围绕着生物技术,从色、香、味、形、营养、安全等方面进行食品加工与开发是食品科学与工程领域重要的研究方向,本文以芡实、大米为原料,经过淀粉酶解、酵母、乳酸菌发酵、产品调配等研究,并进行一条芡实米乳乳酸饮料的产品开发工程设计,完成了一条从研究到开发较为完整的产品技术路线。其主要研究如下:(1)复合原料的酶解工艺:为防止原料糊化后的淀粉回生,提高饮料的润滑细腻感,减少谷物饮料的粗糙感,对复合原料进行了酶解处理,运用耐中温α-淀粉酶和糖化酶依次对原料进行液化、糖化试验,以样品中还原糖的含量为指标,综合考虑了达到一定酶解程度所需的时间,确定了复合芡实米酶解的最佳工艺参数:液化参数为加酶量10 U/mL,氯化钙加量为0.2%,pH 6.5,温度95℃;糖化参数为加酶量10 U/mL,pH 5.0,温度 60℃,时间 120 min。(2)增香酵母筛选及其发酵工艺研究:从初分离的产香酵母中以风味和产酯量为指标,优化筛选了 Z8、Z14和D1作为试验用菌株进行复配发酵,并确定其复配比例为5:3:2;最后通过总固形物含量、发酵温度、接种量与发酵时间为变量因素,以产酯量为指标,结合单因素实验结果进行正交优化,获得优化发酵参数:总固形物1 4%,培养温度28℃,接种量3.5%,发酵时间2.5天。(3)乳酸菌选择及其发酵工艺研究:选择三株乳酸菌以经灭菌的酵母发酵液为底物进行发酵实验,结合饮料的酸度、活菌数与感官特性,最终选用嗜酸乳杆菌与嗜热链球菌作为试验菌株,通过不同配比的试验,确定了嗜酸乳杆菌与嗜热链球菌的配比为1:3。在发酵24 h时,其酸度达到0.28(g/100mL)。复合乳酸菌发酵工艺试验中,结合单因素实验结果,进行正交优化,确定了最佳发酵参数:发酵温度40℃,发酵时间24 h,接种量5%,水解蛋白添加量0.15%,此时发酵酸度0.276(g/100mL),还原糖含量为 1.87(g/100mL)。(4)饮料调配及产品质量指标:控制原料比为1:10,固形物含量为9～11%,用3%的果葡糖浆调整甜酸比。选择黄原胶、结冷胶、琼脂、蔗糖酯为复合稳定剂,其添加量分别为0.1%,0.15%,0.035%,0.20%。结合实验和参照国家谷物饮料标准规定,建立了芡实米乳乳酸饮料的产品质量标准。(5)芡实米露饮料工程设计:对年产6000T芡实米乳乳酸饮料进行了工艺设计,完成了工艺流程认证与确定,对生产技术要求进行了详细的阐述。结合工艺流程,作出了物料衡算及能量衡算,完成典型设备的设计,对其他设备进行计算及选型。在此基础上,绘出发酵罐设备图、车间平面布置图及工艺流程图。最后作出劳动定员和水电汽用量的估算,为工业化开发提供了工程基础。