CN112137048A - 一种双螺杆挤压紫薯米粉的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品工程领域，特别是指一种利用双螺杆挤压技术加工的紫薯米粉及其加工工艺。本发明采用干法加工螺杆挤压工艺制备的米粉，通过优先双螺旋挤压技术设置Ⅲ区温度、螺杆转速、紫薯全粉添加量和物料含水量的优先，结合改良剂中的魔芋胶、瓜尔豆胶、磷酸氢二钠的添加量的优化组合，最终获得一种蒸煮损失率低，咀嚼性好，表面光滑，营养均衡，产品外形美观，且方便大量制作的紫薯米粉及其加工工艺。本发明具有工艺流程简单、节能、生产效率高、适用原料广泛、品质好等特点，具有极大推广应用价值。
Description
技术领域
本发明属于食品工程领域，具体涉及品质好、可大量生产的双螺杆挤压紫薯米粉及其品质改良方法。
背景技术
随着我国经济的发展，人民的饮食也开始向营养健康的方向转变。紫薯有助于加快消化道蠕动和预防癌的发生，还具有抗癌、抗氧化性、抗衰老、抗突变和降血压等生物学功效，成为当前农产品研发人员研究和开发的重点。近年来，紫薯已经被开发成了各种各样的产品，包括紫薯面条、紫薯面包、和紫薯饮料等产品，国内外专家对米粉的研究主要集中原料的选取、生产工艺和品质优化这三方面，但将紫薯粉添加到大米粉中制作米粉的研究报道还很少。例如CN109566990A文献中公开了一种紫薯米粉的加工工艺，以紫薯鲜薯和大米为原料、通过洗米泡米、研磨米浆、将部分紫薯鲜薯打浆剩余部分蒸煮捣碎成泥、将混合后的混合物经过蒸煮、冷却成型后包装成品。这种做法是常规的制作米粉的做法，无法很好的满足保留除紫薯皮外的色泽、风味和营养物质等。CN105851839A文献中公开了一种大米紫薯复合方便直条米粉的生产方法，采用的是紫薯淀粉，且生产工艺较为复杂，包括为：早籼米→浸泡→粉碎→添加紫薯淀粉，混匀→限制性发酵→双螺杆挤压→老化→复蒸→梳洗→真空-红外协同干燥→微波脉冲干燥→直条米粉切割→包装。
因此，有必要开发制作方法相对简单，且能最大程度保留了紫薯皮外的色泽、风味和营养物质等的紫薯米粉。
发明内容
基于现有技术的不足和现实需求，本发明公开了一种紫薯米粉的制作方法，该方法采用简便节能、高效环保的干法加工将紫薯全粉添加到大米粉中研究生产紫薯米粉，紫薯全粉保留了紫薯皮外的色泽、风味和营养物质，如膳食纤维、淀粉和矿物质等，解决了鲜薯的贮藏期短及品质下降等问题，提高了紫薯的利用率和价值；由于干法生产中双螺杆挤压工艺生产出来的紫薯米粉存在蒸煮损失率高、咀嚼性差和表面不光滑等问题，这也是目前米粉普遍存在的问题，因此本发明通常研究探索添加魔芋胶、瓜尔豆胶和磷酸氢二钠来改善米粉的品质。
因此，本发明提出一种双螺杆挤压紫薯米粉的加工工艺，解决了双螺杆挤压工艺生产出来的米粉存在蒸煮损失率高、咀嚼性差和表面不光滑的技术问题。
本发明首先提供一种双螺杆挤压紫薯米粉的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取紫薯全粉和大米粉混合，加入食品改良剂在搅拌机中混合搅拌均匀；其中紫薯全粉的添加量为25(W)％-45(W)％，食品改良剂含有魔芋胶添加量为0.1(W)％-0.9(W)％，瓜尔豆胶添加量为0.2(W)％-1(W)％，磷酸氢二钠添加量为0.2(W)％-1(W)％；
(2)加定量的蒸馏水搅拌；
(3)搅拌后的混合粉进行水分平衡；
(4)随后在双螺杆挤压机内进行糊化、挤压成型；其中，螺杆转速为110r/min-190r/min，且双螺杆挤压的Ⅲ区温度为80℃-100℃。
优选地实施方式中，所述步骤(1)中紫薯全粉的添加量为30(W)％-40(W)％，且物料含水量为35(W)％-45(W)％；优选为紫薯全粉添加量35(W)％，物料含水量38(W)％。
进一步优选地，所述步骤(1)中的食品改良剂：魔芋胶添加量为0.1(W)％-0.9(W)％，瓜尔豆胶添加量为0.2(W)％-1(W)％，磷酸氢二钠添加量为0.2(W)％-1(W)％。更进一步优选地，所述步骤(1)中的食品改良剂：魔芋胶添加量为0.20(W)％-0.40(W)％，瓜尔豆胶添加量为0.30(W)％-0.60(W)％，磷酸氢二钠添加量为0.70(W)％-0.90(W)％；进一步优选为魔芋胶添加量为0.30(W)％，瓜尔豆胶的添加量为0.45(W)％和磷酸氢二钠的添加量为0.80(W)％；最优选地，所述步骤(1)中的食品改良剂：魔芋胶添加量为0.1(W)％-0.9(W)％，瓜尔豆胶添加量为0.2(W)％-1(W)％，磷酸氢二钠添加量为0.2(W)％-1(W)％。
在一个的实施方式中，所述步骤(2)中蒸馏水添加量为32(W)％-40(W)％。在另一个实施方式中，所述步骤(2)中所述搅拌时间为10-30min，优选为20min。
另外的优选实施方式中，所述步骤(4)中双螺杆挤压螺杆转速为110r/min-190r/min，优选为160-180r/min，更优选为170r/min。
在一个实施方式，所述步骤(4)中双螺杆挤压的Ⅲ区温度为80℃-100℃，优选为90-95℃。
本发明还提供利用上述的双螺杆挤压紫薯米粉的加工工艺制备得到的紫薯米粉。
本发明具有以下有益效果：本发明所制备的双螺杆挤压紫薯米粉相较于市场上现有的米粉，不仅营养健康，咀嚼性好，表面光滑，而且产品外形比较美观，能够吸引消费者的眼球而且在生产工艺方式上更加高效节能，生产效率更高，出品率更高，更加环保。其中，采用的是干法加工，具体使用的双螺杆挤压工艺具有得率高，设备投资少，能耗小，产量高，环境污染小，进一步由于采用干法加工，因此深入分析研究了其参数的选择，包括设置双螺杆挤压机Ⅲ区合适温度，蒸煮损失率最小，硬度和咀嚼性较好；研究设置双螺杆挤压机螺杆的合适转速，可以使原料充分糊化，紫薯米粉品质最好；同时，结合研究确定的紫薯全粉添加量和物料含水量合理，所制备的米粉的网络结构更致密，蒸煮损失率降低，紫薯米粉品质最好；研究确定的魔芋胶，瓜尔豆胶，磷酸氢二钠的合理含量使紫薯米粉网络凝胶结构紧密，降低米粉的蒸煮损失率，提高米粉的嚼劲，紫薯米粉品质最好。通过上述优化的加工工艺能够不仅营养健康，咀嚼性好，表面光滑，而且产品外形比较美观的紫薯米粉，因而本发明极具推广应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1A至图1C为各食品改良剂的交互作用对双螺杆挤压紫薯米粉蒸煮损失率的响应面分析图(各左图为三维图，右图平面投影图)，其中，图1A魔芋胶添加量与瓜尔豆胶添加量的交互作用图、图1B为魔芋胶添加量与磷酸氢二钠添加量的交互作用图、图1C为瓜尔豆胶添加量与磷酸氢二钠添加量的交互作用图。
图2为各食品改良剂的交互作用对双螺杆挤压紫薯米粉感官评分的响应面分析图(各左图为三维图，右图平面投影图)，其中，图2A魔芋胶添加量与瓜尔豆胶添加量的交互作用图、图2B为魔芋胶添加量与磷酸氢二钠添加量的交互作用图、图2C为瓜尔豆胶添加量与磷酸氢二钠添加量的交互作用图。
图3为各食品改良剂的交互作用对双螺杆挤压紫薯米粉综合评分的响应面分析图(各左图为三维图，右图平面投影图)，其中，图3A魔芋胶添加量与瓜尔豆胶添加量的交互作用图、图3B为魔芋胶添加量与磷酸氢二钠添加量的交互作用图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明研究中，对双螺杆挤压紫薯米粉分两步进行优化。
实施例一：双螺杆挤压参数的优化
第一步对双螺杆挤压紫薯米粉的工艺参数进行优化
1、单因素研究试验
对于不同参数据的比较实验，其具体操作步骤如下：
(1)称取不同比例的紫薯-大米混合粉在搅拌机中混合搅拌均匀；
(2)加定量的蒸馏水以不同的转速搅拌20min；
(3)将加入食品改良剂后的混合粉放入自封袋放置12h来平衡水分，糊化、挤压成型在双螺杆挤压机内完成。
(4)后续进行感官评分，感官评分表如下：
表1紫薯米粉感官评定表
在上述步骤下，进行单因素试验：
(1)Ⅲ区温度的选择：设定Ⅰ区温度为40℃，Ⅱ区温度为70℃，紫薯全粉的添加量为35(W)％，螺杆转速为170r/min，物料含水量为40(W)％，分别设定Ⅲ区温度为80℃、85℃、90℃、95℃和100℃，考察Ⅲ区温度对紫薯米粉品质的影响。
表2Ⅲ区温度对紫薯米粉品质的影响
注：同列数据中不同字母代表显著性，P<0.05。
由表2可知，Ⅲ区温度对紫薯米粉的品质有显著的影响。随着温度的升高，紫薯米粉的蒸煮损失率呈先下降后上升的趋势，感官评分呈先上升后下降的趋势，在Ⅲ区温度95℃时，蒸煮损失率最小，感官评分最大。硬度和咀嚼性随Ⅲ区温度的上升呈先上升后下降的趋势，弹性没有显著变化。在Ⅲ区温度从80℃上升95℃过程中，蒸煮损失率逐渐下降，硬度和咀嚼性逐渐增加，而当Ⅲ区温度从95℃上升100℃时，蒸煮损失率反而上升，硬度和咀嚼性开始下降。
(2)螺杆转速的选择：设定Ⅰ区温度为40℃，Ⅱ区温度为70℃，Ⅲ区温度为95℃，紫薯全粉的添加量为35(W)％，物料含水量为40(W)％，分别设定螺杆转速为110r/min，130r/min，150r/min，170r/min和190r/min，考察螺杆转速对紫薯米粉品质的影响。由表3可知，螺杆转速对紫薯米粉的品质有显著的影响。随着螺杆转速的增加，紫薯米粉的蒸煮损失率呈先下降后上升的趋势，而感官评分呈先上升后下降的趋势；硬度和咀嚼性呈先上升后下降的趋势，弹性无显著变化。
表3螺杆转速对紫薯米粉品质的影响
注：同列数据中不同字母代表显著性，P<0.05。
(3)紫薯全粉添加量的选择：设定Ⅰ区温度为40℃，Ⅱ区温度为70℃，Ⅲ区温度为95℃，螺杆转速为170r/min，物料含水量为40(W)％，分别设定紫薯全粉的添加量为25(W)％、30(W)％、35(W)％、40(W)％和45(W)％，考察紫薯全粉添加量对紫薯米粉品质的影响。
由表4可知，紫薯全粉添加量对紫薯米粉品质有显著影响。随着紫薯全粉添加量的增加，紫薯米粉的蒸煮损失率呈不断升高的趋势，而感官评分呈先上升后下降的趋势。随着紫薯全粉添加量的增加，紫薯米粉的硬度和咀嚼性呈逐渐下降的趋势。
表4紫薯全粉添加量对紫薯米粉品质的影响
注：同列数据中不同字母代表显著性，P<0.05。
(4)物料含水量的选择：设定Ⅰ区温度为40℃，Ⅱ区温度为70℃，Ⅲ区温度为95℃，螺杆转速为170r/min，紫薯全粉的添加量为35(W)％，分别设定物料含水量为32(W)％、34(W)％、36(W)％、38(W)％和40(W)％，考察物料含水量对紫薯米粉品质的影响。
表5物料含水量对紫薯米粉品质的影响
注：同列数据中不同字母代表显著性，P<0.05。
由表5可知，随着物料含水量的增加，紫薯米粉的蒸煮损失率呈先下降后上升的趋势，在水含量为38(W)％时最小；而感官评分呈先升高后下降的趋势，感官评分在含水量为38(W)％时达到了最高。紫薯米粉的硬度和咀嚼性呈先上升后下降的趋势，弹性没有显著变化。
2、二次回归旋转正交组合研究实验
根据单因素试验结果，选取Ⅲ区温度，螺杆转速、紫薯全粉添加量和物料水分含量为自变量，以蒸煮损失率和感官评分为响应值，采用二次回归旋转正交试验来优化紫薯米粉的生产工艺，试验设计方案见表6。
表6正交实验因素水平表
利用线性型功效系数法将蒸煮损失率和感官评分指标函数统一量纲，令：
蒸煮损失率Y1 ※＝1-(Y1-Y1min)/(Y1max-Y1min)
感官评分Y2 ※＝(Y2-Y2min)/(Y2max-Y2min)
对于紫薯全粉制品来说，消费者对其品质的要求是蒸煮损失率低、感官评分好，为了获得紫薯米粉最优的工艺参数，对蒸煮损失率和感官评分进行加权分配，分配权重系数为0.3和0.7。将各因素数据输入到DPS数据处理软件，设计试验方案。实验设计方案及结果见表7。
表7二次回归旋转正交实验及实验结果
(1)紫薯米粉蒸煮损失率方差分析结果
以蒸煮损失率为响应值，得到各试验因素对紫薯米粉蒸煮损失率影响的回归方程为:Y＝17.99083-0.46667X1+0.34917X2+0.60000X3-0.79667X4+1.48125X1 2+1.27250X2 2+0.55750X3 2+1.00875X4 2-0.01625X1X2-0.20250X1X3-0.27125X1X4-0.51250X2X3-0.08625X2X4-0.09500X3X4。
为了检验回归方程的有效性，按F1＝失拟均方/误差均方，F2＝回归均方/剩余均方的程序进行检验，结果如表8所示。
由表8可知，F2＝38.16320＞F1＝2.31534在α＝0.01水平上F2极显著，失拟项F1值不显著，这表明模型预测值与实际实验数据是吻合的，可以用来建立模型。对回归系数进行显著性检验，剔除掉在α＝0.01水平上的不显著项，得到优化后的方程为:
Y＝17.99083-0.46667X1+0.34917X2+0.60000X3-0.79667X4+1.48125X1 2+1.27250X2 2+0.55750X3 2+1.00875X4 2-0.01625X1X2-0.20250X1X3-0.27125X1X4-0.51250X2X3。
表8紫薯米粉蒸煮损失率优化分析结果
注:p＜0.05为差异显著，p＜0.01为差异极显著，p＞0.05为差异不显著，※※为极显著，※为显著。
(2)紫薯米粉感官评分方差分析结果
以感官评分为响应值，得到各试验因素对紫薯米粉感官评分影响的回归方程为:Y＝83.87500+0.85417X1-0.66250X2-0.72083X3+1.24583X4-2.96354X1 2-1.78854X2 2-1.45104X3 2-2.00104X4 2-0.34375X1X2+0.43125X1X3+0.10625X1X4+1.00625X2X3+0.00625X2X4+0.20625X3X4。
检验回归方程的有效性，结果如表9所示。由表9可知，F2＝31.56491＞F1＝1.32925,在α＝0.01水平上F2极显著，失拟项F1不显著，这表明模型预测值与实际实验数据是吻合的，可以用来建立模型。对回归系数进行显著性检验，剔除掉在α＝0.01水平上的不显著项，得到优化后的方程为:
Y＝83.87500+0.85417X1-0.66250X2-0.72083X3+1.24583X4-2.96354X1 2-1.78854X2 2-1.45104X3 2-2.00104X4 2+1.00625X2X3。
表9紫薯米粉感官评分优化分析结果
注:p＜0.05为差异显著，p＜0.01为差异极显著，p＞0.05为差异不显著，※※为极显著，※为显著。
(3)紫薯米粉综合评分方差分析结果
以综合评分为响应值，得到各试验因素对紫薯米粉综合评分影响的回归方程为:Y＝0.89003+0.05817X1-0.04457X2-0.05796X3+0.08984X4-0.19589X1 2-0.13452X2 2-0.08869X3 2-0.13264X4 2-0.01463X1X2+0.02795X1X3+0.01641X1X4+0.06693X2X3+0.00399X2X4+0.01328X3X4。
检验回归方程的有效性，结果如表10所示。由表10可知，F2＝50.83222＞F1＝2.10461,在α＝0.01水平上F2极显著，失拟项F1不显著，这表明模型预测值与实际实验数据是吻合的，可以用来建立模型。对回归系数进行显著性检验，剔除掉在α＝0.01水平上的不显著项，得到优化后的方程为:
Y＝0.89003+0.05817X1-0.04457X2-0.05796X3+0.08984X4-0.19589X1 2-0.13452X2 2-0.08869X3 2-0.13264X4 2-0.01463X1X2+0.02795X1X3+0.01641X1X4+0.06693X2X3。
表10紫薯米粉综合评分分析结果
注:p＜0.05为差异显著，p＜0.01为差异极显著，p＞0.05为差异不显著，※※为极显著，※为显著。
在单因素的基础上，将二次回归旋转正交用于优化紫薯米粉的加工工艺条件，得到最优的工艺参数为：Ⅲ区温度95℃，螺杆转速170r/min，紫薯全粉添加量35(W)％，物料含水量38(W)％。此时，紫薯米粉的蒸煮损失率为17.56(W)％，感官评分为84.5。
实施例二：对影响紫薯米粉品质的其他参数优化
第二步是在第一步优化后的工艺参数的基础上，对紫薯米粉品质进行优化，以改善干法加工中存在的蒸煮损失率高、咀嚼性差和表面不光滑等问题。对于。
1、单因素研究实验
不同参数的比较实验，其具体操作步骤如下：
(1)称取500g紫薯-大米混合粉(其中紫薯全粉添加量为35(W)％)，加入不同的食品改良剂在搅拌机中混合搅拌均匀；
(2)添加38(W)％(以紫薯-大米混合粉的重量为基准)的蒸馏水匀速搅拌20min；
(3)将加入食品改良剂后的混合粉放入自封袋放置12h来平衡水分，糊化、挤压成型在双螺杆挤压机内完成。
(4)后续进行感官评分。
在上述总体步骤下，进行单因素试验：
(a)魔芋胶添加量的选择：设定魔芋胶的添加量为紫薯-大米混合粉的0.1(W)％、0.3(W)％、0.5(W)％、0.7(W)％和0.9(W)％，考察魔芋胶添加量对紫薯米粉品质的影响。
由表11可知，魔芋胶添加量对紫薯米粉的品质有显著的影响。紫薯米粉的蒸煮损失率随着魔芋胶添加量的增加呈先下降后上升的趋势，在添加量为0.3(W)％时最低；感官评分呈先上升后下降的趋势，在添加量为0.3(W)％时最高；硬度和咀嚼性随着魔芋胶添加量的增加呈先上升后下降的趋势，弹性没有显著变化。
表11魔芋胶添加量对紫薯米粉品质的影响
注：同列数据中不同字母代表显著性，P<0.05。
(b)瓜尔豆胶添加量的选择：设定瓜尔豆胶添加量为紫薯-大米混合粉的0.2(W)％、0.4(W)％、0.6(W)％、0.8(W)％和1.0(W)％，考察瓜尔豆胶添加量对紫薯米粉品质的影响。
由表12可知瓜尔豆胶添加量对紫薯米粉的品质有显著性影响。随着瓜尔豆胶添加量的增加，紫薯米粉的蒸煮损失率呈先下降后上升的趋势，感官评分、硬度和咀嚼性呈先升高后降低的趋势，弹性没有显著的变化。
表12瓜尔豆胶添加量对紫薯米粉品质的影响
注：同列数据中不同字母代表显著性，P<0.05。
(c)磷酸氢二钠添加量的选择：设定磷酸氢二钠添加量为紫薯-大米混合粉的0.2(W)％、0.4(W)％、0.6(W)％、0.8(W)％和1.0(W)％，考察磷酸氢二钠添加量对紫薯米粉品质的影响。
由表13可知，磷酸氢二钠添加量对紫薯米粉的品质有显著影响。随着磷酸氢二钠添加量的增加，紫薯米粉的蒸煮损失率呈先下降后上升的趋势，在添加量为0.8(W)％时蒸煮损失率最低；感官评分呈先上升后下降的趋势，在添加量为0.8(W)％时感官评分达到最高；硬度和咀嚼性则呈一直上升的趋势。
表13磷酸氢二钠添加量对紫薯米粉品质的影响
注：同列数据中不同字母代表显著性，P<0.05。
2、响应面研究实验
根据单因素实验结果，利用Box-Behnken响应面来优化紫薯米粉的品质，以魔芋胶添加量、瓜尔豆胶添加量与磷酸氢二钠添加量为自变量，以蒸煮损失率和感官评分为响应值，进行3因素3水平的响应面实验设计，因素水平见表14。
表14响应曲面优化实验的因素水平
利用线性型功效系数法将感官评分和蒸煮损失率指标函数统一量纲，令：
蒸煮损失率Y1 ※＝1-(Y1-Y1min)/(Y1max-Y1min)
感官评分Y2 ※＝(Y2-Y2min)/(Y2max-Y2min)
对于紫薯全粉制品来说，消费者对其品质的要求是蒸煮损失率低、感官评分好，为了获得紫薯米粉最优的工艺参数，对蒸煮损失率和感官评分进行加权分配，分配权重系数为0.3和0.7。利用Design-Expert数据处理软件，将各因素数据输入到Box-Behnken数据分析软件中，并设计响应面实验方案，实验设计与结果见表15。
表15 Box-Behnken实验设计与结果
(1)紫薯米粉蒸煮损失率响应面分析结果
通过Design-Expert 8.0.6.1软件对各因素进行回归拟合，得到各因素的回归方程：
蒸煮损失率＝10.30+1.43A+0.45B+0.33C+2.83A2+1.42B2+2.84C2+0.63AB-1.46AC+0.94BC。
对回归模型进行方差分析，结果见表16。由表16可知，蒸煮损失率的模型呈极显著水平，失拟项P＝0.5997>0.05呈不显著，复相关系数R2＝0.9922,决定系数Adj R2＝0.9823说明数学模型与试验结果的拟合程度比较好且实验误差比较小，信噪比＝29.73>4，因此可以用此模型来预测紫薯米粉的蒸煮损失率。模型的一次项A、B极显著，C显著，二次项A2、B2、C2均极显著，交互项AB显著，AC和BC极显著，说明它们之间的交互作用会显著影响紫薯米粉的蒸煮损失率。
表16蒸煮损失率回归模型系数的显著性检验结果
注：R2＝0.9922，Adj R2＝0.9823，信噪比＝29.73
由表16可知，影响紫薯米粉蒸煮损失率的大小顺序为A(魔芋胶添加量)>B(瓜尔豆胶添加量)>C(磷酸氢二钠添加量)。由图1A至图1C可知，魔芋胶添加量与瓜尔豆胶添加量、魔芋胶添加量与磷酸氢二钠添加量、瓜尔豆胶添加量与磷酸氢二钠添加量的等高线图分别呈椭圆形，说明两者之间的交互作用显著，它们之间的交互作用会显著影响紫薯米粉的蒸煮损失率。
(2)紫薯米粉感官评分响应面分析结果
通过Design-Expert 8.0.6.1软件对各因素进行回归拟合，得到各因素的回归方程：
感官评分＝88.48+1.94A+2.90B+1.06C-4.40A2-2.73B2-6.70C2-1.50AB+3.42AC+1.40BC。
由表17可知，感官评分模型呈极显著，失拟项P＝0.1432>0.05呈不显著，复相关系数R2＝0.9920,决定系数AdjR2＝0.9816说明数学模型与试验结果拟合度比较好且实验误差比较小，信噪比＝26.34>4，可以用此模型来预测紫薯米粉的感官评分。模型一次项A、B、C，二次项A2、B2、C2和交互项AB、AC、BC均极显著,说明因素之间的交互作用会显著影响紫薯米粉的感官评分。
表17感官评分回归模型系数的显著性检验结果
注：R2＝0.9920，Adj R2＝0.9816，信噪比＝26.34
影响紫薯米粉感官评分的大小顺序为B(瓜尔豆胶添加量)>A(魔芋胶添加量)>C(磷酸氢二钠添加量)。由图2A至图2C可知，魔芋胶添加量与瓜尔豆胶添加量、魔芋胶添加量与磷酸氢二钠添加量、瓜尔豆胶添加量与磷酸氢二钠添加量的等高线均为椭圆形，说明它们两者之间的交互作用均显著，它们之间的交互作用会显著影响紫薯米粉的感官评分。
(3)紫薯米粉综合评分响应面分析结果
通过Design-Expert 8.0.6.1软件对各因素进行回归拟合，得到各因素的回归方程：
综合评分＝88.48+1.94A+2.90B+1.06C-4.40A2-2.73B2-6.70C2-1.50AB+3.42AC+1.40BC。
由表18可知，感官评分的模型呈极显著的水平，失拟项P＝0.1190>0.05呈不显著，复相关系数R2＝0.9908,决定系数AdjR2＝0.9815说明数学模型与试验结果的拟合度比较好且实验误差比较小，信噪比＝28.61>4，因此可以用此模型来预测紫薯米粉的综合评分。模型的一次项A、C显著，B极显著；二次项A2、B2、C2和交互项AB、AC均极显著。
表18紫薯米粉综合评分响应面优化分析结果
注：R2＝0.9908，Adj R2＝0.9815，信噪比＝28.61
结果表明，影响紫薯米粉综合评分的大小顺序为B(瓜尔豆胶添加量)>A(魔芋胶添加量)>C(磷酸氢二钠添加量)。由图3A至图3B可知，魔芋胶添加量与磷酸氢二钠添加量、瓜尔豆胶添加量与磷酸氢二钠添加量的等高线均为椭圆形，说明它们两者之间的交互作用均显著，它们之间的交互作用会显著影响紫薯米粉的综合评分。
最终优化工艺参数为：魔芋胶添加量为0.30(W)％，瓜尔豆胶的添加量为0.45(W)％和磷酸氢二钠的添加量为0.80(W)％。为了验证回归模型的有效性，在魔芋胶添加量为0.30(W)％，瓜尔豆胶的添加量为0.45(W)％和磷酸氢二钠的添加量为0.80(W)％条件下进行验证试验。经过验证试验，紫薯米粉的蒸煮损失率为10.35(W)％，感官评分为90.3。
本发明所制备的紫薯米粉，由于利用干法加工使用的螺杆挤压工艺具有得率高，设备投资少，能耗小，产量高，环境污染小，并且设置双螺杆挤压机Ⅲ区温度95℃，双螺杆挤压机螺杆转速170r/min，可以使原料充分糊化，蒸煮损失率较小，硬度和咀嚼性较好；紫薯米粉品质最好；所用原料紫薯全粉不受气候影响，可以全年供应，保证产品供应不会有缺口，满足市场需求，市场价值稳定。优化得出紫薯全粉添加量35(W)％，物料含水量38(W)％、魔芋胶的添加量为0.3(W)％、瓜尔豆胶的添加量为0.4(W)％、磷酸氢二钠的添加量为0.8(W)％，米粉的网络结构更致密，网络凝胶结构紧密，米粉的蒸煮损失率低，嚼劲较好，紫薯米粉品质最好。相较于市场上现有的米粉，不仅营养健康，咀嚼性好，表面光滑，而且产品外形比较美观，能够吸引消费者的眼球而且在生产工艺方式上更加高效节能，生产效率更高，更加环保经济，符合时代发展要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双螺杆挤压紫薯米粉的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取紫薯全粉和大米粉混合，加入食品改良剂在搅拌机中混合搅拌均匀；其中以紫薯-大米混合粉重量为基准，紫薯全粉的添加量为25(W)%-45(W)%，食品改良剂含有魔芋胶添加量为0.1(W)%-0.9(W)%，瓜尔豆胶添加量为0.2(W)%-1(W)%，磷酸氢二钠添加量为0.2(W)%-1(W)%；
(3)搅拌后的混合粉进行水分平衡；
(4)随后在双螺杆挤压机内进行糊化、挤压成型；其中，螺杆转速为110r/min-190r/min，且双螺杆挤压的Ⅲ区温度为80℃-100℃，进一步地，设定双螺杆挤压的Ⅰ区温度为35-45℃，Ⅱ区温度为65-75℃。
2.根据权利要求1所述的双螺杆挤压紫薯米粉的加工工艺，其特征在于：所述步骤(1)中紫薯全粉的添加量为30(W)%-40(W)%，且物料含水量为35(W)%-45(W)%；优选地，紫薯全粉添加量35(W)%，物料含水量38(W)%。
3.根据权利要求1所述的双螺杆挤压紫薯米粉的加工工艺，其特征在于：所述步骤(1)中的食品改良剂：魔芋胶添加量为0.1(W)%-0.9(W)%，瓜尔豆胶添加量为0.2(W)%-1(W)%，磷酸氢二钠添加量为0.2(W)%-1(W)%。
4.根据权利要求3所述的双螺杆挤压紫薯米粉的加工工艺，其特征在于：所述步骤(1)中的食品改良剂：魔芋胶添加量为0.20(W)%-0.40(W)%，瓜尔豆胶添加量为0.30(W)%-0.60(W)%，磷酸氢二钠添加量为0.70(W)%-0.90(W)%；进一步优选为魔芋胶添加量为0.30(W)%，瓜尔豆胶的添加量为0.45(W)%和磷酸氢二钠的添加量为0.80(W)%。
5.根据权利要求1所述的双螺杆挤压紫薯米粉的加工工艺，其特征在于：所述步骤(2)中蒸馏水添加量为32(W)%-40(W)%。
6.根据权利要求1所述的双螺杆挤压紫薯米粉的加工工艺，其特征在于：所述步骤(2)中所述搅拌时间为10-30min，优选为20min。
7.根据权利要求1所述的双螺杆挤压紫薯米粉的加工工艺，其特征在于：所述步骤(4)中双螺杆挤压螺杆转速为110r/min-190r/min，优选为160-180 r/min，更优选为170 r/min。
8.根据权利要求1所述的双螺杆挤压紫薯米粉的加工工艺，其特征在于：所述步骤(4)中双螺杆挤压的Ⅲ区温度为80℃-100℃，优选为90-95℃。
9.根据权利要求1所述的双螺杆挤压紫薯米粉的加工工艺，其特征在于：所述步骤(4)中，设定双螺杆挤压的Ⅰ区温度为40℃，Ⅱ区温度为70℃。
10.利用权利要求1-9任一项所述的双螺杆挤压紫薯米粉的加工工艺制备得到的紫薯米粉。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102106520A (zh) * | 2011-01-19 | 2011-06-29 | 杨红鸽 | 一种紫薯营养大米及制备方法 |
| CN105166714A (zh) * | 2015-10-16 | 2015-12-23 | 京津科技谷生物科技（天津）有限公司 | 一种紫薯杂粮米及其制备方法 |
| CN109511872A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-03-26 | 衡阳仕杰农业发展有限公司 | 一种营养米粉及其制备方法 |
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2020
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Patent Citations (3)
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| Title |
|---|
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| 王洁洁，等: "挤压重组紫薯米工艺优化及其抗氧化活性研究" * |
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| CN112137048B (zh) | 2023-09-05 |
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