直接挤出制备米粉(线)工艺的优化

安红周 范运乾 豆洪启 杨波涛 张瑞莉 李盘欣

直接挤出制备米粉(线)工艺的优化

安红周1范运乾2豆洪启2杨波涛2张瑞莉2李盘欣3

(河南工业大学国家粮食局粮油食品工程技术研究中心1，郑州 450001)
(河南工业大学粮油食品学院2，郑州 450052)
(河南省南街村(集团)有限公司3，临颖 462600)

为了获得直接挤压制备米粉(线)的最适工艺参数，采用响应面(RSM)方法设计试验方案，对挤压机挤压制作米粉的工艺参数进行优化分析。研究原料含水量、机筒温度、螺杆转速对米粉糊化度的影响。结果表明:3个因素对糊化度影响大小依次为机筒Ⅲ区温度＞螺杆转速＞原料含水量。通过响应面分析得出挤压米粉最佳工艺:原料含水量35．1%，Ⅲ区温度102℃，螺杆转速117 r/min。在此条件下，米粉糊化度为92．1。与3种市售产品对比，自制米粉在硬度、糊化度、咀嚼性和感官品质方面达到了市售产品平均水平。

米粉 挤压机 响应面法 工艺优化

米粉起源于中国，距今有2 000多年历史，流行于中国南方和东南亚一带［1］。米粉以大米为原料，根据成型工艺分为切粉(切条成型)和榨粉(挤压成型)2种。目前对米粉的研究主要集中在原料选择和预处理［2－6］、添加剂［7－8］、保鲜保湿［9－10］、干燥［11－12］等方面，近年也有关于原料发酵对品质影响的研究［13－16］，国内目前有关于单螺杆二次挤压制作波纹米粉出丝板孔径选择［17］和单螺杆挤压一次成型工艺［18］的研究，但在双螺杆挤压机半干法挤压直接成型制备米粉工艺优化方面的研究鲜见报道。

双螺杆挤压机具有高效和自洁能力强等优势，被广泛应用于食品工业［19－20］。挤压机半干法制备米粉，通过对机筒内大米粉高温高压混合搅拌作用使淀粉充分糊化，在螺杆输送作用下糊化的流体状米粉糊从模孔挤出后冷却成米粉条［21］。本试验使用干磨粉碎大米，在加入挤压机前调节原料含水量，最大程度简化工艺流程和节水。

米粉柔韧性和弹性与淀粉形成的凝胶网络结构有关［1］，充分使米淀粉糊化有利于形成较好的凝胶网络。本试验研究挤压机操作参数对米粉糊化度的影响，通过响应面优化操作参数得到挤压生产米粉的最佳工艺，并与市售产品做品质对比分析。

1 材料与方法

1．1 原料与试剂

国泰长粒香米(直链淀粉质量分数21．93%):桐城市长江米业有限公司;糖化酶:北京奥博星生物技术有限责任公司;其他试剂均为分析纯。

1．2 主要仪器

DS32Ⅱ双螺杆挤压机:济南赛信膨化机械有限公司、SMY－2000测色色差计:北京盛名扬科技开发有限责任公司;TA－XT2i物性测定仪:英国Stable Micro System公司。

DS32Ⅱ双螺杆挤压机参数:螺杆直径32 mm，长径比18．75∶1，螺杆转速0～300 r/min，机筒温度为室温至300℃，可使用循环水连续调节温度。

1．3 米粉挤压工艺

原料大米→磨粉过80目筛→调质增加原料含水量→螺旋喂料器喂料→挤压成型→烘干→冷却→成品

CT－C型热风循环风箱烘干参数设置:加热35℃热风循环干燥1 h。

1．4 分析测定方法

1．4．1 糊化度测定

参照文献［22］的方法测定。

1．4．2 煮沸损失测定

参照文献［23］的方法测定。

1．4．3 白度测定

烘干后的米粉用高速万能粉碎机粉碎20 s，过60目筛后测白度。

1．4．4 硬度和咀嚼性测试

米粉用100℃沸水煮6 min，取出后静置2 min，用滤纸吸干表面水分。把3根米粉条平行等间距置于载物台上。每个样品做6次平行试验，参数去掉异常值，求平均值［23］。

物性仪 探 头:Pasta Firmness/Stickiness Rig Code HDP/PFS。参数设定:测前速度:2．00 mm/s，测试速度:1．00 mm/s，测后速度:1．00 mm/s，压缩率:70%，时间:3．00 s，触发力:10．0 g。

1．4．5 感官评价

参考George等［23］的方法制定感官评分标准，见表1。

表1 感官评分标准

1．5 试验设计

采用响应面(Response Surface Methodology，RSM)方法设计试验方案，使用Design－Expert软件对试验中因素与响应值的相互关系用多项式近似拟合，得到能够在给定范围内预测响应值的方程。研究因子与响应面之间、因子与因子之间的相互关系，对试验数据进行优化处理，找出最佳工艺条件。

选取原料含水量(%)、机筒Ⅲ区温度(℃)、螺杆转速(r/min)为自变量，以糊化度(Y1)和感官(Y2)为响应值，进行中心旋转组合试验设计，共17个试验点。因素变化区间由单因素试验结果确定。每个试验点做3个平行样，取其平均值。因素水平及编码表见表2。

表2 中心旋转组合设计因素水平编码表

1．6 统计分析

应用Design－Expert 8．0软件(Stat Ease，Inc，Minneapolis，USA);DPS数据处理系统。

1．7 模型的验证

通过响应面分析法优化直接挤出制备米粉的条件。在优化条件下制备米粉，通过对比验证值和预测值来验证模型的有效性。

1．8 与市售产品品质对比

选取3种市售米线，与自制米粉进行综合品质对比分析确定自制米粉是否具有商业价值。

2 结果与分析

2．1 试验设计及结果

根据响应面软件设计3因素3水平共17个点进行响应面分析，试验方案及结果分别见表3和表4。17个试验点分为析因点12个和零点5个，零点重复5次，用来估算试验误差。

表3 响应面试验设计和响应值

使用Design－Expert软件对表4中数据进行二次多项式拟合，得到糊化度对编码自变量机筒Ⅲ区温度A，原料含水量B，螺杆转速C的二次多项回归方程，糊化度Y1=94．32+2．56A+0．32B+2．06C－2．97A2－5．25B2－2．82C2+0．20AB+1．83AC+0．50BC。从方程的方差分析可知模型极显著(P=0．000 2)，糊化度预测值和实际值拟合良好(图1，R=0．985 2)，仅有6．73%的糊化度变化不能由该模型解释(RAdj2=0．932 7)，说明该模型与实际拟合良好，可用于糊化度的分析与预测。

图1 糊化度试验值与预测值的对应关系

由上述方程的回归系数显著性检验可知，在模型参数中A、C、A2、B2、C2对糊化度影响极显著，A和C交互作用对糊化度的影响显著，B对糊化度影响不显著，A和B，B和C之间交互作用对糊化度影响不显著。

表4 糊化度回归分析结果

根据方差分析和回归系数显著性检验结果，除去不显著因子得到的回归方程为:糊化度Y2=94．32+2．56A+0．32B+2．06C－2．97A2－5．25B2－2．82C2+1．82AC

2．2 操作参数对糊化度的影响

图2～图4反映各因素对糊化度的影响，由图2可知糊化度随温度的升高增加，在100℃后变化趋于平缓;糊化度随水分增加呈明显先上升后降低趋势，在含水量35%左右最大;糊化度随螺杆转速先增大后减小，在转速为140 r/min左右时最大。温度和螺杆转速较高的情况下糊化度达到很高的水平，高水分时即使有较高温度和较快螺杆转速糊化度仍然较低。

2．3 操作参数对感官评分的影响

使用Design－Expert软件对表5中数据进行二次多项式拟合，得到感官评分对编码自变量机筒Ⅲ区温度A，原料含水量B，螺杆转速C的二次多项回归方程，感官评分Y2=4．88+0．038A+0．021B+0．054C －0．20A2－0．24B2－0．12C2+0．040AB+0．055AC+7．500E－003BC。从方程的方差分析可知模型极显著(P＜0．000 1)，仅有1．66%的感官变化不能由该模型解释(RAdj2=0．983 4)，说明该模型与实际拟合良好，可用于感官评分的分析与预测。

表5 感官评分回归分析结果

由上述方程的回归系数显著性检验可知，在模型参数中A、C、A2、B2、C2对感官评分影响极显著，A和C交互作用对感官评分的影响极显著，B对感官评分影响显著，A和B交互作用对感官评分影响显著，B和C之间交互作用对刚评分影响不显著。

2．4 最佳工艺和回归模型的验证

使用Design－Expert软件对结果进行优化，从软件预测的10个最佳条件中选5个条件做验证试验，每个条件进行3次平行验证试验。表6显示在温度为102℃、水分35．1%、螺杆转速117 r/min条件下感官评分为4．85，糊化度为92．1。

表6 最佳工艺条件的检验

2．5 与市售产品对比

选取3种市售方便米线与最佳工艺条件下自制米粉做品质对比，结果见表7。与市售产品对比显示:直接挤压制备米粉与市售产品糊化度均达到较高的水平且区别不显著，变异系数0．010 8;自制米粉颜色较暗，白度为86．13低于均值89．16;硬度和咀嚼方面自制米粉和市售米粉有较小区别;自制米粉煮后表面较黏，黏着性远大于平均值－101．75 g·s;自制米粉在沸水煮后有较多的干物质损失，损失率8．4%大于均值2．9%。自制米粉与市售产品各项品质离散程度为煮沸损失＞黏着性＞咀嚼性＞硬度＞白度＞糊化度，即各样品之间差异程度煮沸损失最大，糊化度最小。

对比结果表明:自制米粉在糊化度、硬度、咀嚼性方面达到市售米粉的平均水平，口感接近市售同类产品，因此可以认为自制米粉食用品质接近市售产品。

表7 自制米粉与市售米粉品质对比

3 结论

3．1 挤压机Ⅲ区温度、螺杆转速、Ⅲ区温度和螺杆转速交互作用对米粉糊化度有明显影响。Ⅲ区温度、原料含水量、螺杆转速对感官评分影响均显著，Ⅲ区温度和原料含水量、Ⅲ区温度和螺杆转速的交互作用对感官评价有显著影响。

3．2 直接挤出制备米粉最佳工艺为机筒Ⅲ区温度为102℃、水分35．1%、螺杆转速117 r/min，最佳条件下感官评分为4．85，糊化度为92．1。

3．3 与市售产品品质对比显示，自制米粉在糊化度、硬度、咀嚼性方面达到市售米粉的平均水平，口感上接近市售米粉，但在外观色泽和煮沸损失上欠佳，有待于进一步研究。

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Optimization of Process for Rice Noodle Direct Extruded by Twin－Screw Extruder

An Hongzhou1Fan Yunqian2Dou Hongqi2Yang Botao2Zhang Ruili2Li Panxin3
(State Administration of Grain Engineering and Research Centre for Food Henan University of Technology1，Zhengzhou 450001)
(College of Food Science and Technology Henan University of Technology2，Zhengzhou 450052)
(Henan Nanjiecun Group Ltd．3，Linying 462600)

TS213．3

A

1003－0174(2012)07－0086－05

时间:2012－07－05 16:43

网络出版地址:http://www．cnki．net/kcms/detail/11．2864．TS．20120705．1633．001．html

中国博士后科学基金(20090460855)

2011－12－08

安红周，男，1968年出生，教授，质构重组技术及谷物食品加工

Abstract Optimized process for direct extruded rice noodles which designed by the Response Surface Methodology(RSM)was studied by evaluate effect of extrusion process parameters(feed moisture content，barrel temperature，and screw speed)on gelatinization degree and sensory scoring of rice extrudate．The result indicated that the effect order of four factors on gelatinization degree was as follows:barrel temperature，screw speed，feed moisture content．The canonical analysis revealed that optimal conditions for processing of direct extruded rice noodles were:feed moisture content 35．1%，barrel temperature 102℃ ，screw speed 117r/min．Under optimal conditions，the gelatinization degree of rice noodles was 92．1．Compared with 3 varieties of commercial products，trial product has the similar hardness，gelatinization，chewiness and sensory evaluation．
Key words rice noodle，extruder，RSM，optimization