冷凍節(jié)能工藝對速凍熟制面條品質(zhì)影響的研究

王 娜,潘治利,康彥春,索 標(biāo),謝新華,艾志錄*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,河南 鄭州 450002;2.河南省冷鏈?zhǔn)称饭こ碳夹g(shù)研究中心,河南 鄭州 450002;3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 大宗糧食加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 鄭州 450002)

面條是我國北方地區(qū)的重要主食之一[1]。目前我國市場上的即食面以油炸方便面為主[2]。眾所周知,油炸方便面是經(jīng)過棕櫚油油炸制作而成的,其制作過程會造成面條的營養(yǎng)成分流失[3],而且會產(chǎn)生一種有毒物質(zhì)——丙烯酰胺,丙烯酰胺是WHO和歐盟明令限量的一種有害物質(zhì),長期食用會使人體癌變[4]。隨著人們生活品質(zhì)的提高,生活節(jié)奏的加快,對健康、方便、快捷食品的需求大大增加。速凍熟制面條不僅有普通油炸方便面的速食性,且口感和營養(yǎng)方面比油炸方便面更佳,而且不含防腐劑,因此受到越來越多人的青睞。國內(nèi)外學(xué)者對速凍熟制面條制作工藝[5]和改良劑[6]的研究較多,例如：馮俊敏等確定了速凍面條的最佳制作工藝和玻璃化保存對速凍面條品質(zhì)的影響等；張潔等研究了木薯淀粉、谷朊粉、黃膠原、碳酸鈉等的添加對速凍面條品質(zhì)的影響。前人的研究多是以改良品質(zhì)為主要目的,側(cè)重于冷凍節(jié)能工藝方面的研究較少。

本文利用保溫加熱方法、冷凍工藝以及改變復(fù)熱的方式,利用白度、質(zhì)構(gòu)特性、糊化度、斷條率等衡量指標(biāo),以能耗值和感官評分為指標(biāo),研究了冷凍節(jié)能工藝對速凍熟制面條品質(zhì)的影響,旨在為制定速凍熟制面條的節(jié)能工藝提供科學(xué)依據(jù)和生產(chǎn)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試面粉購自河南天香面業(yè)有限公司,其水分、蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪和碳水化合物含量分別為12%、21%、70%、3%和24%。所用試劑有10 mol/L的KOH溶液、0.2 mol/L HCl溶液、碘溶液等。

1.2 主要儀器與設(shè)備

TA-XT plus質(zhì)構(gòu)儀,北京微訊超技儀器技術(shù)有限公司;MDF-U5412醫(yī)用冷凍箱,中科美菱低溫科技有限責(zé)任公司;DMT-5型電動面條機(jī),山東龍口復(fù)興機(jī)械有限公司;TECMAN微型電力檢測儀,泰克曼電子儀器控股有限公司;T6新世紀(jì)紫外分光光度計(jì),北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;7S-1磁力加熱攪拌器,金壇市富華儀器有限公司;minoltaColor miniscan CR400色差儀,日本美能達(dá)公司;TDL-5000BR離心機(jī),上海安亭科學(xué)儀器廠;KD21C-C2型微波爐,廣州美的微波爐制造有限公司;ALPHAL-4LD-plus臺式真空冷凍干燥機(jī),德國CHRIST。

1.3 速凍熟制面條的工藝

1.3.1 傳統(tǒng)速凍面條的制作工藝[8]其制作工藝流程為小麥粉、水、食鹽→和面→醒面→復(fù)合壓延→切條→煮面→冷卻→包裝→速凍→冷藏。

1.3.2 速凍熟制面條的節(jié)能工藝 其節(jié)能工藝流程為小麥粉、水、食鹽→和面→醒面→復(fù)合壓延→切條→煮面→保溫(不同的保溫工藝)→冷卻→包裝→速凍(不同的速凍工藝)→-18 ℃凍藏→復(fù)熱(不同的復(fù)熱工藝)。

1.3.3 速凍熟制面條的煮面節(jié)能工藝研究

1.3.3.1 速凍熟制面條的速凍節(jié)能工藝 在-20 ℃速凍溫度下,分別選取15、20、25、30、35 min，對冷凍面條進(jìn)行速凍;在-40 ℃的速凍下,分別選取10、15、20、25、30 min，對冷凍面條進(jìn)行速凍[4]。

1.3.3.2 速凍熟制面條的復(fù)熱節(jié)能工藝 取面條50 g,在功率800 W下,分別選取30、60、90、120、150 s進(jìn)行復(fù)熱；另外，分別在800、560、400、240 W條件下進(jìn)行90 s復(fù)熱。以質(zhì)構(gòu)特性、斷條率以及感官評分為指標(biāo)進(jìn)行比較,確定最佳復(fù)熱時間和復(fù)熱功率。

1.4 相關(guān)指標(biāo)的測定

1.4.1 質(zhì)構(gòu)特性的測定 稱取20 g速凍熟制面條，在1000 mL水中煮30 s,然后撈出，放入500 mL去離子水中浸泡30 s；將浸泡好的面條用漏勺撈出，然后濾水l min，最后用質(zhì)構(gòu)儀測定,每個瀝干樣品測定5次，取平均值[9]。

質(zhì)構(gòu)試驗(yàn)條件:探頭p50；測前速度1.0 mm/s；測試速度0.8 mm/s；測后速度1.0 mm/s；壓縮比80%；觸發(fā)力0.05 N。

剪切試驗(yàn)條件:探頭A/LKB-F；測前速度1.0 mm/s；測試速度0.8 mm/s；測試后的速度1.0 mm/s；壓縮比90%；觸發(fā)力0.05 N。

拉伸試驗(yàn)條件:探頭A/SFR；測前速度1.0 mm/s；測試速度1.0 mm/s；測試后的速度8 mm/s；觸發(fā)距離100 mm；觸發(fā)力0.005 N。

1.4.2 糊化度的測定[10]用紫外分光光度計(jì)測定糊化度；糊化度的計(jì)算公式如下:

由表1可知，發(fā)動機(jī)E處于部裝狀態(tài)，且渦輪部裝任務(wù)t4于2015/4/1 08:42開始操作但尚未完成，故Out3為空。將t4,t5,t6視為虛擬整體任務(wù)，t3=t4∪t5∪t6，這里不再單獨(dú)記錄t4,t5,t6的輸出，將其輸出合并為t3的輸出因?yàn)闇u輪部裝任務(wù)t4尚未完成，所以暫時無法確定TE3=max{TE4,TE5,TE6}和用?表示。

(1)

1.4.3 斷條率的測定 選取20根200 mm長的面條,用微波進(jìn)行復(fù)熱；將復(fù)熱過的面條用冷水過濾,然后統(tǒng)計(jì)其中折斷面條的根數(shù)n,斷條率的計(jì)算公式為:

(2)

1.4.4 感官評價 參照GB/T 10220─2012對速凍熟制面條的感官品質(zhì)進(jìn)行評價。評定小組由15位專業(yè)的品嘗人員組成；將樣品隨意放置,按表1中的評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分,取其平均值作為最終的感官得分。

1.4.5 消耗電能的測定 采用TECMAN微型電力檢測儀,測定速凍熟制面條在制備過程中以及復(fù)熱過程中所消耗的電能,測定不同生產(chǎn)工藝的單位耗能量[7],計(jì)算節(jié)能生產(chǎn)工藝的節(jié)能率。

(3)

式(3)中:W為整個制備工藝的耗電量；m為制得的即食面條的質(zhì)量。

(4)

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16.0軟件和Origin 8.5對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表1 速凍熟制面條的感官評分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 保溫時間對速凍熟制面條品質(zhì)的影響

2.1.1 保溫時間對速凍熟制面條質(zhì)構(gòu)的影響 通過預(yù)試驗(yàn)得出傳統(tǒng)工藝煮至面條白芯處消失的時間為3 min,而煮制面條1.5 min后關(guān)火進(jìn)行保溫不能產(chǎn)生足夠的熱量使面條繼續(xù)糊化。保溫時間大于5 min,水溫低于淀粉的糊化溫度。在煮面時間2、2.5 min的條件下分別進(jìn)行1、2、3、4、5 min的關(guān)火保溫加熱。從圖1、圖2、圖3中可以看出,隨著保溫加熱時間的延長,速凍熟制面條的硬度、剪切力、拉斷力總體上都呈先增大后減小的趨勢。煮2 min保溫4 min、煮2.5 min保溫3 min的速凍熟制面條質(zhì)構(gòu)較優(yōu),因?yàn)槊鏃l的拉斷力、剪切力均與面條的筋道感和硬度呈正相關(guān)[11]。

圖1 保溫時間對速凍熟制面條硬度的影響

圖2 保溫時間對速凍熟制面條拉斷力的影響

2.1.2 保溫時間對速凍熟制面條糊化度的影響 從圖4中可以看出,隨著保溫時間的延長,微波速凍面條的糊化度不斷增加,在煮2 min+保溫4 min和煮2.5 min+保溫3 min時,面條的糊化度已不再變化,說明面條中的淀粉基本上已經(jīng)糊化。面條的糊化度一般在80%以上[12]。

圖3 保溫時間對速凍熟制面條剪切力的影響

圖4 保溫時間對速凍熟制面條糊化度的影響

2.1.3 保溫時間對速凍熟制面條質(zhì)構(gòu)的影響 從表2中可以看出,隨著保溫時間的增加,面條的感官得分出現(xiàn)先增加后減小的趨勢,其中在煮2 min+保溫4 min、煮2.5 min+保溫3 min條件下速凍熟制面條的感官評分較高，分別為81.4和83.4分。

2.1.4 煮面時間對耗電量的影響 從表3中可以看出,隨著煮面時間的增加,耗電量也在不斷增加。結(jié)合質(zhì)構(gòu)特性、糊化度、耗電量及感官評分可以得出:煮2 min+保溫4 min或煮2.5 min+保溫3 min在保證面條品質(zhì)的前提下耗電量較小。

表2 保溫時間對速凍熟制面條感官品質(zhì)的影響

表3 煮面時間對耗電量的影響

2.2 不同速凍工藝對速凍熟制面條的影響

2.2.1 速凍工藝對速凍熟制面條質(zhì)構(gòu)的影響 從表4中可以看出,在-40 ℃的條件下速凍熟制面條的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)明顯優(yōu)于在-20 ℃下的[11],這可能是因?yàn)樗賰鰷囟容^低,面條內(nèi)部達(dá)到冰點(diǎn)以下的時間過長,水分子形成的晶核不穩(wěn)定,容易被其他水分子的熱運(yùn)動分散；同時由于降溫時間較長,大量水分子有足夠的時間位移并集中到晶核上,使晶核增大,形成大的冰晶體,對細(xì)胞的機(jī)械損傷較嚴(yán)重[13]。在-40 ℃下速凍20 min之后,速凍面條的硬度、彈性、粘聚性、咀嚼性和剪切力指標(biāo)沒有顯著性變化。

表4 速凍工藝對速凍熟制面條質(zhì)構(gòu)的影響

2.2.2 不同速凍工藝對速凍熟制面條感官評分的影響 從表5可以看出,在-40 ℃條件下速凍熟制面條的整體感官評分要高于在-20 ℃下的；但在-40 ℃下速凍20 min之后的感官評分基本上沒有變化。

結(jié)合質(zhì)構(gòu)和感官評分可以得出,最佳的速凍工藝條件為在-40 ℃下速凍20 min。

表5 不同速凍工藝對速凍熟制面條感官評分的影響

2.3 不同復(fù)熱時間對速凍熟制面條品質(zhì)的影響

2.3.1 不同復(fù)熱時間對速凍熟制面條斷條率的影響 從圖5中可以看出,隨著復(fù)熱時間的增加,在微波復(fù)熱90 s時速凍面條的斷條率最低。這可能是因?yàn)楫?dāng)復(fù)熱時間過短時,面條中的冰晶沒有融化；當(dāng)復(fù)熱時間過長時,分子運(yùn)動加速,水分散失速度加快,導(dǎo)致面條的斷條率增長[14]。

圖5 復(fù)熱時間對速凍熟制面條斷條率的影響

2.3.2 復(fù)熱時間對速凍熟制面條感官評分的影響 從表6中可以看出,隨著復(fù)熱時間的延長,速凍熟制面條的感官評分呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。這可能是因?yàn)楫?dāng)復(fù)熱時間過短時,面條內(nèi)部的晶核沒有完全融化,會對面條本身造成一定的機(jī)械破壞[15],從而使感官得分下降。

結(jié)合斷條率、質(zhì)構(gòu)特性以及感官得分可以得出,速凍熟制面條的品質(zhì)在復(fù)熱90 s條件下較好,感官評分為85.8分。

表6 不同復(fù)熱時間對速凍熟制面條感官評分的影響

2.4 不同復(fù)熱功率對速凍熟制面條品質(zhì)的影響

2.4.1 不同復(fù)熱功率對速凍熟制面條斷條率的影響 從圖6可以看出，隨著復(fù)熱功率的減小,面條的斷條率逐漸增加。這可能是因?yàn)樾」β仕a(chǎn)生的能量沒有使面條內(nèi)部冰晶融化,會對面條造成一定的破壞,使面條斷條嚴(yán)重[15]。

圖6 不同復(fù)熱功率對速凍熟制面條斷條率的影響

2.4.2 復(fù)熱功率對速凍熟制面條感官評分的影響 從表7中可以看出,隨著功率的減小，速凍面條的感官得分不斷下降。這可能是因?yàn)楫?dāng)功率太小時,其所產(chǎn)生的能量不足以融化面條中的冰晶，從而使口感欠佳。

結(jié)合斷條率和感官得分的變化得出：微波復(fù)熱的功率以800 W為最佳。

表7 復(fù)熱功率對速凍熟制面條感官評分的影響

2.5 不同工藝對速凍熟制面條品質(zhì)的影響

從表8中可以看出：傳統(tǒng)工藝所得速凍熟制面條的感官評分最高，為88.62分,但其耗電量最大；節(jié)能工藝1和節(jié)能工藝2都獲得了理想的節(jié)能效果,但節(jié)能工藝2所得速凍熟制面條的感官評分顯著低于傳統(tǒng)工藝的(P<0.05)；節(jié)能工藝1所得速凍熟制面條的感官評分與傳統(tǒng)工藝相比不存在顯著性差異,但其耗能量顯著低于傳統(tǒng)工藝。

表8 不同工藝對速凍熟制面條耗電量和感官得分的影響

2.6 成本核算

每包速凍熟制面條按200 g計(jì)算,從生產(chǎn)到消費(fèi)者食用,不考慮物流、包裝人工費(fèi)等因素,消費(fèi)者每食用1包速凍熟制面條可以節(jié)省0.17 kW·h的電能。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)研究結(jié)果表明：速凍熟制面條的最佳冷凍節(jié)能工藝參數(shù)為煮面2.5 min+保溫3 min,在-40 ℃下速凍20 min,在800 W下復(fù)熱90 s;該工藝與傳統(tǒng)工藝相比，單位耗電量為2.76 (kW·h)/kg,能耗降低了32.25%,且在感官評分方面沒有顯著性差異。因此該工藝具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。