“白吉饃”氣體射流烘烤工藝的優化

魏振東 肖旭霖 曹 佳

“白吉饃”氣體射流烘烤工藝的優化

魏振東 肖旭霖 曹 佳

(陜西師范大學食品工程與營養科學學院，西安 710062)

探索一種將氣體射流技術應用于白吉饃烘烤的新方法，原理是用加熱的氣體高速沖擊面胚以保證面胚在短時間內獲得足夠的熱量，最終達到省時和降低能耗的目的，使用二次通用旋轉和頻率分析法進行烘烤工藝的優化，以比容和彈性作為評價指標，最優烘烤工藝的結果如下:以比容為優化指標:烘烤時間7．95 min，烘烤溫度177．6℃，距離45 mm。以彈性為優化指標:烘烤時間6．95 min，烘烤溫度174．4℃，距離48 mm。結果表明氣體射流技術可以應用于烘制白吉饃，這種新方法不但降低了能耗，同時也將傳統方法的烘烤時間縮短了近一半。

氣體射流沖擊 熱管 優化 烘烤 白吉饃 節能

“肉夾饃”是陜西名小吃，也是中華名吃，它深受人民的喜愛。肉夾饃所用的饃稱為白吉饃，其夾上臘汁肉就是著名的西安小吃“肉夾饃”。肉夾饃雖然名聲在外，由于加工技術的落后，加工設備的簡陋，一直沿用古法加工，烘烤設備多為土坯煤爐子，極大地浪費了資源，碳排放較高，污染環境;家庭作坊式生產耗時耗力，制作時間長，產量低，衛生安全狀況令人擔憂。

氣體射流沖擊技術(Air－impingement Roasting Technique)是將具有一定壓力的加熱氣體，經一定形狀的噴嘴噴出，直接沖擊物料表面的一種新的干燥和烘烤方法［1］。對于表面不規則的物料，可以擴大受熱面積，避免了常規加熱方法中能量傳遞不均的問題。噴出的氣體有極高的速度，直接沖擊到物料表面時，氣流與物料表面之間產生非常薄的邊界層，因此，傳熱系數比常規的干燥和烘烤方式要高幾倍以至一個數量級［2］。

本研究采用二次通用旋轉法對氣體射流沖擊“白吉饃”烘烤工藝進行分析和優化，為射流沖擊技術的研究提供試驗依據。

1 材料與方法

1．1 材料與儀器

高筋小麥粉:市售;安琪牌酵母:安琪酵母股份有限公司;金龍魚食用調和油:西安嘉里油脂工業有限公司。

自制氣體射流沖擊實驗機(配有雙排管噴嘴和熱管［3］)，結構見圖1;自制柔軟度測定儀;自制白吉饃烘烤架;BS224S電子天平:北京賽多利斯系統有限公司;GSP－9080MBE隔水式恒溫培養箱:上海博訊實業有限公司。

圖1 氣體射流烘烤機示意圖

1．2 試驗方法

1．2．1 試驗條件

面團揉制條件:先將少量酵母用溫水充分溶解，與適量的小麥粉混合，充分揉勻面團后，再揉制10 min，然后加入少量的食用油，與面團充分混合均勻。

發酵條件:將隔水式恒溫培養箱預先升溫至29℃，發酵時間80 min，體積明顯增大，內部有均勻的氣泡即可。

烘烤條件:射流沖擊試驗機預先升溫至180℃。

1．2．2 工藝流程

和面→揉制→發酵→制胚→醒發→烘烤→出爐→成品

1．2．3 操作要點

原料:50 g小麥粉，30 mL水，2 mL油和0．2 g酵母為烤制一個白吉饃的用量。

發酵:發酵時面團上蓋一塊濕布，以防面團水分散發過快，表面過干;發酵后取出制胚，厚度不得超過12 mm，醒發5 min后，進行烘烤。

餅的放置方式:餅的放置示意圖如圖2所示，將餅胚1放置在成支架2上，垂直放入烘烤室內，熱氣流由伸縮噴嘴3噴出。

圖2 餅的放置方式示意圖

烘烤工藝:噴嘴從兩側噴射出熱氣流，烤制3 min后取下烤架上的成型板，再烘烤4 min后取出。

1．2．4 試驗設計

固定因素:噴嘴直徑12 mm;噴嘴個數為每側各3個;噴嘴間距84 mm;風速13 m/s。

試驗因素水平設計:以烘烤時間、烘烤溫度和噴嘴距物料表面距離(以下簡稱距離)作為試驗因素，以比容和彈性作為測量指標。采用二次通用旋轉組合法，因素水平的設計如表1所示。

表1 因素水平表編碼表

1．2．5 測定方法

比容的測定:比容采用菜籽置換法測定［4］。

彈性的測定:彈性采用文獻［5］柔軟度測定儀測定，如圖3所示。

壓縮一定時間后，抬起導桿，測定面餅回彈的距離，回彈距離除以壓縮距離，即為面餅彈性。

圖3 柔軟度測定儀

2 結果與討論

2．1 各因素與比容、彈性之間的關系

試驗方案及結果見表2。

表2 試驗方案及結果

用DPS軟件對表2的試驗數據進行分析，可得用編碼值表示的比容Y1和彈性Y2優化過的二次回歸方程:

對回歸方程的失擬性檢驗Fy1=1．853 33，P=0．190 0＞0．05;Fy2=2．354 78，P=0．116 7＞0．05差異不顯著，可認為所選用的二次回歸模型是適當的;回歸顯著性檢驗Fy1=6．125 68，P=0．005 9＜0．05;Fy2=16．316 49，P=0．000 1＜0．05極顯著，說明模型的預測值與實際值非常吻合，模型成立。

表3 回歸系數及變量分析

方程的決定系數R2＞0．8，說明此方程在本試驗中有意義。從對方程Y1的偏回歸系數的檢驗結果表明:X1、X2、X3

2的偏回歸系數達到極顯著水平(P＜0．01)，說明試驗因子對響應值影響極顯著，且不是簡單的線性關系［6］;而交互項均未達到顯著水平(P＞0．05)，即各因子之間的交互作用不顯著，但由于二次項系數之間具有相關性，因此，這些微弱的交互項，原則上不能刪除［7］。對方程Y2的偏回歸系數的檢驗結果表明:X2、X12、X2

2、X3

2的偏回歸系數達到極顯著水平(P＜0．01)，說明試驗因子對響應值影響極顯著，且不是簡單的線性關系;而交互項X1X3、X2X3達到顯著水平(P＜0．05)。

2．2 工藝參數的效應分析

2．2．1 三因素對比容的影響

圖4為烘烤時間(X1)和烘烤溫度(X2)，烘烤時間(X1)和距離(X3)，烘烤溫度(X2)和距離(X3)對產品比容(Y1)的互作效應分析圖。由圖4a可以看出，比容(Y1)隨著烘烤時間(X1)和烘烤溫度(X2)的升高而升高，在到達一定值后保持不變;由圖4b、圖4c可以看出比容(Y1)隨著距離(X3)的升高，呈先升高后下降的趨勢，原因是距離過近或者過遠，都會導致傳熱速率降低，降低了烘烤溫度。

圖4 三因素對產品比容的影響

2．2．2 三因素對彈性的影響

圖5為烘烤時間(X1)和烘烤溫度(X2)，烘烤時間(X1)和距離(X3)，烘烤溫度(X2)和距離(X3)對產品彈性(Y2)的互作效應分析圖。可以看出，各因素對彈性(Y2)的影響顯著，呈先升高后下降的趨勢，說明各交互因子均有一個最佳編碼組合使彈性(Y2)達到最高，先升高后下降是因為烘烤后期溫度過高或烘烤時間過長導致面餅內部水分喪失過多所致。

圖5 三因素對產品彈性的影響

2．3 射流沖擊烘烤白吉饃工藝的優化

2．3．1 白吉饃比容的優化工藝參數

通過DPS軟件分析，采用頻率分析法尋優［8］，其中比容大于1．91的34個方案中，對數學回歸模型分析的結果列于表4。在95%的置信區間內比容大于1．91的優化方案為:烘烤時間7．7～8．2 min，烘烤溫度174．8～180．4℃，距離43．8～46．8 mm。取優化后獲得比容的平均值方案，X1=7．95 min，X2=177．6℃，X3=45．3 mm≈45 mm。

表4 大于1．91的方案中各變量取值的頻率分布

2．3．2 白吉饃彈性的優化工藝參數

通過DPS軟件分析，采用頻率分析法尋優，其中彈性大于0．80的17個方案中，對數學回歸模型分析的結果列于表5。在95%的置信區間內比容大于0．8的優化方案為:烘烤時間6．6～7．3 min，烘烤溫度170．6～178．1℃，距離46．0～49．2 mm。取優化后獲得比容的平均值方案，X1=6．95 min，X2=174．4℃，X3=47．6 mm≈48 mm。

表5 大于0．8的方案中各變量取值的頻率分布

3 結論

3．1 比容Y1和彈性Y2優化過的二次回歸方程為:

對方程進行了失逆性檢驗Fy1=1．853 33，P=0．190 0＞0．05;Fy2=2．354 78，P=0．116 7＞0．05差異不顯著;回歸顯著性檢驗Fy1=6．125 68，P=0．005 9＜0．05;Fy2=16．316 49，P=0．000 1＜0．05極顯著。模型成立。

3．2 采用頻率分析法尋優，對各目標函數進行函數優化，得出了各目標函數的烘烤時間、烘烤溫度和距離的最優組合。

比容:烘烤時間7．95 min，烘烤溫度177．6℃，距離45 mm。

彈性:烘烤時間6．95 min，烘烤溫度174．4℃，距離48 mm。

［1］孟慶輝，肖旭霖，呂曉東．蘋果片氣體射流沖擊干燥工藝的優化［J］．農產品加工，2008(11):56－59

［2］高振江．氣體射流沖擊顆粒物料干燥機理與參數試驗研究［D］．北京:中國農業大學，2000

［3］孟慶輝．氣體射流沖擊節能技術在蘋果干燥加工中的應用研究［D］．西安:陜西師范大學，2009

［4］GB/T 17320—1998，饅頭制作與評價［S］．北京:中國標準出版社，1998

［5］劉長虹．饅頭的品質評價體系及方法［J］．糧食與食品工業，2008，1(15):04－09

［6］倪函．氣流膨化馬鈴薯復合片的工藝研究［D］．西安:陜西師范大學，2009

［7］盧恩雙，宋世德，郭滿才．回歸通用旋轉設計的幾個問題［J］．西北農林科技大學學報，2002，30(5):110－113

［8］劉寧，朱振寶，仇農學．苦杏仁蛋白提取工藝優化及氨基酸分析［J］．中國油脂，2008，33(1):26－29．

Optimization of Air-impingement Roasting for“Baiji bun”

Wei Zhendong Xiao Xulin Cao Jia
(College of Food Engineering and Nutritional Science，Shanxi Normal University，Xi'an 710062)

The article tries to find a new way to make Baiji buns by Air-impingement roasting technique，and the principle is to use the heating gas to impact the surface of pasta in high-speed to get enough heat in a short time．The target is to save time and reduce energy consumption．The baking process is carried out optimization by general rotator and a frequency analysis method．The evaluation index is specific volume and flexibility．The result of obtained baking process is that:the time is 7．95 min;the temperature is 177．6℃;the distance is 45 mm;and this is to use specific volume as the optimization index．The flexibility is used as the index:the time is 6．95 min;the temperature is 174．4;the distance is 48 mm．The result shows that the Air-impingement roasting technique can be used to roast Baiji buns．Besides，the new way can reduce energy consumption and save the roasting time．

air-impingement，heat pipe，optimization，roasting，Baiji bun，energy efficiency

TS201．1

A

1003－0174(2012)08－0093－05

2011－11－16

魏振東，男，1985年出生，碩士，食品加工工程

肖旭霖，男，1955年出生，副教授，食品加工工程