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    加工工藝對玉米方便速食粥食用品質(zhì)的影響

    2014-03-05 05:12:16孫志堅于國萍汪麗萍田曉紅吳娜娜劉艷香
    關(guān)鍵詞:速食切刀螺桿

    劉 明, 孫志堅, 于國萍, 譚 斌, 汪麗萍, 田曉紅,吳娜娜, 劉艷香

    (1.國家糧食局科學(xué)研究院,北京 100037;2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150030)

    加工工藝對玉米方便速食粥食用品質(zhì)的影響

    劉 明1,2, 孫志堅1,2, 于國萍2, 譚 斌1,*, 汪麗萍1, 田曉紅1,吳娜娜1, 劉艷香1

    (1.國家糧食局科學(xué)研究院,北京 100037;2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150030)

    玉米方便速食粥是采用物理改性技術(shù)加工制成的方便主食品.為研究各加工工藝對速食粥食用品質(zhì)的影響,以玉米粉為主要原料,采用擠壓質(zhì)構(gòu)重組技術(shù)研究開發(fā)方便速食粥產(chǎn)品,并分析加工工藝對于玉米方便速食粥食用品質(zhì)的影響.結(jié)果顯示:各加工工藝參數(shù)對方便速食粥食用品質(zhì)影響均顯著,其中螺桿轉(zhuǎn)速、喂料量對食用品質(zhì)的影響呈先升高后降低的規(guī)律.食用品質(zhì)隨擠壓溫度的升高而降低,隨水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高呈上升趨勢.在螺桿轉(zhuǎn)速220 r/min,切刀轉(zhuǎn)速2 100 r/min,擠壓溫度110℃,喂料量18 kg/h,水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)33%時,產(chǎn)品食用品質(zhì)質(zhì)量較高.測試物料熟化時間后也發(fā)現(xiàn),基本規(guī)律與食用品質(zhì)規(guī)律相似.

    玉米;方便速食粥;擠壓;食用品質(zhì)

    近年來國內(nèi)外在玉米加工等方面研究很多[1],然而玉米在主食中的消費主要為玉米原糧、玉米面制品、玉米糊等,新產(chǎn)品較少、附加值低、消費者認(rèn)同度低.擠壓物理改性加工技術(shù)廣泛應(yīng)用于糧食特別是全谷物方便食品加工[2-5],是以擠壓機(jī)為反應(yīng)容器,在高溫、高壓、高剪切的環(huán)境完成物料的推送、擠壓、摩擦、嚙合、捏合、重組等各種反應(yīng),目前廣泛應(yīng)用于食品加工技術(shù)中,用于加工新產(chǎn)品及改性淀粉、蛋白、纖維等大分子組分,從而使物料獲得新的性質(zhì)和用途[6-7].方便速食粥(instant porridge,IP)是采用現(xiàn)代糧食加工物理改性技術(shù)加工制成的速食方便主食品,屬于主食產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品.加強(qiáng)面向主食產(chǎn)業(yè)化需求發(fā)展模式,開發(fā)適合產(chǎn)業(yè)化的方便速食主食品,是我國當(dāng)前主食產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要課題.目前國內(nèi)外學(xué)者和企業(yè)多采用凍干[8]或凍干配合熱風(fēng)干燥[9]等方法制作速食粥,王立東等[10]采用微波熱風(fēng)干燥等方式制作方便粥,黃華等[11]采用二次蒸煮工藝制作方便粥,近年來也有采用超高壓技術(shù)制作方便粥[12],采用擠壓方法研究速食粥的較少[13-19].這些方法成本較高,難以解決玉米粥的方便、速食、營養(yǎng)的要求.本研究擬采用擠壓質(zhì)構(gòu)重組技術(shù),并創(chuàng)新性采用二次膨化加工技術(shù)研發(fā)IP產(chǎn)品,并評價速食粥食用品質(zhì)、熟化時間,以期為方便主食品的新產(chǎn)品、新方法應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ).本文將研究擠壓工藝參數(shù)對速食粥食用品質(zhì)的影響,二次膨化加工技術(shù)將在后續(xù)研究中予以討論.

    1 材料與方法

    1.1 材料與儀器

    玉米粉產(chǎn)自河北三河,購于北京城北糧食市場,封口袋包裝,4℃保存.各化學(xué)試劑均為分析純.

    DGG-9240B型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,上海森信實驗儀器有限公司;FW-135型中草藥粉碎機(jī),天津泰斯特公司;FMHE36-32型雙螺桿擠壓實驗機(jī)、FMFC-400型流化床干燥機(jī)和FMDR-400型高溫烤爐,長沙富馬科食品工程技術(shù)有限公司.

    1.2 實驗方法

    1.2.1 玉米方便速食粥加工工藝

    玉米粉調(diào)節(jié)水分,經(jīng)雙螺桿擠壓重組再造粒(擠壓條件為:Ⅰ區(qū)60℃,域區(qū)90℃,調(diào)節(jié)Ⅲ區(qū)溫度),干燥、高溫二次膨化、冷卻、包裝,儲存待測.

    1.2.2 玉米方便速食粥質(zhì)量評價

    1.2.2.1 感官評價方法[9]

    玉米方便速食粥感官評價方法見表1.

    1.2.2.2 熟化時間的確定[20]

    取粥粒20粒放在500 mL的沸水中,同時開始計時,保持水處于98~100℃微沸狀態(tài)下煮制.從2 min 30 s開始每隔20 s取出一粒用透明玻璃片壓開,觀察面條中間白芯的變化,白芯剛消失的時間即為粥的最佳蒸煮時間.

    表1 感官評價方法Tab.1 Method of sensory evaluation

    1.3 數(shù)據(jù)處理

    數(shù)據(jù)采用統(tǒng)計均數(shù)(平均數(shù))±標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示,用t檢驗進(jìn)行顯著性分析.實驗數(shù)據(jù)采用SPSS軟件作差異性分析.

    2 結(jié)果與分析

    2.1 加工操作參數(shù)對玉米方便速食粥感官品質(zhì)的影響

    螺桿轉(zhuǎn)速對玉米速食方便粥感官品質(zhì)及感官總分的影響見圖1、表2.由圖1、表2可知,在螺桿轉(zhuǎn)速為220 r/min前,感官評價總分隨著螺桿轉(zhuǎn)速增加而增加,當(dāng)轉(zhuǎn)速超過220 r/min后,基本趨于穩(wěn)定.其中氣味和外觀結(jié)構(gòu),在轉(zhuǎn)速超過180~200 r/min 后,提高顯著,而提高螺桿轉(zhuǎn)速對于黏度、彈性、滋味和分層影響不大.螺桿轉(zhuǎn)速是物料在擠壓腔體內(nèi)滯留時間的主要因素,也是提高機(jī)械能輸入的重要手段.在其他條件不變的情況下,單純提高螺桿轉(zhuǎn)速能夠減少在腔體的滯留時間,因此不會因為加熱烤糊物料,因此不會產(chǎn)生不良?xì)馕?而螺桿轉(zhuǎn)速對于黏度、彈性、滋味和分層的影響較小.

    圖1 螺桿轉(zhuǎn)速對玉米速食方便粥感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of screw speed on sensory evaluation of corn instant porridge

    表2 螺桿轉(zhuǎn)速對玉米速食方便粥感官品質(zhì)總分的影響Tab.2 Effect of screw speed on sensory evluation total score of corn instant porridge

    切刀轉(zhuǎn)速對玉米速食方便粥感官品質(zhì)各參數(shù)及感官總分的影響見圖2、表3.由圖2、表3可知,在切刀轉(zhuǎn)速為2 100 r/min前,感官評價總分隨著切刀轉(zhuǎn)速增加而增加,當(dāng)轉(zhuǎn)速超過2 100 r/min后,基本趨于穩(wěn)定略有下降.其中色澤、氣味和滋味,在切刀轉(zhuǎn)速為1 800~2 100 r/min時,提高顯著,而提高切刀轉(zhuǎn)速對于硬度、黏度和彈性影響不大.切刀轉(zhuǎn)速直接影響到速食粥的切片厚度.在其他條件不變的情況下,單純提高切刀轉(zhuǎn)速能夠有效減少擠壓粥米的厚度,較薄的粥米厚度在后區(qū)二次膨化過程中會迅速蒸發(fā)水分二次膨化,產(chǎn)品糊化度也會有所提升,然而過薄的米粒厚度又會導(dǎo)致后區(qū)膨化過度,影響到產(chǎn)品的口感和復(fù)水時間.

    圖2 切刀轉(zhuǎn)速對玉米速食方便粥感官品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of cutting speed on sensory evaluation of corn instant porridge

    表3 切刀轉(zhuǎn)速對玉米速食方便粥感官品質(zhì)總分的影響Tab.3 Effect of cutting speed on sensory evluation total score of corn instant porridge

    Ⅲ區(qū)擠壓溫度對玉米速食方便粥感官品質(zhì)及感官總分的影響結(jié)果見圖3、表4.由圖3、表4可見,感官評價總分隨著Ⅲ區(qū)溫度的增加而降低.由于我們在預(yù)實驗中已經(jīng)預(yù)研過,Ⅲ區(qū)溫度作為擠壓系統(tǒng)的最高溫度,為保證最終產(chǎn)品的糊化度,應(yīng)設(shè)置為超過100℃.由圖3可知,提高Ⅲ區(qū)擠壓溫度對于色澤和氣味影響不大,而提高Ⅲ區(qū)溫度對于外觀結(jié)構(gòu)、黏性、彈性、硬度、滋味及分層等均有所降低.Ⅲ區(qū)溫度直接影響到擠壓產(chǎn)品的糊化度及產(chǎn)品形態(tài),過低的溫度,物料不能進(jìn)入熔融狀態(tài),產(chǎn)品混合度較差,外觀粗糙.而過高的Ⅲ區(qū)溫度,產(chǎn)品降溫不及時,易產(chǎn)生小氣泡,直接影響產(chǎn)品的外觀和食用品質(zhì).喂料量對玉米速食方便粥感官品質(zhì)及感官總分的影響見圖4、表5.由圖4、表5可見,喂料量對于速食方便粥總體感官評分影響不顯著.水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)對玉米速食方便粥感官品質(zhì)及感官總分的影響見圖5、表6.由圖5、表6可知,感官評價總分隨著擠壓物料水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而顯著提高.由于我們在預(yù)實驗中已經(jīng)預(yù)研過,水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在29% ~35%時產(chǎn)品效果較好,低于29%擠壓物料模頭溫度顯著提高,物料從模頭中擠出后,出現(xiàn)微膨化現(xiàn)象,有部分氣泡產(chǎn)生.而原料水分過高導(dǎo)致擠出物料水分含量過高,直接影響后步干燥和二次膨化的效果.從圖5中可看到,提高水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)對于氣味、外觀結(jié)構(gòu)、黏性和滋味及分層影響顯著.水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)直接影響到擠壓產(chǎn)品外觀結(jié)構(gòu)、滋味和分層,過高水分質(zhì)量分?jǐn)?shù),物料不能進(jìn)入熔融狀態(tài),產(chǎn)品混合度較差,而過低的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)導(dǎo)致擠壓物料外觀粗糙,易產(chǎn)生小氣泡,直接影響產(chǎn)品外觀和食用品質(zhì).

    圖3 Ⅲ區(qū)擠壓溫度對玉米速食方便粥感官品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of screw temperature inⅢ district on sensory evaluation of corn instant porridge

    表4 Ⅲ區(qū)溫度對玉米速食方便粥感官品質(zhì)總分的影響Tab.4 Effect of screw temperature inⅢdistrict on sensory evluation total score of corn instant porridge

    圖4 喂料量對玉米速食方便粥感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of feed rate on sensory evaluation of corn instant porridge

    表5 喂料量對玉米速食方便粥感官品質(zhì)總分的影響Tab.5 Effect of feed rate on sensory evluation total score of corn instant porridge

    圖5 水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)對玉米速食方便粥感官品質(zhì)的影響Fig.5 Effect ofmoisture content on sensory evaluation of corn instant porridge

    表6 水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)對玉米速食方便粥感官品質(zhì)總分的影響Tab.6 Effect ofmoisture content on sensory evluation total score of corn instant porridge

    2.2 加工操作參數(shù)對玉米方便速食粥熟化時間的影響

    圖6 螺桿轉(zhuǎn)速對玉米速食方便粥熟化時間的影響Fig.6 Effect of screw speeds on curing time time of corn instant porridge

    方便速食粥的熟化時間表征擠壓粥的糊化度和復(fù)水情況.圖6為螺桿轉(zhuǎn)速對于玉米速食方便粥熟化時間的影響,由圖6可知,螺桿轉(zhuǎn)速的變化對于速食方便粥的熟化時間影響顯著,呈先下降后上升趨勢,其中螺桿轉(zhuǎn)速在220 r/min時獲得最低的熟化時間155 s.物料的改性主要是由于熱能和機(jī)械能輸入兩方面引起的.在前期,在熱能輸入不變的基礎(chǔ)上,隨著螺桿轉(zhuǎn)速的不斷升高,產(chǎn)品受到的機(jī)械能輸入也不斷提高,因此螺桿轉(zhuǎn)速的提高對于物料改性的程度影響也較大.后期,在其他條件不變的情況下,隨著螺桿轉(zhuǎn)速的不斷提高,擠壓系統(tǒng)受到了一系列的影響,如螺桿轉(zhuǎn)速的提高也對應(yīng)著擠壓系統(tǒng)產(chǎn)量的提高,而喂料量絕對值不變,相對于螺桿轉(zhuǎn)速的速度有所降低.產(chǎn)量的提高,系統(tǒng)的加熱速度也受到了影響.因此在螺桿轉(zhuǎn)速超過220 r/min后,物料的熟化時間有所降低.圖7為切刀轉(zhuǎn)速對玉米速食方便粥感官品質(zhì)熟化時間的影響,切刀轉(zhuǎn)速直接影響到擠壓粥二次膨化前的狀態(tài)和粥片的薄厚.由圖7可知,切刀轉(zhuǎn)速為2100 r/min時,速食方便粥的熟化時間最低,這與感官品質(zhì)在2 100 r/min時綜合感官評分最高的結(jié)論相同.

    圖7 切刀轉(zhuǎn)速對玉米速食方便粥熟化時間的影響Fig.7 Effectof slicer speeds on curing of corn instant porridge

    圖8 Ⅲ區(qū)擠壓溫度對玉米速食方便粥熟化時間的影響Fig.8 Effect of screw temperature inⅢdistrict on curing time of corn instant porridge

    圖8為Ⅲ區(qū)擠壓溫度對玉米速食方便粥熟化時間的影響.由圖8可知,在溫度低于125℃時,熟化時間隨著溫度的升高有所升高,而超過125℃后,熟化時間有所降低.Ⅲ區(qū)溫度作為制作速食粥的系統(tǒng)中溫度最高的一區(qū),直接影響到擠壓產(chǎn)品的糊化度及產(chǎn)品形態(tài).根據(jù)感官分析,過高的Ⅲ區(qū)溫度,產(chǎn)品的外觀和食用品質(zhì)較差.圖9為喂料量對玉米速食方便粥感官品質(zhì)的影響.由圖9可知,隨著喂料速度的提高,熟化時間呈上升趨勢,在喂料速度為18 kg/h時,熟化時間有所降低.從大范圍來看,喂料速度越快,擠壓系統(tǒng)產(chǎn)量越高,其過多的物料將帶走大量的熱能和機(jī)械能,因此提高喂料對于產(chǎn)品的糊化程度是不利的,而過低的喂料量,使得物料不能充滿整個擠壓腔體,影響擠壓的壓力和產(chǎn)品的效果.圖10是水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)對玉米速食方便粥熟化時間的影響,由圖10可知,隨著原料水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高,擠壓熟化時間呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢,其中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在31%時熟化時間最低.原因主要是在擠壓糊化的過程中,物料需要在熱能和機(jī)械能的雙重作用下,進(jìn)入熔融的玻璃態(tài)狀態(tài),并在充分混合后降低溫度重塑形態(tài).過高的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù),物料需要吸收大量的熱量蒸發(fā)水分進(jìn)入玻璃態(tài),在熱能和機(jī)械能輸入不變的情況下難以達(dá)到預(yù)定狀態(tài),從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量.而過低的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)導(dǎo)致擠壓物料外觀粗糙,易產(chǎn)生小氣泡,也影響產(chǎn)品的品質(zhì).

    圖9 喂料量對玉米速食方便粥熟化時間的影響Fig.9 Effect of feed rate on curing time of corn instant porridge

    圖10 水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)對玉米速食方便粥熟化時間的影響Fig.10 Effect ofwater content on curing time of corn instant porridge

    3 結(jié) 論

    1)擠壓操作參數(shù)對于玉米方便速食粥的產(chǎn)品質(zhì)量影響顯著.其中螺桿轉(zhuǎn)速、切刀轉(zhuǎn)速對于方便粥感官品質(zhì)影響均呈先上升后下降趨勢,對于熟化時間的影響均呈先下降后上升趨勢;方便粥的感官品質(zhì)隨著擠壓溫度的升高而降低,隨著喂料量的升高呈先下降后升高趨勢,隨著物料水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而升高,而熟化時間隨著擠壓溫度的升高呈先升高后降低趨勢,隨著喂料量升高而升高,隨著物料水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高呈先降低后升高趨勢.

    2)根據(jù)速食方便粥產(chǎn)品感官品質(zhì)和沖調(diào)熟化時間比較,螺桿轉(zhuǎn)速在220 r/min處產(chǎn)品各項指標(biāo)最好,其中總的感官評分達(dá)到81分,而熟化時間僅需158 s即可食用;切刀轉(zhuǎn)速在2 100 r/min擠出物薄厚適當(dāng),其最終產(chǎn)品感官評分高達(dá)88分,熟化時間僅為150 s;Ⅲ區(qū)溫度為110℃時感官評分為90分,而熟化時間為171 s;喂料量為18 kg/h時評分為85 分,熟化時間為164 s;水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33%時,產(chǎn)品的感官總分為90分.

    3)在螺桿轉(zhuǎn)速220 r/min、切刀轉(zhuǎn)速2 100 r/min、Ⅲ區(qū)溫度為110℃、喂料量為18 kg/h、水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33%時制作玉米方便速食粥產(chǎn)品,產(chǎn)品的感官評分達(dá)到了90分,熟化時間為210 s.比預(yù)實驗中綜合評分72分,熟化時間204 s分別提高了25.00% 和26.47%.

    4)本研究采用擠壓加工工藝配合二次膨化加工技術(shù)制作玉米方便速食粥,并系統(tǒng)地研究了擠壓參數(shù)對于玉米粥產(chǎn)品感官品質(zhì)和熟化時間的影響,為進(jìn)一步研究擠壓及二次膨化工藝對于玉米速食粥產(chǎn)品質(zhì)量的影響規(guī)律奠定了基礎(chǔ).由于本研究采用設(shè)備均為中試裝備,因此產(chǎn)品的研發(fā)和理論研究的開展為下一步開發(fā)雜糧和全谷物方便化食品奠定了理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗.

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    Effect of M anufacturing Technology on Edible Quality of Corn Instant Porridge

    LIU Ming1,2, SUN Zhijian1,2, YU Guoping2, TAN Bin1,*, WANG Liping1,
    TIAN Xiaohong1, WU Nana1, LIU Yanxiang1
    (1.Academy of State Administration ofGrain,Beijing 100037,China;
    2.Food College,Northerneast Agriculture University,Harbin 150030,China)

    Corn instant porridge is a kind of instantmain foodmade by the physicalmodification processing.The corn instant porridge wasmade using the extrusion transnature technology and the effects of processing technology on the quality of corn instant porridgewere investigated.The results indicated that the processing parameters significantly affected the convenient instant porridge edible quality.The effects of the screw speed and feed rate on the quality were reduced after the first rise and the quality decreased with the increasing extrusion temperature.However,the quality increased with the increasing water content.The best quality was obtained under the condition of the screw speed 220 r/min,cutting speed 2 100 r/min,extrusion temperature 110℃,feeding rate of 18 kg/h,and water content of 33%.The basic rule was similar to the edible quality law after the testing ofmaterial curing time.

    corn;instant porridge;extrusion;edible quality

    葉紅波)

    TS213.3

    A

    10.3969/j.issn.2095-6002.2014.03.006

    2095-6002(2014)03-0032-06

    劉 明,孫志堅,于國萍,等.加工工藝對玉米方便速食粥食用品質(zhì)的影響.食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報,2014,32(1): 32-37. LIU Ming,SUN Zhijian,YU Guoping,et al.Effect ofmanufacturing technology on edible quality of corn instant porridge. Journal of Food Science and Technology,2014,32(1):32-37.

    2014-05-04

    國家“十二五”科技支撐計劃項目(2012BAD34B05).

    劉 明,男,助理研究員,博士研究生,研究方向為糧食加工物理改性研究;

    *譚 斌,男,研究員,博士,主要從事糧食資源深度開發(fā)利用方面的研究.

    .

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