双螺杆挤压工艺对杂粮重组米感官品质影响研究

何忠源+马天文+王庆峰+肖志刚+朱旻鹏

摘要：采用双螺杆挤压法生产杂粮重组米，考察挤压机机筒温度、螺杆转速及原料水分含量等参数对最终产品感官品质的影响。在单因素条件基础上，利用旋转正交试验对杂粮重组米的生产工艺进行优化，结果表明，在挤压机机筒温度60 ℃、物料水分含量30%、螺杆转速160 r/min条件下所得重组米的感官评分最佳。

关键词：重组米；挤压法；感官品质；旋转正交试验

中图分类号：TS212.4 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2017）09-0063-06

挤压重组米是以碎米为原料，粉碎调质后进入挤压机重新制粒，干燥后最终得到挤压重组米成品。双螺杆挤压机能充分、彻底混合揉捏物料，且具有广泛的原料适应性。杂粮中蛋白质、脂肪、碳水化合物等营养成分配比更为均衡，并含有丰富的膳食纤维，符合现代人的饮食需要。目前，以大米或碎米为原料挤压生产重组米已有广泛研究，而以碎米为原料复配杂粮来制备杂粮重组米鲜有报道；同时，在挤压参数对重组米感官食用品质的影响方面缺乏系统研究。因此，本研究以碎米和杂粮为原料，采用双螺杆挤压技术制备重组米，考察挤压机机筒温度、螺杆转速及原料水分含量等参数对最终产品感官品质的影响，并在单因素条件基础上，利用旋转正交试验对杂粮重组米的生产工艺进行优化，为杂粮重组米生产提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

大米（碎米）、燕麦、小米、玉米均为市售。

1.2 仪器设备

DS56-Ⅲ双螺杆挤压膨化机：济南赛信机械有限公司。

1.3 挤压法生产营养强化米

1.3.1 单因素试验 将燕麦250 g、玉米850 g、小米400 g、大米（碎米）1 500 g粉碎，过60目筛，混合，调节水分含量为30%，考察各挤压参数对生产出的杂粮重组米感官品质的影响。

1） 机筒温度对挤压重组米外观品质的影响。机筒温度单因素试验设计见表1。

2） 进料水分对挤压重组米外观品质的影响。进料水分单因素试验设计见表2。

3） 螺杆转速对挤压重组米外观品质的影响。螺杆转速单因素试验设计见表3。

1.3.2 二次正交旋转组合设计 以单因素试验结果为基础，利用design-expert 7.0软件设计三因素五水平的响应面分析试验。选用中心复合模型，共有20个试验点，其中14个为析因点、6个为零点，以机筒温度、物料水分含量、螺杆转速为自变量，以硬度、粘度、弹性感官评分为响应值。因素水平编码表见表4。

1.4 感官评定指标和评分标准

感官评定方法：选择10名经过培训的科研人员，对产品的气味、外观、结构、适口性、滋味、冷饭质地等进行评定，采用百分制，得到的分数取平均值作為产品得分。具体评分标准见表5。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 机筒温度对挤压重组米感官品质的影响 不同机筒温度下挤压重组米感官评分情况如图1所示。

由图1可以看出：机筒温度为60 ℃时挤压出的产品效果最为理想；当机筒温度为40 ℃时，挤压机容易堵料，产品过干、呈现粉状；当机筒温度超过80 ℃后，产品感官评分随着机筒温度的升高而下降，这是由于温度升高促进了淀粉的凝胶化，自然干燥后产品呈现出一种多孔透明的状态，与大米状态差距甚远。因此，初步确定机筒温度为60 ℃。

2.1.2 水分含量对挤压重组米感官品质的影响 不同水分含量下挤压重组米感官评分情况如图2所示。

由图2可以看出：进料水分含量为30%时，产品的感官性状最为良好；水分过低，不易出料；水分过高，出料呈流稀状，干燥后蒸煮性较差，不易吸水。因此，初步确定水分含量为30%。

2.1.3 螺杆转速对挤压重组米感官品质的影响 不同螺杆转速下挤压重组米感官评分情况如图3所示。

由图3可以看出：螺杆转速为160 r/min时，产品的感官性状最好；当螺杆转速超过160 r/min后，产品的感官性状随着转速增大而变差，这是由于转速增加对物料的剪切力也增加，出料速度也加快，同样的模孔则膨化度增加。因此，初步确定螺杆转速为160 r/min。

2.2 旋转正交试验结果

2.2.1 回归方程拟合与统计分析 响应面分析试验安排及结果见表6。

design-expert求得的回归方程如下：

Y1=608.310+0.220 X1+0.370 X2-0.120 X3+0.110 X1X2+0.220 X1X3-0.360 X2X3-0.670 X12-0.240 X22-0.062 X32

Y2=-452.350+37.260 X1-2.000 X2+57.440 X3-18.230 X1X2+0.430 X1X3-157.080 X2X3+94.510 X12+98.920 X22+46.430 X32

Y3=0.890 000-0.007 375 X1+0.007 875 X2+0.000 125 X3-0.005 500 X1X2-0.005 500 X1X3-0.001 000 X2X3-0.013 000 X12-0.011 500 X22-0.006 409 X32

3个指标回归方程全模型方差分析结果分别见表7、表8和表9。

由表7可知：回归模型高度显著（P<0.000 1），失拟项不显著（P>0.050 0），此模型的相关系数R2=0.948 6，说明该方程拟合程度较好。从3个因素（X1，X2，X3）对挤压重组米硬度影响来看，X1和X2有显著影响，二次项X12，X22以及交互项中的X2X3也有显著影响。对回归方程进行中心标准化处理，通过回归系数绝对值大小可得到因子贡献率，3个因素对重组米硬度的影响顺序为：水分含量>机筒温度>螺杆转速。endprint

由表8可知：回歸模型显著（P<0.050 0）。从3个因素（X1，X2，X3）对挤压重组米蒸煮后的粘度影响来看，二次项X12，X22以及交互项中的X2X3有显著影响。对回归方程进行中心标准化处理，通过回归系数绝对值大小可得到因子贡献率，3个因素对重组米粘度的影响顺序为：螺杆转速>机筒温度>水分含量。

由表9可知：回归模型高度显著（P<0.050 0）。从3个因素（X1，X2，X3）对挤压重组米弹性影响来看，X1和X2有显著影响，二次项X12，X22，X32也有显著影响。对回归方程进行中心标准化处理，通过回归系数绝对值大小可得到因子贡献率，3个因素对重组米弹性的影响顺序为：水分含量>机筒温度>螺杆转速。

2.2.2 响应面图形分析 为直观描述硬度、粘度及弹性3个因素对质构特性的影响，将一个因素固定在零水平，构建另外两个因素交互作用的响应曲面图，结果如图4、图5、图6所示。

由图4可以看出：挤压重组米的硬度随着两个因素的增加，总体呈现出先增后减的趋势。图4（a）中，当水分含量一定时，随着螺杆转速增加，硬度在机筒温度低于60 ℃时呈缓慢增大趋势，在机筒温度高于60 ℃时呈缓慢减小趋势；图4（b）中，当螺杆转速一定时，随着水分含量升高，机筒温度对硬度的影响趋势比较明显，以60 ℃为界限呈先增后减的趋势；图4（c）中，当机筒温度一定时，随着螺杆转速增加，硬度基本上随着水分含量升高而增大。

由图5可以看出：图5（a）中，当螺杆转速一定时，挤压重组米的粘度在螺杆转速和机筒温度处于中间水平时为最低；图5（b）中，当水分含量一定时，粘度在螺杆转速达到最大、机筒温度处于中间水平时有最小值；图5（c）中，当机筒温度一定时，在螺杆转速处于低水平而水分含量较高时，或螺杆转速处于高水平而水分含量较低时，或两者都处于中间水平时，粘度基本保持一致、达到最低。

由图6可以看出：挤压重组米的弹性在3个因素处于中间水平时达到最大值。

4 结论

通过上述研究可知：重组挤压米的配方为燕麦250 g、玉米850 g、小米400 g、碎米1 500 g，工艺条件为水分含量30%、挤压机机筒温度60 ℃、物料水分含量30%、螺杆转速160 r/min，此条件下所得产品感官品质最佳。

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Abstract： Extruded composite grains rice was produced by twin-screw extrusion technology. The sensory quality of extruded rice was investigated with respect to the parameters such as barrel temperature distribution， screw rotation speed and moisture content. On the basis of single factor condition， the production process of extruded composite grain rice was optimized by rotational orthogonal experiment， the results showed that： The sensory quality scored the best at 60 ℃ of the barrel temperature， 30% of material moisture content， 160r/min for screw rotation speed.

Key words： extruded composite grain rice； extrusion method； sensory quality； rotational orthogonal experimentendprint