韩 锐，陈 洁，许 飞，王彦波，宋唯诺

河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001

挂面因其易烹饪、耐储存等特点深受大众喜爱。据行业最新统计，目前我国挂面年产量已达到812万t[1]。挂面市场的扩大加剧了挂面行业的竞争，挂面企业需要不断进行技术革新，以便于降低生产成本，增加产品的核心竞争力。在挂面生产过程中，干燥是影响挂面品质最直接、最重要的因素[2]。合理的挂面干燥工艺既可以最大程度地保证挂面的质量，又可以节能减排，进一步地降低企业的生产成本[3-5]。

挂面干燥是指通过热传递等手段，将水分含量在30.0%～35.0%之间的鲜面条干燥到水分含量低于14.5%挂面的过程[6]。按照Mujumdar等[7-8]的观点，挂面属于多孔介质，其内部所含的蛋白质及淀粉是湿热的不良导体。挂面干燥主要分为两个过程。第1个过程为外部条件控制的挂面干燥过程，在这个过程中，热空气中的能量从干燥介质中传递到挂面表面，使得挂面表面的非结合湿分以蒸汽的形式通过挂面表面的气膜向介质中散失，并且在传质的过程中伴随着传热的进行。在这个过程中，干燥的速率主要取决于介质的温度、湿度、风速以及挂面暴露在介质中的表面积。对于挂面的干燥而言，在生产过程中应该控制干燥速率，因为对于挂面这种多孔性物料而言，在自由湿分被排除后，会在挂面内部产生一个极大的湿度梯度，过快的表面湿分散失速率会导致表面结壳、体积收缩，致使挂面内部产生极大的内应力，从而导致挂面劈条、酥条现象的产生。因此，在外部条件控制的干燥过程中，应该采用低温、高湿的干燥条件，这样既能保证干燥速率，又不会对挂面的质量产生较大的影响。第2个过程为内部条件控制的挂面干燥过程，在挂面表面没有足够的自由水时，介质中的能量就会快速进入挂面内部，挂面开始升温，并且从内到外形成温度梯度，挂面内部的湿分开始加速向表面迁移。在这个过程中，主要是挂面内部的湿分传递到挂面表面，再从挂面表面蒸发，湿分传递的主要方式为扩散、毛细管流以及挂面在干燥过程中内部因为收缩产生的内部应力[9]。但由于挂面是是多孔性不良湿热导体，为了更好地提高干燥速率并保证挂面质量[10]，我国大多数挂面企业的干燥工艺都采用行业标准LS/T 1206—1992《挂面生产工艺技术规程》中推荐使用的干燥工艺，其中干燥的主干燥区温度低于45 ℃，干燥时间不少于3.5 h。由于其推荐使用的干燥工艺在干燥过程中对温湿度的控制较为容易，能够更好地保证挂面产品质量。故本试验参考《挂面生产工艺技术规程》中推荐使用的干燥工艺将整个干燥过程分为了4个阶段。虽然国内学者对干燥工艺参数以及品质的影响进行了相关的研究，但大多数研究都采用恒温恒湿干燥，恒温恒湿干燥是一种稳态条件下的干燥方式，对研究单一变量(如温度、湿度、风速等)干燥条件对挂面品质以及干燥特性影响，能够起到定量分析的作用，得到的试验结果也能够更清晰、直观地观察出研究变量的情况。但实际挂面生产过程是分段分区的，干燥在不同的温度梯度和湿度梯度下进行以保证挂面的烘干质量，恒温恒湿干燥无法模拟真实的挂面干燥过程，无法达到预期试验要求。模拟真实生产条件，采用分区分段的动态温湿度参数进行干燥，对实际生产具有指导意义。

本试验主要研究中温干燥工艺中在不同的干燥阶段，干燥介质温湿度的变化对挂面干燥特性的影响，并就不同干燥阶段对挂面表面硬度、水分活度、挂面色泽的影响做出评价，对每个阶段水分散失速率进行线性拟合，最后通过挂面的蒸煮特性试验、剪切力试验、全质构试验来讨论不同干燥阶段对挂面品质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

特一粉：金苑面粉厂；食盐：市售；蒸馏水：自制。

1.2 仪器与设备

JMTD-168/140小型制面机组：北京威腾机械有限公司；挂面干燥水分分析仪：实验室研制；CR-400色差仪：日本美能达公司；RVA-TM快速黏度仪：瑞典Perten公司；TA-XT.plus质构仪：英国Stable Micro Systems 公司；AW1000T水分活度仪：昌琨实业(上海)有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 制面工艺

将500 g面粉、160 g水、10 g食用盐放入立式单轴和面机中低速和面1 min，高速和面11 min，将和好的面絮放入压延机中轧4次得到厚5.5 mm的面带，然后将面带放入醒发箱(30 ℃、湿度70%)中熟化15 min。将熟化好的面带再次放入压延机上压延5次，最终得到厚1.0 mm的面带，将面带切条，放入挂面机中干燥。待干燥结束后取出挂面，截成长20 cm的样品。

1.3.2 干燥过程中温湿度及水分变化的测定

将德图温湿度探头和挂面一起悬挂在挂面机内，具体操作参见王杰等[10]的方法，每隔15 min采集1次温湿度及水分含量的数据。水分含量按下式计算。

式中：X为挂面中的水分含量，%；m0为铝盒和试样的质量，g；m1为铝盒和试样干燥后的质量，g；m2为铝盒的质量，g。

1.3.3 挂面最佳蒸煮时间的测定

分别在干燥开始前，以及每一阶段完成时(0、40、180、225、240 min)取出挂面样品。依照LS/T 3212—2014测定挂面的最佳蒸煮时间。其他指标测定均按此法取样。

1.3.4 挂面吸水指数的测定

每次取5根长度20 cm的挂面样品，称质量(精确到0.001 g)，放入1 000 mL沸水中，煮至最佳蒸煮时间后捞出，用滤纸擦干面条表面的水分后称质量。

式中：W为挂面吸水指数；m为煮后挂面质量，g；m0为原始挂面质量，g。

1.3.5 挂面质构(TPA)特性的测定

每次取3根挂面样品，煮至最佳蒸煮时间后捞出，放入凉水中冷却30 s，用滤纸擦干挂面表面水分后平行放置于质构仪测试台上，测前速度为2.0 mm/s，测试速度为0.8 mm/s，压缩率为70%，两次压缩时间间隔为1 s。

1.3.6 挂面剪切特性的测定

每次取3根挂面样品平行放置于质构仪测试台上，选用A/LKB-F型探头，测前速度为2.0 mm/s，测试速度为0.8 mm/s，压缩率为70%。

1.3.7 挂面水分活度的测定

取每阶段干燥完成的挂面，用剪刀剪成3 mm×3 mm的正方形并使其铺满测试容器底部，将测试容器放入水分活度仪中测定。

1.3.8 挂面色泽的测定

将挂面样品紧密平铺在试验台上，使用色差仪测试挂面的颜色，对每个样品选择不同的位置进行5次测定，得出L*、a*、b*，并计算白度值。

1.3.9 数据处理

采用IBM SPSS Statistics 24和Origin 2017 64Bit进行数据处理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 挂面干燥过程中水分含量的变化情况

本试验将挂面的干燥分为4个阶段，其划分依据是LS/T 1206—1992《挂面生产工艺技术规程》中推荐划分的干燥阶段。具体的时间段划分是通过预试验，测定每阶段水分散失速率，并结合最终挂面品质的测定数据，在保证最终挂面品质的基础上，选择最快的干燥速率，最终得到具体时间段划分。

由图1及表1可知，第1阶段、第2阶段为外部条件控制的干燥阶段。在第1阶段，挂面干燥水分分析仪温度恒定在25 ℃，相对湿度从70%上升到85%，对第1阶段的水分变化曲线进行线性拟合，发现水分含量散失的斜率为-0.045 4，R2为0.987 9，说明第1阶段的干燥呈现出恒速干燥的特点，且因为温度并未发生改变，说明湿度是影响干燥速率的主要原因。在第2阶段的30～45 min内，水分含量降低趋势减小，但此时相对湿度已经达到较大的水平，因此需要升高干燥温度，降低干燥相对湿度，使挂面内部的水分及时扩散到挂面表面，避免干燥对挂面质量产生不良影响。在45～90 min内，对水分含量变化曲线进行线性拟合，发现其水分含量散失的斜率为-0.021 8，R2为0.998 8，说明在升高干燥温度后，增大了挂面内部水分向挂面表面的迁移速率，此时挂面内部水分向挂面表面迁移的速率等于挂面表面水分蒸发的速率，仍处在恒速干燥中。在90～135 min内，此时挂面机中温度和湿度已经达到稳定，此时对水分含量变化曲线进行线性拟合，发现其水分含量散失的斜率为-0.009 9，R2为0.996 4。在150～180 min内，水分含量散失的斜率为-0.003 3，R2为0.999 4，此时水分含量已经降至13.94%，挂面中需要被干燥的水分基本完成。第3阶段水分含量散失斜率为-0.004 7，R2为0.914 5，说明在第3阶段内，水分散失已经呈现出降速下降的趋势。第4阶段的干燥是为了降低介质中的相对湿度以及温度，避免介质中的水蒸气因温度降低而吸附至挂面表面。

表1 干燥过程中水分含量的线性拟合方程

注：不同小写字母表示存在显著性差异(P<0.05)。

由表2可知，随着干燥过程的进行，挂面的水分含量和水分活度都呈现下降的趋势，挂面在从鲜面到第1阶段干燥完成时，水分含量减少到23.52%，水分活度降低到0.88。第2阶段干燥完成时挂面的水分含量减少到13.94%，但水分活度降低到0.67。水分活度和挂面水分含量下降的最大速率并不在一个阶段，这也印证在干燥的前期是外部条件控制挂面干燥过程，水分含量的降低是因为自由水的挥发。干燥第3阶段完成后，水分含量和水分活度值分别下降到12.76%和0.57，这也从另一方面说明了在干燥后期主要是干燥一些难去除的水分。试验结束时挂面含水率为12.76%，水分活度为0.57。分析水分含量与水分活度的相关性，发现其相关系数为0.953 0，说明水分含量和水分活度的变化有着极强的正相关性。

表2 挂面干燥过程水分活度和水分含量的变化

2.2 最佳蒸煮时间和挂面吸水指数的变化

由图2可知，随着挂面干燥过程的进行，最佳蒸煮时间随着水分含量以及水分活度的下降而呈现出上升的趋势，这可能是因为随着干燥的进行，挂面中毛细管中的水分不断散失，致使毛细管形状发生改变，从而在蒸煮时影响水分进入挂面内部[11]。武亮等[12]认为在干燥过程中，挂面表面部分形成硬壳，以致在蒸煮时影响水分进入挂面内部，导致蒸煮时间的延长。由图2可知，干物质吸水率则随着水分含量以及水分活度值的下降呈现出下降的趋势。

图2 最佳蒸煮时间、干物质吸水率与水分活度和水分含量的关系

2.3 挂面干燥过程中的TPA特性(表3)

从质构分析曲线中，可获得硬度、内聚性、咀嚼性和黏性的质构分析数据[13]。面条硬度定义为第1次压缩过程中获得的最大峰值，大部分食品的硬度出现在最大形变处。表3表明，鲜面的硬度最小，成品挂面的硬度最大，干燥的中间阶段挂面的硬度没有发生显著性变化。内聚性表现为两次压缩所做正功之比。表3表明，在从鲜面到挂面的整个过程中，挂面的内聚性数值没有显著性变化，这说明干燥对挂面的内聚性并未产生影响。咀嚼性表示固体样品咀嚼吞咽时所需要的能量，数值上用黏性和弹性的乘积来表示[14]。表3表明，在从鲜面到挂面的整个干燥过程中，咀嚼性经历了一个先升高后降低，最后再升高的过程，且最终成品挂面的咀嚼性比鲜面的咀嚼性高出13.6%。质构特性测试的结果表明，挂面的黏性、咀嚼性、硬度等指标都高于鲜面，证明了挂面和鲜面在口感上存在差异。

表3 挂面的TPA特性

2.4 挂面剪切特性(表4)

Katz等[15]指出，脆性食品的硬度和整体的质构特性是水分活度的函数，随着水分活度的增加，整体的感官可接受度降低。本试验用干挂面剪切力和剪切功的变化来反映干挂面硬度以及煮后挂面弹性的变化。由表4可知，对干挂面而言，随着挂面干燥过程的进行，从鲜面到第2阶段干燥完成，挂面的剪切力和剪切功显著增大，反映了挂面在干燥过程中随着水分含量和水分活度的降低，其硬度也在急剧增加。挂面在第3阶段干燥完成后，硬度已经无法用现有设备测定。对于煮后挂面的剪切性能来说，煮后鲜面和第1阶段干燥挂面的剪切力和剪切功相差不大，可能是因为在第1阶段干燥散失的主要是表层自由水，挂面内部的水分含量没有明显的散失，因此第1阶段干燥的挂面能够在蒸煮中快速复水，从而达到和鲜面一致的剪切特性。第2阶段干燥完成后挂面的剪切力和剪切功达到最大值，随后在第3阶段干燥完成后剪切力和剪切功明显下降，这可能是因为挂面在进入第3阶段时，水分含量已经降至12.76%，挂面表面和内部的湿分传递速率降低，且因为此时干燥介质温度从45 ℃开始下降到35 ℃，致使挂面内部产生了一定的热应力，降低了挂面的品质。

表4 挂面的剪切特性

2.5 挂面干燥过程中的颜色变化

色泽通常会直接影响消费者对挂面品质的判断，是重要的感官评价指标[16]。用色差计来测定挂面色泽的变化情况，其结果用L*、a*、b*色空间法表示。理想的挂面色泽应该是细腻洁白、光洁度高，即要求挂面有较高的L*值和b*值，无光泽、灰暗的挂面色泽是不被消费者喜爱的，而且面条的外观对消费者的购买决策有非常重要的影响[17]。由表5可知，鲜面在干燥过程中其L*值升高，并在干燥结束时，达到最大值88.97。鲜面条有着最大的b*值16.60，在干燥过程中，b*值在干燥第2阶段降至最小值14.12，干燥完成时，挂面的b*值和鲜面相比，下降了11.02%。干燥完成时挂面的白度值高于鲜面，表明干燥使挂面的白度值上升。

表5 挂面干燥过程色泽的变化

3 结论

在本试验中，通过模拟工业化生产中分阶段调控温湿度的干燥工艺生产挂面的过程，对挂面干燥特性进行了分析。研究结果表明：(1)随着干燥的进行，水分含量在第1阶段呈现恒速下降趋势；在升高干燥温度和降低干燥相对湿度后，水分含量在第2阶段的散失分为3个恒速下降过程，第1个过程为45～90 min，第2过程为90～135 min，最后一个过程为135～180 min，3个过程的斜率的绝对值呈现出降低的趋势;在第3阶段水分含量呈现无规则的缓慢降低趋势。(2)水分活度在鲜面到第1阶段干燥完成时降低到0.88，但是第2阶段干燥完成时，水分活度降低到0.67。水分含量变化主要集中在前两个干燥阶段，但水分活度的变化主要发生在干燥的第2阶段。(3)最佳蒸煮时间、挂面的白度值、干挂面表面硬度都随着干燥阶段的进行呈现上升趋势，干物质吸水率随着干燥阶段的进行呈现下降趋势。目前对挂面干燥特性的研究仍然停留在基础研究阶段，且主要集中在恒温恒湿干燥中，而我国挂面干燥基本上全部采用分阶段调控温湿度，作者通过模拟工业生产实际情况，为进一步研究挂面的干燥特性提供了理论依据。