炒米電熱滾筒烘炒特性及工藝優(yōu)化

圖 雅 烏云塔娜 徐曉旭 孫芊芊 冬 梅

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學機電工程學院1，呼和浩特 010018)

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學能源與交通工程學院2，呼和浩特 010018)

糜子屬禾本科黍?qū)伲饕N植在甘肅、河北、內(nèi)蒙古、山西等省，是干旱半干旱地區(qū)的主要雜糧作物和重要的避災作物，也是中國主要制米作物之一。我國糜子栽培面積和產(chǎn)量均居世界第二位，發(fā)展糜子生產(chǎn)對改善人民的膳食結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)民收入，防災避旱具有重要意義[1]。

炒米是由糜子經(jīng)過浸泡、蒸煮、烘炒和碾米后得到的干糧食品。炒米出現(xiàn)的比較早，歷史悠久，是蒙古民族喜愛吃的傳統(tǒng)食品，也是餐桌上不可缺少的主食之一，適合與各種奶食品、奶茶和牛羊肉搭配食用。

20世紀80年代后，人們開始研究和開發(fā)各種炒米加工機械設(shè)備和加工工藝，不斷的改進和完善炒米加工技術(shù)，并獲得了一定的成效。在內(nèi)蒙古地區(qū)炒米廠遍布各直轄市和旗縣，其中大型的有烏蘭察布市察右后旗海豐炒米廠、阿魯科爾沁坤都炒米廠、赤峰巴林右旗大阪鎮(zhèn)蒙達炒米廠、通遼市東方炒米廠、呼和浩特市糧食科學研究所炒米廠等，年加工量均達上萬噸以上，機械化加工出米率達到53%～58%。產(chǎn)品品種除了傳統(tǒng)炒米外有膨化炒米、奶油炒米、炒米渣子及各種調(diào)味炒米等。大型工業(yè)化生產(chǎn)具有高效、低成本、降低勞動強度、解放勞動力、產(chǎn)品供應(yīng)量充足。但機械化生產(chǎn)仍以煤炭加熱為主，有環(huán)境污染和安全衛(wèi)生隱患，且加工量較大，質(zhì)量和口感一般，有銷售滯后現(xiàn)象。

隨著社會發(fā)展和生活水平的不斷提高，人們對食品的綠色健康、營養(yǎng)、衛(wèi)生、新鮮及傳統(tǒng)味更加重視。本研究中采用電熱滾筒機，電加熱滾筒壁以熱傳導方式傳遞熱量烘炒炒米，滾筒的勻速轉(zhuǎn)動和螺旋葉片的攪動使加熱均勻、同時有保溫功能，與傳統(tǒng)鐵鍋烘炒工藝較相似，炒米的口感更接近傳統(tǒng)手工制作，且無污染、干凈、衛(wèi)生，烘炒量一次5～50 kg,小規(guī)模生產(chǎn)，可根據(jù)市場需求及時供應(yīng)，提供新鮮炒米。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

大白糜子：山西忻州市偏關(guān)縣。

1.2 實驗儀器與設(shè)備

KL-25型多功能電熱滾筒炒貨機；CCFG-28型電熱鍋；LNTF115A型粉碎式礱碾組合米機；CF-11A離心通風機和專用耐高溫伸縮通風管。

1.3 實驗方法與設(shè)計

1.3.1 炒米加工工藝流程

1.3.2 評價指標的測定

1.3.2.1 感官評價

由8名訓練有素、有經(jīng)驗和喜愛吃炒米的蒙古族人員組成評價小組進行感官評價，評定分數(shù)采用100分值，結(jié)果取平均值。主要從產(chǎn)品的形態(tài)、色澤、香味、口感等四個方面衡量產(chǎn)品的品質(zhì)，評價標準見表1[2-4]。

1.3.2.2 烘炒效率的測算

烘炒效率=炒米質(zhì)量/烘炒所需時間

經(jīng)碾米去皮和米糠后的產(chǎn)品炒米質(zhì)量除以對應(yīng)烘炒過程所用時間。

烘炒效率是在本實驗中評定電熱滾筒烘炒機烘炒能力的一種指標。即反應(yīng)電熱滾筒機的工作效率。

1.3.2.3 出米率的計算

出米率=炒米質(zhì)量/原料糜子質(zhì)量×100%

出米率：原料糜子經(jīng)浸泡、蒸煮、烘炒和碾米加工去皮和米糠后所得的炒米質(zhì)量除以所用原料糜子質(zhì)量的百分率。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

實驗設(shè)3次重復，應(yīng)用Excel 2007軟件進行統(tǒng)計、相關(guān)分析、主次排序和最佳因素水平組合。根據(jù)實驗結(jié)果，利用Excel的公式和函數(shù)功能進行直觀分析，確定優(yōu)方案；再利用Excel的公式和內(nèi)置函數(shù)進行方差分析顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗分析

室內(nèi)環(huán)境溫度24～28 ℃下，原料糜子經(jīng)涼水浸泡3、6、9、12、18、24 h，在500、800、1 300、1 600 W四種溫度下，蒸煮30、40、50、60、80、110 min后，采用電熱滾筒烘炒方式進行烘炒。根據(jù)已有研究基礎(chǔ)和結(jié)合設(shè)備自身特點提出了12組參數(shù)組合方案[5-7]，觀察滾筒烘炒狀態(tài)及炒米的色澤、口感等。其實驗設(shè)計與結(jié)果分析見表2。

表2 單因素實驗設(shè)計與結(jié)果分析

當室內(nèi)溫度24～28 ℃時，用涼水浸泡糜子3～9 h，蒸煮40～60 min后，在200～300 ℃溫度下烘炒的炒米色澤鮮米黃色，口感正常；當浸泡時間繼續(xù)增加到10～24 h、蒸煮時間60～110 min后，相同溫度下烘炒的炒米色澤暗淡、口感異常，從而浸泡時間不易過長。蒸煮時間過短沒蒸透時，糜子內(nèi)部有白芯，在烘炒中出現(xiàn)米粒開花，形態(tài)不完整。若不經(jīng)過浸泡，直接水煮或浸泡后蒸煮時間過長，使得糜子過于軟爛，烘炒時粘在滾筒內(nèi)壁，出現(xiàn)焦糊、冒煙現(xiàn)象，需要用工具清理滾筒內(nèi)壁10～15 min，并用風機排出煙氣，其他情況無需使用風機。由此得知，電熱滾筒烘炒技術(shù)適用于炒米加工，且因素水平設(shè)置的合理時不需要用風機排出煙氣。根據(jù)上述結(jié)論，以浸泡時間0～9 h、蒸煮功率500～1 600 W、蒸煮時間40～100 min、烘炒溫度200～300 ℃選為進一步研究的因素水平范圍。

2.2 正交實驗設(shè)計與結(jié)果分析

2.2.1 正交實驗設(shè)計

本實驗設(shè)計中每批次以取2.5 kg 原料糜子為實驗樣品，重復做3次，取平均值[8-10]。因素及水平如表3。

表3 因素水平表

2.2.2 正交實驗結(jié)果分析[11-16]

從表4和表5看出，對于烘炒效率指標的影響程度，烘炒溫度是影響極顯著的，浸泡時間和蒸煮時間的影響是顯著的。在所選取的各因素水平范圍內(nèi)，對該指標影響程度的重要性主次順序和優(yōu)方案為：D>A>C>B和D1A2C4B1，即浸泡時間3 h、蒸煮功率500 W、蒸煮時間40 min、烘炒溫度300 ℃；對于感官評價指標的影響程度，浸泡時間和蒸煮時間的影響是顯著的。其重要性主次順序和優(yōu)方案為：C>A>B>D和C4A2B1D1，即浸泡時間3 h、蒸煮功率500 W、蒸煮時間40 min、烘炒溫度300 ℃；對于出米率指標的影響程度，浸泡時間的影響是顯著的。其重要性主次順序和優(yōu)方案為：出米率：A>B>D>C和A2B2D1C4，即浸泡時間3 h、蒸煮功率800 W、蒸煮時間40 min、烘炒溫度300 ℃。

表4 實驗結(jié)果

同時，從圖1趨勢圖中的因素與指標的關(guān)系可看出，指標隨因素數(shù)值增大的變化趨勢，更直觀判斷因素的主次及優(yōu)化趨勢。

圖1 因素與指標的關(guān)系圖

通過綜合平衡法分析得出綜合的優(yōu)方案。具體平衡過程為：因素A中3個衡量指標均取A2。其中出米率指標的A因素是最主要因素，其他兩個指標中均第二重要因素，從方差分析表5得知，A因素對三個指標均有顯著影響，因此取A2。

烘炒效率和感官評價指標中取B1，出米率指標中取B2。從實驗結(jié)果方差分析表5和因素與指標趨勢圖得知，B因素對3個指標影響均不顯著。其烘炒效率指標的主次順序中處于末位，感官評價指標中處于第三位，出米率指標中處于第二位。考慮本實驗中最重要指標為感官評價指標，再結(jié)合分析選取B1，B因素對3個衡量指標影響均不大。

表5 實驗結(jié)果的直觀分析和方差分析

注：*為顯著(P<0.05),**為極顯著(P<0.01)。

因素C中3個衡量指標均取C4。對于感官評價指標，C因素是最主要因素，是首選因素。從實驗結(jié)果方差分析表5得知，C因素對烘炒效率和感官評價指標均有顯著影響，最終選取C4。

因素D中3個衡量指標均取D1。對烘炒效率指標，D因素是最主要因素。從實驗結(jié)果方 差分析表5得知，D因素對烘炒效率有極顯著影響。在其他兩個指標中分別排序第三和末位，最終選取D1。

采用綜合平衡法分析[15，16]和結(jié)合以往研究基礎(chǔ)，最終獲得的優(yōu)方案為A2B1C4D1，即浸泡時間3 h、蒸煮溫度500 W、蒸煮時間40 min、烘炒溫度300 ℃時綜合指標達到最佳。對此結(jié)論同樣選取2.5 kg/每樣 糜子為實驗樣品，重復做3次，取平均值的方式進行了驗證實驗。得出炒米的烘炒效率66 g/min，感官指標85分，出米率63.8%。

3 結(jié)論

電熱滾筒烘炒以熱傳導方式傳遞熱量，能炒出濃郁的米香味，較適合炒米的烘炒。但蒸煮糜子沒蒸透或糜子皮開裂過多至軟爛時，烘炒過程中易崩裂開花或焦糊在滾筒內(nèi)壁上，需要不停的清理滾筒內(nèi)壁10～15 min，并用風機排除燒焦煙氣，此時對炒米質(zhì)量和出米率的影響較大。

烘炒溫度和時間很關(guān)鍵。烘炒溫度過低時，烘炒時間較長、效率低、炒不出米香味；烘炒溫度過高時，水分未充分蒸發(fā)前外表焦糊和崩裂開花，影響口感、色澤。因此合理選擇烘炒溫度和時間很關(guān)鍵。但其受多種因素的影響，不易精準預定。本實驗不斷取樣觀察和咀嚼口感的方法確定烘炒時間，計算出電熱滾筒烘炒效率。

實際生產(chǎn)中除考慮上述實驗因素外，原料品種、喂入量、滾筒轉(zhuǎn)速及排蒸氣速度等其他因素對產(chǎn)品質(zhì)量及烘炒效率也有一定影響。本實驗得知，電熱滾筒烘炒技術(shù)適用于炒米加工，且產(chǎn)品綜合指標較高。