不同膨化工艺参数及淀粉源对犬粮加工质量的影响
发布时间：2020-07-10 12:38
【摘要】：在挤压膨化加工过程中,工艺参数的改变和淀粉种类及含量的变化,会对犬粮的质量产生影响。本文旨在探究膨化工艺参数和不同淀粉源对犬粮加工质量的影响规律,利用回归分析法结合容重数学模型优化获得适宜工艺参数,为加工高质量的犬粮及提高生产效率提供参考。具体内容如下:(1)不同膨化工艺参数对犬粮膨化加工质量的单因素试验研究结果表明:在物料水分含量为28%,模板吨料开孔面积为200 mm2/t/h,模头温度为130℃,螺杆转速为240 rpm的条件下,膨化犬粮获得较高的加工质量。(2)利用响应面分析法优化犬粮膨化工艺参数并及建立数学容重模型。研究结果表明:各项参数均显著影响产品质量,其中水分含量和螺杆转速的影响最为明显。利用回归分析结果,在Design Export8.0中优化得到适合犬粮膨化加工的参数组合:水分含量27.8%、模头温度132℃、螺杆转速234rpm。将试验数据代入容重数学模型进行拟合发现R2=0.9088,拟合程度较高,说明此模型对犬粮的容重具有良好的预测效果。(3)试验分析小麦、大米和土豆粉的理化性质,并利用混料设计分析三种淀粉原料对犬粮加工质量的的影响规律。研究结果表明:小麦配方加工后的犬粮膨化度最低,大米配方的酥脆性最差,土豆粉配方的硬度最高。将试验所得数据代入Design Export 8.0软件优化得出三种淀粉源的配比方案:(1)小麦:大米:土豆粉的比例为0:0.5:0.5;(2)小麦:大米:土豆粉的比例为0.25:0.25:0.5;(3)小麦:大米:土豆粉的比例为0.5:0.25:0.25。综上所述,利用本试验优化出的工艺参数组合和容重模型可得到质量较好的犬粮;配方中大米和土豆粉的添加利于膨化,添加小麦具有提高酥脆性的作用。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S829.2
【图文】：
a b图 3-1 膨化工艺参数对犬粮容重、单位密度的影响Figure 3-1 Effect of processing parameters on bulk density and unit density根据 Design Export 8.0 软件分析得到以下模拟方程：容重=407.7-84.83A-8.37B-0.66C-0.12AB+4.63AC+9.13BC-4.13A2+17.09B2+20.62C2，（R2=0.9205，P=0.0002，失拟检验不显著），可使用此模拟方程表达三个加工参数与犬粮容重间的关系；单位密度=0.68-0.13A-0.014B-(5.026E-004C)-(1.375E-003AB)-(1.625E-003AC)+0.024BC-(6.219E-003A2)+0.027B2+0.031C2（R2=0.9073，P=0.0004，失拟检验不显著），说明可通过此方程表达三个加工参数与犬粮单位密度间的关系。由表 3-3 可知，物料水分含量对犬粮的容重和单位密度有极显著影响（P<0.01），螺杆转速的二次项对犬粮的容重和单位密度有显著影响（P<0.05）。在膨化加工过程中，物料的膨化效果越好，容重和单位密度越低。膨化主要是由于混合物料内气泡的产生和大气压力差所致，而水分含量是影响气泡产生的主要因素之一[51]。从图 1 可以看出，随水分含量的升高，容重和单位密度呈降低趋势，相关研究表明，水分含量[52-54]
图 3-2 膨化工艺参数对犬粮膨化度的影响Figure 3-2 Effect of processing parameters on expansion ratiosign Export 8.0 软件分析得到以下模拟方程：膨化度+0.019B+0.011C+(7.5E-003AB)-0.012AC-0.2BC+0.022A9071，P=0.0004，失拟检验不显著），说明可通过此模与膨化度间的关系。如图 3-2 所示，随水分含量的升高（P<0.01），相关研究表明，水分对膨化的驱动力有升高，淀粉颗粒吸水溶胀，吸收的摩擦热和剪切力增高[56]。随螺杆转速和模头温度的升高，膨化度有升高因为模头温度和螺杆转速越高，物料内水分温度和蒸汽孔的瞬间，由于压力瞬间释放和物料内水分的闪蒸，从而增大犬粮的膨化度[56-57]。
图 3-3 膨化工艺参数对犬粮硬度的影响Figure 3-3 Effect of processing parameters on hardnessesign Export 8.0 软件分析得到以下模拟方程：硬度04.53A-135.81B+110.22C+138.39AB-120.57AC-101.77B6.80C2（R2=0.8991，P=0.0007，失拟检验不显著），说测和分析硬度的变化趋势。从图 3-3 可观察到犬粮硬度的升高，犬粮的硬度呈降低趋势，在膨化加工过程中，供了媒介，吸水后的淀粉颗粒，发生膨胀，在膨化腔中，淀粉颗粒被破坏、粉碎呈片状，直链淀粉和支链淀粉的织结构变松散，膨化颗粒的硬度降低[58-61]。随螺杆转速低后升高的趋势，在较低的螺杆转速下，淀粉颗粒未受较高的螺杆转速下，物料在膨化腔内受到的压力和机械得紧实，硬度升高。在低螺杆转速的条件下，升高模头内的粘度降低，水分蒸发量增加，在这种高温高压的环构变得更加稳定，造成硬度升高[28，45，62-63]。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S829.2
【图文】：
a b图 3-1 膨化工艺参数对犬粮容重、单位密度的影响Figure 3-1 Effect of processing parameters on bulk density and unit density根据 Design Export 8.0 软件分析得到以下模拟方程：容重=407.7-84.83A-8.37B-0.66C-0.12AB+4.63AC+9.13BC-4.13A2+17.09B2+20.62C2，（R2=0.9205，P=0.0002，失拟检验不显著），可使用此模拟方程表达三个加工参数与犬粮容重间的关系；单位密度=0.68-0.13A-0.014B-(5.026E-004C)-(1.375E-003AB)-(1.625E-003AC)+0.024BC-(6.219E-003A2)+0.027B2+0.031C2（R2=0.9073，P=0.0004，失拟检验不显著），说明可通过此方程表达三个加工参数与犬粮单位密度间的关系。由表 3-3 可知，物料水分含量对犬粮的容重和单位密度有极显著影响（P<0.01），螺杆转速的二次项对犬粮的容重和单位密度有显著影响（P<0.05）。在膨化加工过程中，物料的膨化效果越好，容重和单位密度越低。膨化主要是由于混合物料内气泡的产生和大气压力差所致，而水分含量是影响气泡产生的主要因素之一[51]。从图 1 可以看出，随水分含量的升高，容重和单位密度呈降低趋势，相关研究表明，水分含量[52-54]
图 3-2 膨化工艺参数对犬粮膨化度的影响Figure 3-2 Effect of processing parameters on expansion ratiosign Export 8.0 软件分析得到以下模拟方程：膨化度+0.019B+0.011C+(7.5E-003AB)-0.012AC-0.2BC+0.022A9071，P=0.0004，失拟检验不显著），说明可通过此模与膨化度间的关系。如图 3-2 所示，随水分含量的升高（P<0.01），相关研究表明，水分对膨化的驱动力有升高，淀粉颗粒吸水溶胀，吸收的摩擦热和剪切力增高[56]。随螺杆转速和模头温度的升高，膨化度有升高因为模头温度和螺杆转速越高，物料内水分温度和蒸汽孔的瞬间，由于压力瞬间释放和物料内水分的闪蒸，从而增大犬粮的膨化度[56-57]。
图 3-3 膨化工艺参数对犬粮硬度的影响Figure 3-3 Effect of processing parameters on hardnessesign Export 8.0 软件分析得到以下模拟方程：硬度04.53A-135.81B+110.22C+138.39AB-120.57AC-101.77B6.80C2（R2=0.8991，P=0.0007，失拟检验不显著），说测和分析硬度的变化趋势。从图 3-3 可观察到犬粮硬度的升高，犬粮的硬度呈降低趋势，在膨化加工过程中，供了媒介，吸水后的淀粉颗粒，发生膨胀，在膨化腔中，淀粉颗粒被破坏、粉碎呈片状，直链淀粉和支链淀粉的织结构变松散，膨化颗粒的硬度降低[58-61]。随螺杆转速低后升高的趋势，在较低的螺杆转速下，淀粉颗粒未受较高的螺杆转速下，物料在膨化腔内受到的压力和机械得紧实，硬度升高。在低螺杆转速的条件下，升高模头内的粘度降低，水分蒸发量增加，在这种高温高压的环构变得更加稳定，造成硬度升高[28，45，62-63]。
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 孙蓓;王龙刚;;美拉德反应在宠物食品加工中的应用[J];养殖技术顾问;2014年05期
2 侯蕾;韩小贤;郑学玲;刘
本文编号：2748921
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