浅谈小麦的深加工

2022-09-10

1 小麦籽粒结构与化学组成

小麦籽粒由麦皮、胚芽、胚乳等部分组成。其中胚乳约占籽实重的82.5%, 胚芽约占2.7%, 珠心层和糊粉层约占9.3%, 上皮层约占4.1%, 交叉层和种皮约占1.4%。

小麦胚乳含淀粉82%;胚芽含脂肪12%、蛋白质25%。小麦全粒粗蛋白含量为11%~16%, 在谷物类中仅次于大麦, 但必需氨基酸含量低, 特别是赖氨酸、含硫氨基酸和色氨酸;小麦的粗纤维含量较低, 约为3%;矿物质和微量元素含量较高, 小麦灰分约2%。

小麦淀粉具有糊化温度低、糊化后黏度的热稳定性较好、凝胶体强度高等特点, 被广泛应用于食品、轻工、制药、造纸等行业。小麦淀粉还可进一步转化为高附加值产品, 如变性淀粉、糖浆或作为发酵原料生产味精、柠檬酸等。

2 小麦淀粉与谷朊粉的提取方法

谷朊粉 (又称为面筋粉或小麦活性蛋白) , 是从小麦面粉中洗出的面筋, 经过干燥、粉碎后的粉状物, 其中主要成分为谷蛋白和胶蛋白, 含量在75%以上。脂肪含量为1.0%~1.25%, 蛋白质为高分子亲水化合物, 当水分子与蛋白质的亲水基团相作用时就形成水化物-湿面筋。水化作用由表及里逐步进行, 具有很强的吸水性和持水性, 复水后具有很强的黏弹延伸性、薄膜成型性、热凝固性、吸脂乳化性、同时面筋粉又具有较高的营养价值, 因而得到广泛应用。可以用作面粉改良剂、乳化剂、发泡剂, 在肉制品、特种水产饲料和宠物饲料行业中可以用作粘结剂, 还可以提取多种氨基酸等。

小麦淀粉, 是小麦面粉经过分离、提纯、千燥后的粉状物, 其中蛋白质含量在0.4%以下。小麦淀粉分成A级淀粉和B级淀粉, A级淀粉是大颗粒淀粉, 通常指精制淀粉;B级淀粉是小颗粒淀粉, 它往往与细小的蛋白质混黏在一起, 比较难以分离。

以小麦为原料湿法生产小麦淀粉、谷朊粉的方法有马丁 (Martin) 法、拉西奥法、旋流法 (KSH法) 、高压分离法 (HD法) 等多种。现就几种简要工艺简述如下。

2.1 马丁法

马丁法是一种传统加工方法, 其主要工艺包括:和面、面筋洗涤、面筋干燥、淀粉精制和淀粉脱水干燥等工序。

2.1.1 和面

将面粉和水按大约2∶1的比例调制成面团, 水温控制在20℃~25℃, 可适当加些食盐 (约0.5%) , 起到增强筋力的作用。和好的面团要静置15min~25min, 使蛋白质充分水合形成面筋。这种方法由于面团体积较大, 不易将面筋洗透, 影响淀粉与面筋的分离, 影响产品纯度和出品率。

2.1.2 面筋洗涤

常用的面筋洗涤机, 是靠两根并列的反向异速旋转的呈螺旋形排列安装有搅拌叶片的轴, 使面团受到揉搓和挤压, 完成面筋的洗涤。洗涤出的淀粉悬浮液从槽体上部溢流排出, 含有固形物大约10%。面筋从底部的出料口排出。

2.1.3 分离麸质

所得淀粉浆用振动筛分离出面筋碎片, 这些面筋碎片同面团洗涤机的湿面筋一起干燥成谷朊粉。用离心筛分离纤维与淀粉, 一般采用二级或三级离心筛串联工艺。

2.1.4 精制

将筛分后的淀粉乳送入沉淀池自然沉淀, 其上清液中包括可溶性蛋白质、细纤维等杂质, 抽吸去上清液, 获得浓稠淀粉浆。加清水反复沉淀几次, 获得精制淀粉乳。此法效率低, 质量差, 可用碟片离心机替代此操作。精制后的淀粉浆经脱水干燥获得小麦淀粉产品。

马丁法生产规模小, 条件差, 用水量大, 产品出率低且品质稳定性差。但其工艺设备简单, 投资少, 适合乡镇作坊。

2.2 拉西奥法

面粉和水以5∶6~5∶10的比例混合, 经针磨打碎成无面筋凝块的均匀悬浮液。悬浮液在倾析离心机中分离成面粉和面筋两部分。

淀粉经曲筛分离出细纤维, 再经两道离心机洗涤, 获得高质量的A级淀粉。

面筋在熟化罐内聚集成絮状团块, 然后加过程水用针磨破碎成小团块, 避免面筋包裹淀粉。用1#筛子筛出活性面筋, 进一步脱水干燥成谷朊粉。1#筛下物用倾析离心机回收残留的A级淀粉, 溢流用2#筛子进一步回收面筋。2#筛下物经碟片式离心机沉降出B级淀粉, 溢流所得清液一半用作过程水, 另一半蒸发浓缩成干物质为40%的料浆, 再和细纤维混合干燥成饲料产品。

拉西奥法采用高速离心机分离浆料, 工作效率高、用水量少、产品得率高、质量好, 适合大型企业生产。

2.3 旋流法

2.3.1 和面

水和面以 (0.6~0.7) ∶1的比例, 经连续式和面机拌和成均匀的面糊, 水温40℃左右。面粉熟化约20分钟后加入2倍面粉数量的水搅拌均匀, 使面筋呈凝乳状悬浮于淀粉乳中。

2.3.2 面筋的分离与淀粉精制

分离系统由九级旋流器组成。第2级为分级旋流器, 面浆先泵入第2级。水溶物和面筋等轻质从溢流口溢出, 重质的淀粉由底流排出。

第2级底流淀粉依次进入第3至9级进行洗涤, 在第7级洗涤后引出底流, 加清水经两道离心筛洗净并除去麸皮纤维。筛下的淀粉乳再经过第8、9级两级旋流器洗涤, 由8级底流获得17~20°的A级淀粉乳, 进一步脱水、干燥后成为品质优良的A级淀粉产品。

2.3.3 面筋提纯

第2级旋流器的溢流送入第1级旋流器, 从第1级底流回收部分淀粉。第1级溢流为面筋、小粒度淀粉、细麸、戊聚糖及可溶性物质, 它们经过两道筛孔为350μm~500μm的曲筛筛理后, 筛上物为面筋, 送入干燥机干燥成面筋粉。

两道曲筛的筛下料浆合并, 再经2级串联的锥形离心筛分离出麸皮纤维, 所得筛下物再经2级倾析式离心机浓缩至含水为45%~50%的膏状物。前道分离出来的是稍差的A级淀粉, 后道分离出来的是B级淀粉。

旋流法结构紧凑、操作简单方便, 谷朊粉的蛋白质含量可达75%~80%, 灰分、脂肪等含量均明显低于马丁法。面筋粉得率高, 产品质量、总收率与拉西奥法相当。

3 小麦淀粉变性淀粉衍生物与谷朊粉改性产品

由于小麦淀粉的某些品质指标在实际应用时, 很难得到非常理想的效果, 为改善小麦淀粉的性能、扩大其应用范围, 利用物理、化学或发酵处理, 在淀粉分子上引入新的官能团或改变淀粉分子大小和淀粉颗粒性质, 使其更适合一定应用的要求。这种经过二次加工, 改变性质的淀粉称为变性淀粉。变性的目的;一是为了适应各种工业应用的要求。二是为了开辟淀粉的新用途, 扩大应用范围。目前食品用小麦变性淀粉的主要品种有预糊化淀粉、酯化淀粉、交联淀粉以及复合变性淀粉产品。在每种变性淀粉生产中, 根据采用的试剂种类不同, 以及取代和交联度的不同, 又分为很多品种。所以在实际生产中, 根据市场的需求, 改变和控制配方以及变性条件和参数, 对于小麦变性淀粉的生产是非常重要的。

小麦淀粉还可作为很好的淀粉糖的生产原料。小麦淀粉经酶法、酸法可加工成淀粉糖, 也是小麦淀粉深加工的主要产品之一。淀粉糖主要品种有液体葡萄糖、结晶葡萄糖、麦芽糖浆、麦芽糊精、果葡糖浆等。淀粉糖广泛应用于糖果、糕点、饮料、冷饮、焙烤、罐头、果酱、果冻、乳制品等各种食品中, 也可以作为医药、化工、发酵、食品添加剂等行业的重要原料, 还可以应用于精细化工以及精密机械制造等行业。

小麦淀粉可经微生物发酵加工各种发酵制品, 这也是小麦深加工的主要产品之一。发酵产品主要品种有:酒精、味精、乳酸、柠檬酸、山梨酸、各种氨基酸等。发酵产品广泛应用于糕点、饮料、焙烤、罐头、果酱、果冻、乳制品等各种食品中, 也可以作为医药、化工、食品添加剂等行业的重要原料。

谷朊粉作为小麦淀粉生产的副产品, 在食品及非食品 (工业) 领域的应用正逐步受到人们的青睐, 但由于谷朊粉功能特性的某些局限性, 尤其是其溶解能力和乳化能力较差, 不能满足食品及工业方面的要求, 极大地限制了谷朊粉的应用。可利用微波处理、湿热处理、酸脱酰胺、右旋糖苷反应、木瓜蛋白酶和碱性蛋白酶控制水解及转谷氨酰胺酶催化交联等技术提高谷朊粉乳化性。可通过微波处理、湿热处理以及酶法提高谷朊粉的溶解性, 以拓宽谷朊粉在食品和化妆品、洗发品等方面的应用范围。

小麦综合利用的前景十分广阔, 小麦通过精深加工可提高小麦的综合利用率, 延长小麦加工链条, 增加小麦产品的应用范围, 提高小麦产品的附加值。

摘要：小麦是人类生活中重要的粮食作物, 地球上大约有一半的人食用小麦, 我国年产小麦1.1亿吨左右, 为全世界第一, 在我国相当数量的小麦都被加工成食品工业原料、半成品和成品, 其生产过程中的副产品得不到有效利用。本文介绍了以小麦为原料提取小麦淀粉和谷朊粉的技术方法与设备、以及以小麦淀粉为原料生产小麦变性淀粉及其衍生物的方法和谷朊粉的改性产品的生产方法。

关键词：小麦,深加工