刘兵戈;汪学德;彭金砖;刘日斌
【摘 要】对芝麻湿法脱皮和芝麻仁热风干燥工艺进行研究.以脱皮率、亮度和黄值的综合评分为指标,通过单因素和正交试验,确定芝麻湿法脱皮最佳工艺条件为:碱液质量浓度0.9 g/mL,浸泡温度60℃,浸泡时间5 min,料液比1∶6.在最佳脱皮工艺条件下,芝麻仁品质的综合评分为154.51.此脱皮工艺结合热风干燥能够得到高品质的芝麻仁产品. 【期刊名称】《中国油脂》
【年(卷),期】2014(039)002
【总页数】清洗喷嘴4页(P78-81)
【关键词】芝麻;湿法脱皮;热风干燥;正交试验
单元测试流程【作 者】刘兵戈;汪学德;彭金砖;刘日斌
【作者单位】河南工业大学粮油食品学院,郑州450001;河南工业大学粮油食品学院,郑州450001;河南工业大学粮油食品学院,郑州450001;河南工业大学粮油食品学院,郑州450001
冰壶制作【正文语种】中 文
【中图分类】TS222;TS202
芝麻是我国传统的油料作物之一，可用于制油，也可直接食用。芝麻皮占全籽质量的15%～20%，其中含有大量的草酸和人体不能消化的粗纤维，草酸对钙离子的络合能降低人体对钙的吸收利用，同时使芝麻口感苦涩，粗纤维则不利于芝麻蛋白的消化吸收[1]。有研究表明[2]，热碱液脱皮得到的芝麻仁脂肪和蛋白质并无明显损失，脱皮后粗纤维含量从4%降低到3%，草酸含量从2.3%降到0.12%；脱皮后制得的芝麻粉蛋白含量约为55%，明显高于全籽的42%，粗纤维和草酸含量也明显降低。因此，芝麻用于食品时最好把皮脱去，脱皮芝麻也可用于生产高品质冷榨芝麻油[3]。
目前芝麻的脱皮方法主要有干法和湿法两种。干法脱皮是将芝麻原料进行烘焙，以快速除去芝麻皮中的水分，使之具有一定脆性，再通过撞击的方式去除芝麻皮。该方法工艺简单，
污染小，投资少，但脱皮率低，烘焙过程中芝麻仁易褐变发黄，导致芝麻仁品质不高。湿法脱皮则是先用一定浓度的碱水浸泡芝麻原料，使芝麻皮膨胀疏松，通过机械摩擦的方式使芝麻皮脱落，再水洗或筛分使皮仁分开。湿法脱皮率高，得到的芝麻仁产品质量好，因此广泛应用于食品用芝麻仁的生产[4-8]。湿法脱皮后的芝麻仁需要通过干燥降低水分，目前常用的干燥方法有热风干燥、真空干燥、冷冻干燥、微波干燥等[9-10]。本研究的目的在于探索芝麻湿法脱皮的最佳工艺，研究芝麻仁热风干燥工艺，并与真空干燥和冷冻干燥对比，为优质芝麻仁的生产提供一定参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
芝麻：皖芝1号白芝麻(千粒重3.35 g，水分3.42%，粗脂肪57.01%，粗蛋白26.16%，粗纤维8.42%)；氢氧化钠(分析纯)，蒸馏水。
AL-204分析天平，YP6001电子天平，DK-S24恒温水浴锅，分样筛(10、20、40目)，DHG9146A电热鼓风干燥箱，DZF-6020真空干燥箱，LGJ-18冷冻干燥机，SMY-2000测差计。
1.2 试验方法
1.2.1 芝麻湿法脱皮
取500 g清理干净的芝麻，加入一定质量浓度的氢氧化钠溶液，在一定温度下浸泡一定时间后，沥去碱液，用蒸馏水冲洗数次至洗液呈中性，手搓脱皮后，在水中将芝麻仁中的碎皮漂净，备用。
1.2.2 湿芝麻仁热风干燥
取200 g湿芝麻仁摊匀于干燥盘中，在电热鼓风干燥箱中50℃烘10 h，每隔0.5 h取样测定芝麻仁含水率及泽。同时与真空干燥(50℃、10 h)及冷冻干燥(-25℃预冷过夜，冷阱温度-58℃，真空度小于30 Pa)进行对比。
1.2.3 脱皮率的计算
取3 g芝麻仁(约1 000粒)，数出总粒数及含皮量超过表面积10%的粒数(含皮芝麻粒数)，按下列公式计算脱皮率，平行测定3次[4]。
海洋浮标
脱皮率=(总粒数-含皮芝麻粒数) / 总粒数×100%
1.2.4 泽测定
用测差计测定芝麻仁的度值。L*代表亮度，其值从0(纯黑)到100(纯白)；a*代表红绿，其中+a*为红，-a*为绿；b*代表黄蓝，其中+b*为黄，-b*为蓝；ΔE*表示物料泽与标准白板的差。鉴于芝麻仁的泽特点，本研究主要分析L*值和b*值，L*值越大，说明样品亮度越好；b*值越大，说明样品泽发黄程度越高[11]。
1.2.5 芝麻仁品质综合评价
以脱皮率、L*值、b*值为考察指标，对芝麻仁品质的综合评分公式如下：
综合评分=脱皮率×100+L*值-b*值
由公式可知，芝麻仁的品质是由脱皮率、亮度、发黄程度共同决定的，脱皮率越高、亮度越好、黄值越低，则芝麻仁品质越高。
1.2.6 含水率测定
参照GB/T 14489.1—2008，将芝麻仁样品置于电热鼓风干燥箱中常压下103℃烘干至恒重。含水率计算公式如下：
x=mw/md×100%
式中：x为含水率(干基)，%；mw为某时刻的芝麻含水量，g；md为绝干芝麻的质量，g。
1.2.7 干燥速率测定[9]
干燥速率即单位时间内单位面积上物料汽化的水量，计算公式如下：
v=dW/(S·dt)
式中：v为干燥速率，kg/(m2·h)；W为芝麻含水量，kg；S为芝麻干燥面积，m2；t为干燥时间，h。
2 结果与分析
2.1 脱皮工艺的单因素试验
2.1.1 碱液质量浓度对芝麻脱皮效果的影响
在浸泡温度90℃、浸泡时间5 min、料液比1∶2的条件下，考察碱液质量浓度对芝麻仁品质的影响，结果见图1。
图1 碱液质量浓度对芝麻脱皮效果的影响
由图1可知，随着碱液质量浓度的增加，芝麻仁综合评分提高，但这很大一部分来源于脱皮率的提高，碱液质量浓度的提高会增加芝麻仁的黄值，同时除去残留碱液的水耗也相应增大。因此，考虑到满足脱皮率的前提下降低芝麻仁黄值和水耗，较为理想的碱液质量浓度为0.6 g/mL。
2.1.2 浸泡温度对芝麻脱皮效果的影响
在碱液质量浓度0.6 g/mL、浸泡时间5 min、料液比1∶2的条件下，考察浸泡温度对芝麻仁品质的影响，结果见图2。
图2 浸泡温度对芝麻脱皮效果的影响
由图2可知，随着浸泡温度的升高，芝麻仁综合评分降低，主要是升高温度芝麻仁的黄值迅速增加，很可能是高温促进胚乳吸收过量的碱液导致泽发黄[2]。因此，浸泡温度选择60℃。
2.1.3 浸泡时间对芝麻脱皮效果的影响
在碱液质量浓度0.6 g/mL、浸泡温度60℃、料液比1∶2的条件下，考察浸泡时间对芝麻仁品质的影响，结果见图3。
图3 浸泡时间对芝麻脱皮效果的影响
由图3可知，随着浸泡时间的延长，芝麻仁综合评分先增加后降低，浸泡时间为8 min时综合评分最高。这是因为刚开始时浸泡时间的延长能明显提高脱皮率，8 min后脱皮率增加不大，但芝麻仁的泽显著变差，导致其综合评分又降低。因此，浸泡时间选择8 min。
2.1.4 料液比对芝麻脱皮效果的影响
在碱液质量浓度0.6 g/mL、浸泡温度60℃、浸泡时间8 min的条件下，考察料液比对芝麻仁品质的影响，结果见图4。
年龄识别
图4 料液比芝麻脱皮效果的影响
由图4可知，随着料液比的增加，芝麻仁综合评分先增加后降低，料液比为1∶3时综合评分最高。可能是料液比低时，芝麻皮不能充分与碱液接触而影响脱皮率，过高的料液比则导致碱液渗透性增强，使芝麻仁发黄。同时，过高的料液比也增加了碱液的用量，不利于控制成本。因此，料液比选择1∶3。
弹2.2 脱皮工艺的正交试验
在上述单因素试验的基础上，设计L9(34)正交试验对芝麻脱皮的最佳工艺条件进行优化。正交试验因素水平见表1，正交试验设计及结果见表2。
表1 因素水平水平A碱液质量浓度/(g/mL)B浸泡温度/℃C浸泡时间/minD料液比10.66051∶320.97081∶431.280121∶6
表2 正交试验设计及结果试验号ABCD综合评分11111152.0521222150.9231333149.3842132152.1152213153.7462321149.8573123152.5583231150.1193312149.82k1150.78152.24151.87150.67k2151.90151.59151.11150.95k3150.83149.68150.53151.89R001.12002.56001.34001.22
由表2的极差分析可知，各因素对芝麻仁品质的影响大小为：B>C>D>A，即浸泡温度对芝麻仁品质影响最大，其次为浸泡时间、料液比、碱液质量浓度。芝麻最佳脱皮工艺条件为A2B1C1D3，即碱液质量浓度0.9 g/mL、浸泡温度60℃、浸泡时间5 min、料液比1∶6。
采用最佳脱皮工艺条件进行3组平行验证试验，平均脱皮率为98.47%，L*值为75.68，b*值为19.64，综合评分为154.51。
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