衡，机腔中物料粘度逐步达到稳定状态，随着转速继续增加，减小了物料在机筒中的停留时间，导致糊化度逐渐降低。由于在高转速情况下容易出现机器不稳定现象，因此综合考虑选择最佳的转速范围在10-35Hz之间。

套筒温度对糊化度的影响

固定物料水分为20％，螺杆转速为26HZ，喂料速率为22Hz，研究套筒温度为犬粮糊化度的影响，温度梯度依次设定为:80、100、120、140、160、180℃。结果如图2：

由上图2可见，在保持其他挤压条件不变的情况下，套筒温度对犬粮淀粉糊化度具有正向的影响。温度越高，挤压时淀粉吸收的热量越多，并且对原料包衣的破坏作用越大，越有利于淀粉的糊化。当套筒温度达到180℃后，淀粉糊化度的增加趋于平缓。通常套筒温度越低，淀粉糊化率越低，不利于淀粉的消化吸收，但温度越高，虽然糊化率会逐渐增加，但由于过高的温度会造成许多营养元素的破坏，而且过高的温度容易发生美拉德反应造成犬粮必需氨基酸赖氨酸的损失。同时实验中发现在温度高于180℃后机筒中的原料很容易发生焦糖化反应，不利于挤压膨化的进行和产品品质的改善。因此，综合考虑套筒温度对淀粉糊化度和营养元素的影响，确定套筒温度的最适范围为120-170℃。

物料水分对糊化度的影响

固定套筒温度为145℃，螺杆转速为26Hz，喂料速率为22Hz，研究物料水分对淀粉糊化度的影响，水分梯度依次设定为:12、15、18、21、24、27％，结果如图3：

由图3可知，在物料水分为12％-24％之间淀粉糊化度随着水分的增加而逐渐增加，24％之后糊化度开始逐渐下降。分析原因可能是由于起初在低水分下随着物料水分的升高，热传递速率加快，淀粉吸收的热量也逐渐增加，淀粉越容易糊化。但随着水分进一步增大，导致物料粘度下降使得螺杆对物料的剪切作用减小，物料与螺杆之间的摩擦作用力也随之降低，使得物料中淀粉的破坏作用减弱，引起淀粉糊化度下降。

但实验过程中发现:如果物料水分太低，虽然有利于糊化度的提高，但却会导致犬粮硬度降低，脆性增加、适口性下降，同时容易引起生产中进料口堵塞的发生，因此初步选择比较合适的物料水分应该在15-25%。

喂料速率对糊化度的影响

固定套筒温度为145℃，物料水分为20％，螺杆转速为26Hz，研究喂料速率对淀糊化度的影响，速率梯度依次设定为:10、15、20、25、30、35％。结果如图4：

由图4可以看出，喂料速率与淀粉糊化度基本呈正比，在10-25Hz之间，随喂料速率的增加物料糊化度逐渐增加，但继续升高喂料速率，糊化度开始逐渐下降，这主要是因为喂料速率在较低时，逐渐增加喂料速率有利于增加物料在机筒中的填充度，使得物料与螺杆之间的剪切作用增强，对淀粉的溶胀、破碎作用增强，因此糊化度相应的增大。但喂料速率过大会发生堵料现象，造成原料浪费。因此初步选择比较合适的进料速率应该在10-30Hz。

来源：吕宝龙《宠物食品挤压膨化加工工艺及其机理研究》

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