不同和面機的和面效果分析

劉長虹，杜云豪，*，王錄通，王遠輝，張煌

（1.河南工業大學糧油食品學院小麥和玉米深加工國家工程實驗室，河南鄭州450001；2.河南牧業經濟學院食品與生物工程學院，河南鄭州450044）

商品饅頭的加工過程中一般使用和面機攪拌調制面團，饅頭生產者使用的和面機分為立式和臥式兩種類型。立式和面機分為單軸鉤狀偏心旋轉的多功能攪拌機和雙驅雙動立式和面機等，一般攪拌速度可以在一定范圍內調節，但由于處理量偏小，一般應用于小批量的饅頭生產或工藝試驗上[1]。臥式和面機的處理量大，攪拌效率高，結構相對簡單且價格便宜，是規模化生產饅頭企業的常見設備[2]。饅頭廠的臥式和面機一般為單攪拌軸，攪拌速度為恒定值不能調節，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。攪拌軸對面團作用力方式和速度的不同，使得不同和面機產生不同的和面效果。和面機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]。對于饅頭面團調制的工藝參數制定及和面設備的選擇來說，和面機形式及攪拌速度所產生的和面效果十分重要。本試驗是根據饅頭生產的實際需求以及實驗室可能條件，采用立式單軸偏心可調速多功能攪拌機、雙驅雙動和面機及小型臥式和面機調制饅頭面團，并且在雙驅雙動型和面機中挑選出兩款不同處理量的和面機，用來探討不同處理量對于和面效果的影響。對比不同和面機攪拌過程中面團均勻性以及面筋含量和面筋指數的變化，以揭示不同和面設備的攪拌效果，從而為饅頭工藝研究和工業化生產提供參考。

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）：天津科密歐化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

1.2.1 和面機類型及參數

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

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

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

SM-25 型單軸立式雙驅雙動和面機：江蘇無錫新麥機械有限公司。螺旋狀攪拌軸，低檔軸轉速140 r/min（缸轉速12.8 r/min）；高檔軸轉速280 r/min（缸轉速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：中國江蘇常熟長青儀器儀表廠；JMCZ 面筋指數測定儀：成都食品醫療儀器設備廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 面團的制備

根據不同和面機的功率設置加料量，根據面粉的加料量為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 取一次面團作為樣品[4]。

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

1.3.2 水分含量的測定

根據GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》[5]，使用直接干燥法測定水分含量。

1.3.3 水分均勻性的測定

根據掛面生產工藝測定方法[6]，調制一定時間的面團取樣，取樣點為和面缸的四角和中心共5 點，并分別測定各點水分含量，計算變異系數。水分均勻性用變異系數“CV”表示。

式中：CV為變異系數，%；為水分平均值；S為標準差。

按下式計算：

式中：W1、W2、…、Wn為各次水分測定值。

S 按下式計算：

1.3.4 濕面筋含量和面筋指數的測定

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

面筋指數：面筋指數參照LS/T 6102-1995《小麥粉濕面筋質量測定方法-面筋指數法》測定[8]。

2 結果與討論

2.1 不同和面機攪拌的面團水分均勻性

由于變異系數是由5 個水分含量值標準差與平均值的比值算得，所以變異系數越小說明水分分散越均勻[9]。圖1 為單軸立式和面機與臥式和面機的水分分散情況對比。HM-790 型立式和面機在不同的轉速下，其和面效果有很大區別，在最低檔速和面時，前期面粉與水逐漸混勻，在12 min～14 min 時面團基本混勻成水分均一的面團；一檔和面時前6 min 面團迅速混勻成團，8 min～10 min 時面團水分均一；二檔和面時，前期面團吸水較慢，第6 min 開始形成面團小塊，隨后面團中水分迅速混勻，在10 min 時內部水分均一。由同一立式和面機不同轉速下的和面效果可以看出，轉速與和面效果并非完全正相關，轉速過慢，和面前期面粉與水不能快速的形成均勻的面絮，面缸中出現部分高含水量的面團和未能完全吸水的面粉，因此需要更長的攪拌時間才能使得面團均勻；轉速過快時，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，而當面缸內形成面團后，高速的和面攪拌又能使其快速的混勻。HWH-25 型臥式和面機由于其較慢的轉速，需要12 min 以上才能形成水分均一的面團。由此水分分散情況可見，和面以立式和面機的中速攪拌效果最好。

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

圖2為雙驅雙動和面機進行局部翻動面團的攪拌水分分散效果。SZH-20 型和SM-25 型雙驅雙動立式和面機的水分分散效果明顯優于立式與臥式和面機；對于雙驅雙動型和面機，高速和面效果要比低速和面效果好，軸轉速與缸轉速越高，面粉與水越快達到均一的狀態[10]。SZH-20 型和面機低速和面機時，面團中水分含量的變異系數基本勻速減小，在10 min 左右達到均一；其余的轉速情況下基本在8 min 左右達到水分均勻。雙驅雙動型和面機與HM-790 型和面機的主要區別不僅在于功率、和面軸較大，并且是軸與和面缸同時轉動，這樣有利于面粉與水分的接觸，結合與吸收，雖然雙驅雙動型和面機和面軸只能與局部面團接觸，但其較粗的和面軸能使面粉與水充分混勻，且和面缸轉動的同時給了面粉吸水溶脹形成面筋的時間[11]，因此，雙驅雙動型和面機更有利于面粉與水快速混勻。

圖2 雙驅雙動和面機轉速對水分均勻性的影響Fig.2 Influences of speed on moisture uniformity with double drive double motion mixer

2.2 不同和面機對面團濕面筋含量的影響

立式及臥式和面機攪拌過程面團面筋含量變化見圖3。

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

如圖3所示，和面機轉速對面筋的形成有很大的影響：低檔和面時面筋形成緩慢，12 min 時面筋含量達到最大，隨后面筋含量開始降低；而一檔、二檔和面時，在8 min 左右形成最多的面筋；臥式和面機要在20 min左右才能達到最大面筋含量。由此可知，轉速越快，達到最大面筋含量用時最少，但一檔和二檔的差別不大說明在一定轉速內，轉速與形成面團面筋的速度是正相關的，轉速太快因面團的吸水困難，不能更進一步加快面筋的形成。面筋含量達到最大值后，攪拌軸開始對面筋網絡進行破壞，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，說明中速攪拌有利于面筋形成與保持，對于提高面團的延展性有好處；過高的攪拌速度，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，制作出來的饅頭質量也不會很好。

雙驅雙動和面機轉速對面團面筋含量的影響見圖4。

圖4 雙驅雙動和面機轉速對面團面筋含量的影響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 型雙驅雙動立式和面機低速和面時，在8 min～12 min 左右達到最大面筋含量，高速和面時在8 min 左右達到最大濕面筋含量；與立式單軸可調速和面機一樣，在達到最大面筋含量后可洗出濕面筋含量開始下降。

2.3 不同和面機對面團面筋指數的影響

立式及臥式和面機攪拌過程面團面筋指數變化見圖5。如圖5所示，和面機不同轉速下，面團面筋指數的變化與面筋含量的變化基本保持一致，低檔時12 min 左右面筋指數最大，一檔、二檔時8 min 左右面筋指數最大，臥式和面機在20 min 才能達到最大的面筋指數強度，這些都與面筋含量最大值的時間基本相吻合。圖中可以看出，一檔和二檔的面筋指數下降速率很接近，與面筋含量變化有差異。這些說明不同轉速對面筋的形成及面筋指數的增強有相同的作用，且過度攪拌的時候面筋被破壞，既降低了可洗出面筋的含量又減弱了面筋強度。

圖5 立式及臥式和面機攪拌過程面團面筋指數變化Fig.5 Changes of gluten index during mixing with different mixers

雙驅雙動和面機轉速對面團面筋指數的影響見圖6。

圖6 雙驅雙動和面機轉速對面團面筋指數的影響Fig.6 Influences of speed on gluten index with double drive double motion mixer

如圖6所示，雙驅雙動型和面機均在和面8 min左右時面筋強度達到最大，隨后面筋強度開始下降，并且轉速越快，攪拌強度越大，面筋指數下降也有所加快。

由不同和面機對面團水分均勻性、面筋含量、面筋指數等和面效果可以看出，在使面團均勻和面筋形成方面雙驅雙動型和面機的效果優于立式單軸可調速和面機和臥式和面機。

雙驅雙動型和面機由于其軸與面缸都轉動的攪拌模式，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位置，快速使面粉與水達到均一的狀態；由面與水混合物→棉絮→小塊面團→整塊面團的和面過程縮短，快速使水分均勻的同時，更有利于面筋蛋白與水的結合，形成均勻穩定的面筋網絡結構[13]。

立式單軸可調速和面機屬于整體翻動面團和面形式。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小；高速（二檔）攪拌，水分分散前期較慢，面筋形成速度較快但破壞迅速，不利于面團的延伸性改善。因此，整體翻動類型的和面機以中速攪拌為好。

臥式和面機也屬于整體翻動面團攪拌類型，由于轉速僅為30 r/min 的慢速攪拌，而且Ο 形單桿攪拌槳（單軸），攪動能力比較弱，需要較長的時間才能使水分混勻，且易形成面筋網絡結構[14]。由于試驗條件限制，無法使用大處理量且不同轉速的臥式和面機反復試驗，是否可以用立式攪拌機的結果推斷臥式和面機中速攪拌效果更好，還有待于進一步證明。從耗能角度考慮[15]，饅頭廠一般選用低速和面機，但如果從效率上考慮，饅頭生產應該選用中速和面機。

3 結論

由不同和面機不同轉速下的和面效果分析可知，在中等轉速范圍內轉速越快，面團水分越快均勻分布，且雙驅雙動型和面機性能優于單軸整體翻動和面機，但轉速過高時前期水分分散速度反而較慢，后期分散迅速；對于各種和面機，面筋形成的速度，面筋含量達到最大值的時間，達到最大值后下降的速度與攪拌軸的速度有一定關系；中速和高速攪拌面筋含量達到最大值最快，中速下降速率最小。面筋指數與面筋含量變化規律比較類似。綜上所述，雙驅雙動型和面機性能優于立式單軸可調速型和面機以及臥式和面機，而中速的和面機要優于快速與慢速。