《谷物资源高值化利用关键技术开发及产业化》

所属科学技术领域:稻谷和小麦是该省最大的粮食作物,年种植稻谷约3200万亩,年产稻谷约1600万吨,产量全国第五,但湖北稻谷加工量居全国第一,年加工量2000万吨以上;种植小麦1200万亩,年产小麦约

420万吨。稻谷加工每年产生约200万吨碎米、120万吨米糠、40万吨米胚和400万吨稻壳等;小麦加工每年产生约84万吨麦麸和6.3万吨胚芽。这些副产物具有良好的营养价值或应用价值,但长期以来由于缺乏高新技术的集成及应用,通常加工成附加值较低的产品,造成资源的极大浪费。该项目针对该省稻谷和小麦副产物资源高效利用中的共性技术难题,经过长达10年的协同攻关,重点突破了碎米、米胚、麦胚等资源高值化、多元化利用的关键技术,提升了产品附加值,延长了谷物加工产业链,取得了显著的社会经济效益。

主要内容、特点:

1.针对碎米资源附加值低的问题,构建了碎米多元化利用的技术体系。开发了高压挤出、剪切、酶解、一步糊化和液化的半湿法制糖新工艺,实现每吨原料碎米节约蒸汽0.55吨、节水50%;发明了联产麦芽糖浆和蛋白质的制备新方法,通过蛋白质和糖先分离后干燥的工艺,避免了美拉德褐变反应对色泽和品质的不利影响,实现了麦芽糖浆得率提高3.0%-3.5%、大米蛋白提取率达到85%,纯度达70%;创新性地开发了麦芽糊精和低聚异麦芽糖一线两用的制备技术,研制并改造了关键装备,集成建立了麦芽糊精和低聚异麦芽糖的生产线,减少固定资产投入25%,设备利用率由原来70%提高到98%;发明了以碎米为主料的培养基生产虫草素重组米和提取功能性多糖的方法,实现重组米中虫草素含量为0.06%-0.14%、多糖产品中多糖含量为62.3-67.7%;发明了预蒸煮-双螺杆挤压的保湿型方便米饭生产新方法,从根本上改善了产品的质构和口感,并实现常温保质期达90天。

2.针对谷物胚芽利用率低的问题,开发了米胚和麦胚的高值化利用系列技术。围绕着恩施等地区富硒稻谷的产业发展需求,研制出柔性留胚米机,并建立了富硒留胚米生产新工艺,突破了米胚在碾米过程中易脱落的难题,实现富硒留胚米留胚率≥80%,硒含量≥150μg/kg,碾米工段节能50%以上,并制定了留胚米国家标准;发明了环糊精包埋保持小麦胚芽功能成分的方法,突破了小麦胚芽功能成分稳定性和水溶性较差的难题,提高了功能成分的稳定性,实现了小麦胚芽在化妆品领域的高值化利用;创建了低温炒制-酶钝化和超微粉碎联用处理新鲜小麦胚芽技术、集成预混合复配等技术,制备了小麦胚芽咀嚼片、小麦胚芽粥和小麦胚芽特色挂面等系列产品,充分保留营养成分,解决了小麦胚芽保鲜困难、口感差等难题。

3.针对稻壳灰处理困难和米糠、麦麸低值利用的问题,开发出系列新产品。发明了乙酸乙酯溶胶-凝胶法联产制备纳米级二氧化硅和活性炭的方法,得到纳米二氧化硅粒径在40-90nm,总杂质含量为0.147%,活性炭亚甲基吸附能力为14.6mL/0.1g,解决了稻壳燃烧后的稻壳灰处理困难的问题;发明了挤压膨化改变白糠粉纤维质构的方法,生产出白糠膨化夹心休闲食品,有效改善了产品的口感和风味;采用微波酶钝化处理新鲜麦麸,集成超微粉碎和远红外分段烘烤等技术,构建了麦麸系列高附加值产品生产技术体系,解决了麦麸不耐储藏的技术瓶颈难题,开发出麦麸曲奇饼干等产品。

应用推广情况:该项目获授权专利19项,其中发明专利12项;通过成果鉴定和评价9项;制定国家标准1项;发表论文28篇;培养研究生8名。项目技术成果推广应用到湖北、河南等20家企业,建立10条生产线,其中7家企业近三年累计新增产值16.42亿元,新增利润1.08亿元,取得了显著的社会经济效益。

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