冷凍節(jié)能工藝對(duì)速凍熟制面條品質(zhì)影響的研究

王 娜,潘治利,康彥春,索 標(biāo),謝新華,艾志錄*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,河南 鄭州 450002;2.河南省冷鏈?zhǔn)称饭こ碳夹g(shù)研究中心,河南 鄭州 450002;3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 大宗糧食加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 鄭州 450002)

面條是我國(guó)北方地區(qū)的重要主食之一[1]。目前我國(guó)市場(chǎng)上的即食面以油炸方便面為主[2]。眾所周知,油炸方便面是經(jīng)過棕櫚油油炸制作而成的,其制作過程會(huì)造成面條的營(yíng)養(yǎng)成分流失[3],而且會(huì)產(chǎn)生一種有毒物質(zhì)——丙烯酰胺,丙烯酰胺是WHO和歐盟明令限量的一種有害物質(zhì),長(zhǎng)期食用會(huì)使人體癌變[4]。隨著人們生活品質(zhì)的提高,生活節(jié)奏的加快,對(duì)健康、方便、快捷食品的需求大大增加。速凍熟制面條不僅有普通油炸方便面的速食性,且口感和營(yíng)養(yǎng)方面比油炸方便面更佳,而且不含防腐劑,因此受到越來越多人的青睞。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)速凍熟制面條制作工藝[5]和改良劑[6]的研究較多,例如：馮俊敏等確定了速凍面條的最佳制作工藝和玻璃化保存對(duì)速凍面條品質(zhì)的影響等；張潔等研究了木薯淀粉、谷朊粉、黃膠原、碳酸鈉等的添加對(duì)速凍面條品質(zhì)的影響。前人的研究多是以改良品質(zhì)為主要目的,側(cè)重于冷凍節(jié)能工藝方面的研究較少。

本文利用保溫加熱方法、冷凍工藝以及改變復(fù)熱的方式,利用白度、質(zhì)構(gòu)特性、糊化度、斷條率等衡量指標(biāo),以能耗值和感官評(píng)分為指標(biāo),研究了冷凍節(jié)能工藝對(duì)速凍熟制面條品質(zhì)的影響,旨在為制定速凍熟制面條的節(jié)能工藝提供科學(xué)依據(jù)和生產(chǎn)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試面粉購(gòu)自河南天香面業(yè)有限公司,其水分、蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪和碳水化合物含量分別為12%、21%、70%、3%和24%。所用試劑有10 mol/L的KOH溶液、0.2 mol/L HCl溶液、碘溶液等。

1.2 主要儀器與設(shè)備

TA-XT plus質(zhì)構(gòu)儀,北京微訊超技儀器技術(shù)有限公司;MDF-U5412醫(yī)用冷凍箱,中科美菱低溫科技有限責(zé)任公司;DMT-5型電動(dòng)面條機(jī),山東龍口復(fù)興機(jī)械有限公司;TECMAN微型電力檢測(cè)儀,泰克曼電子儀器控股有限公司;T6新世紀(jì)紫外分光光度計(jì),北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;7S-1磁力加熱攪拌器,金壇市富華儀器有限公司;minoltaColor miniscan CR400色差儀,日本美能達(dá)公司;TDL-5000BR離心機(jī),上海安亭科學(xué)儀器廠;KD21C-C2型微波爐,廣州美的微波爐制造有限公司;ALPHAL-4LD-plus臺(tái)式真空冷凍干燥機(jī),德國(guó)CHRIST。

1.3 速凍熟制面條的工藝

1.3.1 傳統(tǒng)速凍面條的制作工藝[8]其制作工藝流程為小麥粉、水、食鹽→和面→醒面→復(fù)合壓延→切條→煮面→冷卻→包裝→速凍→冷藏。

1.3.2 速凍熟制面條的節(jié)能工藝 其節(jié)能工藝流程為小麥粉、水、食鹽→和面→醒面→復(fù)合壓延→切條→煮面→保溫(不同的保溫工藝)→冷卻→包裝→速凍(不同的速凍工藝)→-18 ℃凍藏→復(fù)熱(不同的復(fù)熱工藝)。

1.3.3 速凍熟制面條的煮面節(jié)能工藝研究

1.3.3.1 速凍熟制面條的速凍節(jié)能工藝 在-20 ℃速凍溫度下,分別選取15、20、25、30、35 min，對(duì)冷凍面條進(jìn)行速凍;在-40 ℃的速凍下,分別選取10、15、20、25、30 min，對(duì)冷凍面條進(jìn)行速凍[4]。

1.3.3.2 速凍熟制面條的復(fù)熱節(jié)能工藝 取面條50 g,在功率800 W下,分別選取30、60、90、120、150 s進(jìn)行復(fù)熱；另外，分別在800、560、400、240 W條件下進(jìn)行90 s復(fù)熱。以質(zhì)構(gòu)特性、斷條率以及感官評(píng)分為指標(biāo)進(jìn)行比較,確定最佳復(fù)熱時(shí)間和復(fù)熱功率。

1.4 相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定

1.4.1 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定 稱取20 g速凍熟制面條，在1000 mL水中煮30 s,然后撈出，放入500 mL去離子水中浸泡30 s；將浸泡好的面條用漏勺撈出，然后濾水l min，最后用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定,每個(gè)瀝干樣品測(cè)定5次，取平均值[9]。

質(zhì)構(gòu)試驗(yàn)條件:探頭p50；測(cè)前速度1.0 mm/s；測(cè)試速度0.8 mm/s；測(cè)后速度1.0 mm/s；壓縮比80%；觸發(fā)力0.05 N。

剪切試驗(yàn)條件:探頭A/LKB-F；測(cè)前速度1.0 mm/s；測(cè)試速度0.8 mm/s；測(cè)試后的速度1.0 mm/s；壓縮比90%；觸發(fā)力0.05 N。

拉伸試驗(yàn)條件:探頭A/SFR；測(cè)前速度1.0 mm/s；測(cè)試速度1.0 mm/s；測(cè)試后的速度8 mm/s；觸發(fā)距離100 mm；觸發(fā)力0.005 N。

1.4.2 糊化度的測(cè)定[10]用紫外分光光度計(jì)測(cè)定糊化度；糊化度的計(jì)算公式如下:

由表1可知，發(fā)動(dòng)機(jī)E處于部裝狀態(tài)，且渦輪部裝任務(wù)t4于2015/4/1 08:42開始操作但尚未完成，故Out3為空。將t4,t5,t6視為虛擬整體任務(wù)，t3=t4∪t5∪t6，這里不再單獨(dú)記錄t4,t5,t6的輸出，將其輸出合并為t3的輸出因?yàn)闇u輪部裝任務(wù)t4尚未完成，所以暫時(shí)無法確定TE3=max{TE4,TE5,TE6}和用?表示。

(1)

1.4.3 斷條率的測(cè)定 選取20根200 mm長(zhǎng)的面條,用微波進(jìn)行復(fù)熱；將復(fù)熱過的面條用冷水過濾,然后統(tǒng)計(jì)其中折斷面條的根數(shù)n,斷條率的計(jì)算公式為:

(2)

1.4.4 感官評(píng)價(jià) 參照GB/T 10220─2012對(duì)速凍熟制面條的感官品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)定小組由15位專業(yè)的品嘗人員組成；將樣品隨意放置,按表1中的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分,取其平均值作為最終的感官得分。

1.4.5 消耗電能的測(cè)定 采用TECMAN微型電力檢測(cè)儀,測(cè)定速凍熟制面條在制備過程中以及復(fù)熱過程中所消耗的電能,測(cè)定不同生產(chǎn)工藝的單位耗能量[7],計(jì)算節(jié)能生產(chǎn)工藝的節(jié)能率。

(3)

式(3)中:W為整個(gè)制備工藝的耗電量；m為制得的即食面條的質(zhì)量。

(4)

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16.0軟件和Origin 8.5對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表1 速凍熟制面條的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 保溫時(shí)間對(duì)速凍熟制面條品質(zhì)的影響

2.1.1 保溫時(shí)間對(duì)速凍熟制面條質(zhì)構(gòu)的影響 通過預(yù)試驗(yàn)得出傳統(tǒng)工藝煮至面條白芯處消失的時(shí)間為3 min,而煮制面條1.5 min后關(guān)火進(jìn)行保溫不能產(chǎn)生足夠的熱量使面條繼續(xù)糊化。保溫時(shí)間大于5 min,水溫低于淀粉的糊化溫度。在煮面時(shí)間2、2.5 min的條件下分別進(jìn)行1、2、3、4、5 min的關(guān)火保溫加熱。從圖1、圖2、圖3中可以看出,隨著保溫加熱時(shí)間的延長(zhǎng),速凍熟制面條的硬度、剪切力、拉斷力總體上都呈先增大后減小的趨勢(shì)。煮2 min保溫4 min、煮2.5 min保溫3 min的速凍熟制面條質(zhì)構(gòu)較優(yōu),因?yàn)槊鏃l的拉斷力、剪切力均與面條的筋道感和硬度呈正相關(guān)[11]。

圖1 保溫時(shí)間對(duì)速凍熟制面條硬度的影響

圖2 保溫時(shí)間對(duì)速凍熟制面條拉斷力的影響

2.1.2 保溫時(shí)間對(duì)速凍熟制面條糊化度的影響 從圖4中可以看出,隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng),微波速凍面條的糊化度不斷增加,在煮2 min+保溫4 min和煮2.5 min+保溫3 min時(shí),面條的糊化度已不再變化,說明面條中的淀粉基本上已經(jīng)糊化。面條的糊化度一般在80%以上[12]。

圖3 保溫時(shí)間對(duì)速凍熟制面條剪切力的影響

圖4 保溫時(shí)間對(duì)速凍熟制面條糊化度的影響

2.1.3 保溫時(shí)間對(duì)速凍熟制面條質(zhì)構(gòu)的影響 從表2中可以看出,隨著保溫時(shí)間的增加,面條的感官得分出現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì),其中在煮2 min+保溫4 min、煮2.5 min+保溫3 min條件下速凍熟制面條的感官評(píng)分較高，分別為81.4和83.4分。

2.1.4 煮面時(shí)間對(duì)耗電量的影響 從表3中可以看出,隨著煮面時(shí)間的增加,耗電量也在不斷增加。結(jié)合質(zhì)構(gòu)特性、糊化度、耗電量及感官評(píng)分可以得出:煮2 min+保溫4 min或煮2.5 min+保溫3 min在保證面條品質(zhì)的前提下耗電量較小。

表2 保溫時(shí)間對(duì)速凍熟制面條感官品質(zhì)的影響

表3 煮面時(shí)間對(duì)耗電量的影響

2.2 不同速凍工藝對(duì)速凍熟制面條的影響

2.2.1 速凍工藝對(duì)速凍熟制面條質(zhì)構(gòu)的影響 從表4中可以看出,在-40 ℃的條件下速凍熟制面條的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)明顯優(yōu)于在-20 ℃下的[11],這可能是因?yàn)樗賰鰷囟容^低,面條內(nèi)部達(dá)到冰點(diǎn)以下的時(shí)間過長(zhǎng),水分子形成的晶核不穩(wěn)定,容易被其他水分子的熱運(yùn)動(dòng)分散；同時(shí)由于降溫時(shí)間較長(zhǎng),大量水分子有足夠的時(shí)間位移并集中到晶核上,使晶核增大,形成大的冰晶體,對(duì)細(xì)胞的機(jī)械損傷較嚴(yán)重[13]。在-40 ℃下速凍20 min之后,速凍面條的硬度、彈性、粘聚性、咀嚼性和剪切力指標(biāo)沒有顯著性變化。

表4 速凍工藝對(duì)速凍熟制面條質(zhì)構(gòu)的影響

2.2.2 不同速凍工藝對(duì)速凍熟制面條感官評(píng)分的影響 從表5可以看出,在-40 ℃條件下速凍熟制面條的整體感官評(píng)分要高于在-20 ℃下的；但在-40 ℃下速凍20 min之后的感官評(píng)分基本上沒有變化。

結(jié)合質(zhì)構(gòu)和感官評(píng)分可以得出,最佳的速凍工藝條件為在-40 ℃下速凍20 min。

表5 不同速凍工藝對(duì)速凍熟制面條感官評(píng)分的影響

2.3 不同復(fù)熱時(shí)間對(duì)速凍熟制面條品質(zhì)的影響

2.3.1 不同復(fù)熱時(shí)間對(duì)速凍熟制面條斷條率的影響 從圖5中可以看出,隨著復(fù)熱時(shí)間的增加,在微波復(fù)熱90 s時(shí)速凍面條的斷條率最低。這可能是因?yàn)楫?dāng)復(fù)熱時(shí)間過短時(shí),面條中的冰晶沒有融化；當(dāng)復(fù)熱時(shí)間過長(zhǎng)時(shí),分子運(yùn)動(dòng)加速,水分散失速度加快,導(dǎo)致面條的斷條率增長(zhǎng)[14]。

圖5 復(fù)熱時(shí)間對(duì)速凍熟制面條斷條率的影響

2.3.2 復(fù)熱時(shí)間對(duì)速凍熟制面條感官評(píng)分的影響 從表6中可以看出,隨著復(fù)熱時(shí)間的延長(zhǎng),速凍熟制面條的感官評(píng)分呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。這可能是因?yàn)楫?dāng)復(fù)熱時(shí)間過短時(shí),面條內(nèi)部的晶核沒有完全融化,會(huì)對(duì)面條本身造成一定的機(jī)械破壞[15],從而使感官得分下降。

結(jié)合斷條率、質(zhì)構(gòu)特性以及感官得分可以得出,速凍熟制面條的品質(zhì)在復(fù)熱90 s條件下較好,感官評(píng)分為85.8分。

表6 不同復(fù)熱時(shí)間對(duì)速凍熟制面條感官評(píng)分的影響

2.4 不同復(fù)熱功率對(duì)速凍熟制面條品質(zhì)的影響

2.4.1 不同復(fù)熱功率對(duì)速凍熟制面條斷條率的影響 從圖6可以看出，隨著復(fù)熱功率的減小,面條的斷條率逐漸增加。這可能是因?yàn)樾」β仕a(chǎn)生的能量沒有使面條內(nèi)部冰晶融化,會(huì)對(duì)面條造成一定的破壞,使面條斷條嚴(yán)重[15]。

圖6 不同復(fù)熱功率對(duì)速凍熟制面條斷條率的影響

2.4.2 復(fù)熱功率對(duì)速凍熟制面條感官評(píng)分的影響 從表7中可以看出,隨著功率的減小，速凍面條的感官得分不斷下降。這可能是因?yàn)楫?dāng)功率太小時(shí),其所產(chǎn)生的能量不足以融化面條中的冰晶，從而使口感欠佳。

結(jié)合斷條率和感官得分的變化得出：微波復(fù)熱的功率以800 W為最佳。

表7 復(fù)熱功率對(duì)速凍熟制面條感官評(píng)分的影響

2.5 不同工藝對(duì)速凍熟制面條品質(zhì)的影響

從表8中可以看出：傳統(tǒng)工藝所得速凍熟制面條的感官評(píng)分最高，為88.62分,但其耗電量最大；節(jié)能工藝1和節(jié)能工藝2都獲得了理想的節(jié)能效果,但節(jié)能工藝2所得速凍熟制面條的感官評(píng)分顯著低于傳統(tǒng)工藝的(P<0.05)；節(jié)能工藝1所得速凍熟制面條的感官評(píng)分與傳統(tǒng)工藝相比不存在顯著性差異,但其耗能量顯著低于傳統(tǒng)工藝。

表8 不同工藝對(duì)速凍熟制面條耗電量和感官得分的影響

2.6 成本核算

每包速凍熟制面條按200 g計(jì)算,從生產(chǎn)到消費(fèi)者食用,不考慮物流、包裝人工費(fèi)等因素,消費(fèi)者每食用1包速凍熟制面條可以節(jié)省0.17 kW·h的電能。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)研究結(jié)果表明：速凍熟制面條的最佳冷凍節(jié)能工藝參數(shù)為煮面2.5 min+保溫3 min,在-40 ℃下速凍20 min,在800 W下復(fù)熱90 s;該工藝與傳統(tǒng)工藝相比，單位耗電量為2.76 (kW·h)/kg,能耗降低了32.25%,且在感官評(píng)分方面沒有顯著性差異。因此該工藝具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。