米糠油的膨化工艺应用与探讨

 我国稻谷年总产量约1.98亿t［1］，稳居世界一位，其米糠资源其丰富，经加工大米可产生990万t以上的米糠（出糠率按5%计）。一般糙米含糠5～8%，米糠含油脂18～22%［2］，与大豆的含油量相近似，如果全部用于制油可得170多万t米糠油。米糠油中含有丰富的油酸（42%）、亚油酸（38%）、维生素E（90～163mg/100g）、谷维素（2～3%）、甾醇（1.5～3.5%）和磷脂等，具有很高的营养保健价值，是一种具开发潜力的油脂。

然而我国每年米糠油和玉米胚芽油总产量只有3万t左右，大多数米糠被用作饲料，只是一小部分用于制取食用油脂。这主要是由于米糠原料比较分散，集中起来比较困难，特别是米糠中含有脂肪酶，能将鲜米糠所含的油分迅速分解成脂肪酸和甘油等而丧失食用价值。脂肪酶分解油脂的速率随环境温度的升高而加快。在夏季，新鲜米糠的酸价每小时上升2～4mgKOH/g油，只需2～3天几乎可将油分完全分解。众所周知，采用脂肪酸含量过高的米糠制油，出油率低、毛油酸价高、炼耗大、糠粕利用率低，而且酸败的米糠用作饲料也会使动物产生肚泻，影响动物的生长发育。因此，防止米糠酸败，保证米糠品质，促使米糠成型，减少糠粉含量，是米糠制油预处理的关键问题。

米糠制油一般采用浸出法，其预处理方式主要有蒸炒（烘炒）、造粒和挤压膨化三种工艺，其中挤压膨化工艺是目前米糠成型保鲜、防止酸败、提高制油得率的可靠方法之一。为了推广“九五”粮油科技发展重点任务之一的“油料膨化工艺和设备”，应安陆市吉康粮油食品有限公司的要求，安陆市天星粮机厂将其原有设备改造为30 t/d膨化浸出工艺设备。改造后日处理量达到42 t/d，溶剂损耗平均为5 kg/t料，糠粕残油率平均为0.9%，取的了良好的效果。

1．传统预处理工艺

米糠浸出制油前的预处理，传统工艺主要有造粒成型和蒸炒（烘炒）成型两种。这两种方式虽然工艺成熟、稳定，但也有不少弊端，如动力、蒸汽消耗大，粉末度大，色泽深，干粕残油高，溶剂损耗大，浸出设备的生产率低，易使平转浸出器产生搭桥现象，精炼得率低等。

2．膨化预处理工艺

2.1膨化成型保鲜原理

［3］膨化亦称为结构化或组织化，即利用膨化机的不等距非标准螺旋系统的挤压推进，米糠间隙中的气体被挤出，并迅速被物料填充，米糠受剪切作用而产生回流，使机膛内的压力增大，随着螺旋与机膛间的摩擦使米糠的晶体达到充分混合、挤压、加热、胶合、糊化而产生组织变化，脂肪层结构遭到破坏；同时机械能转化为热能，机膛内温度很快升高到125℃左右，有效的钝化了米糠中的各种酶的活性，破坏了脂肪层结构；米糠被挤压到出口处时，淀粉、蛋白质转化为粘性状态，压力由高压瞬间变为常压，造成水分迅速地从组织结构中蒸发出来，使其内部形成无数的微孔结构，冷却干燥后，米糠即膨化成型。

2.2工艺流程

原料米糠→糠粞分离→调质→油料膨化机→冷却→（包装计量）→浸出车间→精炼车间→成品油

3．应用与讨论

3.1原料米糠

吉康粮油食品有限公司所使用的米糠原料主要以本市精米厂生产的米糠为主，其水分为11～14%，含油量为17～20%。

3.2膨化前准备

3.2.1米糠进入膨化机前须预先进行糠粞分离。因为原料中如含有较多的碎米和粗糠壳等杂质，会加快膨化机的磨损，更重要的是碎米含有较多的淀粉，使米糠在膨化过程中形成不了适当的压力，而且会使膨化物料结构松散，达不到良好的膨化效果，极易增加浸出料的粉末度和干粕残油，而影响浸出效果。

3.1.2原料米糠的水分对膨化机的工作甚有影响，它直接决定膨化后的弹性与塑性。米糠水分过高，物料弹性差，不能产生足够的压力和热能适宜的破坏油细胞和酶；而水分过低，物料塑性差，会使膨化温度过高，物料焦化，加深物料颜色，并易堵塞膨化机，也不能产生良好的膨化物料。根据使用结果，米糠入机前水分应控制在11～13%为宜。

3.1.3入机的温度和环境温度对膨化效果及产量也有一定的影响。对原料米糠进行预热的膨化效果和产量都比未预热米糠的要好。夏季的膨化机产量要比冬季时高20%左右，这是由于室温较高使膨化机达到正常工作的预热时间较短。

3.2米糠膨化

米糠经过膨化机的高压（小于1.5 MPa）、高温（105～140℃）、剪切、摩擦、膨爆等瞬时作用，

发生了一系列复杂的物理变化和化学变化，冷却后形成直径大约3～5mm长度不等的具有多微孔结构和一定强度的膨化颗粒。

3.2.1米糠水分含量由膨化前11～13%降为7～9%，含油量相应上升了0.5～2个百分点。在贮存过程中，膨化米糠的含水量基本无变化，与生糠相比水分增长缓慢。

3.2.2膨化促使淀粉和蛋白质分子间断裂而糊化和变形、重组，并破坏油细胞，使油分子呈自由状态。米淀粉糊化温度为58～61℃。少量淀粉在挤压过程中与细胞破裂释放出的油脂形成络合物，并且活性淀粉、活性蛋白产生粘性将料胚粘在一起，油分充分混合而分布均匀，一经释放出膨化机，其中的水分极快的挥发出来，干燥冷却后，即形成具有一定挤压强度、不易粉碎、无粉末且内部多微孔结构的膨化米糠颗粒。膨化米糠的容重由原来的300～395kg/m3增加到470～625kg/m3，增加了55%以上，因此浸出溶剂渗透率、渗速率提高为传统浸出工艺的6倍［4］。试验证明膨化米糠颗粒有好的渗透性，仅需40分钟的浸出时间即可达到0.5％的残油率。

表1 预处理米糠与浸出特性［5］

项 目预 处 理 方 式

蒸 炒膨 化造 粒

渗透率（cm/min）5.838.05.0

渗滤速度（ml/cm2/min）1.347.611.20

3.2.3在膨化机的瞬时（小于一分钟）高温作用处理下，米糠中游离脂肪酸含量明显降低，酸价减少了3mgKOH/g油左右，而且米糠中的各种活性酶，尤其是脂肪酶、脂肪氧化酶、解脂酶以及有害菌等都得到钝化或杀灭（如菌体脂肪酶在50～75℃即失活），有效地抑制了酸价的迅速上升，大大提高了米糠的品质及贮存的稳定性（见表2、表3），使膨化米糠的储藏期延至3～7个月仍符合制油标准。

表2 未膨化米糠贮存试验［6］

项目存放时间（h）平均室温（℃）含油率（％）米糠油酸价（mgKOH/g）

试验A1234.018.25.9

试验B2433.518.35.7

试验C4834.018.812.9

试验D7233.517.925.8

备注：同一仓库贮存稻谷加工的米糠。

表3 膨化后米糠贮存过程中酸值变化［7］

贮存时间（d）71015203060

酸值（mgKOH/g）4.84.95.35.86.68.0

增加值0.30.10.40.50.81.4

说明：膨化前米糠酸值为4.5 mgKOH/g油。

3.2.4瞬时膨化能够小程度的损害油质。一台传统的立式蒸炒锅将料胚提升至蒸炒温度大约需要45～90分钟，这一过程由于适宜的温度、湿度和时间使米糠酸价上升、颜色加深，不利于其后的毛油精炼。

3.3 冷却

刚从膨化机出来的米糠，由于温度较高，汽化水分并未完全挥发，须采用自然冷却或强制冷却，方可使其成为具有一定性能和强度的良好膨化物料。如果未经完全冷却直接贮存，将会增加膨化物料的粉末度，并易发生霉变，酸价上升。冷却后的良好的膨化米糠大大减少了糠粉的含量。糠粉含量过高会产生雾沫并降低精炼米糠油产量，糠粉还会沉淀在油罐中，损坏如离心机、热交换机、油泵等设备。

3.4贮存

冷却后的米糠即可包装计量，储存，或直接送入浸出车间。

3.5主要数据

油厂技术改造完成后，二个月内不定期抽样测定各项指标取得以下平均值：

3.5.1预处理车间

膨化后米糠：

水分：7～9％；含油量：18.05%；粉末度：