CN114632591A - 一种低菌低gi水磨糯米粉制粉装置及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低菌低GI水磨糯米粉制粉装置及其生产工艺，涉及糯米加工技术领域。所述低菌低GI水磨糯米粉主要制备工艺包括：糯米原料的预处理、冷冻处理、研磨加热处理、脉冲电场联合二氧化碳处理、烘干等步骤，且在研磨加热处理、脉冲电场联合二氧化碳处理步骤中采用在研磨桶中设计进料和出料处加热的机构，以及直接设计直流电场来加热的装置完场操作。本发明克服了现有技术的不足，采用研磨前后加热和直流电场处理的装置进行制粉，并联合后续的处理步骤有效对糯米进行灭菌，进一步降低糯米中支链淀粉的含量，降低GI值，扩大糯米粉的销售市场，提升健康性。
Description
技术领域
本发明涉及糯米加工技术领域，具体涉及一种低菌低GI水磨糯米粉制粉装置及其生产工艺。
背景技术
糯米含有淀粉、蛋白质、钙、磷、铁、B族维生素及琥珀酸、柠檬酸等多种物质，可作为食疗药补的辅料，具有暖胃止寒、补气养血等功效，深受广大消费者喜爱，但是由于糯米本身粘性较高，与普通的大米存在差异，并不适合作为主食使用，一般是将糯米制成糯米粉再加工食用。
糯米的升糖指数(GI)高达98，属于高升糖指数食物。食物中的碳水化合物被消化及吸收得愈快，升糖指数愈高。葡萄糖GI设定为最高分100，以此作基准，食物升糖指数分为高(GI≥70)、中(GI 56-69)、低(GI≤55)。糖尿病患者要避免高升糖指数食物，因会令血糖上升的速度较快；血糖长期过高及不稳定都会影响血管，增加併发神经、眼睛、血管疾病等风险。另外，高GI食物令人很快觉得肚饿
一般来说水磨糯米粉为糯米粉中质量较高的产品，其加工步骤一般为将糯米浸泡、砂磨粉碎、过筛、压滤、破碎、烘干、包装等步骤，其制备后的糯米粉中支链淀粉含量高达5％，一般来说直链淀粉含量高的淀粉，不容易糊化，消化速度降低，所以，直链淀粉含量高，则GI越低，而支链淀粉含量高的食物则GI高，进一步的将淀粉分为快速消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)，所以针对这一性能，如何降低糯米中的直链淀粉含量降低支链淀粉含量即能够达到降低GI的目的，根据《现代粮食工程》2021年第6期公开的“湿热处理降低糯米粉GI值的研究进展”中详细阐述了采用湿热法处理糯米粉能够有效降低GI值，但是此操作下对具体含水量的控制较为繁琐，且在加工过程中对GI值的降低范围也较小，并不能满足广大消费者的需求。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种低菌低GI水磨糯米粉制粉装置及其生产工艺，采用研磨前后加热和直流电场处理的装置进行制粉，并联合后续的处理步骤有效对糯米进行灭菌，进一步降低糯米中支链淀粉的含量，降低GI值，扩大糯米粉的销售市场，提升健康性。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种低菌低GI水磨糯米粉制粉装置，包括研磨桶和与研磨桶连通的处理箱，所述研磨桶上端一侧设置有进料口，研磨桶底部中央设置有出料口与处理箱内部相连通，所述研磨桶内部中央设置有研磨内筒，且研磨内筒以上的研磨桶内部为上腔体，研磨内筒以下的研磨桶内部为下腔体；所述研磨内筒中央设置有研磨孔，所述研磨孔内部设置有研磨机构，所述研磨机构包括与研磨孔内壁相互挤压研磨的研磨块和研磨块上方连接的转动轴，所述转动轴上方与研磨桶转动连接，且转动轴上端穿过研磨桶与研磨桶上端顶部的研磨电机输出轴相连接；所述下腔体内部设置有直流电场，所述直流电场包括对称设置于研磨桶内部左右两侧的阳极和阴极，且阳极和阴极结构均通过绝缘杆与研磨桶内壁相连接，且阳极和阴极通过电线穿过绝缘杆和研磨桶侧壁分别与外部直流电源的正极和负极相连接。
优选的，所述内筒本体上端与研磨孔之间呈上大下小的内凹结构，且此内凹结构上设置多个下凹的下料槽，所述研磨块下端延伸至研磨孔下端连接有研磨板，所述研磨板呈上小下大的圆台状，所述研磨板倾斜的侧边上设置多个落料槽，且研磨板上表面与内筒本体下表面之间相互挤压研磨，且研磨板与内筒本体下表面之间的研磨间隙小于研磨孔内壁与研磨块侧壁之间的研磨间隙，且所述研磨块上方与转动轴之间呈倾斜状相连接，所述下料槽和落料槽内壁上均设置有一层电热层。
优选的，所述阳极和阴极呈半圆形结构位于研磨块侧边的正下方，且阳极和阴极均通过绝缘杆悬空设置。
优选的，所述出料口与处理箱连通处设置有阀门，处理箱内部设置有脉冲电场，且处理箱外部设置真空泵和增压泵分别与处理箱内部相连通。
所述低菌低GI水磨糯米的生产工艺包括：①糯米原料的预处理、②冷冻处理、③研磨加热处理、④脉冲电场联合二氧化碳处理、⑤烘干等步骤。
优选的，所述糯米原料的预处理包括：将脱壳糯米清洗后，置于高压蒸锅中采用110℃热蒸汽进行湿热处理2h，得预处理糯米备用；
优选的，所述冷冻处理包括：将上述预处理糯米置于-5℃低温环境中进行冷冻8h，后取出常温融化，再调节含水量为70％后继续在-3℃温度下12h冷冻，得冷冻糯米备用；
优选的，所述研磨加热处理包括：将上述冷冻糯米置于研磨机中，将冷冻糯米于温度为80℃的热源接触初融后直接进行研磨，研磨后继续与80℃的热源流动接触后进入直流电场，在直流电场将糯米原料加热至60℃后完成处理得预处理浆料备用；
优选的，所述脉冲电场联合二氧化碳处理包括：将上述预处理浆料置于脉冲电场中，进行抽真空降压至内部压强为10-15KPa，脉冲电场在场强为30kV·cm-1，初步处理400μs，后再向其中充入二氧化碳升压至10-15MPa，后在场强为40kV·cm-1，的脉冲电场中处理800μs，再静置2h后，恢复至常压取出得糯米浆料备用；
优选的，所述烘干包括：将上述糯米浆料压滤后破碎后热风干燥再旋风分离后过80目筛，得低菌低GI水磨糯米粉。
本发明提供一种低菌低GI水磨糯米粉制粉装置及其生产工艺，与现有技术相比优点在于：
(1)采用湿热处理联合低温冷冻后复融再冷冻的方式，有效保证糯米中支链淀粉的破坏，同时提升直链淀粉的含量，从而降低GI值；
(2)采用直流电场加热处理，即在直流电场的作用下，研磨后的糯米中淀粉颗粒的表层被破坏，支链淀粉断裂，降低支链淀粉的含量，进一步提升抗性淀粉的产生，但是降低了糯米粉中淀粉的膨胀度和溶解度，在后续采用高压脉冲电场联合二氧化碳处理，有效提升整体糯米粉的粘性和弹性，保证其基础的风味和口感，同时进一步降低支链淀粉含量，并且在无酶解的情况下有效降低GI值，。
(3)采用本申请装置中研磨桶、直流电源、阳极、阴极、内筒本体、下料槽、研磨孔、研磨块、研磨板、落料槽、电热层的设置，有效使得装置能够对加入的原料在研磨后和研磨前均经过流动性接触加热，并且在后续直接采用直流电场加热，无需转换装置，保证研磨的精细性和生产的连续性，并且通过直流电场和后续的脉冲电场，有效达到灭菌的目的，保证所得产品的低菌性。
附图说明：
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明研磨桶与研磨机构连接的剖面结构示意图；
图3为本发明研磨桶剖面结构示意图；
图4为本发明研磨内筒结构示意图；
图5为本发明研磨机构结构示意图。
图中：1、研磨桶；101、进料口；102、出料口；103、研磨电机；104、直流电源；105、阳极；106、阴极；2、处理箱；201、真空泵；202、增压泵；3、研磨内筒；301、内筒本体；302、下料槽；303、研磨孔；4、研磨机构；401、研磨块；402、研磨板；403、落料槽；404、转动轴；5、电热层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
参照图1-5，一种低菌低GI水磨糯米粉制粉装置，包括研磨桶1和与研磨桶1连通的处理箱2，所述研磨桶1上端一侧设置有进料口101，研磨桶1底部中央设置有出料口102与处理箱2内部相连通，原料在研磨桶1内部研磨后直接进入处理箱2中进行连续的生产，所述研磨桶1内部中央设置有研磨内筒3，且研磨内筒3以上的研磨桶1内部为上腔体，研磨内筒3以下的研磨桶1内部为下腔体；所述研磨内筒3中央设置有研磨孔303，所述研磨孔303内部设置有研磨机构4，所述研磨机构4包括与研磨孔303内壁相互挤压研磨的研磨块401和研磨块401上方连接的转动轴404，所述转动轴404上方与研磨桶1转动连接，且转动轴404上端穿过研磨桶1与研磨桶1上端顶部的研磨电机103输出轴相连接；原料直接在研磨孔303内壁与研磨块401外壁的转动间进行研磨后下落，所述下腔体内部设置有直流电场，所述直流电场包括对称设置于研磨桶1内部左右两侧的阳极105和阴极106，且阳极105和阴极106结构均通过绝缘杆与研磨桶1内壁相连接，且阳极105和阴极106通过电线穿过绝缘杆和研磨桶1侧壁分别与外部直流电源104的正极和负极相连接，能够使得研磨后的浆料直接采用电场加热处理，无需转运原料，提升生产的便捷性。
为了保证原料下落的均匀性，优选的，所述内筒本体301上端与研磨孔303之间呈上大下小的内凹结构，且此内凹结构上设置多个下凹的下料槽302，方便原料持续的添加至研磨块401与研磨孔303之间的研磨缝隙中，所述研磨块401下端延伸至研磨孔303下端连接有研磨板402，所述研磨板402呈上小下大的圆台状，所述研磨板402倾斜的侧边上设置多个落料槽403，便于研磨后的原料进行下落，且研磨板402上表面与内筒本体301下表面之间相互挤压研磨，且研磨板402与内筒本体301下表面之间的研磨间隙小于研磨孔303内壁与研磨块401侧壁之间的研磨间隙，有效实现阶梯性研磨，保证研磨的效率和研磨的效果，且所述研磨块401上方与转动轴404之间呈倾斜状相连接，防止原料积存在研磨块401上，所述下料槽302和落料槽403内壁上均设置有一层电热层5，有效实现对研磨料在研磨前和研磨后的均匀流动性的接触加热。
为了保证电场的接触强度，优选的，所述阳极105和阴极106呈半圆形结构位于研磨块401侧边的正下方，且阳极105和阴极106均通过绝缘杆悬空设置。
为了便于控制原料后续的脉冲电场处理和压力调节，优选的，所述出料口102与处理箱2连通处设置有阀门，处理箱2内部设置有脉冲电场，且处理箱2外部设置真空泵201和增压泵202分别与处理箱2内部相连通。
实施例2：
低菌低GI水磨糯米的生产：
①糯米原料的预处理：将脱壳糯米清洗后，置于高压蒸锅中采用110℃热蒸汽进行湿热处理2h，得预处理糯米备用
②冷冻处理：将上述预处理糯米置于-5℃低温环境中进行冷冻8h，后取出常温融化，再调节含水量为70％后继续在-3℃温度下12h冷冻，得冷冻糯米备用；
③研磨加热处理：将上述冷冻糯米置于上述实施例1中的装置中，调节电热层5升温至80℃，冷冻糯米加入后在下料槽302中接触电热层5后落入研磨孔303中，在研磨块401和研磨板402的研磨下继续流过落料槽403中的加热层，后落入下方，对阳极105、阴极106通电使得内部成为直流电场，对浆料加热至60℃后，打开阀门，浆料落入处理箱2中；
④脉冲电场联合二氧化碳处理：采用真空泵201将处理箱2内部抽真空到压强为10-15KPa，启动脉冲电场调节场强为30kV·cm-1，初步处理400μs，后采用增压泵202向处理箱2中充入二氧化碳升压至12MPa，调节场强为40kV·cm-1，处理800μs，后静置2h，恢复至常压取出得糯米浆料备用；
⑤烘干等步骤：将上述糯米浆料压滤后破碎后热风干燥再旋风分离后过80目筛，得低菌低GI水磨糯米粉。
检测：
根据上述实施例2设计实验：对比湿热处理、冷冻处理、研磨前后加热处理、直流电场加热处理、脉冲电场联合二氧化碳处理等步骤对所得糯米粉的淀粉性质的影响，具体实验操作各组分的步骤如下表1所示(其中“√”为采用这一步骤、“－”为未采用这一步骤，其中直流电场加热处理未采用时选用电热丝直接加热处理代替，其余步骤与实施例2均相同)：
表1
将同一批糯米采用传统的方法制备水磨糯米粉(作为对照组)：
①将糯米清洗干净后，采用清水浸泡2h；
②采用金刚砂磨研磨浸泡后的糯米，研磨时不断地添加清水，保证浆液固形物在20％左右，浆液过60目筛；
③采用板框压滤机对上述浆液进行压滤脱水，形成滤饼，采用气流干燥器对滤饼进行干燥；
④将干燥后的糯米粉进行研磨后过80目筛，得水磨糯米粉。
1、对上述实施例2、实验组1-8和对照组所制得的糯米粉进行质量淀粉含量和相对结晶度的检测，
其中:支链淀粉的测定为：选用直链淀粉试剂盒K-AMYL07/11，将糯米粉样品(20-25mg)加入到1mL二甲基亚砜(DMSO)中，然后在沸水浴中加热15min，在室温下放置5min，加入4mL乙醇沉淀脂质，再次加入2mL DMSO，并在沸水浴中加热15min，一份样品中加入半刀豆球蛋白(ConA，4mL)沉淀支链淀粉，另一份样品中不加ConA作为对照，将两种样品用淀粉葡萄糖苷酶水解成D-葡萄糖。将水解产物离心，并向1mL上清液中加入4mL葡萄糖氧化酶/过氧化物酶(GOPOD)试剂，将混合物在40℃温度下孵育20min后，测量510nm处的吸光度。
相对结晶度的检测：采用X射线衍射仪进行结晶结构测定，并计算结晶度，测定条件为40kV，40mA，步宽为0.02°，扫描区域5-45°，使用MDIJADE6.5软件将结晶度定量估计为结晶面积与总面积的比率：Crysallinity(％)＝(area under peaks/total area)x100。
具体结果如下表2所示：
表2
| 组别 | 直链淀粉含量(％) | 相对结晶度(％) |
| 实施例2 | 6.32 | 19.09 |
| 对照组 | 0.47 | 42.88 |
| 实验组1 | 5.24 | 36.97 |
| 实验组2 | 4.75 | 32.18 |
| 实验组3 | 6.07 | 39.74 |
| 实验组4 | 5.08 | 29.68 |
| 实验组5 | 2.14 | 22.35 |
| 实验组6 | 3.78 | 27.68 |
| 实验组7 | 4.29 | 25.61 |
| 实验组8 | 1.97 | 20.45 |
由于支链淀粉是淀粉中微晶形成的原因，糯米粉中支链淀粉含量高达95％，一般来说其相对结晶度在39-45％之间，由上述检测结果可知，本申请中湿热联合冷冻处理、研磨前后加热联合直流电场加热处理以及脉冲电场联合二氧化碳处理均能够有效提升糯米粉中直链淀粉的含量，并且破坏支链淀粉。
2、对上述实施例2、实验组1-8和对照组所制得的糯米粉进行GI值的测定
选用体外模拟消化试验，精确称量200mg各组的糯米粉样品于烧杯中，加入0.2mol/L的醋酸钠缓冲液(pH为5.2)15mL摇匀，放于沸水浴中搅拌，糊化30min后，冷却至37℃水浴保温；将各组糊化的糯米糊中加入10mL混合酶液(0.002mL的耐高温α-淀粉酶与1.5mL淀粉葡萄糖苷酶混合定容至10mL，即为混合酶液)，分别在第0、5、10、20、40、60、120、180min时吸取2mL样品在沸水浴中灭酶5min，以4000r/min离心10min后取上清液，采用3，5-二硝基水杨酸比色法(DNS法)测定葡萄糖含量(Gt)，根据公式：水解率％＝(Gt×0.9)/200，计算水解率，同时绘制水解曲线，根据公式：样品的水解指数HI＝样品水解曲线下面积/参比标准样品水解曲线下面积×100、GI＝39.71+0.549HI，来获得最终的GI值，具体结果如下表3所示：
表3：
由上表可知，本申请中采用湿热联合冷冻处理、研磨前后加热联合直流电场加热处理以及脉冲电场联合二氧化碳处理能够有效降低糯米粉的GI值。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种低菌低GI水磨糯米粉制粉装置，包括研磨桶(1)和与研磨桶(1)连通的处理箱(2)，其特征在于，所述研磨桶(1)上端一侧设置有进料口(101)，研磨桶(1)底部中央设置有出料口(102)与处理箱(2)内部相连通，所述研磨桶(1)内部中央设置有研磨内筒(3)，且研磨内筒(3)以上的研磨桶(1)内部为上腔体，研磨内筒(3)以下的研磨桶(1)内部为下腔体；
所述研磨内筒(3)中央设置有研磨孔(303)，所述研磨孔(303)内部设置有研磨机构(4)，所述研磨机构(4)包括与研磨孔(303)内壁相互挤压研磨的研磨块(401)和研磨块(401)上方连接的转动轴(404)，所述转动轴(404)上方与研磨桶(1)转动连接，且转动轴(404)上端穿过研磨桶(1)与研磨桶(1)上端顶部的研磨电机(103)输出轴相连接；
所述下腔体内部设置有直流电场，所述直流电场包括对称设置于研磨桶(1)内部左右两侧的阳极(105)和阴极(106)，且阳极(105)和阴极(106)结构均通过绝缘杆与研磨桶(1)内壁相连接，且阳极(105)和阴极(106)通过电线穿过绝缘杆和研磨桶(1)侧壁分别与外部直流电源(104)的正极和负极相连接。
2.根据权利要求1所述的一种低菌低GI水磨糯米粉制粉装置，其特征在于：所述内筒本体(301)上端与研磨孔(303)之间呈上大下小的内凹结构，且此内凹结构上设置多个下凹的下料槽(302)，所述研磨块(401)下端延伸至研磨孔(303)下端连接有研磨板(402)，所述研磨板(402)呈上小下大的圆台状，所述研磨板(402)倾斜的侧边上设置多个落料槽(403)，且研磨板(402)上表面与内筒本体(301)下表面之间相互挤压研磨，且研磨板(402)与内筒本体(301)下表面之间的研磨间隙小于研磨孔(303)内壁与研磨块(401)侧壁之间的研磨间隙，且所述研磨块(401)上方与转动轴(404)之间呈倾斜状相连接，所述下料槽(302)和落料槽(403)内壁上均设置有一层电热层(5)。
3.根据权利要求2所述的一种低菌低GI水磨糯米粉制粉装置，其特征在于：所述阳极(105)和阴极(106)呈半圆形结构位于研磨块(401)侧边的正下方，且阳极(105)和阴极(106)均通过绝缘杆悬空设置。
4.根据权利要求1所述的一种低菌低GI水磨糯米粉制粉装置，其特征在于：所述出料口(102)与处理箱(2)连通处设置有阀门，处理箱(2)内部设置有脉冲电场，且处理箱(2)外部设置真空泵(201)和增压泵(202)分别与处理箱(2)内部相连通。
5.一种低菌低GI水磨糯米的生产工艺，其特征在于：所述低菌低GI水磨糯米的生产工艺包括以下步骤：
①糯米原料的预处理：将脱壳糯米清洗后，置于高压蒸锅中采用热蒸汽进行湿热处理，得预处理糯米备用；
②冷冻处理：将上述预处理糯米置于低温环境中进行冷冻，后取出常温融化，再调节含水量为70％后继续冷冻，得冷冻糯米备用；
③研磨加热处理：将上述冷冻糯米置于研磨机中，加热至初融后进行研磨，研磨后继续加热，并采用直流电场处理研磨后的浆料，得预处理浆料备用；
④脉冲电场联合二氧化碳处理：将上述预处理浆料置于脉冲电场中，进行抽真空降压，脉冲电场初步处理，后再向其中充入二氧化碳升压后继续脉冲电场处理后静置，再恢复至常压后取出得糯米浆料备用；
⑤烘干：将上述糯米浆料压滤后破碎后热风干燥再旋风分离，得低菌低GI水磨糯米粉。
6.根据权利要求5所述的一种低菌低GI水磨糯米的生产工艺，其特征在于：所述步骤①中热蒸汽处理的蒸汽温度为110℃，处理的时间为2h。
7.根据权利要求5所述的一种低菌低GI水磨糯米的生产工艺，其特征在于：所述步骤②中第一次冷冻的温度为-5℃，冷冻给时间为8h，第二次冷冻的温度为-3℃，冷冻时间为12h。
8.根据权利要求5所述的一种低菌低GI水磨糯米的生产工艺，其特征在于：所述步骤③中研磨前的加热初融为将冷冻糯米于温度为80℃的热源接触后直接进行研磨，且在研磨后继续与80℃的热源流动接触后进入直流电场，且直流电场将糯米原料加热至60℃后完成处理。
9.根据权利要求5所述的一种低菌低GI水磨糯米的生产工艺，其特征在于：所述步骤④中抽真空后内部压强为10-15KPa，且真空下脉冲电场的场强为30kV·cm-1，处理时间为400μs，充入二氧化碳后内部压强为10-15MPa，且充入二氧化碳情况下脉冲电场场强为40kV·cm-1，处理时间为800μs，且处理后静置时间为2h。
10.根据权利要求5所述的一种低菌低GI水磨糯米的生产工艺，其特征在于：所述步骤⑤中糯米粉需过80目筛。
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