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2020-09(下)冻干冬瓜条的开发及生产工艺研究

2020-10-29 14:46:08来源: 《中国食品工业》

  范兰娣 苏小红 刘烁 兰州工业研究院 甘肃兰州 730050

  通讯作者:范兰娣(1963.2—),女,汉族,山西新绛,本科,副高级工程师,研究方向:低能耗冻干食品工艺的研究与生产。

  作者简介:苏小红(1982.4—),女,回族,甘肃天水市,硕士,工程师,研究方向:天然成分的提取与分离。

  摘 要:通过对冬瓜条冻干工艺过程的试验研究,确定了冬瓜条冷冻干燥的最佳操作条件和冻干曲线,对工业化生产加 工具有指导和参考价值。

  关键词:冬瓜条;加工工艺;冻干曲线

  近年来,随着我国居民收入水平不断提高,休闲娱乐支出占比逐步提升,休闲食品市场发生了翻天覆地的变化,并日渐成为主流消费食品。相关资料显示,食用休闲食品能减轻人的心理压力,并能缓解自身情绪,保持心情舒畅。因此 “开发绿色、天然、营养、健康和功能性食品将是休闲食品市场的大趋势,提高人体免疫力、低热量、低糖的休闲食品是今后新品开 发的主流方向”[1]。

  冬瓜是一种药食两用瓜类蔬菜。据《神农本草经》记载:冬瓜性微寒,味甘淡无毒,入肺、大小肠、膀胱三经。能清肺热 化痰、清胃热除烦止渴,甘淡渗痢,去湿解暑,能利小便,消除水肿之功效。其它中医典籍诸如《别录》、《开宝本草》、《本 草纲目》中都有关于冬瓜药用的记载,在民间通常用来治疗肺热咳嗽、水肿胀满、暑热烦闷、泻痢、痔疮、哮喘、糖尿病、肾炎浮肿、鱼蟹中毒等。真空冷冻干燥技术能最大限度地保留物料的营养成分和生理活性物质,用该技术加工冬瓜休闲食品可以获得低糖低热量并有一定生理功效的健康休闲食品。本文对其生产过程进行了深入的研究,探讨了控制生产的合理工艺参数,得出了对工业化生产具有重要参考价值的冻干曲线和基础数据 [2]。

  1. 材料和方法

  1.1 材料与设备

  材料:新鲜冬瓜(市售)、葡萄糖(食品级)

  设备:JDG——0.2 型冻干机(兰州科近真空冻干技术有限公司),HQ-72 全自动水分测定仪(瑞典)

  其它设备:实验室常用设备

  1.2 实验方法

  1.2.1 水分含量的测定

  用 HQ-72 全自动水分测定仪测定冻干冬瓜条的含水量。

  1.2.2 共晶点和共熔点的测定

  采用电阻测试方法:将电极和测温探头插入冬瓜物料内,进行冷冻,记录电阻和温度的大小。当冬瓜内液体全部冻结成固体时,其电阻就会突然增大,且几乎为无穷大,此时温度即为共晶点。同理,解冻时根据电阻突然由大变小的现象来测定物料的共融点温度。

  1.2.3 工艺流程

  鲜冬瓜→清洗、消毒→漂洗→去皮剜心→切条→硬化→漂烫→冷却→沥水→拌料→装盘→预冻→干燥→出仓→成品包装

  1.2.4 技术要点

  1.2.4.1 原料选购

冬瓜以皮色青绿、带白霜、形状端正、表皮无斑点或外伤,表皮硬、肉质紧密,种子已经成熟的黄褐色的冬瓜为佳。

  1.2.4.2 清洗、消毒、漂洗

将挑选好的原料放在清洗台案上,打开淋雨头用刷子对冬瓜表面粘有的泥土及其他杂质进行刷洗,然后放入 200ppm 浓度的次氯酸钠消毒池中杀菌 5min,再用流动水进行漂洗。

  1.2.4.3 去皮切分、挖心切条

  用刨刀或旋皮机去掉冬瓜皮,用长刀将冬瓜横切为宽 15cm 的瓜圈,除去瓤和籽,再用切割机切成 6 *1*1.5cm 的瓜条。

  1.2.4.4 硬化

  将切割好的瓜条在 0.3~0.5% 的 CaCl2 溶液中浸泡 1hr,然后漂洗。

  1.2.4.5 漂烫

  用 95~100°C的水中热烫 3~5min,捞出后立即用臭氧水冷却,然后离心沥水。

  1.2.4.6 拌料

  装盘,将事先调配好的调味液按每盘装料量称重,均匀拌料 ,装盘。

  1.2.4.7 预冻

  冻结速率控制在每分钟 0.24~0.3°C,当温度达到 -25~-30°C 时,维持 2hr。

  1.2.4.8 干燥、出仓、包装 。

  2. 结果与讨论

  2.1 冬瓜的共晶点与共熔点对冻干过程的影响

  通过电阻法测定冬瓜的共晶点温度为 -20°C,共熔点温度 为:-18°C .

  共晶点温度是物料在冷冻过程中所有可固化水分全部变为冰的温度,这是预冻要求的最高温度。实际操作中,特别是大 型生产中,考虑到操作中的温度损耗,一般要比共晶点的温度再低 -5 ~ -10°C,即冬瓜条必须预冻至 -25~-30°C。而共熔 点温度是冻结状的物料在升温过程中开始出现液态时的温度,这是升华干燥阶段要求升华界面不能超过的最低温度。升华干燥是在真空状态下进行的,若冻结物料中有部分液体存在,在真空下就会闪急蒸发,从而造成物液浓缩、营养成分流失、起泡、体积干缩等现象,影响产品质量。

  2.2 装料厚度对冻干过程的影响

  冷冻干燥是升华界面不断有表层向内部推进的过程,物料的冻干时间通常是随其厚度的增加而延长,但是单位厚度所用 的冻干时间却不相同。所以研究物料装料厚度与冻干时间的关系,对提高设备的生产能力是十分重要的。

  综合考虑备料及冻干阶段的能耗、人力、物力消耗等,一般选取 10 ~ 15mm 厚度为宜。

  2.3 加热温度对冻干过程的影响

  在冻干过程中,加热板温度的控制是关键因素,如果控制不当,将很快出现起泡、崩解、干缩等现象。温度控制的原则是:在升华阶段,控制升华界面的温度接近其共熔点,但又必须低于共熔点,即在保证冻结物料不熔化的前提下获得最大的传质推动力。本研究取 -18°C为最高升华界面的温度。

  但在进入干燥解析阶段后,由于不存在物料熔化的问题,可以迅速提高加热板温度,使物料表面及中心温度尽快达到最高限制温度。本实验取 50°C为物料最高限制温度。

  2.4 干燥仓压力对冻干过程的影响

  在升华阶段要严格控制冻干仓内的压力,压力高,对流传热效果好,但不利于水蒸气的顺利逸出并达到冷凝器的表面;当 升华温度恒定,在干燥仓内压力低于一定值时,压力再降低,升华速率也不再增加,而且升华压力低时,换热效果差,为提供相同的热量就需要高的加热板温度,但高的加热板温度容易造成物料的熔化崩解。故把压力控制在略低于最高升华温度对应 的饱和蒸气压的二分之一的压力为干燥仓内的压力,即冬瓜条升华阶段的仓内压力应控制在 30 ~ 80Pa 之间。在解析干燥阶段,干燥仓内压力较低,此时需要增加仓内压力来改善传热,可采用调压法来周期性地改善仓内压力,加速解析。本实验采用高压 180Pa、低压 20Pa,每 20min 循环一次,最后 1 小时保温阶段,关闭调压电磁阀,使压强为系统最低压。实验证明:循环交替变压更有利于缩短冻干时间。

  3. 结论

  (1)通过实验测得冬瓜的共晶点为 -20°C,共熔点为 -18°C . (2)冬瓜条冻干曲线分析

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  由图 1 冻干曲线可以看出:物料的中心温度在前期几乎无变化,当其进入解析阶段时才逐渐上升。这是因为升华阶段,要尽量控制升华界面的温度接近但不能超过共熔点温度,以获得最大的传质推动力,进入解析阶段后,不存在物料熔化的问题,可加大加热温度使物料表面尽快达到最高限制温度。所以冬瓜条冻干的加热温度与物料表面温度在升华阶段结束时有显著的升温。

  (3)用冻干技术加工冬瓜休闲食品,是一种较理想的良好加工手段,为低糖低热量健康休闲食品又添一丁。本文通过试验研究确定的工艺参数及冻干曲线,对冻干冬瓜条的开发生产具有指导意义和参考价值。

  参考文献

  [1]段瑞辉.浅析我国冻干食品的发展与前景[J]食品安全导刊,2019 (10):60-61.

  [2]姜 丽.日本食品加工领域新技术应用现状与发展趋势[J]农业工 程,2019,9(03):56~58.



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