不同和面機(jī)的和面效果分析

劉長(zhǎng)虹，杜云豪，*，王錄通，王遠(yuǎn)輝，張煌

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院小麥和玉米深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州450001；2.河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，河南鄭州450044）

商品饅頭的加工過(guò)程中一般使用和面機(jī)攪拌調(diào)制面團(tuán)，饅頭生產(chǎn)者使用的和面機(jī)分為立式和臥式兩種類型。立式和面機(jī)分為單軸鉤狀偏心旋轉(zhuǎn)的多功能攪拌機(jī)和雙驅(qū)雙動(dòng)立式和面機(jī)等，一般攪拌速度可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，但由于處理量偏小，一般應(yīng)用于小批量的饅頭生產(chǎn)或工藝試驗(yàn)上[1]。臥式和面機(jī)的處理量大，攪拌效率高，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單且價(jià)格便宜，是規(guī)模化生產(chǎn)饅頭企業(yè)的常見設(shè)備[2]。饅頭廠的臥式和面機(jī)一般為單攪拌軸，攪拌速度為恒定值不能調(diào)節(jié)，攪拌槳葉分為扇狀、直立棒狀、直立片狀、c 型單桿、Ο 型單桿、籠狀直桿等形狀。攪拌軸對(duì)面團(tuán)作用力方式和速度的不同，使得不同和面機(jī)產(chǎn)生不同的和面效果。和面機(jī)的攪拌速度可分為低速（15 r/min～50 r/min）、中速（60 r/min～80 r/min）、高速（90 r/min～300 r/min）和超高速（1 000 r/min～3 000 r/min）[3]。對(duì)于饅頭面團(tuán)調(diào)制的工藝參數(shù)制定及和面設(shè)備的選擇來(lái)說(shuō)，和面機(jī)形式及攪拌速度所產(chǎn)生的和面效果十分重要。本試驗(yàn)是根據(jù)饅頭生產(chǎn)的實(shí)際需求以及實(shí)驗(yàn)室可能條件，采用立式單軸偏心可調(diào)速多功能攪拌機(jī)、雙驅(qū)雙動(dòng)和面機(jī)及小型臥式和面機(jī)調(diào)制饅頭面團(tuán)，并且在雙驅(qū)雙動(dòng)型和面機(jī)中挑選出兩款不同處理量的和面機(jī)，用來(lái)探討不同處理量對(duì)于和面效果的影響。對(duì)比不同和面機(jī)攪拌過(guò)程中面團(tuán)均勻性以及面筋含量和面筋指數(shù)的變化，以揭示不同和面設(shè)備的攪拌效果，從而為饅頭工藝研究和工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

金苑特一粉：河南金苑糧油有限公司；安琪高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；氯化鈉、碘化鉀、碘（均為分析純）：天津科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

1.2.1 和面機(jī)類型及參數(shù)

HM-790 型攪拌機(jī)（立式單軸偏心旋轉(zhuǎn)可調(diào)速多功能攪拌機(jī)）：青島漢尚電器有限公司。鉤狀攪拌軸，低檔主軸轉(zhuǎn)速50 r/min（鉤轉(zhuǎn)速65 r/min）；1 檔主軸轉(zhuǎn)速70 r/min（鉤轉(zhuǎn)速90 r/min）；2 檔主軸轉(zhuǎn)速90 r/min（鉤轉(zhuǎn)速115 r/min）；最佳處理量：300 g～1 000 g 干面粉。

HWH-25 型臥式和面機(jī)：河南省新鄉(xiāng)市食品機(jī)械有限公司。Ο 形棒狀攪拌槳，攪拌轉(zhuǎn)速30 r/min，最佳處理量10 kg～25 kg 干面粉。

SZH-20 型單軸立式雙驅(qū)雙動(dòng)和面機(jī)：廣州旭眾食品機(jī)械有限公司。螺旋狀攪拌軸，低檔軸轉(zhuǎn)速120 r/min（缸轉(zhuǎn)速10 r/min）；高檔軸轉(zhuǎn)速230 r/min（缸轉(zhuǎn)速18 r/min）；最佳處理量：1 kg～5 kg 干面粉。

SM-25 型單軸立式雙驅(qū)雙動(dòng)和面機(jī)：江蘇無(wú)錫新麥機(jī)械有限公司。螺旋狀攪拌軸，低檔軸轉(zhuǎn)速140 r/min（缸轉(zhuǎn)速12.8 r/min）；高檔軸轉(zhuǎn)速280 r/min（缸轉(zhuǎn)速25.5 r/min）；最佳處理量：2 kg～15 kg 干面粉。

1.2.2 其他儀器

DT500A 電子天平：中國(guó)江蘇常熟長(zhǎng)青儀器儀表廠；JMCZ 面筋指數(shù)測(cè)定儀：成都食品醫(yī)療儀器設(shè)備廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 面團(tuán)的制備

根據(jù)不同和面機(jī)的功率設(shè)置加料量，根據(jù)面粉的加料量為100 %，加入0.8 %的酵母以及42 %的水，和面2 min 物料開始混合后，每2 min 取一次面團(tuán)作為樣品[4]。

HM-790 型和面機(jī)：面粉300 g；HWH-25 型和面機(jī)：面粉10 kg；SZH-20 型和面機(jī)：面粉1 kg；SM-25 型和面機(jī)：面粉2 kg。

1.3.2 水分含量的測(cè)定

根據(jù)GB 5009.3-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》[5]，使用直接干燥法測(cè)定水分含量。

1.3.3 水分均勻性的測(cè)定

根據(jù)掛面生產(chǎn)工藝測(cè)定方法[6]，調(diào)制一定時(shí)間的面團(tuán)取樣，取樣點(diǎn)為和面缸的四角和中心共5 點(diǎn)，并分別測(cè)定各點(diǎn)水分含量，計(jì)算變異系數(shù)。水分均勻性用變異系數(shù)“CV”表示。

式中：CV為變異系數(shù)，%；為水分平均值；S為標(biāo)準(zhǔn)差。

按下式計(jì)算：

式中：W1、W2、…、Wn為各次水分測(cè)定值。

S 按下式計(jì)算：

1.3.4 濕面筋含量和面筋指數(shù)的測(cè)定

依照GB/T 5506.1-2008《小麥和小麥粉面筋含量第1 部分：手洗法測(cè)定濕面筋》[7]，用手洗法測(cè)定濕面筋的含量。

面筋指數(shù)：面筋指數(shù)參照LS/T 6102-1995《小麥粉濕面筋質(zhì)量測(cè)定方法-面筋指數(shù)法》測(cè)定[8]。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同和面機(jī)攪拌的面團(tuán)水分均勻性

由于變異系數(shù)是由5 個(gè)水分含量值標(biāo)準(zhǔn)差與平均值的比值算得，所以變異系數(shù)越小說(shuō)明水分分散越均勻[9]。圖1 為單軸立式和面機(jī)與臥式和面機(jī)的水分分散情況對(duì)比。HM-790 型立式和面機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下，其和面效果有很大區(qū)別，在最低檔速和面時(shí)，前期面粉與水逐漸混勻，在12 min～14 min 時(shí)面團(tuán)基本混勻成水分均一的面團(tuán)；一檔和面時(shí)前6 min 面團(tuán)迅速混勻成團(tuán)，8 min～10 min 時(shí)面團(tuán)水分均一；二檔和面時(shí)，前期面團(tuán)吸水較慢，第6 min 開始形成面團(tuán)小塊，隨后面團(tuán)中水分迅速混勻，在10 min 時(shí)內(nèi)部水分均一。由同一立式和面機(jī)不同轉(zhuǎn)速下的和面效果可以看出，轉(zhuǎn)速與和面效果并非完全正相關(guān)，轉(zhuǎn)速過(guò)慢，和面前期面粉與水不能快速的形成均勻的面絮，面缸中出現(xiàn)部分高含水量的面團(tuán)和未能完全吸水的面粉，因此需要更長(zhǎng)的攪拌時(shí)間才能使得面團(tuán)均勻；轉(zhuǎn)速過(guò)快時(shí)，則使得前期面粉與水接觸減少，延緩了面粉中蛋白與淀粉的吸水溶脹，而當(dāng)面缸內(nèi)形成面團(tuán)后，高速的和面攪拌又能使其快速的混勻。HWH-25 型臥式和面機(jī)由于其較慢的轉(zhuǎn)速，需要12 min 以上才能形成水分均一的面團(tuán)。由此水分分散情況可見，和面以立式和面機(jī)的中速攪拌效果最好。

圖1 立式及臥式和面機(jī)攪拌過(guò)程面團(tuán)水分均勻性變化Fig.1 Variation of dough moisture uniformity during vertical and horizontal dough mixer mixing

圖2為雙驅(qū)雙動(dòng)和面機(jī)進(jìn)行局部翻動(dòng)面團(tuán)的攪拌水分分散效果。SZH-20 型和SM-25 型雙驅(qū)雙動(dòng)立式和面機(jī)的水分分散效果明顯優(yōu)于立式與臥式和面機(jī)；對(duì)于雙驅(qū)雙動(dòng)型和面機(jī)，高速和面效果要比低速和面效果好，軸轉(zhuǎn)速與缸轉(zhuǎn)速越高，面粉與水越快達(dá)到均一的狀態(tài)[10]。SZH-20 型和面機(jī)低速和面機(jī)時(shí)，面團(tuán)中水分含量的變異系數(shù)基本勻速減小，在10 min 左右達(dá)到均一；其余的轉(zhuǎn)速情況下基本在8 min 左右達(dá)到水分均勻。雙驅(qū)雙動(dòng)型和面機(jī)與HM-790 型和面機(jī)的主要區(qū)別不僅在于功率、和面軸較大，并且是軸與和面缸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣有利于面粉與水分的接觸，結(jié)合與吸收，雖然雙驅(qū)雙動(dòng)型和面機(jī)和面軸只能與局部面團(tuán)接觸，但其較粗的和面軸能使面粉與水充分混勻，且和面缸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)給了面粉吸水溶脹形成面筋的時(shí)間[11]，因此，雙驅(qū)雙動(dòng)型和面機(jī)更有利于面粉與水快速混勻。

圖2 雙驅(qū)雙動(dòng)和面機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)水分均勻性的影響Fig.2 Influences of speed on moisture uniformity with double drive double motion mixer

2.2 不同和面機(jī)對(duì)面團(tuán)濕面筋含量的影響

立式及臥式和面機(jī)攪拌過(guò)程面團(tuán)面筋含量變化見圖3。

圖3 立式及臥式和面機(jī)攪拌過(guò)程面團(tuán)面筋含量變化Fig.3 Changes of wet gluten content in dough during mixing with different mixers

如圖3所示，和面機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)面筋的形成有很大的影響：低檔和面時(shí)面筋形成緩慢，12 min 時(shí)面筋含量達(dá)到最大，隨后面筋含量開始降低；而一檔、二檔和面時(shí)，在8 min 左右形成最多的面筋；臥式和面機(jī)要在20 min左右才能達(dá)到最大面筋含量。由此可知，轉(zhuǎn)速越快，達(dá)到最大面筋含量用時(shí)最少，但一檔和二檔的差別不大說(shuō)明在一定轉(zhuǎn)速內(nèi)，轉(zhuǎn)速與形成面團(tuán)面筋的速度是正相關(guān)的，轉(zhuǎn)速太快因面團(tuán)的吸水困難，不能更進(jìn)一步加快面筋的形成。面筋含量達(dá)到最大值后，攪拌軸開始對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行破壞，面筋斷裂，可洗出濕面筋的含量下降[12]。二檔攪拌（速率為-0.273）與慢速攪拌（速率為-0.252）面筋的下降速率相差不大，而一檔的下降速率（速率為-0.143）明顯要慢得多，說(shuō)明中速攪拌有利于面筋形成與保持，對(duì)于提高面團(tuán)的延展性有好處；過(guò)高的攪拌速度，面筋雖然較快形成，但破壞速度很快，不利于形成延伸性很好的面團(tuán)，制作出來(lái)的饅頭質(zhì)量也不會(huì)很好。

雙驅(qū)雙動(dòng)和面機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)面團(tuán)面筋含量的影響見圖4。

圖4 雙驅(qū)雙動(dòng)和面機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)面團(tuán)面筋含量的影響Fig.4 Influences of speed on wet gluten content with double drive double motion mixer

如圖4所示，SZH-20 型和SM-25 型雙驅(qū)雙動(dòng)立式和面機(jī)低速和面時(shí)，在8 min～12 min 左右達(dá)到最大面筋含量，高速和面時(shí)在8 min 左右達(dá)到最大濕面筋含量；與立式單軸可調(diào)速和面機(jī)一樣，在達(dá)到最大面筋含量后可洗出濕面筋含量開始下降。

2.3 不同和面機(jī)對(duì)面團(tuán)面筋指數(shù)的影響

立式及臥式和面機(jī)攪拌過(guò)程面團(tuán)面筋指數(shù)變化見圖5。如圖5所示，和面機(jī)不同轉(zhuǎn)速下，面團(tuán)面筋指數(shù)的變化與面筋含量的變化基本保持一致，低檔時(shí)12 min 左右面筋指數(shù)最大，一檔、二檔時(shí)8 min 左右面筋指數(shù)最大，臥式和面機(jī)在20 min 才能達(dá)到最大的面筋指數(shù)強(qiáng)度，這些都與面筋含量最大值的時(shí)間基本相吻合。圖中可以看出，一檔和二檔的面筋指數(shù)下降速率很接近，與面筋含量變化有差異。這些說(shuō)明不同轉(zhuǎn)速對(duì)面筋的形成及面筋指數(shù)的增強(qiáng)有相同的作用，且過(guò)度攪拌的時(shí)候面筋被破壞，既降低了可洗出面筋的含量又減弱了面筋強(qiáng)度。

圖5 立式及臥式和面機(jī)攪拌過(guò)程面團(tuán)面筋指數(shù)變化Fig.5 Changes of gluten index during mixing with different mixers

雙驅(qū)雙動(dòng)和面機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)面團(tuán)面筋指數(shù)的影響見圖6。

圖6 雙驅(qū)雙動(dòng)和面機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)面團(tuán)面筋指數(shù)的影響Fig.6 Influences of speed on gluten index with double drive double motion mixer

如圖6所示，雙驅(qū)雙動(dòng)型和面機(jī)均在和面8 min左右時(shí)面筋強(qiáng)度達(dá)到最大，隨后面筋強(qiáng)度開始下降，并且轉(zhuǎn)速越快，攪拌強(qiáng)度越大，面筋指數(shù)下降也有所加快。

由不同和面機(jī)對(duì)面團(tuán)水分均勻性、面筋含量、面筋指數(shù)等和面效果可以看出，在使面團(tuán)均勻和面筋形成方面雙驅(qū)雙動(dòng)型和面機(jī)的效果優(yōu)于立式單軸可調(diào)速和面機(jī)和臥式和面機(jī)。

雙驅(qū)雙動(dòng)型和面機(jī)由于其軸與面缸都轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌模式，且攪拌軸與和面缸間較小的縫隙，使其能充分接觸到和面缸每個(gè)位置，快速使面粉與水達(dá)到均一的狀態(tài)；由面與水混合物→棉絮→小塊面團(tuán)→整塊面團(tuán)的和面過(guò)程縮短，快速使水分均勻的同時(shí)，更有利于面筋蛋白與水的結(jié)合，形成均勻穩(wěn)定的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[13]。

立式單軸可調(diào)速和面機(jī)屬于整體翻動(dòng)面團(tuán)和面形式。低檔慢速攪拌，水分分散均勻性較差、面筋形成速度都較慢，但面筋破壞速率并不低；中速（一檔）攪拌水分分散速度和面筋形成速度都最快，而且面筋破壞速率較慢速和快速攪拌的都?。桓咚伲ǘn）攪拌，水分分散前期較慢，面筋形成速度較快但破壞迅速，不利于面團(tuán)的延伸性改善。因此，整體翻動(dòng)類型的和面機(jī)以中速攪拌為好。

臥式和面機(jī)也屬于整體翻動(dòng)面團(tuán)攪拌類型，由于轉(zhuǎn)速僅為30 r/min 的慢速攪拌，而且Ο 形單桿攪拌槳（單軸），攪動(dòng)能力比較弱，需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能使水分混勻，且易形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[14]。由于試驗(yàn)條件限制，無(wú)法使用大處理量且不同轉(zhuǎn)速的臥式和面機(jī)反復(fù)試驗(yàn)，是否可以用立式攪拌機(jī)的結(jié)果推斷臥式和面機(jī)中速攪拌效果更好，還有待于進(jìn)一步證明。從耗能角度考慮[15]，饅頭廠一般選用低速和面機(jī)，但如果從效率上考慮，饅頭生產(chǎn)應(yīng)該選用中速和面機(jī)。

3 結(jié)論

由不同和面機(jī)不同轉(zhuǎn)速下的和面效果分析可知，在中等轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速越快，面團(tuán)水分越快均勻分布，且雙驅(qū)雙動(dòng)型和面機(jī)性能優(yōu)于單軸整體翻動(dòng)和面機(jī)，但轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)前期水分分散速度反而較慢，后期分散迅速；對(duì)于各種和面機(jī)，面筋形成的速度，面筋含量達(dá)到最大值的時(shí)間，達(dá)到最大值后下降的速度與攪拌軸的速度有一定關(guān)系；中速和高速攪拌面筋含量達(dá)到最大值最快，中速下降速率最小。面筋指數(shù)與面筋含量變化規(guī)律比較類似。綜上所述，雙驅(qū)雙動(dòng)型和面機(jī)性能優(yōu)于立式單軸可調(diào)速型和面機(jī)以及臥式和面機(jī)，而中速的和面機(jī)要優(yōu)于快速與慢速。