不同干法制粉工藝對大米粉品質(zhì)特性影響的研究

陳 璐，孫婷婷，仝江鵬，朱曉月

（布勒（無錫）商業(yè)有限公司，江蘇 無錫 214142）

目前大米在食品工業(yè)中的加工方式主要采用濕法磨漿工藝和干法制粉工藝， 濕法工藝需要將大米浸泡24 h 左右，使其充分吸水溶脹，該工藝不僅水消耗量大，廢水處理成本高，還易造成營養(yǎng)物流失，并且長時間的浸泡也會導(dǎo)致雜菌生長， 影響產(chǎn)品質(zhì)量安全。 干法工藝則是一種將含水量控制在30%以內(nèi)的制粉方式[1]，干法制粉生產(chǎn)效率高，沒有廢水污染，水溶性物質(zhì)流失少[2]，無需干燥，節(jié)能減排的同時減少烘干成本， 因此干法制粉工藝符合未來可持續(xù)發(fā)展的趨勢。 也會引起行業(yè)的高度關(guān)注。

干法制粉常用的方式有輥式研磨、錘片研磨、氣力研磨等方法，不同的研磨方法所用設(shè)備不同，機(jī)械力也會有所不同（撞擊、擠壓、剪切、摩擦），那么磨出的大米粉的粒度分布、狀態(tài)，理化特性及流變學(xué)特性也會有所差異。本研究以秈米為原料，探討不同干法制粉工藝對大米粉品質(zhì)特性的影響。 旨在為大米粉生產(chǎn)工藝提供理論依據(jù)， 進(jìn)而對米粉應(yīng)用開發(fā)起到一定的推動作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

廣東產(chǎn)秈米，水分12.6%；硫代硫酸鈉、硼酸、碘化鉀均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；蒸餾水自制。

1.2 主要儀器與設(shè)備

輥式磨、錘片磨、超微粉碎機(jī)，布勒（無錫）商業(yè)有限公司；800150 糊化儀， 德國布拉班德食品儀器公司；SDMATIC 破損淀粉測定儀， 法國肖邦技術(shù)公司；WGB-2000L 智能白度測定儀， 杭州天成光電有限公司；B180 馬弗爐，納博熱（上海）工業(yè)爐有限公司；FD115 烘箱， 德國賓得公司；MKU-300 驗(yàn)粉篩，布勒瑞士；LA-960V2 激光粒度儀，HORIBA 公司。

1.3 大米粉的制備

1.3.1 輥式研磨工藝

將900 kg 秈米直接喂入輥式制粉機(jī)MDDP（250 mm × 1 000 mm）， 整個系統(tǒng)包括 4 道皮磨、4道心磨、高方篩、清粉機(jī)，研磨可得到不同管道的系統(tǒng)粉，混合得到成品大米粉。

1.3.2 輥式+超微研磨工藝

將900 kg 秈米直接喂入輥式制粉機(jī)MDDP（250 mm × 1 000 mm）， 同樣整個系統(tǒng)包括 4 道皮磨、4 道心磨、高方篩、清粉機(jī)，研磨可得到25%左右的管道粉，另外75%粗粒料進(jìn)行超微研磨，最終將管道粉與超微粉混合得到最終成品大米粉。

1.3.3 調(diào)質(zhì)+輥式+超微研磨工藝

將900 kg 秈米預(yù)先分三次調(diào)質(zhì)，最終調(diào)質(zhì)到目標(biāo)水分18%， 再將調(diào)質(zhì)后的秈米喂入輥式制粉機(jī)MDDP（250 mm × 1 000 mm），同樣整個系統(tǒng)包括 4道皮磨、4 道心磨、高方篩、清粉機(jī)，研磨可得到25%左右的管道粉， 另外75%粗粒料進(jìn)行超微研磨，最終將管道粉與超微粉混合得到最終成品大米粉。

1.3.4 調(diào)質(zhì)+錘片+超微研磨工藝

將900 kg 秈米預(yù)先分三次調(diào)質(zhì)，最終調(diào)質(zhì)到目標(biāo)水分18%， 再將調(diào)質(zhì)后的秈米喂入錘片粉碎機(jī)中，篩孔2 mm，再將錘片后的粗粉進(jìn)行超微粉碎，得到最終的成品大米粉。

1.4 指標(biāo)測定方法

1.4.1 水分含量測定

參照 GB 5009.3—2016，135 ℃烘箱干燥法。

1.4.2 灰分含量測定

參照GB 5009.4—2016,食品中總灰分測定法。

1.4.3 破損淀粉測定

參考SDmatic 破損淀粉測定儀與米粉[3]。

1.4.4 蛋白質(zhì)測定

參考GB/T 5009.5—2016, 轉(zhuǎn)化系數(shù)為5.95。

1.4.5 糊化特性測定

參考GB/T 14490—2008 粘度儀法。

1.4.6 粒徑分布的測定

利用激光粒度分析儀測定米粉的粒徑范圍。

2 結(jié)果與分析

2.1 大米粉基本理化指標(biāo)

原料大米及不同的制粉工藝得到的大米粉的基本理化特性如表1。

表1 原料大米及不同的研磨方式大米粉的理化特性

從表1 所示， 原料中的水分含量為12.6%，灰分為 0.45%， 蛋白質(zhì)含量為 7.6%， 淀粉含量為84.5%。 另外從表1 可看出制粉工藝不同，大米粉的理化特性也有所差異。 調(diào)質(zhì)后的大米粉水分相對直接干磨的要高；灰分差異不大，其中調(diào)質(zhì)后的大米粉灰分會偏低， 這可能是由于調(diào)質(zhì)后大米表面的灰塵更容易清理，這與曹松[4]的研究有相似的結(jié)論，入磨水分會影響最終大米粉的灰分含量，入磨水分高，灰分會呈現(xiàn)低的趨勢。 蛋白質(zhì)含量和淀粉含量也是略有差異，這都表明制粉工藝的不同，成品大米粉的基本成分也會有所差異。

2.2 大米粉破損淀粉的對比（不同磨粉工藝對大米粉特性的影響）

破損淀粉是淀粉顆粒在研磨制粉過程中受到機(jī)械損傷，從而造成淀粉顆粒表面被損傷，損傷的淀粉具有較高的吸水性， 這會對大米粉的加工應(yīng)用產(chǎn)生一定影響。損傷淀粉在合適的范圍內(nèi)，米制品的品質(zhì)較好[5]。 根據(jù)1.4.3 測定米粉的碘吸收值，破損淀粉越多，碘吸收值越高。 由圖1 可以看出，不同的制粉工藝，對大米產(chǎn)生的機(jī)械力和熱量會不同，從而導(dǎo)致米粉的碘吸收值不同。 先調(diào)質(zhì)再進(jìn)行研磨得到的大米粉的碘吸收值相對較低， 直接干法研磨的大米粉碘吸收值相對較高，這主要是因?yàn)檎{(diào)質(zhì)加水后，大米淀粉吸水溶脹， 減少了淀粉-蛋白基質(zhì)的分子間作用力，研磨溫和且更容易，從而也減少了破損淀粉的溶出。另外調(diào)質(zhì)加水，水的參與也綜合了部分研磨過程產(chǎn)生的熱量，從而使淀粉受到的熱損傷減小。這與Kumar 等[6]的研究結(jié)果相似，干磨粉的破損淀粉含量相對較高。 另外，也可看出，多級研磨得到的大米粉破損淀粉也相對較高，這與張玉榮[7]的研究結(jié)論一致，即多次研磨受到的機(jī)械力和熱損傷越多，破損淀粉含量越高。

圖1 不同制粉工藝大米粉的破損淀粉碘吸收值對比

2.3 大米粉粒徑分布

有研究表明， 粒度是影響米粉理化性質(zhì)及其制品品質(zhì)的重要因素[8]，所以合理的大米粉粒度分布對終產(chǎn)品的品質(zhì)至關(guān)重要。從表2 中可看出，不同的研磨方式得到的米粉粒徑也不同。 比較輥式研磨和輥式+超微研磨兩者工藝，研磨強(qiáng)度越高，米粉粒徑越細(xì)， 兩者工藝研磨后的大米粉90%分別通過152.80 μm 和 85.85 μm 篩， 比較輥式+超微研磨和調(diào)質(zhì)+輥式+超微兩者工藝，可發(fā)現(xiàn)一定的水分調(diào)節(jié)可以使米粉粒徑降低，調(diào)質(zhì)+輥式+超微研磨后的大米粉90%通過79.72 μm 篩， 這可能是由于調(diào)質(zhì)過程能夠讓大米淀粉溶脹，使得胚乳的結(jié)構(gòu)得到軟化，大米研磨過程中更容易破碎， 得到的大米粉的粒度相對更細(xì)，這也驗(yàn)證了彭國泰[9]的研究，即水分調(diào)節(jié)對米粉粒度有一定的影響；若比較調(diào)質(zhì)+輥式+超微和調(diào)質(zhì)+錘片+超微研磨工藝，還可看出，進(jìn)超微之前的物料的粒度對超微后的大米粉粒度有很大影響， 采用錘片設(shè)備研磨得到的最終大米粉粒度只有90%通過 120.60 μm。

表2 不同研磨方式對大米粉的粒度的比較

2.4 大米粉糊化特性的測定

糊化是淀粉顆粒在水中被加熱， 當(dāng)達(dá)到一定溫度后，淀粉顆粒溶脹、崩潰，形成粘稠均勻的透明糊溶液。淀粉糊化使淀粉分子失去原有的取向排列，而變?yōu)榛靵y狀態(tài)，淀粉粒開始被破壞，晶體結(jié)構(gòu)消失，體積膨大，粘度急劇上升，呈粘稠的糊狀，所以這一過程伴隨著黏度的變化。 通過糊化測定可得到淀粉顆粒開始膨脹的起始糊化溫度ST（℃），峰值糊化溫度 PT（℃），糊化峰值黏度（BU）。 本文為進(jìn)一步探討不同研磨方式對大米粉品質(zhì)特性的影響， 比較了大米粉的糊化特性，結(jié)果如表3 所示，干法研磨的起始糊化溫度相對較低， 這是由于干法研磨產(chǎn)生的破損淀粉相對較高，也就越易糊化。經(jīng)過調(diào)質(zhì)后的峰值黏度相對較高，這可能是由于水分子進(jìn)入米粒內(nèi)部，與胚乳中的淀粉，蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)結(jié)合，破壞米粒內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，更容易形成凝膠，使得黏度顯著達(dá)到峰值黏度，另外，調(diào)質(zhì)后研磨得到的大米粉破損淀粉低，也會使得峰值黏度相對于干法研磨高。

表3 不同研磨方式糊化特性的比較

3 結(jié)論

（1）制粉工藝不同，大米粉的理化特性也有差異。調(diào)質(zhì)后的大米粉水分相對直接干磨的要高，灰分會偏低，蛋白質(zhì)含量和淀粉含量也是略有差異。

（2）不同的制粉工藝，米粉的碘吸收值不同，即破損淀粉含量也不同。 這是由于不同的制粉工藝對大米產(chǎn)生的機(jī)械力和熱量會不同。 先調(diào)質(zhì)再進(jìn)行研磨得到的大米粉的碘吸收值相對較低， 直接干法研磨的大米粉碘吸收值相對較高，調(diào)質(zhì)加水過程，水的參與會減少部分研磨過程產(chǎn)生的熱量， 從而使淀粉受到的熱損傷小。另外，多級研磨得到的大米粉破損淀粉也相對較高。

（3）不同的制粉工藝下得到的米粉粒徑也不同。研磨強(qiáng)度越高，米粉粒徑越細(xì)；一定的水分調(diào)節(jié)可以使米粉粒徑降低， 這是由于調(diào)質(zhì)過程能夠讓大米淀粉溶脹，使得胚乳的結(jié)構(gòu)得到軟化，大米研磨過程中更容易破碎；另外，進(jìn)超微之前的物料的粒度對超微后的大米粉粒度也有很大影響。

（4）不同的制粉工藝下對米粉的糊化特性也有很大影響，直接干法研磨的起始糊化溫度相對較低，這是由于干法研磨產(chǎn)生的破損淀粉相對較高， 也就越易糊化。經(jīng)過調(diào)質(zhì)后的峰值黏度相對較高，這是由于水分子進(jìn)入米粒內(nèi)部，與胚乳中的淀粉，蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)結(jié)合，破壞米粒內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，更容易形成凝膠，使得黏度顯著達(dá)到峰值黏度，另外，調(diào)質(zhì)后的研磨得到的大米粉破損淀粉低， 也會使得峰值黏度相對于干法研磨高。