CN103445065B - 一种采用涡旋气流干燥糯米粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种糯米粉干燥生产工艺。一种采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，对经过前处理工序得到的糯米米浆，在干燥工序，将旋转闪蒸干燥技术和气流干燥技术相结合，将旋转闪蒸干燥系统与气流干燥系统的涡旋管偶联，控制旋转闪蒸干燥系统的进料速度，通过闪蒸仓在高温过程当中完成物料恒速干燥阶段；闪蒸仓后气流干燥系统的涡旋管采用圆环形结构，物料在涡旋管中多次碰壁、制动、转向，并在高速气流的影响下被进一步分散、破碎，从而在中低温状态下完成物料降速干燥阶段。本发明实现了糯米粉在干燥过程中同步粉碎，显著的提高了物料的干燥效率，同时可以有效防止糯米粉在干燥过程中颗粒团聚，尽可能保留了糯米淀粉颗粒的结构。

Description

一种采用涡旋气流干燥糯米粉的方法

技术领域

本发明涉及一种糯米粉干燥生产工艺，特别是涉及一种糯米粉生产工艺中的涡旋气流干燥方法。

背景技术

以糯米制备的糯米粉是制作中国传统食品的最重要的原料，如年糕、元宵、粽子等，深受广大消费者的喜爱。随着速冻食品行业的发展，对糯米粉的需求量不断上升，而传统糯米粉生产基础薄弱，市场上各家产品质量良莠不齐，工艺比较先进、质量有保证的企业仅仅只是少数，因此需要对传统糯米粉生产工艺进行改进，在提高生产规模的同时完善糯米粉的加工性能，提高产品的口感。

目前常用的干燥器方法各有其不足之处。喷雾干燥方法具有干燥时间段，对物料特性影响小等优点，其缺点是设备占地面积大，能耗大，而且在喷雾干燥之前通常需要一个料液浓度的过程。旋转干燥方法具有占地面积小、干燥效率高等优点，但是仍然具有热风干燥中常见的问题，即降速干燥阶段效率低，对热敏性物料仍不可避免的会有影响。气流干燥在我国是一种应用最广泛、最久远的干燥器，随着不同新型气流干燥器的开发成功，气流干燥在干燥领域方兴未艾。气流干燥器的主要缺点在于干燥管太高，为降低其高度，近年来出现了几种新型的气流干燥器：①多级气流干燥器：将几个较短的干燥管串联使用，每个干燥管都单独设置旋风分离器和风机，从而增加了入口段的总长度；②脉冲式气流干燥器：采用直径交替缩小和扩大的干燥管（脉冲管），由于管内气速交替变化，从而增大了气流与颗粒的相对速度；③旋风式气流干燥器，使携带物料颗粒的气流，从切线方向进入旋风干燥室，以增大气体与颗粒之间的相对速度，也降低了气流干燥器的高度。

糯米粉本身吸水性、保水性较差，在加工成速冻产品的时候易造成产品表皮开裂，不光滑，烧煮过程中易浑汤，影响其糯性和粘弹性，糯米粉湿浆在干燥过程中容易团聚结块，颗粒内部水分聚集，影响其复水后的效果。但糯米粉也不可过度粉碎干燥，糯米粉颗粒过细会导致淀粉颗粒结构被破坏，糯米粉的品质严重下降，控制糯米粉颗粒在干燥后的粒径大小，有助于提高后期糯米粉的加工性能。研究表明糯米粉的吸水率与糯米粉粒径有直接关系，而且糯米粉粒径越小，其溶解度、冻融稳定性、透明性及流动性等性质都会得到显著改善。

干燥过程为糯米粉工艺的最后一道工序，也是对糯米粉性质影响较关键的一步，因此如果能在干燥工艺改善糯米粉的功能性质，对糯米粉的应用推广将具有重要的推动意义。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出一种涡旋气流干燥方法，实现糯米粉在干燥过程中同步粉碎，提高了物料的干燥效率，同时可以有效防止糯米粉在干燥过程中颗粒团聚，尽可能保留了糯米淀粉颗粒的结构。

本发明所采用的技术方案：一种采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，对经过前处理工序得到的糯米米浆，粉碎至100目以上，脱水至含水率45～49%，然后进入干燥工序，在所述干燥工序，将旋转闪蒸干燥技术和气流干燥技术相结合，把干燥过程分为恒速干燥和降速干燥两个阶段，将旋转闪蒸干燥系统与气流干燥系统的涡旋管偶联，控制旋转闪蒸干燥系统的进料速度在36-44kg/h，物料先经过搅拌初步破碎后，由螺旋加料器送入闪蒸仓，在闪蒸仓被进一步破碎、分散，通过闪蒸仓在高温过程当中完成物料恒速干燥阶段；闪蒸仓后气流干燥系统的涡旋管采用圆环形结构，速度相当的气流和物料进入涡旋管，气体和物料碰到涡旋管管壁，其方向和速度都会发生变化，受阻后物料的速度慢于气体速度，由于气体的速度在涡旋管内将比物料流动更快，后续新鲜干燥的空气将会补上，从而更快的把边界层的水分带走，同时，物料在涡旋管中多次碰壁、制动、转向，并在高速气流的影响下被进一步分散、破碎，从而在中低温状态下完成物料降速干燥阶段。

所述的采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，恒速干燥阶段，控制旋转闪蒸干燥系统的进料速度在38-42kg/h。

所述的采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，恒速干燥阶段，控制旋转闪蒸干燥系统的进风温度控制在155℃-165℃。

所述的采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，在糯米粉干燥前，通过向糯米粉中加入热分解的杀菌剂进行灭菌，杀菌剂在气流干燥时受热分解，产生无毒、无害的无机物，从而控制产品的微生物指标。

本发明的有益积极效果：

1、本发明采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，不仅提高了物料的干燥效率，降低了能耗，而且同时可以实现糯米粉在干燥过程中同步粉碎，有效防止糯米粉在干燥过程中颗粒团聚，减小糯米粉粒径，以低强度的机械作用破碎糯米粉，尽可能保留了糯米淀粉颗粒的结构。解决了现有技术中所存在的制备的糯米粉粒径较大，吸水率低且能耗较高的问题。

2、本发明采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，干燥过程分为恒速干燥阶段和降速干燥阶段，恒速干燥阶段完成大部分水分的干燥，而降速阶段完成少量水分的干燥。在糯米粉干燥过程要考虑许多的因素，比如物料的特性、含水率、热源种类、热传递效率、热能损失等均会影响到干燥过程的能耗，本发明把旋转闪蒸干燥技术和气流干燥技术结合起来，可以在较短的时间内实现物料绝大部分水分的去除，提高了干燥设备的干燥速率；降速干燥形式设计为涡旋管式，在干燥过程中不断变化物料和干燥介质的流动方向和速度差，形成若干个微湍流团，强化了传热传质效果，在较低的干燥温度下，实现降速干燥过程，并有效的保证了物料性质。

3、本发明采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，具有适用于热敏性物料的特点，可以应用于多种功能产品的干燥。为了拓宽涡旋气流干燥系统的应用范围，可将传统干燥系统中的结构形式引入到涡旋气流干燥中，例如目前常用的两端干燥形式，可将涡旋管干燥后的物料经旋风收集后，尾风直接转入流化干燥阶段的进风，这样既可以省去后端小颗粒物料的回收问题，同时也可以将降低由于布袋除尘带来的巨大风阻，减少能耗。

4、本发明采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，采用涡旋气流干燥工艺，糯米粉在干燥过程中经多次碰壁、制动、转向，会被进一步粉碎、破碎，形成“粉碎与干燥耦合”的模式，起到边粉碎、边干燥的效果，能有效降低糯米粉的粒径。经该干燥工艺制备得到的糯米粉水分12%-13%，平均粒径6-12μm，吸水率>100%，白度>93%，斑点数<1.0个/cm²，相比传统的管式脉冲气流干燥，其平均粒径大大减小，吸水率提高了近10%，且白度增加，同时最大程度的保留原淀粉的颗粒结构，提高糯米粉的加工性能。

5、本发明采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，在干燥过程中传热效率高，干燥速度快，相比传统的干燥方式，实现方法简单，能耗低，能有效提高生产效率，降低生产成本。本发明技术方案，可以有效改善水磨糯米粉行业中干燥技术应用不当而造成的对糯米粉本身性质的损害。比如糯米粉颗粒因干燥而富集的问题、干燥不当造成的糯米粉吸水率降低的问题，以及糯米粉干燥中高能耗的问题。运用于老旧生产线中的改造升级和新建高品质水磨糯米粉生产线项目中，节能效果明显，而且由此带来环境保护效应意义更为重大。以此技术为基础改造的老旧生产线，改造前生产一吨粉需要消耗蒸汽1.34吨，改造后干燥每吨粉仅需消耗蒸汽0.94吨，每吨粉节约蒸汽0.40吨，比老生产线节能30%以上。

附图说明

图1：本发明降速干燥阶段采用的涡旋气流干燥示意图。

具体实施方式

实施例一

本发明采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，对经过前处理工序得到的糯米米浆，粉碎至100目以上，脱水至含水率45～49%，然后进入干燥工序，其相对于现有技术的改进是：在所述干燥工序，将旋转闪蒸干燥技术和气流干燥技术相结合，把干燥过程分为恒速干燥和降速干燥两个阶段，将旋转闪蒸干燥系统与气流干燥系统的涡旋管偶联，控制旋转闪蒸干燥系统的进料速度在36-44kg/h，物料先经过搅拌初步破碎后，由螺旋加料器送入闪蒸仓，在闪蒸仓被进一步破碎、分散，通过闪蒸仓在高温过程当中完成物料恒速干燥阶段；闪蒸仓后气流干燥系统的涡旋管采用圆环形结构，速度相当的气流和物料进入涡旋管，气体和物料碰到涡旋管管壁，其方向和速度都会发生变化，受阻后物料的速度慢于气体速度，由于气体的速度在涡旋管内将比物料流动更快，后续新鲜干燥的空气将会补上，从而更快的把边界层的水分带走，同时，物料在涡旋管中多次碰壁、制动、转向，并在高速气流的影响下被进一步分散、破碎，从而在中低温状态下完成物料降速干燥阶段。

实施例二

参见图1，本实施例的采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，与实施例一不同的是：优选的，可以控制旋转闪蒸干燥系统的进料速度在38-42kg/h，并控制旋转闪蒸干燥系统的进风温度在155℃-165℃。

在生产糯米粉的过程中，湿糯米粉不便于储存，在高温条件下很快就会发生变质，需要对其水分进行去除。另一方面糯米粉在干燥过程中不可以承受高温长时间的加热，否则淀粉会发生糊化，影响最后成品的品质。

气流干燥是使热空气与被干燥物料直接接触，短时间达到干燥目的的一种方法，此法具有干燥时间短，处理量大，适应性广，结构简单，等特点。脉冲管式气流干燥采用直径交替缩小的直管，加入的物料首先进入直径较小的干燥管，气体以较高的速度流过，使颗粒产生加速运动，当其加速终了时，干燥管的直径突然扩大，由于颗粒的惯性作用，使该段内颗粒的速度大于气流速度，颗粒在运动过程中，由于气流的阻力和重力作用而不断减速，直至减速终了时，干燥管的直径再突然减小，如此，颗粒又被加速，重复交替地使管径缩小与扩大，颗粒的运动速度在加速后又减速，减速后加速，强化了传热传质过程。

本发明涡旋气流干燥技术结合了旋转闪蒸干燥技术和气流干燥技术，可加强流化段破碎效果，同时加强降速干燥段传质传热强度，提高干燥效率。物料进入闪蒸干燥系统先经过搅拌初步破碎后，由螺旋加料器定量送入闪蒸仓内，在闪蒸仓被破碎刀片进一步破碎、分散，干燥过程中所需新鲜空气由过滤器引入，经加热器加热到设定温度，送入热风分布器，经干燥器底部狭缝以高速进入流化段，与被破碎物料充分接触，促使物料形成流化状态开始沸腾。由于物料处在离心、搅拌、破碎的状态下，块状（或球形）物料表层迅速干燥，并分离形成体积较小的球形或不规则颗粒，在旋转热风作用下进入涡旋管，在涡旋管特殊的结构形式下，物料湍流程度加强，与干燥介质间的速度差拉大，干燥效率增强。物料干燥后经涡旋管进入旋风分离器，粒度较大的物料落下，细小物料再经布袋过滤器捕集，空气经尾气风机排入大气。

降温干燥阶段采用涡旋气流干燥工艺，如图1所示，与脉冲管式结构不同，涡旋管（干燥管）采用圆环形结构，当颗粒状物料和热空气一起进入涡旋管时，气流和物料的速度是大致相同的，假设为u₁。当速度为u₁的气体物料流进入涡旋管时，由于涡旋管不是直线结构，气体和物料会同时碰到管壁，方向和速度都会发生变化。由于气体的密度比物料小，因此气体的转向更加容易，将以更快的速度u₃向前流动，而管壁对物料的制动效果相对气体会更加明显，受阻后物料的速度u₂会慢于气体速度u₃。同理，速度为u₄的气体物料流在碰到管壁，受阻后物料的速度u₅会小于气体的速度u₆，以此类推，图中u₇为出口气流物料的速度。由于气体的速度在涡旋管内将比物料更快，后续新鲜干燥的空气将会补上，从而可以更快的把边界层的水分带走。同时，物料在涡旋管中，多次碰壁、制动、转向，并在高速气流的影响下，物料会被进一步分散、破碎，从而提高干燥接触面积，进而提高干燥速率。

物料干燥前的松散程度与其含水量有一定关系，当含水量较低时，滤饼结构质密，不易被破碎，当含水量较高时，滤饼结构坍塌，易团聚堆积，同样不利于破碎。随着物料进料水分的升高，成品水分先下降后上升。为了控制成品水分含量在12%-13%左右，将当滤饼含水量控制在46%-48%之间。 

物料干燥速度是影响干燥效果的一个重要工艺因素，进料速度对产品粒度和水分含量影响较大。当进料速度过高，单位时间的物料量增加，即单位时间的水分蒸发量增加，在其他条件不变的情况下，物料加热的效率降低，降低干燥效果；但进料速度也不宜过小，进料速度过小会导致能源的浪费，同时影响工业生产，降低生产效率，并且产品水分含量较低，增加销售成本。随着进料速度的提高，糯米粉水分含量逐渐上升，从9%上升到14%，进料速度提高虽然能提高生产效率，但成品水分含量过高不但会引起糯米粉在干燥室内聚集，还易导致糯米粉在储藏期间变质。进料量在36-44kg/h之间时糯米粉平均粒径较小且稳定，结合糯米粉企标中规定糯米粉水分含量小于13.5%等因素，综合考虑当进料量控制在38-42kg/h，糯米粉的干燥效果较好。

进风温度带来的热量是整个干燥过程中的主要热量来源，进风温度直接与干燥特性有关，同时影响产品的颗粒结构、吸湿性等。随着进风温度的升高，糯米粉的水分含量逐渐下降，而糯米粉粒径呈现先下降后升高的趋势，这是由于当进风温度较低时，物料没有被充分干燥，水分未完全蒸发，产品的水分含量较高，而这时粉粒易团聚粘壁且流动性差，粒径稍大，当进风温度在160℃左右时，产品的水分含量及平均粒径都较低，干燥效果较好，随着进风温度继续升高，糯米粉粒径有增大的趋势，这可能是因为进风温度太高，粉粒表面水分蒸发过快，表面因过度干燥形成硬壳，在干燥过程中粉粒发生开裂现象，表面团聚粘连导致糯米粉粒径增大。糯米粉中淀粉几乎全为支链淀粉，糊化温度较低，当进风温度过高，会导致糯米粉在干燥过程中产生糊化现象，严重影响产品质量。综上所述，选择进风温度在155℃-165℃。

吸水率是衡量面粉品质的一项重要指标，虽然对于糯米粉没有相关国家或行业标准明确吸水率的要求，但是了解糯米粉的吸水率可以合理的指导水、粉的添加比例，使揉成的粉团经加工后能制成理想的食品。糯米粉本身蛋白含量较低，不像面粉在加工过程中易形成面筋而具有较高的吸水率，这就造成糯米粉在加工成速冻产品时易产生表皮开裂、吐浆率高等特点，所以糯米粉在加工成食品的过程中往往复配添加剂，如增稠剂、改良剂等改善粉团的特性，提高粉团的粘结力和强度，提高面粉的吸水率。

糯米粉作为食品的原料，提高吸水率应以不影响其加工性能、食用品质为前提，辅以添加剂虽然能改善粉团的吸水性，但从食品安全及生产成本等角度考虑，如果尽可能地从糯米粉原料上着手，提高糯米粉本身的吸水率，不但在加工过程中避免使用添加剂，追求天然加工，同时因吸水率高加水量大，对降低食品成本、提高食品品质也有利。

研究表明粉体颗粒微细化程度不同，糯米粉的吸水率也有所不同，测定经不同干燥工艺制备得到的不同粒径的糯米粉在不同浸泡时间下的吸水率，结果显示，随着糯米粉平均粒径的减小，糯米粉吸水率逐步升高，糯米粉粒径为15μm时，吸水率只有91%，当糯米粉粒径减小到6μm时，吸水率高达106%，比例升高了15%左右，这是因为采用涡旋气流干燥工艺，糯米粉在干燥过程中物料和气流运动方向一直在改变，颗粒与气流以及颗粒与颗粒之间都发生剧烈碰撞，大颗粒结构被粉碎成更小的颗粒，粉粒粒度越小，颗粒表面积越大，从而吸水率越高。

糯米粉在加工成食品的过程中有一定的加工时间，测定糯米粉吸水率随浸泡时间的变化，可以了解其加工性能，结果表明随着浸泡时间的增加，糯米粉吸水率缓慢增加，但增幅较小，基本平稳，而且在浸泡时间只有5min左右时已经趋于稳定，吸水速率较快，而在测定糯米吸水率随时间的变化中，糯米在浸泡1-2h后吸水率才趋于稳定，这说明粉体粒度越小，在吸水过程中整个颗粒能很快达到饱和状态，而当粒度较大时，水分只能缓慢的从表面向内部渗透，最后达到饱和，吸水速率较慢，由于该四组糯米粉平均粒径都比较小，所以吸水速率都较高，区别不明显。所以糯米粉颗粒越细，不仅能提高其吸水率，同时还能提高其吸水速率。

本发明糯米粉生产工艺，改变传统的物料干燥方式，采用涡旋气流干燥，结合旋转闪蒸干燥技术与涡旋气流干燥技术于一体，旋转闪蒸干燥段完成了物料的分散、破碎，使物料呈流化状态，主要完成物料的等速干燥过程；涡旋气流干燥段完成物料的降速干燥过程，通过螺旋式干燥管拉大物料与干燥介质之间的相对速度差，提高降速阶段的干燥效率，在较低的干燥温度下达到产品干燥要求。能有效防止糯米粉在干燥中颗粒团聚，能减小粉体粒径并提高干燥效率，糯米粉的白度值较高，能达到90%以上，斑点数远远低于企业标准要求，糯米粉的感官品质提升，成品糯米粉的微生物经检测也满足企业标准符合食品级卫生要求；并且相对传统的干燥形式，能有效降低生产能耗，降低产品生产成本。

另外，从食品级产品的角度出发，在工业生产中，由于不能使淀粉糊化的原因，不能通过热杀菌的方法控制产品的微生物指标，本发明采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，在生产过程中，在糯米粉干燥前，通过向糯米粉中加入高效、安全、热分解的杀菌剂进行灭菌，杀菌剂在气流干燥时受热分解，产生无毒、无害的无机物，可以控制产品的微生物指标，确保最终产物的微生物指标达到或优于同类型产品的相关指标，达到食品级的要求。

本项目以糯米为原料，经清理、浸泡、粉碎、筛分、脱水、干燥等工艺制备糯米粉，得到的产品质量技术指标达到了或优于同类型产品的相关指标：

理化指标：

水分含量≤13.5%        蛋白含量≥7％        

脂肪含量≤0.5％         灰分≤0.5％

白度≥93%              斑点数≤1.0个/cm²

性质指标：

平均粒径≤12μm         浸泡30min吸水率≥100%

微生物指标：

细菌总数：11000 cfu/g   大肠菌群：＜30 MPN/100g

致病菌：沙门氏菌：未检出

志贺氏菌：未检出

金黄色葡萄球菌：未检出

Claims (3)

1.一种采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，对经过前处理工序得到的糯米米浆，粉碎至100目以上，脱水至含水率45～49%，然后进入干燥工序，其特征是：在所述干燥工序，将旋转闪蒸干燥技术和气流干燥技术相结合，把干燥过程分为恒速干燥和降速干燥两个阶段，将旋转闪蒸干燥系统与气流干燥系统的涡旋管偶联，控制旋转闪蒸干燥系统的进料速度在36-44kg/h，控制旋转闪蒸干燥系统的进风温度在155℃-165℃，物料先经过搅拌初步破碎后，由螺旋加料器送入闪蒸仓，在闪蒸仓被进一步破碎、分散，通过闪蒸仓在高温过程当中完成物料恒速干燥阶段；闪蒸仓后气流干燥系统的涡旋管采用圆环形结构，速度相当的气流和物料进入涡旋管，气体和物料碰到涡旋管管壁，其方向和速度都会发生变化，受阻后物料的速度慢于气体速度，由于气体的速度在涡旋管内将比物料流动更快，后续新鲜干燥的空气将会补上，从而更快的把边界层的水分带走，同时，物料在涡旋管中多次碰壁、制动、转向，并在高速气流的影响下被进一步分散、破碎，从而在中低温状态下完成物料降速干燥阶段。

2.根据权利要求1所述的采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，其特征是：恒速干燥阶段，控制旋转闪蒸干燥系统的进料速度在38-42kg/h。

3.根据权利要求1或2所述的采用涡旋气流干燥糯米粉的方法，其特征是：在糯米粉干燥前，通过向糯米粉中加入热分解的杀菌剂进行灭菌，杀菌剂在气流干燥时受热分解，产生无毒、无害的无机物，从而控制产品的微生物指标。