趙君蘭

法國(guó)肖邦技術(shù)中國(guó)分公司 北京 100038

十九世紀(jì)二十年代，馬爾文肖邦先生認(rèn)為用面團(tuán)測(cè)試儀代替烘焙實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)小麥烘焙品質(zhì)是完全可行的，于1921年發(fā)明了世界上第一臺(tái)吹泡儀，用于模擬面團(tuán)制作中的變化過程，旨在測(cè)量面團(tuán)的韌性和延展性。目前吹泡儀已經(jīng)成為國(guó)際公認(rèn)的面團(tuán)流變學(xué)檢測(cè)設(shè)備，符合GB/T14614.4—2005，AACC 54-30.02，ICC121，NFENISO27971，GOST51415-99等標(biāo)準(zhǔn)[1-2]，在育種、收糧、制粉和工業(yè)烘焙等行業(yè)，吹泡儀都用于面粉的品質(zhì)分析。在國(guó)內(nèi)育種方面，前人[3]的研究發(fā)現(xiàn)吹泡儀P值與SDS沉淀值、面筋指數(shù)和除形成時(shí)間外的所有粉質(zhì)儀參數(shù)呈極顯著相關(guān)，L值與蛋白質(zhì)含量、干面筋含量、濕面筋含量呈極顯著相關(guān)，W值與除干面筋外的所有品質(zhì)指標(biāo)都呈極顯著相關(guān)，說明了吹泡儀參數(shù)P值、L值和W值是弱筋小麥品質(zhì)育種的理想選擇指標(biāo)。在專用粉品質(zhì)檢測(cè)方面，王曉陽(yáng)等[4]發(fā)現(xiàn)當(dāng)小麥粉的吹泡指標(biāo) P 值處于 72～110、L 值 55～70、W 值 140～210 范圍時(shí)，北方饅頭的制作品質(zhì)表現(xiàn)優(yōu)良，證明吹泡儀是估測(cè)和控制北方饅頭專用粉品質(zhì)的有用工具。經(jīng)過八十多年的經(jīng)驗(yàn)結(jié)晶，法國(guó)肖邦技術(shù)公司推出了最新型的全自動(dòng)吹泡儀，其硬件的自動(dòng)化使實(shí)驗(yàn)變得更簡(jiǎn)單、結(jié)果更精準(zhǔn)，其軟件的多功能性使面團(tuán)性能的檢測(cè)存在更多的可能。

1 吹泡儀的工作原理

一直以來，無論吹泡儀進(jìn)行怎樣的創(chuàng)新和變革，其檢測(cè)原理一直未變。吹泡儀由三個(gè)部分組成：和面機(jī)、吹泡器、數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。吹泡儀測(cè)試的是在充氣膨脹變成面泡過程中面團(tuán)的粘彈性，整個(gè)測(cè)試包括四個(gè)主要步驟。

“面粉和鹽水的混合→5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)面片的制備→面片的醒置→向面片內(nèi)充入氣體直至面片變成面泡且破裂”，這些步驟模擬了面團(tuán)發(fā)酵的整個(gè)過程：壓片，搓圓，成型，最后發(fā)酵過程中產(chǎn)生二氧化碳使面團(tuán)產(chǎn)生形變。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)吹泡實(shí)驗(yàn)曲線

以“W”表示使面團(tuán)產(chǎn)生形變所做的功，計(jì)算公式為：W=6.54S。S代表曲線下方的面積，以cm2計(jì)算，參數(shù)W被稱為“面粉的烘培力”，代表氣泡完成形變所做的功。

Ie值代表面團(tuán)的彈性系數(shù)，當(dāng)面泡中注入200mL空氣時(shí)所對(duì)應(yīng)的“L”值為40mm，內(nèi)壓用另一個(gè)參數(shù)“P200”表示，Ie=（P200/P）×100%。Ie值越高，面泡膨脹的阻力越大。但如果Ie值過高，則會(huì)出現(xiàn)面團(tuán)皺縮的現(xiàn)象（特別是在面片擠出和壓平的過程中表現(xiàn)較為明顯）。相反，如果Ie值太低，面團(tuán)極不穩(wěn)定，尤其是在制樣的過程中。

標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議實(shí)驗(yàn)下獲得的吹泡實(shí)驗(yàn)曲線如圖1所示，表示面泡內(nèi)部壓力隨時(shí)間的變化。隨著空氣的流入，面片抵抗形變的發(fā)生，當(dāng)氣流量增加到一個(gè)特定值時(shí)，面片內(nèi)部壓力增加，使面片產(chǎn)生形變的壓力代表了面團(tuán)的韌性，即“P”值?！癙”值越大，面團(tuán)的韌性越大。當(dāng)無法承受更多壓力時(shí)，面團(tuán)開始膨脹，一旦氣泡體積開始增加，內(nèi)部壓力就開始降低。氣泡持續(xù)膨脹的時(shí)間依賴于它自身的延展特性。當(dāng)達(dá)到最大延伸力時(shí)，氣泡破裂，內(nèi)部壓力降低到零，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

面團(tuán)的最大延伸性標(biāo)記為“L”值，該值越高，面團(tuán)的延展性越強(qiáng)。也可以以膨脹面積（標(biāo)記為“G”）檢測(cè)面團(tuán)的延展性。公式

2 吹泡儀的檢測(cè)方法

傳統(tǒng)的吹泡儀檢測(cè)方法根據(jù)面團(tuán)制備時(shí)水合方式的不同分為兩類：

第一種是恒量加水法，是指所有的面粉按照相同的水合率加水。一旦確定了目標(biāo)水合率（標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法為15%濕基條件下吸水率50%），實(shí)驗(yàn)開始前操作人員只需要知道面粉的水分含量。該方法操作簡(jiǎn)單，適用于各類面粉的分析。

第二種是適量加水法（或者叫“恒定稠度”），是指面粉按照自身的吸水能力加水。實(shí)驗(yàn)根據(jù)面粉水分和面粉本身吸水能力構(gòu)成。適量加水吹泡實(shí)驗(yàn)首先需要通過稠度儀來確定面粉吸水率。稠度儀是由內(nèi)置有傳感器的和面器和數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)組成，在面團(tuán)稠度達(dá)到（2200±7%）mb標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)的加水量即為吸水率，稠度儀在4min的時(shí)間內(nèi)便可確定出吸水率。適量加水的吹泡實(shí)驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)恒量加水實(shí)驗(yàn)操作完全一樣。為了防止恒量加水和適量加水實(shí)驗(yàn)結(jié)果的混淆，吹泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果參數(shù)進(jìn)行了不同的命名。適量加水時(shí)，P改為 T，L改為 A，G改為 Ex，W改為Fb，Ie改為Iec。隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)高蛋白含量的面粉及小麥的追求日益增多，蛋白是面粉中的主要吸水成分，其吸水能力是自身重量的1.8倍，高蛋白的面粉其吸水率較高。而適量加水吹泡法可以更好地區(qū)分出該類面粉[5]。

3 最新型的AlveoLab全自動(dòng)吹泡儀

Alveolab全自動(dòng)吹泡儀是由兩部分組成，數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)由外置計(jì)算機(jī)完成。如圖2所示，左側(cè)為和面器和醒置室，該部分還包含了自動(dòng)注水系統(tǒng)，右側(cè)為吹泡器。AlveoLab的研發(fā)是基于操作更容易和結(jié)果更準(zhǔn)確的創(chuàng)新理念。

圖2 Alveolab全自動(dòng)吹泡儀

3.1 Alveolab全自動(dòng)吹泡儀的硬件創(chuàng)新

在硬件上，全自動(dòng)吹泡儀提高了主要實(shí)驗(yàn)步驟的自動(dòng)化程度，對(duì)測(cè)試條件進(jìn)行精確的監(jiān)控。從而減少操作者及環(huán)境條件對(duì)結(jié)果的影響。

實(shí)驗(yàn)第一步是面團(tuán)的形成，Alveolab會(huì)根據(jù)操作員的實(shí)驗(yàn)設(shè)定自動(dòng)調(diào)節(jié)水溫、自動(dòng)加水、自動(dòng)和面。實(shí)驗(yàn)第二步是面片的制備，該過程Alveolab配備了自動(dòng)圓切刀和防粘涂層的新型醒置片，具體操作如圖3所示。每一步驟都進(jìn)行了改進(jìn)，使得操作更簡(jiǎn)單、結(jié)果更精確。

圖3 Alveolab面片制作過程

面片制備后陸續(xù)進(jìn)入醒置室進(jìn)行醒置，醒置室溫度恒溫25℃，為了增加實(shí)驗(yàn)效率，Alveolab配備了三組醒置室，可以實(shí)現(xiàn)三組實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)的最后一步是吹泡，這一過程的改進(jìn)是最為突出的，面片的定位和膨脹均在溫濕度可控的操作室內(nèi)全自動(dòng)進(jìn)行，消除了外部條件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，Alveolab的氣泡設(shè)計(jì)為倒置，由于順應(yīng)地心引力的作用使倒置的氣泡更圓，與面制品實(shí)際生產(chǎn)過程更加接近，該過程如圖4和圖5所示。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的溫度控制均由設(shè)備自行控制，無需外接冷卻循環(huán)系統(tǒng)。

圖4 新型吹泡過程

圖5 全自動(dòng)吹泡儀氣泡倒置

圖6 不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境下吹泡結(jié)果的相關(guān)性

Alveolab全自動(dòng)吹泡儀對(duì)各實(shí)驗(yàn)過程操作控制，使檢測(cè)結(jié)果更加精準(zhǔn)。圖6為法國(guó)肖邦應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室在不同實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行吹泡實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，它表明實(shí)驗(yàn)室溫度在20℃和28℃兩種條件下P值、L值、W值、P/L值均存在極顯著正相關(guān)，說明Alveolab全自動(dòng)吹泡儀可以很好地消除實(shí)驗(yàn)室的誤差，降低人為因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

3.2 Alveolab全自動(dòng)吹泡儀的軟件創(chuàng)新

Alveolab現(xiàn)代化的軟件設(shè)計(jì)，滿足我們對(duì)數(shù)據(jù)處理的所有需求：數(shù)據(jù)及圖譜的導(dǎo)入導(dǎo)出、在線對(duì)比及計(jì)算。除此之外，針對(duì)面粉及食品用戶還增加了方便日常生產(chǎn)管理的附加功能。

全自動(dòng)配麥配粉功能，在實(shí)際生產(chǎn)中，面粉廠會(huì)根據(jù)不同的生產(chǎn)目的要對(duì)市場(chǎng)上所提供的小麥進(jìn)行比較、分類和選擇，這一過程中用戶需要依據(jù)吹泡儀的指標(biāo)進(jìn)行小麥和面粉的搭配。全自動(dòng)吹泡儀新軟件設(shè)計(jì)的自動(dòng)配麥配粉功能，用戶可以選擇多達(dá)10個(gè)產(chǎn)品，根據(jù)AlveoLab目標(biāo)值，該軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算最合適的搭配方案；同時(shí)用戶也可以自選所配比例，軟件自動(dòng)給出配麥配粉的結(jié)果，該操作可大大縮短操作時(shí)間、降低人工成本。

改良劑指引功能，吹泡儀也廣泛應(yīng)用在面制品改良劑的選擇上，用于檢測(cè)改良劑在面團(tuán)中的品質(zhì)表現(xiàn)，從而確定添加劑（半胱氨酸、抗壞血酸、酵母活性、葡萄糖等）的最佳使用情況。AlveoLab軟件內(nèi)置改良劑數(shù)據(jù)庫(kù)，改良劑指南功能可以幫助客戶找出達(dá)到目標(biāo)吹泡值的最適添加劑種類。同時(shí)客戶也可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用更新和擴(kuò)充該數(shù)據(jù)庫(kù)。

對(duì)于食品企業(yè)來說，新的吹泡儀軟件可長(zhǎng)期圖示化檢測(cè)某一供應(yīng)商或客戶產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性。另外，為了檢查儀器是否始終處于良好運(yùn)行狀態(tài)，軟件可以在幾分鐘之內(nèi)給出一個(gè)內(nèi)置的精度控制圖。

Alveolab軟件可自動(dòng)生成帶有企業(yè)名稱和企業(yè)標(biāo)識(shí)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果證書。為了確保完整的可追溯性，所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果均可備份。Alveolab滿足多個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，每天可以增加40%的檢測(cè)量，使投資回報(bào)率最大化。

4 Alveolab全自動(dòng)吹泡儀的最新應(yīng)用

AlveoLab全自動(dòng)吹泡儀包括稠度儀分析功能，實(shí)現(xiàn)了更多實(shí)驗(yàn)的可能性。新型軟件預(yù)裝了不同的測(cè)試協(xié)議供選擇，包括經(jīng)典的恒量加水標(biāo)準(zhǔn)吹泡儀協(xié)議和恒量加水稠度協(xié)議；適量加水吹泡協(xié)議和適量加水稠度協(xié)議（適量加水實(shí)驗(yàn)主要用于硬麥或高筋粉[5]）；杜倫麥檢測(cè)協(xié)議；前四種實(shí)驗(yàn)協(xié)議在NG型吹泡儀也同時(shí)具備，除此之外還增加了一些功能性的實(shí)驗(yàn)協(xié)議。

衰減實(shí)驗(yàn)協(xié)議：用于識(shí)別蟲蝕小麥，5個(gè)面片中2個(gè)面片遵循標(biāo)準(zhǔn)吹泡儀協(xié)議，另外3個(gè)面片靜置2h，比較實(shí)驗(yàn)得出的28min和2h曲線（圖7），得到降解指數(shù) DI，DI=（W28-W120）/W28，降解指數(shù)越大說明小麥被蟲蝕越嚴(yán)重。吹泡儀也被公認(rèn)為是檢驗(yàn)蟲蝕小麥簡(jiǎn)單而有效的儀器。

圖7 降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果

松弛實(shí)驗(yàn)協(xié)議：面泡在注入200mL空氣后結(jié)束注氣，隨著與大氣壓力之間平衡的降低而記錄氣泡內(nèi)部壓力。當(dāng)注氣停止后，壓力降到50%時(shí)所需時(shí)間被定義為松弛時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8中所示，T1/2為松弛時(shí)間，松弛時(shí)間短，說明面團(tuán)耐受性差，松弛時(shí)間長(zhǎng)，說明面團(tuán)具有高的抗張力，好的面包胚擁有一個(gè)較長(zhǎng)的松弛時(shí)間。

圖8 松弛實(shí)驗(yàn)結(jié)果

AlveoLab不僅有之前幾款儀器所有的測(cè)試協(xié)議，用戶還可以簡(jiǎn)單快速地定義新的測(cè)試協(xié)議。例如，改變攪拌強(qiáng)度和時(shí)間可讓分析方法更接近某種應(yīng)用，使得吹泡儀結(jié)果更好地預(yù)測(cè)面粉的使用特性。

另外，軟件新增加“一階導(dǎo)數(shù)”結(jié)果，如圖9所示，其中一個(gè)重要的參數(shù)為DMax，該參數(shù)是基于吹泡曲線的一階導(dǎo)數(shù)計(jì)算而來。K.Addo曾經(jīng)在1990年報(bào)道過這個(gè)參數(shù)與面包體積和面包比容均有很好的相關(guān)性，總之，具有很好面包制作潛力的面粉，DMax較低；反之，較高[6]。

圖9 吹泡結(jié)果——一階導(dǎo)數(shù)

BogdanDobraszczyk想要從吹泡的過程中提取更多的信息，提出了用應(yīng)力應(yīng)變（面團(tuán)抵抗形變的能力）來解釋吹泡面泡抵抗形變的能力，應(yīng)力應(yīng)變是指壓力增加時(shí)，面團(tuán)抗張力相應(yīng)增加的特性。于此，新的吹泡儀軟件增加了基于吹泡的一個(gè)新的研究參數(shù)，即應(yīng)力應(yīng)變指數(shù)（SH），其應(yīng)力應(yīng)變曲線的擬合函數(shù)，即y=K·eSH·X，如圖10所示。該應(yīng)力應(yīng)變曲線不同于傳統(tǒng)吹泡曲線（顯示壓力隨時(shí)間變化），它給出了兩個(gè)新的參數(shù)，K（常數(shù)）和SH（應(yīng)力應(yīng)變指數(shù)），能夠識(shí)別出面團(tuán)破裂時(shí)的最大張力。研究顯示，K值與面團(tuán)的韌性P值顯著正相關(guān)，SH值與面團(tuán)的結(jié)構(gòu)正相關(guān)，具有良好SH值的面團(tuán)，其制作出的面包體積更大、面包心紋理更均勻。同時(shí)，SH值低于1時(shí)，氣泡壁不再穩(wěn)定，快速合并導(dǎo)致所持氣體流失，從而影響產(chǎn)品體積和紋理結(jié)構(gòu)[7-9]。

圖10吹泡結(jié)果——應(yīng)力應(yīng)變曲線

5 結(jié)論

吹泡儀操作簡(jiǎn)單、時(shí)間短，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果與面制品品質(zhì)性狀結(jié)合緊密，最新型的Alveolab全自動(dòng)吹泡儀規(guī)避了品質(zhì)檢測(cè)中常見的臺(tái)間差、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、人為因素等問題，將設(shè)備的精準(zhǔn)度提升到一個(gè)更高的水平，更多更深入的應(yīng)用參數(shù)也充分體現(xiàn)了Alveolab在科研及實(shí)際應(yīng)用中的重要性。

[1]GB/T14614.4—2005小麥粉面團(tuán)流變特性測(cè)定 吹泡儀法[S]

[2]AMERICAN.Association of Cereal Chemists.Approvedmethods of the AACC54-30.02

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