陳 璐,孫婷婷,仝江鵬,朱曉月
(布勒(無(wú)錫)商業(yè)有限公司,江蘇 無(wú)錫 214142)
目前大米在食品工業(yè)中的加工方式主要采用濕法磨漿工藝和干法制粉工藝, 濕法工藝需要將大米浸泡24 h 左右,使其充分吸水溶脹,該工藝不僅水消耗量大,廢水處理成本高,還易造成營(yíng)養(yǎng)物流失,并且長(zhǎng)時(shí)間的浸泡也會(huì)導(dǎo)致雜菌生長(zhǎng), 影響產(chǎn)品質(zhì)量安全。 干法工藝則是一種將含水量控制在30%以內(nèi)的制粉方式[1],干法制粉生產(chǎn)效率高,沒(méi)有廢水污染,水溶性物質(zhì)流失少[2],無(wú)需干燥,節(jié)能減排的同時(shí)減少烘干成本, 因此干法制粉工藝符合未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)。 也會(huì)引起行業(yè)的高度關(guān)注。
干法制粉常用的方式有輥式研磨、錘片研磨、氣力研磨等方法,不同的研磨方法所用設(shè)備不同,機(jī)械力也會(huì)有所不同(撞擊、擠壓、剪切、摩擦),那么磨出的大米粉的粒度分布、狀態(tài),理化特性及流變學(xué)特性也會(huì)有所差異。本研究以秈米為原料,探討不同干法制粉工藝對(duì)大米粉品質(zhì)特性的影響。 旨在為大米粉生產(chǎn)工藝提供理論依據(jù), 進(jìn)而對(duì)米粉應(yīng)用開(kāi)發(fā)起到一定的推動(dòng)作用。
廣東產(chǎn)秈米,水分12.6%;硫代硫酸鈉、硼酸、碘化鉀均為分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;蒸餾水自制。
輥式磨、錘片磨、超微粉碎機(jī),布勒(無(wú)錫)商業(yè)有限公司;800150 糊化儀, 德國(guó)布拉班德食品儀器公司;SDMATIC 破損淀粉測(cè)定儀, 法國(guó)肖邦技術(shù)公司;WGB-2000L 智能白度測(cè)定儀, 杭州天成光電有限公司;B180 馬弗爐,納博熱(上海)工業(yè)爐有限公司;FD115 烘箱, 德國(guó)賓得公司;MKU-300 驗(yàn)粉篩,布勒瑞士;LA-960V2 激光粒度儀,HORIBA 公司。
1.3.1 輥式研磨工藝
將900 kg 秈米直接喂入輥式制粉機(jī)MDDP(250 mm × 1 000 mm), 整個(gè)系統(tǒng)包括 4 道皮磨、4道心磨、高方篩、清粉機(jī),研磨可得到不同管道的系統(tǒng)粉,混合得到成品大米粉。
1.3.2 輥式+超微研磨工藝
將900 kg 秈米直接喂入輥式制粉機(jī)MDDP(250 mm × 1 000 mm), 同樣整個(gè)系統(tǒng)包括 4 道皮磨、4 道心磨、高方篩、清粉機(jī),研磨可得到25%左右的管道粉,另外75%粗粒料進(jìn)行超微研磨,最終將管道粉與超微粉混合得到最終成品大米粉。
1.3.3 調(diào)質(zhì)+輥式+超微研磨工藝
將900 kg 秈米預(yù)先分三次調(diào)質(zhì),最終調(diào)質(zhì)到目標(biāo)水分18%, 再將調(diào)質(zhì)后的秈米喂入輥式制粉機(jī)MDDP(250 mm × 1 000 mm),同樣整個(gè)系統(tǒng)包括 4道皮磨、4 道心磨、高方篩、清粉機(jī),研磨可得到25%左右的管道粉, 另外75%粗粒料進(jìn)行超微研磨,最終將管道粉與超微粉混合得到最終成品大米粉。
1.3.4 調(diào)質(zhì)+錘片+超微研磨工藝
將900 kg 秈米預(yù)先分三次調(diào)質(zhì),最終調(diào)質(zhì)到目標(biāo)水分18%, 再將調(diào)質(zhì)后的秈米喂入錘片粉碎機(jī)中,篩孔2 mm,再將錘片后的粗粉進(jìn)行超微粉碎,得到最終的成品大米粉。
1.4.1 水分含量測(cè)定
參照 GB 5009.3—2016,135 ℃烘箱干燥法。
1.4.2 灰分含量測(cè)定
參照GB 5009.4—2016,食品中總灰分測(cè)定法。
1.4.3 破損淀粉測(cè)定
參考SDmatic 破損淀粉測(cè)定儀與米粉[3]。
1.4.4 蛋白質(zhì)測(cè)定
參考GB/T 5009.5—2016, 轉(zhuǎn)化系數(shù)為5.95。
1.4.5 糊化特性測(cè)定
參考GB/T 14490—2008 粘度儀法。
1.4.6 粒徑分布的測(cè)定
利用激光粒度分析儀測(cè)定米粉的粒徑范圍。
原料大米及不同的制粉工藝得到的大米粉的基本理化特性如表1。
表1 原料大米及不同的研磨方式大米粉的理化特性
從表1 所示, 原料中的水分含量為12.6%,灰分為 0.45%, 蛋白質(zhì)含量為 7.6%, 淀粉含量為84.5%。 另外從表1 可看出制粉工藝不同,大米粉的理化特性也有所差異。 調(diào)質(zhì)后的大米粉水分相對(duì)直接干磨的要高;灰分差異不大,其中調(diào)質(zhì)后的大米粉灰分會(huì)偏低, 這可能是由于調(diào)質(zhì)后大米表面的灰塵更容易清理,這與曹松[4]的研究有相似的結(jié)論,入磨水分會(huì)影響最終大米粉的灰分含量,入磨水分高,灰分會(huì)呈現(xiàn)低的趨勢(shì)。 蛋白質(zhì)含量和淀粉含量也是略有差異,這都表明制粉工藝的不同,成品大米粉的基本成分也會(huì)有所差異。
破損淀粉是淀粉顆粒在研磨制粉過(guò)程中受到機(jī)械損傷,從而造成淀粉顆粒表面被損傷,損傷的淀粉具有較高的吸水性, 這會(huì)對(duì)大米粉的加工應(yīng)用產(chǎn)生一定影響。損傷淀粉在合適的范圍內(nèi),米制品的品質(zhì)較好[5]。 根據(jù)1.4.3 測(cè)定米粉的碘吸收值,破損淀粉越多,碘吸收值越高。 由圖1 可以看出,不同的制粉工藝,對(duì)大米產(chǎn)生的機(jī)械力和熱量會(huì)不同,從而導(dǎo)致米粉的碘吸收值不同。 先調(diào)質(zhì)再進(jìn)行研磨得到的大米粉的碘吸收值相對(duì)較低, 直接干法研磨的大米粉碘吸收值相對(duì)較高,這主要是因?yàn)檎{(diào)質(zhì)加水后,大米淀粉吸水溶脹, 減少了淀粉-蛋白基質(zhì)的分子間作用力,研磨溫和且更容易,從而也減少了破損淀粉的溶出。另外調(diào)質(zhì)加水,水的參與也綜合了部分研磨過(guò)程產(chǎn)生的熱量,從而使淀粉受到的熱損傷減小。這與Kumar 等[6]的研究結(jié)果相似,干磨粉的破損淀粉含量相對(duì)較高。 另外,也可看出,多級(jí)研磨得到的大米粉破損淀粉也相對(duì)較高,這與張玉榮[7]的研究結(jié)論一致,即多次研磨受到的機(jī)械力和熱損傷越多,破損淀粉含量越高。
圖1 不同制粉工藝大米粉的破損淀粉碘吸收值對(duì)比
有研究表明, 粒度是影響米粉理化性質(zhì)及其制品品質(zhì)的重要因素[8],所以合理的大米粉粒度分布對(duì)終產(chǎn)品的品質(zhì)至關(guān)重要。從表2 中可看出,不同的研磨方式得到的米粉粒徑也不同。 比較輥式研磨和輥式+超微研磨兩者工藝,研磨強(qiáng)度越高,米粉粒徑越細(xì), 兩者工藝研磨后的大米粉90%分別通過(guò)152.80 μm 和 85.85 μm 篩, 比較輥式+超微研磨和調(diào)質(zhì)+輥式+超微兩者工藝,可發(fā)現(xiàn)一定的水分調(diào)節(jié)可以使米粉粒徑降低,調(diào)質(zhì)+輥式+超微研磨后的大米粉90%通過(guò)79.72 μm 篩, 這可能是由于調(diào)質(zhì)過(guò)程能夠讓大米淀粉溶脹,使得胚乳的結(jié)構(gòu)得到軟化,大米研磨過(guò)程中更容易破碎, 得到的大米粉的粒度相對(duì)更細(xì),這也驗(yàn)證了彭國(guó)泰[9]的研究,即水分調(diào)節(jié)對(duì)米粉粒度有一定的影響;若比較調(diào)質(zhì)+輥式+超微和調(diào)質(zhì)+錘片+超微研磨工藝,還可看出,進(jìn)超微之前的物料的粒度對(duì)超微后的大米粉粒度有很大影響, 采用錘片設(shè)備研磨得到的最終大米粉粒度只有90%通過(guò) 120.60 μm。
表2 不同研磨方式對(duì)大米粉的粒度的比較
糊化是淀粉顆粒在水中被加熱, 當(dāng)達(dá)到一定溫度后,淀粉顆粒溶脹、崩潰,形成粘稠均勻的透明糊溶液。淀粉糊化使淀粉分子失去原有的取向排列,而變?yōu)榛靵y狀態(tài),淀粉粒開(kāi)始被破壞,晶體結(jié)構(gòu)消失,體積膨大,粘度急劇上升,呈粘稠的糊狀,所以這一過(guò)程伴隨著黏度的變化。 通過(guò)糊化測(cè)定可得到淀粉顆粒開(kāi)始膨脹的起始糊化溫度ST(℃),峰值糊化溫度 PT(℃),糊化峰值黏度(BU)。 本文為進(jìn)一步探討不同研磨方式對(duì)大米粉品質(zhì)特性的影響, 比較了大米粉的糊化特性,結(jié)果如表3 所示,干法研磨的起始糊化溫度相對(duì)較低, 這是由于干法研磨產(chǎn)生的破損淀粉相對(duì)較高,也就越易糊化。經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)后的峰值黏度相對(duì)較高,這可能是由于水分子進(jìn)入米粒內(nèi)部,與胚乳中的淀粉,蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)結(jié)合,破壞米粒內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),更容易形成凝膠,使得黏度顯著達(dá)到峰值黏度,另外,調(diào)質(zhì)后研磨得到的大米粉破損淀粉低,也會(huì)使得峰值黏度相對(duì)于干法研磨高。
表3 不同研磨方式糊化特性的比較
(1)制粉工藝不同,大米粉的理化特性也有差異。調(diào)質(zhì)后的大米粉水分相對(duì)直接干磨的要高,灰分會(huì)偏低,蛋白質(zhì)含量和淀粉含量也是略有差異。
(2)不同的制粉工藝,米粉的碘吸收值不同,即破損淀粉含量也不同。 這是由于不同的制粉工藝對(duì)大米產(chǎn)生的機(jī)械力和熱量會(huì)不同。 先調(diào)質(zhì)再進(jìn)行研磨得到的大米粉的碘吸收值相對(duì)較低, 直接干法研磨的大米粉碘吸收值相對(duì)較高,調(diào)質(zhì)加水過(guò)程,水的參與會(huì)減少部分研磨過(guò)程產(chǎn)生的熱量, 從而使淀粉受到的熱損傷小。另外,多級(jí)研磨得到的大米粉破損淀粉也相對(duì)較高。
(3)不同的制粉工藝下得到的米粉粒徑也不同。研磨強(qiáng)度越高,米粉粒徑越細(xì);一定的水分調(diào)節(jié)可以使米粉粒徑降低, 這是由于調(diào)質(zhì)過(guò)程能夠讓大米淀粉溶脹,使得胚乳的結(jié)構(gòu)得到軟化,大米研磨過(guò)程中更容易破碎;另外,進(jìn)超微之前的物料的粒度對(duì)超微后的大米粉粒度也有很大影響。
(4)不同的制粉工藝下對(duì)米粉的糊化特性也有很大影響,直接干法研磨的起始糊化溫度相對(duì)較低,這是由于干法研磨產(chǎn)生的破損淀粉相對(duì)較高, 也就越易糊化。經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)后的峰值黏度相對(duì)較高,這是由于水分子進(jìn)入米粒內(nèi)部,與胚乳中的淀粉,蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)結(jié)合,破壞米粒內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),更容易形成凝膠,使得黏度顯著達(dá)到峰值黏度,另外,調(diào)質(zhì)后的研磨得到的大米粉破損淀粉低, 也會(huì)使得峰值黏度相對(duì)于干法研磨高。