不同干法制粉工艺对大米粉品质特性影响的研究

陈 璐，孙婷婷，仝江鹏，朱晓月

（布勒（无锡）商业有限公司，江苏 无锡 214142）

目前大米在食品工业中的加工方式主要采用湿法磨浆工艺和干法制粉工艺， 湿法工艺需要将大米浸泡24 h 左右，使其充分吸水溶胀，该工艺不仅水消耗量大，废水处理成本高，还易造成营养物流失，并且长时间的浸泡也会导致杂菌生长， 影响产品质量安全。 干法工艺则是一种将含水量控制在30%以内的制粉方式[1]，干法制粉生产效率高，没有废水污染，水溶性物质流失少[2]，无需干燥，节能减排的同时减少烘干成本， 因此干法制粉工艺符合未来可持续发展的趋势。 也会引起行业的高度关注。

干法制粉常用的方式有辊式研磨、锤片研磨、气力研磨等方法，不同的研磨方法所用设备不同，机械力也会有所不同（撞击、挤压、剪切、摩擦），那么磨出的大米粉的粒度分布、状态，理化特性及流变学特性也会有所差异。本研究以籼米为原料，探讨不同干法制粉工艺对大米粉品质特性的影响。 旨在为大米粉生产工艺提供理论依据， 进而对米粉应用开发起到一定的推动作用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

广东产籼米，水分12.6%；硫代硫酸钠、硼酸、碘化钾均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司；蒸馏水自制。

1.2 主要仪器与设备

辊式磨、锤片磨、超微粉碎机，布勒（无锡）商业有限公司；800150 糊化仪， 德国布拉班德食品仪器公司；SDMATIC 破损淀粉测定仪， 法国肖邦技术公司；WGB-2000L 智能白度测定仪， 杭州天成光电有限公司；B180 马弗炉，纳博热（上海）工业炉有限公司；FD115 烘箱， 德国宾得公司；MKU-300 验粉筛，布勒瑞士；LA-960V2 激光粒度仪，HORIBA 公司。

1.3 大米粉的制备

1.3.1 辊式研磨工艺

将900 kg 籼米直接喂入辊式制粉机MDDP（250 mm × 1 000 mm）， 整个系统包括 4 道皮磨、4道心磨、高方筛、清粉机，研磨可得到不同管道的系统粉，混合得到成品大米粉。

1.3.2 辊式+超微研磨工艺

将900 kg 籼米直接喂入辊式制粉机MDDP（250 mm × 1 000 mm）， 同样整个系统包括 4 道皮磨、4 道心磨、高方筛、清粉机，研磨可得到25%左右的管道粉，另外75%粗粒料进行超微研磨，最终将管道粉与超微粉混合得到最终成品大米粉。

1.3.3 调质+辊式+超微研磨工艺

将900 kg 籼米预先分三次调质，最终调质到目标水分18%， 再将调质后的籼米喂入辊式制粉机MDDP（250 mm × 1 000 mm），同样整个系统包括 4道皮磨、4 道心磨、高方筛、清粉机，研磨可得到25%左右的管道粉， 另外75%粗粒料进行超微研磨，最终将管道粉与超微粉混合得到最终成品大米粉。

1.3.4 调质+锤片+超微研磨工艺

将900 kg 籼米预先分三次调质，最终调质到目标水分18%， 再将调质后的籼米喂入锤片粉碎机中，筛孔2 mm，再将锤片后的粗粉进行超微粉碎，得到最终的成品大米粉。

1.4 指标测定方法

1.4.1 水分含量测定

参照 GB 5009.3—2016，135 ℃烘箱干燥法。

1.4.2 灰分含量测定

参照GB 5009.4—2016,食品中总灰分测定法。

1.4.3 破损淀粉测定

参考SDmatic 破损淀粉测定仪与米粉[3]。

1.4.4 蛋白质测定

参考GB/T 5009.5—2016, 转化系数为5.95。

1.4.5 糊化特性测定

参考GB/T 14490—2008 粘度仪法。

1.4.6 粒径分布的测定

利用激光粒度分析仪测定米粉的粒径范围。

2 结果与分析

2.1 大米粉基本理化指标

原料大米及不同的制粉工艺得到的大米粉的基本理化特性如表1。

表1 原料大米及不同的研磨方式大米粉的理化特性

从表1 所示， 原料中的水分含量为12.6%，灰分为 0.45%， 蛋白质含量为 7.6%， 淀粉含量为84.5%。 另外从表1 可看出制粉工艺不同，大米粉的理化特性也有所差异。 调质后的大米粉水分相对直接干磨的要高；灰分差异不大，其中调质后的大米粉灰分会偏低， 这可能是由于调质后大米表面的灰尘更容易清理，这与曹松[4]的研究有相似的结论，入磨水分会影响最终大米粉的灰分含量，入磨水分高，灰分会呈现低的趋势。 蛋白质含量和淀粉含量也是略有差异，这都表明制粉工艺的不同，成品大米粉的基本成分也会有所差异。

2.2 大米粉破损淀粉的对比（不同磨粉工艺对大米粉特性的影响）

破损淀粉是淀粉颗粒在研磨制粉过程中受到机械损伤，从而造成淀粉颗粒表面被损伤，损伤的淀粉具有较高的吸水性， 这会对大米粉的加工应用产生一定影响。损伤淀粉在合适的范围内，米制品的品质较好[5]。 根据1.4.3 测定米粉的碘吸收值，破损淀粉越多，碘吸收值越高。 由图1 可以看出，不同的制粉工艺，对大米产生的机械力和热量会不同，从而导致米粉的碘吸收值不同。 先调质再进行研磨得到的大米粉的碘吸收值相对较低， 直接干法研磨的大米粉碘吸收值相对较高，这主要是因为调质加水后，大米淀粉吸水溶胀， 减少了淀粉-蛋白基质的分子间作用力，研磨温和且更容易，从而也减少了破损淀粉的溶出。另外调质加水，水的参与也综合了部分研磨过程产生的热量，从而使淀粉受到的热损伤减小。这与Kumar 等[6]的研究结果相似，干磨粉的破损淀粉含量相对较高。 另外，也可看出，多级研磨得到的大米粉破损淀粉也相对较高，这与张玉荣[7]的研究结论一致，即多次研磨受到的机械力和热损伤越多，破损淀粉含量越高。

图1 不同制粉工艺大米粉的破损淀粉碘吸收值对比

2.3 大米粉粒径分布

有研究表明， 粒度是影响米粉理化性质及其制品品质的重要因素[8]，所以合理的大米粉粒度分布对终产品的品质至关重要。从表2 中可看出，不同的研磨方式得到的米粉粒径也不同。 比较辊式研磨和辊式+超微研磨两者工艺，研磨强度越高，米粉粒径越细， 两者工艺研磨后的大米粉90%分别通过152.80 μm 和 85.85 μm 筛， 比较辊式+超微研磨和调质+辊式+超微两者工艺，可发现一定的水分调节可以使米粉粒径降低，调质+辊式+超微研磨后的大米粉90%通过79.72 μm 筛， 这可能是由于调质过程能够让大米淀粉溶胀，使得胚乳的结构得到软化，大米研磨过程中更容易破碎， 得到的大米粉的粒度相对更细，这也验证了彭国泰[9]的研究，即水分调节对米粉粒度有一定的影响；若比较调质+辊式+超微和调质+锤片+超微研磨工艺，还可看出，进超微之前的物料的粒度对超微后的大米粉粒度有很大影响， 采用锤片设备研磨得到的最终大米粉粒度只有90%通过 120.60 μm。

表2 不同研磨方式对大米粉的粒度的比较

2.4 大米粉糊化特性的测定

糊化是淀粉颗粒在水中被加热， 当达到一定温度后，淀粉颗粒溶胀、崩溃，形成粘稠均匀的透明糊溶液。淀粉糊化使淀粉分子失去原有的取向排列，而变为混乱状态，淀粉粒开始被破坏，晶体结构消失，体积膨大，粘度急剧上升，呈粘稠的糊状，所以这一过程伴随着黏度的变化。 通过糊化测定可得到淀粉颗粒开始膨胀的起始糊化温度ST（℃），峰值糊化温度 PT（℃），糊化峰值黏度（BU）。 本文为进一步探讨不同研磨方式对大米粉品质特性的影响， 比较了大米粉的糊化特性，结果如表3 所示，干法研磨的起始糊化温度相对较低， 这是由于干法研磨产生的破损淀粉相对较高，也就越易糊化。经过调质后的峰值黏度相对较高，这可能是由于水分子进入米粒内部，与胚乳中的淀粉，蛋白质等大分子物质结合，破坏米粒内部网络结构，更容易形成凝胶，使得黏度显著达到峰值黏度，另外，调质后研磨得到的大米粉破损淀粉低，也会使得峰值黏度相对于干法研磨高。

表3 不同研磨方式糊化特性的比较

3 结论

（1）制粉工艺不同，大米粉的理化特性也有差异。调质后的大米粉水分相对直接干磨的要高，灰分会偏低，蛋白质含量和淀粉含量也是略有差异。

（2）不同的制粉工艺，米粉的碘吸收值不同，即破损淀粉含量也不同。 这是由于不同的制粉工艺对大米产生的机械力和热量会不同。 先调质再进行研磨得到的大米粉的碘吸收值相对较低， 直接干法研磨的大米粉碘吸收值相对较高，调质加水过程，水的参与会减少部分研磨过程产生的热量， 从而使淀粉受到的热损伤小。另外，多级研磨得到的大米粉破损淀粉也相对较高。

（3）不同的制粉工艺下得到的米粉粒径也不同。研磨强度越高，米粉粒径越细；一定的水分调节可以使米粉粒径降低， 这是由于调质过程能够让大米淀粉溶胀，使得胚乳的结构得到软化，大米研磨过程中更容易破碎；另外，进超微之前的物料的粒度对超微后的大米粉粒度也有很大影响。

（4）不同的制粉工艺下对米粉的糊化特性也有很大影响，直接干法研磨的起始糊化温度相对较低，这是由于干法研磨产生的破损淀粉相对较高， 也就越易糊化。经过调质后的峰值黏度相对较高，这是由于水分子进入米粒内部，与胚乳中的淀粉，蛋白质等大分子物质结合，破坏米粒内部网络结构，更容易形成凝胶，使得黏度显著达到峰值黏度，另外，调质后的研磨得到的大米粉破损淀粉低， 也会使得峰值黏度相对于干法研磨高。