冷冻节能工艺对速冻熟制面条品质影响的研究

王 娜,潘治利,康彦春,索 标,谢新华,艾志录*

(1.河南农业大学 食品科学技术学院,河南 郑州 450002;2.河南省冷链食品工程技术研究中心,河南 郑州 450002;3.农业农村部 大宗粮食加工重点实验室,河南 郑州 450002)

面条是我国北方地区的重要主食之一[1]。目前我国市场上的即食面以油炸方便面为主[2]。众所周知,油炸方便面是经过棕榈油油炸制作而成的,其制作过程会造成面条的营养成分流失[3],而且会产生一种有毒物质——丙烯酰胺,丙烯酰胺是WHO和欧盟明令限量的一种有害物质,长期食用会使人体癌变[4]。随着人们生活品质的提高,生活节奏的加快,对健康、方便、快捷食品的需求大大增加。速冻熟制面条不仅有普通油炸方便面的速食性,且口感和营养方面比油炸方便面更佳,而且不含防腐剂,因此受到越来越多人的青睐。国内外学者对速冻熟制面条制作工艺[5]和改良剂[6]的研究较多,例如：冯俊敏等确定了速冻面条的最佳制作工艺和玻璃化保存对速冻面条品质的影响等；张洁等研究了木薯淀粉、谷朊粉、黄胶原、碳酸钠等的添加对速冻面条品质的影响。前人的研究多是以改良品质为主要目的,侧重于冷冻节能工艺方面的研究较少。

本文利用保温加热方法、冷冻工艺以及改变复热的方式,利用白度、质构特性、糊化度、断条率等衡量指标,以能耗值和感官评分为指标,研究了冷冻节能工艺对速冻熟制面条品质的影响,旨在为制定速冻熟制面条的节能工艺提供科学依据和生产指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试面粉购自河南天香面业有限公司,其水分、蛋白质、淀粉、脂肪和碳水化合物含量分别为12%、21%、70%、3%和24%。所用试剂有10 mol/L的KOH溶液、0.2 mol/L HCl溶液、碘溶液等。

1.2 主要仪器与设备

TA-XT plus质构仪,北京微讯超技仪器技术有限公司;MDF-U5412医用冷冻箱,中科美菱低温科技有限责任公司;DMT-5型电动面条机,山东龙口复兴机械有限公司;TECMAN微型电力检测仪,泰克曼电子仪器控股有限公司;T6新世纪紫外分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;7S-1磁力加热搅拌器,金坛市富华仪器有限公司;minoltaColor miniscan CR400色差仪,日本美能达公司;TDL-5000BR离心机,上海安亭科学仪器厂;KD21C-C2型微波炉,广州美的微波炉制造有限公司;ALPHAL-4LD-plus台式真空冷冻干燥机,德国CHRIST。

1.3 速冻熟制面条的工艺

1.3.1 传统速冻面条的制作工艺[8]其制作工艺流程为小麦粉、水、食盐→和面→醒面→复合压延→切条→煮面→冷却→包装→速冻→冷藏。

1.3.2 速冻熟制面条的节能工艺 其节能工艺流程为小麦粉、水、食盐→和面→醒面→复合压延→切条→煮面→保温(不同的保温工艺)→冷却→包装→速冻(不同的速冻工艺)→-18 ℃冻藏→复热(不同的复热工艺)。

1.3.3 速冻熟制面条的煮面节能工艺研究

1.3.3.1 速冻熟制面条的速冻节能工艺 在-20 ℃速冻温度下,分别选取15、20、25、30、35 min，对冷冻面条进行速冻;在-40 ℃的速冻下,分别选取10、15、20、25、30 min，对冷冻面条进行速冻[4]。

1.3.3.2 速冻熟制面条的复热节能工艺 取面条50 g,在功率800 W下,分别选取30、60、90、120、150 s进行复热；另外，分别在800、560、400、240 W条件下进行90 s复热。以质构特性、断条率以及感官评分为指标进行比较,确定最佳复热时间和复热功率。

1.4 相关指标的测定

1.4.1 质构特性的测定 称取20 g速冻熟制面条，在1000 mL水中煮30 s,然后捞出，放入500 mL去离子水中浸泡30 s；将浸泡好的面条用漏勺捞出，然后滤水l min，最后用质构仪测定,每个沥干样品测定5次，取平均值[9]。

质构试验条件:探头p50；测前速度1.0 mm/s；测试速度0.8 mm/s；测后速度1.0 mm/s；压缩比80%；触发力0.05 N。

剪切试验条件:探头A/LKB-F；测前速度1.0 mm/s；测试速度0.8 mm/s；测试后的速度1.0 mm/s；压缩比90%；触发力0.05 N。

拉伸试验条件:探头A/SFR；测前速度1.0 mm/s；测试速度1.0 mm/s；测试后的速度8 mm/s；触发距离100 mm；触发力0.005 N。

1.4.2 糊化度的测定[10]用紫外分光光度计测定糊化度；糊化度的计算公式如下:

由表1可知，发动机E处于部装状态，且涡轮部装任务t4于2015/4/1 08:42开始操作但尚未完成，故Out3为空。将t4,t5,t6视为虚拟整体任务，t3=t4∪t5∪t6，这里不再单独记录t4,t5,t6的输出，将其输出合并为t3的输出因为涡轮部装任务t4尚未完成，所以暂时无法确定TE3=max{TE4,TE5,TE6}和用∅表示。

(1)

1.4.3 断条率的测定 选取20根200 mm长的面条,用微波进行复热；将复热过的面条用冷水过滤,然后统计其中折断面条的根数n,断条率的计算公式为:

(2)

1.4.4 感官评价 参照GB/T 10220─2012对速冻熟制面条的感官品质进行评价。评定小组由15位专业的品尝人员组成；将样品随意放置,按表1中的评分标准进行打分,取其平均值作为最终的感官得分。

1.4.5 消耗电能的测定 采用TECMAN微型电力检测仪,测定速冻熟制面条在制备过程中以及复热过程中所消耗的电能,测定不同生产工艺的单位耗能量[7],计算节能生产工艺的节能率。

(3)

式(3)中:W为整个制备工艺的耗电量；m为制得的即食面条的质量。

(4)

1.5 数据处理

采用SPSS 16.0软件和Origin 8.5对试验数据进行统计分析。

表1 速冻熟制面条的感官评分标准

2 结果与分析

2.1 保温时间对速冻熟制面条品质的影响

2.1.1 保温时间对速冻熟制面条质构的影响 通过预试验得出传统工艺煮至面条白芯处消失的时间为3 min,而煮制面条1.5 min后关火进行保温不能产生足够的热量使面条继续糊化。保温时间大于5 min,水温低于淀粉的糊化温度。在煮面时间2、2.5 min的条件下分别进行1、2、3、4、5 min的关火保温加热。从图1、图2、图3中可以看出,随着保温加热时间的延长,速冻熟制面条的硬度、剪切力、拉断力总体上都呈先增大后减小的趋势。煮2 min保温4 min、煮2.5 min保温3 min的速冻熟制面条质构较优,因为面条的拉断力、剪切力均与面条的筋道感和硬度呈正相关[11]。

图1 保温时间对速冻熟制面条硬度的影响

图2 保温时间对速冻熟制面条拉断力的影响

2.1.2 保温时间对速冻熟制面条糊化度的影响 从图4中可以看出,随着保温时间的延长,微波速冻面条的糊化度不断增加,在煮2 min+保温4 min和煮2.5 min+保温3 min时,面条的糊化度已不再变化,说明面条中的淀粉基本上已经糊化。面条的糊化度一般在80%以上[12]。

图3 保温时间对速冻熟制面条剪切力的影响

图4 保温时间对速冻熟制面条糊化度的影响

2.1.3 保温时间对速冻熟制面条质构的影响 从表2中可以看出,随着保温时间的增加,面条的感官得分出现先增加后减小的趋势,其中在煮2 min+保温4 min、煮2.5 min+保温3 min条件下速冻熟制面条的感官评分较高，分别为81.4和83.4分。

2.1.4 煮面时间对耗电量的影响 从表3中可以看出,随着煮面时间的增加,耗电量也在不断增加。结合质构特性、糊化度、耗电量及感官评分可以得出:煮2 min+保温4 min或煮2.5 min+保温3 min在保证面条品质的前提下耗电量较小。

表2 保温时间对速冻熟制面条感官品质的影响

表3 煮面时间对耗电量的影响

2.2 不同速冻工艺对速冻熟制面条的影响

2.2.1 速冻工艺对速冻熟制面条质构的影响 从表4中可以看出,在-40 ℃的条件下速冻熟制面条的质构指标明显优于在-20 ℃下的[11],这可能是因为速冻温度较低,面条内部达到冰点以下的时间过长,水分子形成的晶核不稳定,容易被其他水分子的热运动分散；同时由于降温时间较长,大量水分子有足够的时间位移并集中到晶核上,使晶核增大,形成大的冰晶体,对细胞的机械损伤较严重[13]。在-40 ℃下速冻20 min之后,速冻面条的硬度、弹性、粘聚性、咀嚼性和剪切力指标没有显著性变化。

表4 速冻工艺对速冻熟制面条质构的影响

2.2.2 不同速冻工艺对速冻熟制面条感官评分的影响 从表5可以看出,在-40 ℃条件下速冻熟制面条的整体感官评分要高于在-20 ℃下的；但在-40 ℃下速冻20 min之后的感官评分基本上没有变化。

结合质构和感官评分可以得出,最佳的速冻工艺条件为在-40 ℃下速冻20 min。

表5 不同速冻工艺对速冻熟制面条感官评分的影响

2.3 不同复热时间对速冻熟制面条品质的影响

2.3.1 不同复热时间对速冻熟制面条断条率的影响 从图5中可以看出,随着复热时间的增加,在微波复热90 s时速冻面条的断条率最低。这可能是因为当复热时间过短时,面条中的冰晶没有融化；当复热时间过长时,分子运动加速,水分散失速度加快,导致面条的断条率增长[14]。

图5 复热时间对速冻熟制面条断条率的影响

2.3.2 复热时间对速冻熟制面条感官评分的影响 从表6中可以看出,随着复热时间的延长,速冻熟制面条的感官评分呈现先减小后增大的趋势。这可能是因为当复热时间过短时,面条内部的晶核没有完全融化,会对面条本身造成一定的机械破坏[15],从而使感官得分下降。

结合断条率、质构特性以及感官得分可以得出,速冻熟制面条的品质在复热90 s条件下较好,感官评分为85.8分。

表6 不同复热时间对速冻熟制面条感官评分的影响

2.4 不同复热功率对速冻熟制面条品质的影响

2.4.1 不同复热功率对速冻熟制面条断条率的影响 从图6可以看出，随着复热功率的减小,面条的断条率逐渐增加。这可能是因为小功率所产生的能量没有使面条内部冰晶融化,会对面条造成一定的破坏,使面条断条严重[15]。

图6 不同复热功率对速冻熟制面条断条率的影响

2.4.2 复热功率对速冻熟制面条感官评分的影响 从表7中可以看出,随着功率的减小，速冻面条的感官得分不断下降。这可能是因为当功率太小时,其所产生的能量不足以融化面条中的冰晶，从而使口感欠佳。

结合断条率和感官得分的变化得出：微波复热的功率以800 W为最佳。

表7 复热功率对速冻熟制面条感官评分的影响

2.5 不同工艺对速冻熟制面条品质的影响

从表8中可以看出：传统工艺所得速冻熟制面条的感官评分最高，为88.62分,但其耗电量最大；节能工艺1和节能工艺2都获得了理想的节能效果,但节能工艺2所得速冻熟制面条的感官评分显著低于传统工艺的(P<0.05)；节能工艺1所得速冻熟制面条的感官评分与传统工艺相比不存在显著性差异,但其耗能量显著低于传统工艺。

表8 不同工艺对速冻熟制面条耗电量和感官得分的影响

2.6 成本核算

每包速冻熟制面条按200 g计算,从生产到消费者食用,不考虑物流、包装人工费等因素,消费者每食用1包速冻熟制面条可以节省0.17 kW·h的电能。

3 结论

本试验研究结果表明：速冻熟制面条的最佳冷冻节能工艺参数为煮面2.5 min+保温3 min,在-40 ℃下速冻20 min,在800 W下复热90 s;该工艺与传统工艺相比，单位耗电量为2.76 (kW·h)/kg,能耗降低了32.25%,且在感官评分方面没有显著性差异。因此该工艺具有良好的工业化应用前景。