雙螺桿擠壓工藝對雜糧重組米感官品質(zhì)影響研究

何忠源+馬天文+王慶峰+肖志剛+朱旻鵬

摘要：采用雙螺桿擠壓法生產(chǎn)雜糧重組米，考察擠壓機(jī)機(jī)筒溫度、螺桿轉(zhuǎn)速及原料水分含量等參數(shù)對最終產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響。在單因素條件基礎(chǔ)上，利用旋轉(zhuǎn)正交試驗(yàn)對雜糧重組米的生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明，在擠壓機(jī)機(jī)筒溫度60 ℃、物料水分含量30%、螺桿轉(zhuǎn)速160 r/min條件下所得重組米的感官評分最佳。

關(guān)鍵詞：重組米；擠壓法；感官品質(zhì)；旋轉(zhuǎn)正交試驗(yàn)

中圖分類號：TS212.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2017）09-0063-06

擠壓重組米是以碎米為原料，粉碎調(diào)質(zhì)后進(jìn)入擠壓機(jī)重新制粒，干燥后最終得到擠壓重組米成品。雙螺桿擠壓機(jī)能充分、徹底混合揉捏物料，且具有廣泛的原料適應(yīng)性。雜糧中蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等營養(yǎng)成分配比更為均衡，并含有豐富的膳食纖維，符合現(xiàn)代人的飲食需要。目前，以大米或碎米為原料擠壓生產(chǎn)重組米已有廣泛研究，而以碎米為原料復(fù)配雜糧來制備雜糧重組米鮮有報(bào)道；同時(shí)，在擠壓參數(shù)對重組米感官食用品質(zhì)的影響方面缺乏系統(tǒng)研究。因此，本研究以碎米和雜糧為原料，采用雙螺桿擠壓技術(shù)制備重組米，考察擠壓機(jī)機(jī)筒溫度、螺桿轉(zhuǎn)速及原料水分含量等參數(shù)對最終產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響，并在單因素條件基礎(chǔ)上，利用旋轉(zhuǎn)正交試驗(yàn)對雜糧重組米的生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，為雜糧重組米生產(chǎn)提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

大米（碎米）、燕麥、小米、玉米均為市售。

1.2 儀器設(shè)備

DS56-Ⅲ雙螺桿擠壓膨化機(jī)：濟(jì)南賽信機(jī)械有限公司。

1.3 擠壓法生產(chǎn)營養(yǎng)強(qiáng)化米

1.3.1 單因素試驗(yàn) 將燕麥250 g、玉米850 g、小米400 g、大米（碎米）1 500 g粉碎，過60目篩，混合，調(diào)節(jié)水分含量為30%，考察各擠壓參數(shù)對生產(chǎn)出的雜糧重組米感官品質(zhì)的影響。

1） 機(jī)筒溫度對擠壓重組米外觀品質(zhì)的影響。機(jī)筒溫度單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

2） 進(jìn)料水分對擠壓重組米外觀品質(zhì)的影響。進(jìn)料水分單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。

3） 螺桿轉(zhuǎn)速對擠壓重組米外觀品質(zhì)的影響。螺桿轉(zhuǎn)速單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表3。

1.3.2 二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì) 以單因素試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，利用design-expert 7.0軟件設(shè)計(jì)三因素五水平的響應(yīng)面分析試驗(yàn)。選用中心復(fù)合模型，共有20個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，其中14個(gè)為析因點(diǎn)、6個(gè)為零點(diǎn)，以機(jī)筒溫度、物料水分含量、螺桿轉(zhuǎn)速為自變量，以硬度、粘度、彈性感官評分為響應(yīng)值。因素水平編碼表見表4。

1.4 感官評定指標(biāo)和評分標(biāo)準(zhǔn)

感官評定方法：選擇10名經(jīng)過培訓(xùn)的科研人員，對產(chǎn)品的氣味、外觀、結(jié)構(gòu)、適口性、滋味、冷飯質(zhì)地等進(jìn)行評定，采用百分制，得到的分?jǐn)?shù)取平均值作為產(chǎn)品得分。具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表5。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 機(jī)筒溫度對擠壓重組米感官品質(zhì)的影響 不同機(jī)筒溫度下擠壓重組米感官評分情況如圖1所示。

由圖1可以看出：機(jī)筒溫度為60 ℃時(shí)擠壓出的產(chǎn)品效果最為理想；當(dāng)機(jī)筒溫度為40 ℃時(shí)，擠壓機(jī)容易堵料，產(chǎn)品過干、呈現(xiàn)粉狀；當(dāng)機(jī)筒溫度超過80 ℃后，產(chǎn)品感官評分隨著機(jī)筒溫度的升高而下降，這是由于溫度升高促進(jìn)了淀粉的凝膠化，自然干燥后產(chǎn)品呈現(xiàn)出一種多孔透明的狀態(tài)，與大米狀態(tài)差距甚遠(yuǎn)。因此，初步確定機(jī)筒溫度為60 ℃。

2.1.2 水分含量對擠壓重組米感官品質(zhì)的影響 不同水分含量下擠壓重組米感官評分情況如圖2所示。

由圖2可以看出：進(jìn)料水分含量為30%時(shí)，產(chǎn)品的感官性狀最為良好；水分過低，不易出料；水分過高，出料呈流稀狀，干燥后蒸煮性較差，不易吸水。因此，初步確定水分含量為30%。

2.1.3 螺桿轉(zhuǎn)速對擠壓重組米感官品質(zhì)的影響 不同螺桿轉(zhuǎn)速下擠壓重組米感官評分情況如圖3所示。

由圖3可以看出：螺桿轉(zhuǎn)速為160 r/min時(shí)，產(chǎn)品的感官性狀最好；當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速超過160 r/min后，產(chǎn)品的感官性狀隨著轉(zhuǎn)速增大而變差，這是由于轉(zhuǎn)速增加對物料的剪切力也增加，出料速度也加快，同樣的?？讋t膨化度增加。因此，初步確定螺桿轉(zhuǎn)速為160 r/min。

2.2 旋轉(zhuǎn)正交試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 回歸方程擬合與統(tǒng)計(jì)分析 響應(yīng)面分析試驗(yàn)安排及結(jié)果見表6。

design-expert求得的回歸方程如下：

Y1=608.310+0.220 X1+0.370 X2-0.120 X3+0.110 X1X2+0.220 X1X3-0.360 X2X3-0.670 X12-0.240 X22-0.062 X32

Y2=-452.350+37.260 X1-2.000 X2+57.440 X3-18.230 X1X2+0.430 X1X3-157.080 X2X3+94.510 X12+98.920 X22+46.430 X32

Y3=0.890 000-0.007 375 X1+0.007 875 X2+0.000 125 X3-0.005 500 X1X2-0.005 500 X1X3-0.001 000 X2X3-0.013 000 X12-0.011 500 X22-0.006 409 X32

3個(gè)指標(biāo)回歸方程全模型方差分析結(jié)果分別見表7、表8和表9。

由表7可知：回歸模型高度顯著（P<0.000 1），失擬項(xiàng)不顯著（P>0.050 0），此模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.948 6，說明該方程擬合程度較好。從3個(gè)因素（X1，X2，X3）對擠壓重組米硬度影響來看，X1和X2有顯著影響，二次項(xiàng)X12，X22以及交互項(xiàng)中的X2X3也有顯著影響。對回歸方程進(jìn)行中心標(biāo)準(zhǔn)化處理，通過回歸系數(shù)絕對值大小可得到因子貢獻(xiàn)率，3個(gè)因素對重組米硬度的影響順序?yàn)椋核趾?機(jī)筒溫度>螺桿轉(zhuǎn)速。endprint

由表8可知：回歸模型顯著（P<0.050 0）。從3個(gè)因素（X1，X2，X3）對擠壓重組米蒸煮后的粘度影響來看，二次項(xiàng)X12，X22以及交互項(xiàng)中的X2X3有顯著影響。對回歸方程進(jìn)行中心標(biāo)準(zhǔn)化處理，通過回歸系數(shù)絕對值大小可得到因子貢獻(xiàn)率，3個(gè)因素對重組米粘度的影響順序?yàn)椋郝輻U轉(zhuǎn)速>機(jī)筒溫度>水分含量。

由表9可知：回歸模型高度顯著（P<0.050 0）。從3個(gè)因素（X1，X2，X3）對擠壓重組米彈性影響來看，X1和X2有顯著影響，二次項(xiàng)X12，X22，X32也有顯著影響。對回歸方程進(jìn)行中心標(biāo)準(zhǔn)化處理，通過回歸系數(shù)絕對值大小可得到因子貢獻(xiàn)率，3個(gè)因素對重組米彈性的影響順序?yàn)椋核趾?機(jī)筒溫度>螺桿轉(zhuǎn)速。

2.2.2 響應(yīng)面圖形分析 為直觀描述硬度、粘度及彈性3個(gè)因素對質(zhì)構(gòu)特性的影響，將一個(gè)因素固定在零水平，構(gòu)建另外兩個(gè)因素交互作用的響應(yīng)曲面圖，結(jié)果如圖4、圖5、圖6所示。

由圖4可以看出：擠壓重組米的硬度隨著兩個(gè)因素的增加，總體呈現(xiàn)出先增后減的趨勢。圖4（a）中，當(dāng)水分含量一定時(shí)，隨著螺桿轉(zhuǎn)速增加，硬度在機(jī)筒溫度低于60 ℃時(shí)呈緩慢增大趨勢，在機(jī)筒溫度高于60 ℃時(shí)呈緩慢減小趨勢；圖4（b）中，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨著水分含量升高，機(jī)筒溫度對硬度的影響趨勢比較明顯，以60 ℃為界限呈先增后減的趨勢；圖4（c）中，當(dāng)機(jī)筒溫度一定時(shí)，隨著螺桿轉(zhuǎn)速增加，硬度基本上隨著水分含量升高而增大。

由圖5可以看出：圖5（a）中，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速一定時(shí)，擠壓重組米的粘度在螺桿轉(zhuǎn)速和機(jī)筒溫度處于中間水平時(shí)為最低；圖5（b）中，當(dāng)水分含量一定時(shí)，粘度在螺桿轉(zhuǎn)速達(dá)到最大、機(jī)筒溫度處于中間水平時(shí)有最小值；圖5（c）中，當(dāng)機(jī)筒溫度一定時(shí)，在螺桿轉(zhuǎn)速處于低水平而水分含量較高時(shí)，或螺桿轉(zhuǎn)速處于高水平而水分含量較低時(shí)，或兩者都處于中間水平時(shí)，粘度基本保持一致、達(dá)到最低。

由圖6可以看出：擠壓重組米的彈性在3個(gè)因素處于中間水平時(shí)達(dá)到最大值。

4 結(jié)論

通過上述研究可知：重組擠壓米的配方為燕麥250 g、玉米850 g、小米400 g、碎米1 500 g，工藝條件為水分含量30%、擠壓機(jī)機(jī)筒溫度60 ℃、物料水分含量30%、螺桿轉(zhuǎn)速160 r/min，此條件下所得產(chǎn)品感官品質(zhì)最佳。

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Abstract： Extruded composite grains rice was produced by twin-screw extrusion technology. The sensory quality of extruded rice was investigated with respect to the parameters such as barrel temperature distribution， screw rotation speed and moisture content. On the basis of single factor condition， the production process of extruded composite grain rice was optimized by rotational orthogonal experiment， the results showed that： The sensory quality scored the best at 60 ℃ of the barrel temperature， 30% of material moisture content， 160r/min for screw rotation speed.

Key words： extruded composite grain rice； extrusion method； sensory quality； rotational orthogonal experimentendprint