挂面面片水分均匀度定量表征及其对挂面品质的影响研究
作者单位：江苏大学
学位级别：硕士
导师姓名：石吉勇;邹小波
授予年度：2019年
学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083202[工学-粮食、油脂及植物蛋白工程]
摘 要：挂面是以小麦粉和水为主要原料,经过和面、醒发、压延、切条、干燥等工艺制作而成的面制品,是中国的传统主食之一。水分在面片中的分布与面筋网状结构的形成和挂面的干燥效果密切相关,因而对挂面品质有着重要影响。目前,挂面生产企业是通过改变工艺参数的方法来控制挂面品质,其实质是通过调整工艺参数来调节水分在面片中的分布情况。这种方法虽在一定程度上改善了挂面品质,但却无法提供一个具体的特征参数去量化水分在面片中的具体分布情况,导致企业无法准确控制挂面的品质。因此,本研究借助高光谱图像技术结合分布均匀度指数法,提出以水分分布均匀度为特征参数,通过建立水分分布均匀度与和面工艺参数、挂面理化品质指标之间的联系,来达到控制挂面品质的目的。主要研究内容及结果如下:(1)基于高光谱成像技术的挂面面片水分分布均匀度快速定量表征采用高光谱成像技术结合水分分布均匀度指数法快速定量表征了面片中的水分分布均匀度。首先,提取不同水分含量面片的光谱信号和理化含量值,采用标准正态变量变换(SNV)、卷积平滑(SG)、多元散射校正(MSC)、一阶导数(1DER)、二阶导数(2DER)对光谱进行预处理;然后,建立区间偏最小二乘(iPLS)、误差向后传播神经网络(BP-ANN)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)水分含量预测模型,提取待测面片每一点的光谱值输入至最优水分定量预测模型中得到面片的水分含量可视化分布图;最后,采用分布均匀度指数法对得到的水分含量分布图进行水分分布均匀度的计算。结果表明,经过SNV处理后的光谱能够有效减少噪声的干扰,显著提高模型的精确度;LS-SVM为最佳的水分定量预测模型,其中模型的校正集相关系数(Rc)为0.99、预测集相关系数(Rp)为0.98、校正集均方根误差(RMSEC)为0.01、预测集均方根误差(RMSEP)为0.01;采用分布均匀度指数法计算的水分分布均匀度数值与水分含量分布图中的描述结果对应,验证了高光谱结合分布均匀度指数法测定面片中水分分布均匀度的可行性。(2)和面工艺对挂面面片水分均匀度的影响研究研究了不同和面工艺参数(真空度、加水量、和面时间)对挂面面片水分分布均匀度的影响。采用二次回归正交旋转组合试验设计,探讨了真空度、加水量和和面时间等工艺参数对面片水分分布均匀度的影响,根据方差分析和响应面分析确定各单因素的影响次序和最佳工艺条件。结果表明,真空度(A)、加水量(B)和和面时间(C)均能显著影响面片的水分分布均匀度;面片的水分分布均匀度与和面工艺参数的预测模型为:水分均匀度=2.16+0.55×A+1.13×B+0.91×C+0.85×A×B+0.59×B×C+1.22×A+0.73×B+0.63×C,其中,模型的R为0.90,信噪比为10.09。方差分析F值得到,三种因素对面片水分分布均匀度的影响大小次序为:和面时间加水量真空度,与响应面分析得到的结果一致。模型预测的最佳水分分布均匀度下的和面工艺参数为:真空度0.08 MPa、加水量37%、和面时间13 min。(3)挂面面片水分分布均匀度对挂面品质的影响研究研究了不同水分分布均匀度对挂面品质(最佳蒸煮时间、拉伸特性、抗弯特性、色泽、烹调特性、TPA特性和感官特性)的影响。设计不同水分分布均匀度的面片,分别测定其水分分布均匀度与该水分分布均匀度下制作完成的挂面理化品质,统计结果并进行显著性分析。结果表明:在抗弯特性中,优化水分分布能够显著提高挂面的抗弯曲能力,与断裂应力、弹性模量和断裂位移成负相关;在烹调特性试验中,改善水分分布均匀度能够缩短挂面蒸煮时间,降低挂面的蒸煮损失率和熟断条率,提高挂面的吸水率,与最佳蒸煮时间、蒸煮损失率成正相关,而与吸水率、熟断条率成负相关;色泽测定试验中,面片水分分布均匀度与熟面条的亮度值L*没有显著性联系,而与红绿度a*和黄蓝度b*成负相关;TPA试验中,面片水分分布均匀度与熟面条的硬度、胶着性、回复能力成负相关,与咀嚼性成正相关,而与其他因素无关;感官评定试验中,水分分布越均匀,熟面条的韧性、粘性、光滑性评分越大,整体感官评分呈现出增加的趋势,而对熟面条的色泽、表观状态、适口性和食味没有显著性影响。本文提出以面片水分分布均匀度为特征参数,建立了面片水分分布与和面工艺参数之间的联系,为挂面和面过程的自动化控制提供了新思路;同时,建立了面片水分分布均与度与挂面理化品质之间的联系,为挂面的品质调控提供了理论依据。
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