豬肉-玉米擠壓膨化制品雙螺桿擠壓工藝參數(shù)的優(yōu)化研究

杜慶飛，李 玲，陶 嚴，蔡華珍

豬肉-玉米擠壓膨化制品雙螺桿擠壓工藝參數(shù)的優(yōu)化研究

杜慶飛，李 玲，陶 嚴，蔡華珍

以豬肉和玉米為原料，對雙螺桿擠壓工藝參數(shù)進行研究，以期開發(fā)新型豬肉-玉米擠壓膨化休閑食品。通過單因素和正交實驗優(yōu)化了豬肉-玉米擠壓膨化制品雙螺桿擠壓工藝參數(shù)，結(jié)果顯示：豬肉粉添加量為3%，螺桿轉(zhuǎn)速30 Hz，機筒三區(qū)溫度170℃，濕度14%。此條件下膨化度為1199%。4個因素對膨化度影響大小順序為：濕度>螺桿轉(zhuǎn)速>機筒三區(qū)溫度>豬肉粉的添加量。

擠壓膨化；玉米粉；豬肉粉

我國是豬肉的消費大國，豬肉也是人們常見的動物性食品原料，豬肉消費占比60%以上[1]，膨化食品更是比較時尚的休閑食品，深受各個年齡層次的人們的喜愛，我國大多數(shù)擠壓膨化食品的原料為玉米，大米，小米，薯類，豆類，蔬菜，主要產(chǎn)品有基本的主食、早餐、休閑食品和傳統(tǒng)膨化食品[2]。以肉類為原料開發(fā)研制膨化肉制品能有效提高膨化食品的營養(yǎng)價值，提高蛋白質(zhì)的消化率、提高膳食纖維溶解性，具有非常誘人發(fā)展前景的食品加工技術(shù)[3]。

因此，本文選擇豬肉和玉米粉為主要原料，對雙螺桿擠壓工藝條件進行研究[4-5]，優(yōu)化豬肉-玉米擠壓膨化制品雙螺桿擠壓工藝參數(shù)，開發(fā)新型豬肉-玉米擠壓膨化休閑食品，為豬肉擠壓膨化休閑食品產(chǎn)業(yè)提供一定的理論參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要物料

豬后腿肉，雙匯集團；玉米粉，天津佳旺糧食加工有限公司。均為當?shù)爻胁少彙?/p>

1.2 主要設(shè)備

SYSLG30-IV型雙螺桿擠壓試驗機，濟南賽百諾科技開發(fā)有限公司；M-20B切片機，杭州科博儀器有限公司；BPG-9070A型鼓風干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；SL-100型高速多功能粉碎機，浙江省永康市松青五金廠；TP300001型電子天平，上海越平科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

原料肉→解凍→預(yù)處理→干燥→磨粉→過篩→豬肉粉

↓

原料混合→擠壓膨化→切割→烘烤→調(diào)味

↑

玉米粉

→成品

1.3.2 操作要點

(1)解凍：在4℃的冷藏室解凍12小時。

(2)預(yù)處理：去除脂肪、結(jié)締組織及骨頭，用切片機進行切片。

(3)干燥：采用熱泵冷風干燥機對切好的肉片進行干燥，注意溫度不能太高，溫度20℃，風速50km/h。且干燥室內(nèi)充氮進行干燥防止干燥過程中肉片少有的脂肪發(fā)生氧化。

(4)磨粉、過篩：將干燥的肉片用高速粉碎機進行磨粉，然后利用振動篩過60目篩。

(5)原料混合：將處理好的豬肉粉與玉米粉按照一定的比例進行充分混合。

(6)擠壓膨化：將準備好的原料放入進料桶內(nèi)，選擇合適形狀的模頭進行擠壓膨化，在進料前先進較濕物料潤機器，使其能夠順暢擠壓膨化。

(7)切割成型：根據(jù)需要調(diào)節(jié)切割頻率對擠壓出的產(chǎn)品進行切割。

(8)烘烤：擠壓出的成品含有較高的水分，不能滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求，需要將擠壓出的半成品放進烤箱進行焙烤來提高產(chǎn)品的酥脆的質(zhì)地和口感，在焙烤的過程中產(chǎn)品的水分再次降低更有利于提高產(chǎn)品的貨架期。

(9)調(diào)味：可根據(jù)大眾的喜好進行不同口味的調(diào)制，增加產(chǎn)品的種類。

1.3.3 單因素實驗

(1)豬肉粉添加量單因素實驗

以玉米粉為基準，豬肉粉添加量分別選取0%、2%、4%、6%、8%，固定濕度15%，設(shè)置機筒三區(qū)溫度為160℃，螺桿轉(zhuǎn)速為30 Hz，考察不同的豬肉粉添加量對豬肉-玉米擠壓膨化制品膨化度的影響。

(2)物料濕度單因素實驗

以玉米粉為基準，固定豬肉粉添加量為4%，物料濕度分別選取13%、14%、15%、16%、17%，設(shè)置機筒三區(qū)溫度為160℃，螺桿轉(zhuǎn)速為30 Hz，考察不同的物料濕度對豬肉-玉米擠壓膨化制品膨化度的影響。

(3)機筒三區(qū)溫度單因素實驗

以玉米粉為基準，固定豬肉粉添加量為4%，濕度為15%，分別設(shè)置機筒三區(qū)溫度為130℃、140℃、150℃、160℃，170℃，螺桿轉(zhuǎn)速為30 Hz，考察不同的機筒三區(qū)溫度對豬肉-玉米擠壓膨化制品膨化度的影響。

(4)螺桿轉(zhuǎn)速單因素實驗

以玉米粉為基準，固定豬肉粉添加量為4%，濕度為15%，分別設(shè)置螺桿轉(zhuǎn)速為20 Hz、25 Hz、30 Hz、35 Hz、40 Hz，機筒三區(qū)溫度為160℃，考察不同的螺桿轉(zhuǎn)速對豬肉-玉米擠壓膨化制品膨化度的影響。

1.3.4 正交實驗設(shè)計

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，選取豬肉粉添加量(A)、螺桿轉(zhuǎn)速(B)、機筒三區(qū)溫度(C)、物料濕度(D)作為實驗因素，以豬肉-玉米擠壓膨化制品膨化度為考察指標，選取L9(34)正交表進行正交實驗，優(yōu)化豬肉-玉米擠壓膨化制品雙螺桿擠壓工藝參數(shù)。

1.3.5 膨化度的檢測

用游標卡尺量出隨機取得的10份樣品的寬度，計算10份樣品中的各個的橫截面積，進而算出平均值，計算出產(chǎn)品的膨化度[6]。

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2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗結(jié)果與分析

2.1.1 豬肉粉添加量對豬肉-玉米擠壓膨化制品膨化度的影響

從圖1以看出，豬肉粉的添加量從0%增加到2%時，產(chǎn)品的膨化度略有上升，但上升趨勢不顯著(p>0.05)；豬肉粉的添加量從2%增加到8%時，產(chǎn)品的膨化度呈現(xiàn)顯著性的下降趨勢(p<0.05)；選擇適中的豬肉粉添加量(2%，3%，4%)帶入正交實驗，在膨化度影響較小的情況下，增加豬肉粉改善產(chǎn)品的風味和營養(yǎng)。

2.1.2 物料濕度對豬肉-玉米擠壓膨化制品膨化度的影響

從圖2以看出，濕度由13%增加到14%時，膨化度降低，但下降趨勢不顯著(p>0.05)；濕度由14%增加到15%時，膨化度顯著增大(p<0.05)；濕度由15%增加到17%時，產(chǎn)品的膨化度顯著降低(p<0.05)，物料濕度的增加使得混合物料受熱膨化效果變差；物料濕度為15%時產(chǎn)品膨化度最高，故可選擇適中的濕度(14%，15%，16%)帶入正交實驗。

2.1.3 機筒三區(qū)溫度對豬肉-玉米擠壓膨化制品膨化度的影響

從圖3以看出，當機筒三區(qū)溫度由140℃增加到160℃時，產(chǎn)品的膨化度顯著增大(p<0.05)；機筒三區(qū)溫度由160℃增加到180℃時，產(chǎn)品的膨化度顯著降低(p<0.05)；當機筒三區(qū)溫度為15%時產(chǎn)品膨化度最高，故可選擇適中的機筒三區(qū)溫度(150℃，160℃，170℃)帶入正交實驗。

圖3 機筒三區(qū)溫度對膨化度的影響

2.1.4 螺桿轉(zhuǎn)速對豬肉-玉米擠壓膨化制品膨化度的影響

從圖4可以看出，當螺桿轉(zhuǎn)速由20 Hz增加到25 Hz時，產(chǎn)品的膨化度增大，但變化趨勢不顯著(p>0.05)；當螺桿轉(zhuǎn)速由25 Hz增加到30 Hz時，產(chǎn)品的膨化度顯著增大(p<0.05)；當螺桿轉(zhuǎn)速由30 Hz增加到40 Hz時，產(chǎn)品的膨化度顯著降低(p<0.05)；膨化度在主軸轉(zhuǎn)速為30 Hz時最好，故可選擇適中的螺桿轉(zhuǎn)速(25 Hz，30 Hz，35 Hz)帶入正交實驗。

圖4 螺桿轉(zhuǎn)速對膨化度的影響

2.2 正交實驗結(jié)果與分析

正交試驗結(jié)果與分析見表2。

表1 正交試驗因素水平表

(1)直觀分析

由于本實驗膨化度越大越好，由表中結(jié)果可以直接看出第5號實驗組合條件A2B2C3D1的膨化度最大，是這9組實驗里面效果最理想的

(2)計算分析

極差計算可知各影響因素的主次為濕度>螺桿轉(zhuǎn)速>機筒三區(qū)溫度>豬肉粉的添加量，即D>B>C>A，并得出較優(yōu)豬肉-玉米擠壓膨化制品雙螺桿擠壓工藝參數(shù)組合為A2B2C3D1，即豬肉粉添加量為3%，螺桿轉(zhuǎn)速30 Hz，機筒三區(qū)溫度170℃，濕度14%。直接分析與計算分析的最優(yōu)結(jié)果一致，不需要進一步做驗證試驗。

表2 正交試驗結(jié)果與分析

3 結(jié)論

豬肉-玉米擠壓膨化制品雙螺桿擠壓工藝參數(shù)較優(yōu)工藝為：豬肉粉添加量為3%，螺桿轉(zhuǎn)速30 Hz，機筒三區(qū)溫度170℃，濕度14%，在此工藝條件下的產(chǎn)品的膨化度達到1199%，成品表面淡黃色，顏色均勻一致，豬肉風味適中，軟硬適中，粗細均勻，形狀規(guī)則。擠壓膨化肉制品營養(yǎng)均衡，具有廣闊的開發(fā)前景，本研究為擠壓膨化肉制品的生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

[1] 2012-2016年中國肉制品行業(yè)發(fā)展前景預(yù)測與商業(yè)模式分析報告, 中商情報網(wǎng)http://www.askci.com/reports/201303/01102224192750.shtml.

[2] 羅慶豐,周麗靜,連喜軍. 玉米 大米 小米混合粉擠壓膨化工藝參數(shù)的優(yōu)化[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊, 2008, 2008(11):39-42.

[3] 謝煥雄,王海鷗. 我國膨化食品加工技術(shù)概況與發(fā)展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊, 2006(9):40 -42.

[4] 葉瓊娟,楊公明,張全凱,等. 擠壓膨化技術(shù)及其最新應(yīng)用進展[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報,2013,4(5):1330-1332.

[5] 張康逸. 雙螺桿擠壓加工米粉的操作參數(shù)對產(chǎn)品理化品質(zhì)的影響[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2013(1):83-86 .

[6] 王思明,趙麗芹,張曦. 蕎麥面膨化食品配方優(yōu)化的研究[J]. 食品與機械, 2010, 26(3): 138-140.

TS251

A

1673-1794(2017)05-0025-03

杜慶飛，滁州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院助教；李玲，陶嚴，滁州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院學(xué)生；通信作者：蔡華珍，滁州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院教授(安徽 滁州 239000)。

滁州學(xué)院科研項目(2014GH45;2014GH43)

2017-04-12

責任編輯：劉海濤