炒米电热滚筒烘炒特性及工艺优化

图 雅 乌云塔娜 徐晓旭 孙芊芊 冬 梅

(内蒙古农业大学机电工程学院1，呼和浩特 010018)

(内蒙古农业大学能源与交通工程学院2，呼和浩特 010018)

糜子属禾本科黍属，主要种植在甘肃、河北、内蒙古、山西等省，是干旱半干旱地区的主要杂粮作物和重要的避灾作物，也是中国主要制米作物之一。我国糜子栽培面积和产量均居世界第二位，发展糜子生产对改善人民的膳食结构，增加农民收入，防灾避旱具有重要意义[1]。

炒米是由糜子经过浸泡、蒸煮、烘炒和碾米后得到的干粮食品。炒米出现的比较早，历史悠久，是蒙古民族喜爱吃的传统食品，也是餐桌上不可缺少的主食之一，适合与各种奶食品、奶茶和牛羊肉搭配食用。

20世纪80年代后，人们开始研究和开发各种炒米加工机械设备和加工工艺，不断的改进和完善炒米加工技术，并获得了一定的成效。在内蒙古地区炒米厂遍布各直辖市和旗县，其中大型的有乌兰察布市察右后旗海丰炒米厂、阿鲁科尔沁坤都炒米厂、赤峰巴林右旗大阪镇蒙达炒米厂、通辽市东方炒米厂、呼和浩特市粮食科学研究所炒米厂等，年加工量均达上万吨以上，机械化加工出米率达到53%～58%。产品品种除了传统炒米外有膨化炒米、奶油炒米、炒米渣子及各种调味炒米等。大型工业化生产具有高效、低成本、降低劳动强度、解放劳动力、产品供应量充足。但机械化生产仍以煤炭加热为主，有环境污染和安全卫生隐患，且加工量较大，质量和口感一般，有销售滞后现象。

随着社会发展和生活水平的不断提高，人们对食品的绿色健康、营养、卫生、新鲜及传统味更加重视。本研究中采用电热滚筒机，电加热滚筒壁以热传导方式传递热量烘炒炒米，滚筒的匀速转动和螺旋叶片的搅动使加热均匀、同时有保温功能，与传统铁锅烘炒工艺较相似，炒米的口感更接近传统手工制作，且无污染、干净、卫生，烘炒量一次5～50 kg,小规模生产，可根据市场需求及时供应，提供新鲜炒米。

1 材料与方法

1.1 实验材料

大白糜子：山西忻州市偏关县。

1.2 实验仪器与设备

KL-25型多功能电热滚筒炒货机；CCFG-28型电热锅；LNTF115A型粉碎式砻碾组合米机；CF-11A离心通风机和专用耐高温伸缩通风管。

1.3 实验方法与设计

1.3.1 炒米加工工艺流程

1.3.2 评价指标的测定

1.3.2.1 感官评价

由8名训练有素、有经验和喜爱吃炒米的蒙古族人员组成评价小组进行感官评价，评定分数采用100分值，结果取平均值。主要从产品的形态、色泽、香味、口感等四个方面衡量产品的品质，评价标准见表1[2-4]。

1.3.2.2 烘炒效率的测算

烘炒效率=炒米质量/烘炒所需时间

经碾米去皮和米糠后的产品炒米质量除以对应烘炒过程所用时间。

烘炒效率是在本实验中评定电热滚筒烘炒机烘炒能力的一种指标。即反应电热滚筒机的工作效率。

1.3.2.3 出米率的计算

出米率=炒米质量/原料糜子质量×100%

出米率：原料糜子经浸泡、蒸煮、烘炒和碾米加工去皮和米糠后所得的炒米质量除以所用原料糜子质量的百分率。

1.4 数据统计与分析

实验设3次重复，应用Excel 2007软件进行统计、相关分析、主次排序和最佳因素水平组合。根据实验结果，利用Excel的公式和函数功能进行直观分析，确定优方案；再利用Excel的公式和内置函数进行方差分析显著性检验。

2 结果与分析

2.1 单因素实验分析

室内环境温度24～28 ℃下，原料糜子经凉水浸泡3、6、9、12、18、24 h，在500、800、1 300、1 600 W四种温度下，蒸煮30、40、50、60、80、110 min后，采用电热滚筒烘炒方式进行烘炒。根据已有研究基础和结合设备自身特点提出了12组参数组合方案[5-7]，观察滚筒烘炒状态及炒米的色泽、口感等。其实验设计与结果分析见表2。

表2 单因素实验设计与结果分析

当室内温度24～28 ℃时，用凉水浸泡糜子3～9 h，蒸煮40～60 min后，在200～300 ℃温度下烘炒的炒米色泽鲜米黄色，口感正常；当浸泡时间继续增加到10～24 h、蒸煮时间60～110 min后，相同温度下烘炒的炒米色泽暗淡、口感异常，从而浸泡时间不易过长。蒸煮时间过短没蒸透时，糜子内部有白芯，在烘炒中出现米粒开花，形态不完整。若不经过浸泡，直接水煮或浸泡后蒸煮时间过长，使得糜子过于软烂，烘炒时粘在滚筒内壁，出现焦糊、冒烟现象，需要用工具清理滚筒内壁10～15 min，并用风机排出烟气，其他情况无需使用风机。由此得知，电热滚筒烘炒技术适用于炒米加工，且因素水平设置的合理时不需要用风机排出烟气。根据上述结论，以浸泡时间0～9 h、蒸煮功率500～1 600 W、蒸煮时间40～100 min、烘炒温度200～300 ℃选为进一步研究的因素水平范围。

2.2 正交实验设计与结果分析

2.2.1 正交实验设计

本实验设计中每批次以取2.5 kg 原料糜子为实验样品，重复做3次，取平均值[8-10]。因素及水平如表3。

表3 因素水平表

2.2.2 正交实验结果分析[11-16]

从表4和表5看出，对于烘炒效率指标的影响程度，烘炒温度是影响极显著的，浸泡时间和蒸煮时间的影响是显著的。在所选取的各因素水平范围内，对该指标影响程度的重要性主次顺序和优方案为：D>A>C>B和D1A2C4B1，即浸泡时间3 h、蒸煮功率500 W、蒸煮时间40 min、烘炒温度300 ℃；对于感官评价指标的影响程度，浸泡时间和蒸煮时间的影响是显著的。其重要性主次顺序和优方案为：C>A>B>D和C4A2B1D1，即浸泡时间3 h、蒸煮功率500 W、蒸煮时间40 min、烘炒温度300 ℃；对于出米率指标的影响程度，浸泡时间的影响是显著的。其重要性主次顺序和优方案为：出米率：A>B>D>C和A2B2D1C4，即浸泡时间3 h、蒸煮功率800 W、蒸煮时间40 min、烘炒温度300 ℃。

表4 实验结果

同时，从图1趋势图中的因素与指标的关系可看出，指标随因素数值增大的变化趋势，更直观判断因素的主次及优化趋势。

图1 因素与指标的关系图

通过综合平衡法分析得出综合的优方案。具体平衡过程为：因素A中3个衡量指标均取A2。其中出米率指标的A因素是最主要因素，其他两个指标中均第二重要因素，从方差分析表5得知，A因素对三个指标均有显著影响，因此取A2。

烘炒效率和感官评价指标中取B1，出米率指标中取B2。从实验结果方差分析表5和因素与指标趋势图得知，B因素对3个指标影响均不显著。其烘炒效率指标的主次顺序中处于末位，感官评价指标中处于第三位，出米率指标中处于第二位。考虑本实验中最重要指标为感官评价指标，再结合分析选取B1，B因素对3个衡量指标影响均不大。

表5 实验结果的直观分析和方差分析

注：*为显著(P<0.05),**为极显著(P<0.01)。

因素C中3个衡量指标均取C4。对于感官评价指标，C因素是最主要因素，是首选因素。从实验结果方差分析表5得知，C因素对烘炒效率和感官评价指标均有显著影响，最终选取C4。

因素D中3个衡量指标均取D1。对烘炒效率指标，D因素是最主要因素。从实验结果方 差分析表5得知，D因素对烘炒效率有极显著影响。在其他两个指标中分别排序第三和末位，最终选取D1。

采用综合平衡法分析[15，16]和结合以往研究基础，最终获得的优方案为A2B1C4D1，即浸泡时间3 h、蒸煮温度500 W、蒸煮时间40 min、烘炒温度300 ℃时综合指标达到最佳。对此结论同样选取2.5 kg/每样 糜子为实验样品，重复做3次，取平均值的方式进行了验证实验。得出炒米的烘炒效率66 g/min，感官指标85分，出米率63.8%。

3 结论

电热滚筒烘炒以热传导方式传递热量，能炒出浓郁的米香味，较适合炒米的烘炒。但蒸煮糜子没蒸透或糜子皮开裂过多至软烂时，烘炒过程中易崩裂开花或焦糊在滚筒内壁上，需要不停的清理滚筒内壁10～15 min，并用风机排除烧焦烟气，此时对炒米质量和出米率的影响较大。

烘炒温度和时间很关键。烘炒温度过低时，烘炒时间较长、效率低、炒不出米香味；烘炒温度过高时，水分未充分蒸发前外表焦糊和崩裂开花，影响口感、色泽。因此合理选择烘炒温度和时间很关键。但其受多种因素的影响，不易精准预定。本实验不断取样观察和咀嚼口感的方法确定烘炒时间，计算出电热滚筒烘炒效率。

实际生产中除考虑上述实验因素外，原料品种、喂入量、滚筒转速及排蒸气速度等其他因素对产品质量及烘炒效率也有一定影响。本实验得知，电热滚筒烘炒技术适用于炒米加工，且产品综合指标较高。