高溫、高濕干燥工藝對掛面產(chǎn)品特性的影響

惠 瀅 張影全 張 波 于曉磊 張國權 魏益民*

（1 西北農(nóng)林科技大學食品科學與工程學院 陜西楊凌 712100

2 中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所 農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室 北京 100193）

干燥是掛面生產(chǎn)的重要工藝環(huán)節(jié)，不僅直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且對能耗、產(chǎn)量、成本等均有重要影響[1]。合理的干燥工藝不僅可以穩(wěn)定和改善產(chǎn)品質(zhì)量，防止出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題[2]，還可以提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。研究不同干燥工藝，尤其是高溫、高濕干燥工藝對掛面產(chǎn)品質(zhì)量的影響，有利于改進掛面干燥工藝，為分析掛面產(chǎn)品質(zhì)量劣變形成原因提供參考或依據(jù)。

溫度、相對濕度、風速等是控制掛面干燥過程的主要因素。前人研究表明，干燥介質(zhì)的溫度和相對濕度是影響面條干燥特性的重要因素，其中以相對濕度的影響為主[3-6]。武亮等[6]研究認為，風速主要是通過調(diào)節(jié)干燥介質(zhì)的相對濕度、溫度，對掛面干燥特性產(chǎn)生影響。

高溫、高濕干燥是一種常壓下將相對濕度和溫度控制在較高范圍內(nèi)的新型干燥技術[7]。高溫干燥工藝（高于65℃）已被應用于意大利和日本面條的生產(chǎn)中[8-9]。相比于低溫干燥，高溫干燥可以較好地改善意大利面條的色澤和烹調(diào)性能[10-12]，縮短干燥時間，提高生產(chǎn)效率；同時，高溫具有殺菌殺蟲效果。近年來，國內(nèi)針對高溫干燥掛面也做了相關研究。郭穎等[13]研究不同烘干溫度（60～100℃）對掛面品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)掛面在60～70℃溫度范圍內(nèi)烘干品質(zhì)較好。王春等[14]在不同溫度（40～80℃）下干燥掛面，綜合考慮產(chǎn)品扭斷力、拉伸、色澤、吸水率和彎曲度等各項指標后認為，70℃是較好的掛面干燥溫度。然而，就高溫干燥條件下的相對濕度要求不明確，或者沒有涉及。

我國掛面生產(chǎn)企業(yè)主要采用中溫中速干燥工藝（主干燥區(qū)溫度35～45℃，相對濕度75%～85%），干燥時間3.5～4.0 h[15]。國內(nèi)有企業(yè)嘗試線下對掛面再次高溫處理，以防止生蟲，改善品質(zhì)。國外對于意大利面條和日本面條的研究表明，采用高溫干燥面條是可行的。然而，由于掛面在原料以及加工方式上與其存在較大差異，所以有必要深入研究高溫、高濕對掛面產(chǎn)品質(zhì)量的影響。本研究以小麥品種永良4號為原料，采用較高的溫度（80℃）和相對濕度（85%）在實驗室干燥掛面，分析掛面色澤、密度、收縮率和抗彎曲特性等質(zhì)量性狀，探究不同干燥工藝參數(shù)下掛面產(chǎn)品的表觀色澤、密度和抗彎曲性能的變化，系統(tǒng)研究高溫、高濕工藝對掛面產(chǎn)品質(zhì)量的影響，為改進掛面干燥工藝和保障產(chǎn)品質(zhì)量提供參考或依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取小麥品種永良4號，以MLU 202型實驗磨進行磨粉，出粉率為71.2%。所得面粉在室溫下密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 主要儀器與設備

真空和面機，河南東方食品機械設備有限公司；MT5-215型軋片機組，南京市揚子糧油食品機械有限公司；BLC-250-111型恒溫恒濕箱，北京陸希科技有限公司；DHG-9140A型電熱恒溫鼓風干燥箱，北京陸?？萍加邢薰荆籘A.XT plus型物性測定儀，英國Stable Micro System公司；DigiEye2.7數(shù)碼測色系統(tǒng)，英國verivide公司；3V鋰電數(shù)顯卡尺，桂林廣陸數(shù)字測控股份有限公司；MLU 202型實驗磨，瑞士Buhler公司。

表1 掛面干燥試驗因素水平表Table1 Factors level code of experimental design

1.3 試驗設計

試驗設干燥溫度、相對濕度兩個因素，每個因素設3個水平，采用全排列試驗組合。每組試驗重復 3次（表1）。

1.4 試驗方法

1.4.1 掛面制作 稱取1 000 g面粉（濕基14%），加入蒸餾水（面團最終含水率為35%）和1%食鹽，用和面機和面8 min。用壓面機組經(jīng)4道壓延至4.0 mm厚面帶，放入自封袋醒發(fā)30 min，再經(jīng)2次壓延。調(diào)整最后一道壓輥間距，制成厚1 mm、寬2 mm的鮮面條，懸掛于恒溫恒濕箱中干燥。干燥溫度和相對濕度參數(shù)按表1進行，干燥時間300 min。為使得產(chǎn)品水分保持一致，將每一批次掛面放入自封袋中平衡一個月，備用。

1.4.2 掛面水分含量測定 面粉水分含量以及掛面最終產(chǎn)品水分含量參照GB5009.3-2016直接干燥法測定。

1.4.3 色澤測定 利用DigiEye數(shù)碼測色系統(tǒng)，隨機挑選20根掛面，每根面條選取5個不同部位取點測定，每份樣品得到100個測量值，取平均值作為色澤值。采用CIE Lab色度空間[16]表示方法。

1.4.4 密度測定 以GB/T 5518-2008中密度瓶法為基礎，并改進。室溫下，向密度瓶內(nèi)注滿蒸餾水，稱其質(zhì)量（m2）。然后放入2～3 g厚薄均勻、截成1 cm長的試樣（m1），稍加搖動，逐出氣泡，繼續(xù)加入蒸餾水至填滿密度瓶，記錄此時樣品、蒸餾水和密度瓶的總質(zhì)量（m3），試驗測定過程中用溫度計實時測量蒸餾水溫度。樣品密度計算公式：

式中，ρs——樣品密度，g·mL-1；m1——樣品質(zhì)量，g；m2——樣品和密度瓶的質(zhì)量之和，g；m3——樣品、蒸餾水和密度瓶的總質(zhì)量，g；ρ0——一定溫度下對應蒸餾水的密度，g·mL-1。

1.4.5 收縮率測定 隨機挑選10根較平直的掛面，截成長度22 cm。用數(shù)顯卡尺測量寬度和厚度，每一根面條選取距離兩端2 cm處和中間位置點測量。

以鮮面條的厚度（1 mm）和寬度（2 mm）作為標準對照，參照公式（2～4）計算掛面干燥收縮率（ψ）。

式中，S0——掛面干燥前橫截面積，mm2；S1——掛面干燥后橫截面積，mm2；a0——鮮面條寬度，mm；b0——鮮面條厚度，mm；a——干燥后掛面的寬度，mm；b——干燥后掛面的厚度，mm。

1.4.6 干掛面抗彎曲特性測定 從每批掛面樣品中隨機抽取20根，截成長度18 cm。參照王杰[17]的方法，將長度為18 cm的掛面垂直放于物性測定儀專用平臺上，采用A/SFR型號探頭將掛面以恒定速度下壓，直至掛面被折斷。以探頭擠壓面條過程中遇到的最大阻力表示掛面的抗彎曲強度，以探頭觸發(fā)樣品至掛面斷裂時探頭下降的距離表示折斷距離。依據(jù)測定參數(shù)按照公式（5～7）計算折斷功（W）：

綜上，

1.5 數(shù)據(jù)分析方法

采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 干燥工藝參數(shù)對最終產(chǎn)品水分含量的影響

相同干燥時間（300 min）內(nèi)，不同干燥工藝參數(shù)下掛面最終水分含量如表2所示。干燥溫度對掛面水分含量影響較大，隨著溫度的升高，掛面水分含量呈下降趨勢。在65%和75%相對濕度條件下，80℃下的掛面水分含量顯著低于40℃；在85%相對濕度條件下，掛面水分含量在不同溫度間沒有顯著差異。掛面最終水分含量在不同相對濕度間沒有顯著差異。

表2 不同干燥工藝條件下掛面產(chǎn)品水分含量（%）Table2 Moisture content of noodle products under different drying conditions（%）

2.2 干燥工藝參數(shù)對掛面產(chǎn)品特性的影響

多因素方差分析結果表明，干燥溫度對b*值和密度有極顯著影響，對收縮率、折斷距離和折斷功有顯著影響。相對濕度對L*值、b*值、密度和抗彎曲特性均有極顯著影響，對a*值有顯著影響。溫度和相對濕度交互作用對b*值、折斷距離和折斷功有極顯著影響，對抗彎強度有顯著影響（表3）。

表3 掛面產(chǎn)品特性方差分析F值Table3 F values of variance analysis of quality properties of CDNs

2.3 干燥工藝參數(shù)對掛面產(chǎn)品特性F值的貢獻率

溫度、相對濕度及其交互作用對掛面產(chǎn)品特性的方差貢獻率如圖1所示。干燥溫度對掛面收縮率的方差貢獻率最高，達到76.75%，而對色澤b*值的貢獻率為66.98%。相對濕度對除產(chǎn)品色澤b*值和收縮率以外的其它質(zhì)量性狀的方差貢獻率均較高，對掛面產(chǎn)品色澤L*值、a*值、產(chǎn)品密度的方差貢獻率超過60%，分別為93.53%，72.23%，62.79%。交互作用對掛面產(chǎn)品抗彎曲特性貢獻率較大。

2.4 單因素對掛面產(chǎn)品特性的影響

2.4.1 色澤 由圖2a可知，干燥溫度對L*值沒有顯著影響，相對濕度對L*值影響作用規(guī)律明顯，在40～80℃干燥溫度下，隨著相對濕度增加，L*值逐漸下降。40℃、65%組合下，L*值最高，40℃、85%組合下，L*值最低。80℃、85%組合下，L*值顯著低于40℃、65%組合，與40℃、75%組合沒有顯著差異。

圖1 不同干燥因素對掛面產(chǎn)品特性F值的貢獻率（%）Fig.1 The contribution of different drying conditions to F values of properties of CDNs（%）

由圖2b可知，a*值隨干燥溫度升高而逐漸下降。相對濕度65%和75%條件下，40℃干燥生產(chǎn)的掛面a*值顯著高于80℃條件下干燥的掛面；85%相對濕度條件下，a*值在不同溫度下沒有顯著差異。在不同干燥溫度條件下，隨著相對濕度增加，a*值呈增大趨勢，85%相對濕度下干燥的掛面色澤a*值顯著高于相對濕度65%和75%條件下干燥的掛面。40℃、85%組合條件下，干燥后掛面色澤a*值最高。80℃、85%與40℃、75%組合條件下掛面色澤a*值無顯著差異。

圖2 干燥工藝參數(shù)對掛面色澤的影響Fig.2 Effects of drying technology parameters on the color of CDNs

由圖2c可知，不同相對濕度條件下，隨著溫度升高，b*值呈增大趨勢；65%相對濕度條件下，80℃下掛面b*值與60℃時的掛面沒有顯著差異，顯著高于40℃條件下的掛面。相對濕度75%和85%時，80℃生產(chǎn)的掛面b*值顯著高于40℃和60℃條件下干燥的掛面。在40℃和80℃時，相對濕度75%和85%條件下生產(chǎn)的掛面b*值沒有顯著差異，而顯著高于65%條件下干燥的掛面。60℃時，掛面b*值在不同干燥相對濕度間（65%～85%）沒有顯著差異。80℃，85%組合下的掛面b*值最高，顯著高于40℃和75%組合。

2.4.2 密度 由圖3可知，隨著干燥溫度升高，掛面密度發(fā)生變化，在80℃時急劇下降。在相對濕度65%條件下，干燥溫度40℃與60℃條件下生產(chǎn)的掛面密度沒有顯著差異，顯著高于80℃條件下干燥的掛面。相對濕度75%和85%時，掛面密度在不同干燥溫度間沒有顯著差異。

在不同干燥溫度下，隨著相對濕度增加，掛面密度不斷增大。85%條件下干燥的掛面密度顯著高于65%條件下干燥的掛面，與75%相對濕度條件下干燥的掛面密度沒有顯著差異。60℃、85%組合下，掛面密度最大，為1.40 g/mL。80℃、65%組合下，掛面密度最小，為1.36 g/mL。

圖3 干燥工藝參數(shù)對掛面密度的影響Fig.3 Effects of drying technology parameters on density of CDNs

2.4.3 收縮率 掛面在干燥過程中出現(xiàn)不同程度的收縮，收縮率變化范圍13.99%～20.51%。由圖4可知，相對濕度65%時，掛面收縮率隨溫度升高不斷增大，80℃生產(chǎn)的掛面收縮率顯著高于40℃下干燥掛面的收縮率，與60℃生產(chǎn)的掛面收縮率沒有顯著差異；相對濕度75%和85%時，掛面收縮率在不同干燥溫度間沒有顯著差異。一定干燥溫度條件下，掛面收縮率在不同干燥相對濕度間均沒有顯著性差異。在80℃、65%干燥條件下，掛面收縮率最大，為20.51%。

圖4 干燥工藝參數(shù)對掛面收縮率的影響Fig.4 Effects of drying technology parameters on shrinkage ratio of CDNs

2.4.4 抗彎曲特性 由圖5a可知，干燥溫度對掛面抗彎曲強度影響不同。在65%相對濕度下，掛面抗彎強度隨著溫度升高而減小，80℃干燥掛面抗彎強度顯著低于40℃生產(chǎn)的掛面，與60℃時沒有顯著差異。在75%相對濕度下，掛面抗彎強度在各溫度間沒有顯著差異。在85%相對濕度下，掛面抗彎強度隨著溫度升高而增加，80℃條件下生產(chǎn)的掛面抗彎強度顯著高于40℃生產(chǎn)的掛面，與60℃時沒有顯著差異。

吸收法的關鍵是吸收劑的選擇，看其是否無害、廉價、易得。目前采用的吸收劑包括兩種：一種是甲醇、丙酮等有機溶劑，具有吸收效果好的優(yōu)點，但價格較貴，且使用時可能會產(chǎn)生新的污染；另一種是由水和表面活性劑（如檸檬酸鈉、乙酸鈉、環(huán)糊精、二乙基羥胺、聚乙二醇等）組成的混合液，制作成本比有機溶劑低，但存在吸收效果較差的問題[5]。實際上，吸收劑的選擇和吸收液的后處理使得吸收法只適合應用于一些特定的場合。

相對濕度對掛面抗彎強度影響不同（圖5a）。在40℃時，相對濕度65%條件下生產(chǎn)的掛面抗彎強度顯著高于75%條件下生產(chǎn)的掛面，與85%條件下沒有顯著差異。60℃時，掛面抗彎強度在不同相對濕度條件下沒有顯著差異。80℃時，相對濕度85%條件下干燥的掛面抗彎強度顯著高于65%或75%條件下的掛面，65%和75%條件下沒有顯著差異。不同組合分析結果表明，80℃、85%組合下，掛面抗彎強度最好，顯著高于40℃、75%組合。40℃、75%條件下干燥的掛面抗彎強度最小。

由圖5b、5c可知，干燥溫度和相對濕度對掛面折斷距離和折斷功影響趨勢基本相同。在65%和75%相對濕度下，折斷距離、折斷功均隨溫度升高而不斷減小，40℃生產(chǎn)的掛面的折斷距離、折斷功顯著高于60℃和80℃條件下的掛面。在85%相對濕度下，掛面折斷距離、折斷功均隨著溫度升高而增加，80℃生產(chǎn)的掛面折斷距離、折斷功顯著高于40℃和60℃條件下干燥的掛面，掛面折斷距離、折斷功在40℃和60℃條件下沒有顯著差異。

相對濕度對掛面折斷距離和折斷功影響整體呈先降后升的趨勢。在40℃時，65%條件下生產(chǎn)的掛面折斷功顯著高于75%和85%條件下生產(chǎn)的掛面，75%與85%條件下生產(chǎn)的掛面沒有顯著差異。60℃時，65%條件下干燥的掛面折斷距離、折斷功顯著高于75%和85%條件下干燥的掛面，掛面折斷距離和折斷功在75%和85%相對濕度條件下沒有顯著差異。在80℃時，相對濕度85%條件下干燥的掛面折斷距離和折斷功均顯著高于65%或75%條件下干燥的掛面，65%和75%條件下沒有顯著差異。不同組合分析表明，40℃、65%組合下，掛面折斷距離和折斷功均最大。80℃、85%條件下，掛面折斷距離和折斷功均顯著高于40℃、75%組合。

圖5 干燥工藝參數(shù)對掛面抗彎曲性能的影響Fig.5 Effects of drying technology parameters on texture properties of CDNs

3 討論

本研究表明，隨著干燥溫度升高，掛面最終含水率不斷下降，這與郭穎等[13]在60～80℃研究結果相同；相對濕度對產(chǎn)品最終含水量影響較小。干燥溫度、相對濕度，及其交互作用對干掛面產(chǎn)品色澤、密度、收縮率、抗彎曲特性等均有顯著或極顯著影響。其中溫度對色澤b*值、收縮率影響較大，相對濕度對色澤L*值、a*值、密度影響較大，相對濕度和交互作用對產(chǎn)品抗彎曲特性影響較大。王杰等[2]分析實際生產(chǎn)中烘房溫度和相對濕度與掛面產(chǎn)品質(zhì)量性狀關系也表明，掛面產(chǎn)品的水分含量、色澤a*值和抗彎強度與掛面干燥工藝參數(shù)關系最為密切。其中，水分含量與烘房的一區(qū)溫度極顯著負相關，與三、四區(qū)濕度極顯著正相關；色澤a*值與烘房的三、四區(qū)濕度極顯著負相關；抗彎強度與烘房一、二、三區(qū)的溫度極顯著正相關，與一、二、三區(qū)的濕度顯著負相關。

在65%～85%相對濕度條件下，L*值隨溫度升高沒有顯著變化，這與王春等[14]在干燥溫度40～80℃、85%濕度條件下研究結果一致。隨干燥相對濕度升高，掛面產(chǎn)品色澤L*值減小，色澤a*值和色澤b*值增大，這與王杰[17]在30～50℃、65%～85%干燥條件下研究結果一致。與常規(guī)干燥方法（40℃、75%）相比，高溫高濕干燥（85℃、85%）使得L*值略有下降，a*值略有升高，b*值顯著增大。這可能因為在較高相對濕度下，掛面內(nèi)外水分梯度相差不大，使得掛面內(nèi)部水分向外遷移速度減緩，增強了水分與多酚氧化酶等各種會引起掛面色澤變化的酶作用[18]；同時，高溫干燥會引起部分蛋白質(zhì)變性和淀粉糊化，因而色澤發(fā)生改變。

在高溫低濕（80℃、65%）條件下，掛面密度最小，可能是因為高溫低濕條件使面條產(chǎn)生了較大的水分梯度差，形成水分通道或裂紋[19]，也導致了掛面抗彎曲性能下降。相比于高溫低濕條件，高溫高濕環(huán)境使得掛面密度增大。這主要是因為較高相對濕度減緩了內(nèi)部到表面水分梯度差，不易形成水分通道或裂紋?？梢?，相對濕度是導致掛面密度發(fā)生變化的主要因素。較高的密度可使面條耐煮、硬度高、有嚼勁。

本研究認為，高溫干燥可以有效降低最終產(chǎn)品水分含量，縮短干燥時間，提高干燥效率；高溫高濕干燥工藝在改善產(chǎn)品色澤b*值，提高掛面抗彎強度、折斷距離、折斷功方面優(yōu)于常規(guī)干燥。當前，有個別企業(yè)嘗試在線下對已干燥下線的掛面進行高溫后處理，以提高掛面的外觀品質(zhì)（色澤）和食用品質(zhì)（耐煮性）。目前，高溫高濕干燥工藝并未在掛面中得到普遍應用，主要是由于傳統(tǒng)觀點認為，高溫使得蛋白質(zhì)變性，影響面條品質(zhì)，而且面條干燥速率過快，會使掛面質(zhì)量劣變[23]。另外，由于缺少相應的干燥烘房設計研究，采用高溫快速干燥面臨工藝控制、熱能散失、質(zhì)量保障等未知因素。因此，高溫高濕工藝的使用應與干燥設備設計、熱能損失、能耗分析及產(chǎn)品特性評價相結合，才能最終確定高溫高濕干燥工藝在掛面實際生產(chǎn)中的應用價值。

4 結論

1）干燥溫度對產(chǎn)品最終水分含量影響較大，對掛面色澤b*值和密度有極顯著影響，對收縮率、折斷距離和折斷功有顯著影響，對L*值、a*值和抗彎強度沒有影響。相對濕度對掛面色澤L*值、a*值、b*值、密度和抗彎曲特性均有顯著或極顯著影響。交互作用對色澤b*值、抗彎曲特性有極顯著影響。

2）與常規(guī)干燥工藝（40℃、75%）相比，掛面經(jīng)高溫高濕（80℃、85%）干燥后，掛面色澤b*值、抗彎強度、折斷距離、折斷功均顯著升高，L*值、a*值、密度、收縮率沒有顯著變化。

3）本研究結果初步認為，高溫高濕工藝應與干燥設備設計、熱能損失、能耗分析及產(chǎn)品特性評價相結合，才能最終確定高溫高濕干燥工藝在掛面實際生產(chǎn)中的應用價值。