一種高粱脫皮方法與流程

2023-11-30 02:18:56 1

本發明涉及種皮脫皮領域，更具體地說涉及一種高粱脫皮方法。

背景技術：

高粱是人類栽培的重要穀類作物之一，是世界上種植面積僅次於小麥、玉米、水稻、大麥的第五大穀類作物。近年來，隨著人民健康意識的增強，更加注重五穀雜糧的地位和作用，更加追求食物的營養化和功能化。研究表明，高粱具有極高的營養價值，其中的慢消化澱粉、抗性澱粉不僅能夠降低血液中的葡萄糖濃度水平，還可以減少胰島素的分泌，這兩方面的協同作用可以達到降低進食後血糖指數的作用，對於糖尿病人來說，可以有效地控制、緩解糖尿病病情。但是，高粱的種皮中含有一種具有澀味的多酚化合物—單寧，它是一種抗營養因子，可以與高粱中的蛋白質、酶、礦物質(如鐵)、B族維生素(如硫胺素、維生素B6)結合，不僅降低高粱的營養價值，也降低了高粱的適口性，影響高粱資源的開發利用。

傳統的穀物脫皮方法大都是用脫皮機脫皮,利用脫皮機內部轉軸的轉動,帶動穀物之間相互碰撞,達到種皮脫離籽粒的效果。但是在脫皮過程中,會造成籽粒損失,對穀物脫皮後成品的完整性有著很大影響。此外，浸泡脫皮也是目前常用的穀物脫皮方法，以往的浸泡通常選用常溫水浸泡，其脫皮率低，效果不好；已有研究發現採用浸泡劑浸泡高粱可以脫去高粱種皮，但是不同的浸泡劑和浸泡方法對高粱脫皮效果有很大的影響。因此急需一種工藝流程簡單、效率高且適合高粱脫皮的新方法。

技術實現要素：

本發明克服了現有技術中存在的問題，提供了一種高粱脫皮方法，在不破壞籽粒完整的同時高效地褪去種皮，脫皮後高粱籽粒完整，同時保持一定的硬度。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現。

一種高粱脫皮方法，包括以下步驟：

第一步，加水浸泡高粱，使高粱種皮軟化；

第二步，浸泡結束，將高粱過濾後甩幹；

第三步，向上述甩幹的高粱中加入浸泡液；

第四步，將上述高粱與浸泡液的混合溶液進行攪拌超聲至高粱種皮脫離；

第五步，過濾去除脫離的高粱種皮，收集高粱籽粒；

第六步，將上述收集的高粱籽粒甩幹、清洗、乾燥，得到完整的脫皮高粱籽粒。

進一步，所述第一步中浸泡高粱的條件為：溫度0-4℃，時間為12-18h。

進一步，所述第二步、所述第六步中利用脫水離心機完成甩幹，脫水離心機轉速為1000-3000r/min、離心時間為8-12min。

進一步，所述第四步中高粱質量與浸泡液體積的比為1:1.5-1:2。

進一步，所述第四步中浸泡液為NaOH溶液，質量濃度為6％-8％。

進一步，所述第四步中超聲攪拌的方法如下：將混合液置於容器中，在水浴條件下利用超聲波清洗器進行超聲，超聲過程中攪拌器同步攪拌混合液。

進一步，所述超聲波清洗器的功率設定為80-100w、溫度設定為50-60℃，攪拌器攪拌的轉速為120-160r/min，超聲、攪拌的時間為10-15min。

進一步，所述第六步中用清水清洗高粱籽3-5次。

進一步，所述第六步中乾燥條件為：溫度30-40℃，乾燥時長為12-16h。

進一步，所述第一步和所述第四步中水的用量沒過高粱或混合溶液。

本發明的有益效果為：採用低溫加水浸泡高粱使高粱的種皮軟化，同時保持高粱籽粒的完整性和一定的硬度，脫皮時種皮和籽粒更易分離，籽粒損失率最小；

NaOH溶液作為浸泡劑幫助穀物脫殼，還可防止微生物的生長；

料液比和濃度既保證高粱顆粒能充分溶脹，種皮與籽粒發生結合力降低，使得脫皮時高粱種皮易分離，又保證脫皮效果，又要避免濃度過高使得種皮中的紅色素溶解到NaOH溶液中而將籽粒染成紅色；

每步中的NaOH溶液以及浸泡、衝洗用水均可循環利用，減少損耗；

超聲過程中控制適宜的溫度，能夠促進氫氧化鈉的浸泡作用，使種皮與籽粒分離效果最好，還可以避免溫度過高造成的籽粒軟化；

超聲的同時進行攪拌，超聲和攪拌的雙重作用使得高粱浸泡充分，使種皮與籽粒易分離。

本發明的方法使高粱脫皮效率顯著提高，脫皮率達90％以上，並且脫皮後的高粱籽粒完整，減少了籽粒的損失。

具體實施方式

下面通過具體的實施例對本發明的技術方案作進一步的說明。

在高粱脫皮過程中，高粱籽粒的低溫浸泡時間、高粱的質量與浸泡液的體積比、NaOH溶液的濃度、鹼泡時長及浸泡溫度、超聲功率及攪拌速率影響高粱脫皮的結果，針對以上因素進行單因素試驗。

(1)低溫浸泡時間對高粱脫皮率的影響

在料液比1:2、濃度8％、超聲波清洗器溫度60℃、超聲功率80w、攪拌速率120r/min、超聲和攪拌的時間為15min的條件下，不同的低溫浸泡時間0、6、12、18、24h浸泡高粱籽粒，研究不同低溫浸泡時間對高粱脫皮率和高粱品質的影響，結果如表一：

表一低溫浸泡時間對高粱脫皮率的影響

註：同列肩標字母不同示具有顯著性差異(p<0.05)

穀物在浸泡過程中也會有一定的損失，因此採用低溫浸泡是為了使高粱的種皮軟化，同時保持高粱籽粒的完整性和一定的硬度，如表一所示，隨著低溫浸泡時間的延長，脫皮率增加，但超過18h後，不再變化，而脫皮率最高和損失率最低在低溫浸泡時間為12-18℃之間。

(2)高粱的質量與浸泡液的體積比對高粱脫皮率的影響

在低溫浸泡時間12h、濃度8％、溫度60℃、鹼泡時間15min、超聲功率80w、攪拌速率120r/min的條件下，分別用不同的料液比1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1：3浸泡高粱籽粒，研究不同高粱質量與浸泡液體積的比對高粱脫皮率和高粱品質的影響，結果如表二：

表二高粱質量與浸泡液體積的比對高粱脫皮率的影響

註：同列肩標字母不同示具有顯著性差異(p<0.05)

隨著高粱質量與浸泡液體積的比的增加，高粱脫皮率增加，但是料液比超過1:2時，脫皮率基本不增加了，而且高粱籽粒中的澱粉會發生游離、溶解到浸泡液中，高粱有部分損失，完整性降低。在高粱質量與浸泡液體積的比為1:1.5-1:2(即1g高粱加入1.5ml-2ml加入濃度為8％的NaOH溶液)時，脫皮率高、破損率低。

(3)不同浸泡濃度對高粱脫皮率和高粱品質的影響

在低溫浸泡時間12h、料液比1:2、溫度60℃、鹼泡時間15min、超聲功率80w、攪拌速率120r/min的條件下，分別用不同濃度2％、4％、6％、8％、10％的NaOH浸泡高粱籽粒，研究不同浸泡濃度對高粱脫皮率和高粱品質的影響，結果如表三：

表三不同浸泡濃度對高粱脫皮率和高粱品質的影響

註：同列肩標字母不同示具有顯著性差異(p<0.05)

在浸泡中,氫氧化鈉不斷滲入原料內部,使高粱種皮發生軟化，此外,氫氧化鈉具有一定的抗菌防腐作用。高粱脫皮率隨著氫氧化鈉濃度的升高而增加，但是濃度大於8％後，脫皮率基本不增加，且高粱籽粒出現被染色的情況。

(4)NaOH溶液浸泡高粱時不同溫度對高粱脫皮率和高粱品質的影響

在低溫浸泡時間12h、料液比1:2、濃度8％、鹼泡時間15min、超聲功率80w、攪拌速率120r/min的條件下，分別在不同溫度30、40、50、60、70℃的條件下浸泡高粱籽粒，研究NaOH溶液浸泡高粱時不同溫度對高粱脫皮率和高粱品質的影響，結果如表四：

表四NaOH溶液浸泡高粱時不同溫度對高粱脫皮率和高粱品質的影響

註：同列肩標字母不同示具有顯著性差異(p<0.05)

浸泡溫度對氫氧化鈉浸泡作用具有重要的影響，提高浸泡液溫度,能夠促進氫氧化鈉的浸泡作用,隨著溫度的升高，脫皮率增加，但溫度超過60℃，部分高粱籽粒可能出現軟化現象，損失率增高。故在溫度為50-60℃時，脫皮率高、損失率低。

(5)NaOH溶液浸泡高粱時不同的時長對高粱脫皮率和高粱品質的影響

在低溫浸泡時間12h、料液質量比1:2、濃度8％、溫度60℃、超聲功率80w、攪拌速率120r/min的條件下，以不同的鹼泡時間5、10、15、20、25min浸泡高粱籽粒，研究不同鹼泡時間對高粱脫皮率和高粱品質的影響。如表五：

表五NaOH溶液浸泡高粱時不同的時長對高粱脫皮率和高粱品質的影響

註：同列肩標字母不同示具有顯著性差異(p<0.05)

高粱浸泡時,浸泡液慢慢滲入種皮的角質層，從而使種皮軟化，隨著浸泡時間的延長，脫皮率增加，但浸泡時間超過15min，浸泡液滲透進高粱內部，高粱籽粒變軟。最佳的浸泡時間為10-15min。

(6)超聲功率對高粱脫皮率和高粱品質的影響

在低溫浸泡時間12h、料液質量比1:2、濃度8％、溫度60℃、鹼泡時間15min、攪拌速率120r/min的條件下，以不同的超聲功率40、60、80、100、120w浸泡高粱籽粒，研究不同超聲功率對高粱脫皮率和高粱品質的影響。如表六：

表六超聲功率對高粱脫皮率和高粱品質的影響

註：同列肩標字母不同示具有顯著性差異(p<0.05)

高粱浸泡時，輔助進行超聲，使高粱顆粒和浸泡液在超聲波頻率下一起振動，從而促進浸泡，使種皮軟化。超聲功率在80-100w的時候，種皮軟化效果最好，脫皮率明顯增長，損失率較低。

(7)攪拌速率對高粱脫皮率和高粱品質的影響

在低溫浸泡時間12h、料液質量比1:2、濃度8％、溫度60℃、鹼泡時間15min、超聲功率80w的條件下，在不同的攪拌速率100、120、140、160、180r/min浸泡高粱籽粒，研究不同攪拌速率對高粱脫皮率和高粱品質的影響。如表七：

表七攪拌速率對高粱脫皮率和高粱品質的影響

註：同列肩標字母不同示具有顯著性差異(p<0.05)

高粱浸泡時，伴有攪拌，使高粱顆粒與浸泡液充分混合，加快浸泡液軟化種皮，攪拌速率較小且低於120r/min時，脫皮效果不好，但是攪拌速率過大即超過160r/min時，會造成高粱顆粒的破碎。所以，最佳的攪拌速率為120-160r/min。

通過正交試驗確定，各因素之間無明顯交互作用，在各因素組合為：高粱籽粒的低溫浸泡時間12h、高粱質量與浸泡液體積的比為1:1.5、NaOH溶液的質量濃度為6％、NaOH溶液浸泡時長為15min、鹼泡溫度為50℃、超聲功率為80w、攪拌速率為160r/min和高粱籽粒的低溫浸泡時間18h、高粱質量與浸泡液體積的比為1:2、NaOH溶液的質量濃度為8％、NaOH溶液浸泡時長為10min、鹼泡溫度為60℃、超聲功率為100w、攪拌速率為120r/min時，脫皮效果最佳。

在以下實施例中鹼泡溫度、鹼泡時間可通過調節超聲波清器的溫度、超聲波超聲時長來控制。

實施例1

一種高粱脫皮方法，包括以下步驟：

第一步，挑取乾淨無雜物的高粱原料，加水(沒過高粱即可)，4℃浸泡12h；

第二步，浸泡結束後，用篩子過濾，用脫水離心機以1000r/min離心10min，將高粱甩幹；

第三步，按料液比1:1.5，即1g高粱加入1.5ml濃度為6％的NaOH溶液；

第四步，將混合液置於燒杯中，在水浴條件下利用超聲波清洗器進行超聲，水浴液面超過混合液面，超聲過程中攪拌器同步攪拌混合液，超聲波清洗器的功率設定為80w、溫度設定為50℃，攪拌器攪拌的轉速為160r/min，超聲、攪拌的時間為15min；

第五步，用網篩撈去浮在上層的高粱種皮，收集高粱籽粒；

第六步，將過濾的高粱籽粒置於脫水離心機中，以1000r/min離心10min，將高粱籽粒甩幹；

第七步，用清水清洗甩幹後的高粱籽粒5次；

第八步，將上述甩幹後的高粱籽粒在溫度40℃下乾燥12h，得到完整的脫皮高粱籽粒。

實施例2

一種高粱脫皮方法，包括以下步驟：

第一步，挑取乾淨無雜物的高粱原料，加水(沒過高粱即可)，4℃浸泡18h；

第二步，浸泡結束後，用篩子過濾，用脫水離心機以3000r/min離心10min，將高粱甩幹；

第三步，按料液比1:2，即1g高粱加入2ml濃度為8％的NaOH溶液；

第四步，將混合液置於燒杯中，在水浴條件下利用超聲波清洗器進行超聲，水浴液面超過混合液面，超聲過程中攪拌器同步攪拌混合液，超聲波清洗器的功率設定為100w、溫度設定為60℃，攪拌器攪拌的轉速為120r/min，超聲、攪拌的時間為10min；

第五步，用網篩撈去浮在上層的高粱種皮，收集高粱籽粒；

第六步，將過濾的高粱籽粒置於脫水離心機中，以3000r/min離心10min，將高粱籽粒甩幹；

第七步，用清水清洗甩幹後的高粱籽粒5次；

第八步，將上述甩幹後的高粱籽粒在溫度40℃下乾燥12h，得到完整的脫皮高粱籽粒。

對比實施例1：無處理

直接對高粱使用脫皮機進行脫皮。

對比實施例2：無低溫浸泡

在料液比為1:2、NaOH濃度為8％、超聲波清洗器溫度60℃、超聲功率100w、攪拌速率120r/min、超聲和攪拌的時間為10min的條件下對高粱進行脫皮，包括以下步驟：

第一步，按料液比1:2，即1g高粱加入2ml濃度為8％的NaOH溶液；

第二步，將混合液置於燒杯中，在水浴條件下利用超聲波清洗器進行超聲，水浴液面超過混合液面，超聲過程中攪拌器同步攪拌混合液，超聲波清洗器的功率設定為100w、溫度設定為60℃，攪拌器攪拌的轉速為120r/min，超聲、攪拌的時間為10min；

第三步，用網篩撈去浮在上層的高粱種皮，收集高粱籽粒；

第四步，將過濾的高粱籽粒置於脫水離心機中，以3000r/min離心10min，將高粱籽粒甩幹；

第五步，用清水清洗甩幹後的高粱籽粒5次；

第六步，將上述甩幹後的高粱籽粒在溫度40℃下乾燥12h，得到完整的脫皮高粱籽粒。

對實施例1、實施例2、對比實施例1、對比實施例2的高粱脫皮率和破損率進行檢測，如表八：

表八不同條件下高粱脫皮率和破損率比較

註：同列肩標字母不同示具有顯著性差異(p<0.05)

由表八的實施例1-2與對比例1-2可知，經過採用本發明中高粱脫皮方法最終種子脫皮率超過90％，而破損率在10％左右，由此說明實施例1-2脫皮效果是非顯而易見，並且是顯著(p<0.05)的，進一步說明本發明所採用的脫皮方法及低溫浸泡處理對種子脫皮效果具有顯著的影響。

以上僅是本發明的優選實施方式，不能被認為用於限定本發明的實施範圍。凡依本發明申請範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本發明的專利涵蓋範圍之內。