冬棗變溫壓差膨化干燥工藝研究

馬 濤，于靜靜，畢金峰，丁媛媛

(1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽110161; 2.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品與加工研究所，遼寧沈陽110161; 3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京100193)

冬棗變溫壓差膨化干燥工藝研究

馬 濤1，2，于靜靜1，*，畢金峰3，*，丁媛媛3

(1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽110161; 2.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品與加工研究所，遼寧沈陽110161; 3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京100193)

以冬棗為原料，采用變溫壓差膨化干燥技術(shù)，探討了預(yù)干燥時(shí)間、抽空時(shí)間、膨化溫度、抽空溫度、停滯時(shí)間和膨化壓力對冬棗膨化產(chǎn)品硬度、脆度、色澤和水分含量的影響。結(jié)果表明:膨化溫度、抽空溫度和抽空時(shí)間是影響產(chǎn)品膨化質(zhì)量的關(guān)鍵因素;冬棗預(yù)干燥6h后，膨化溫度85℃，抽空溫度60℃，抽空時(shí)間2h為較適合工藝參數(shù);停滯時(shí)間和膨化壓力差在一定范圍內(nèi)對膨化產(chǎn)品的質(zhì)量影響不大，實(shí)驗(yàn)確定停滯時(shí)間15min，膨化壓力差0.2MPa為較適合工藝參數(shù)。

冬棗，變溫壓差，膨化干燥

表1 預(yù)干燥時(shí)間對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

冬棗 購于北京市上地小營果品批發(fā)市場，為山東沾化冬棗。

去核器 自制;電熱恒溫鼓風(fēng)箱 DHG-9123A，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;變溫壓差膨化干燥設(shè)備 QDPH10-1，天津市勤德新材料科技有限公司;物性分析儀 Ta.XT2i/50，英國SMS公司;萬能粉碎機(jī) FW100型，天津市泰斯特儀器有限公司;色彩色差儀 CR-400型，日本美能達(dá)公司;萬分之一天平AUW220型，日本SHIMADZU公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 冬棗變溫壓差膨化干燥工藝流程:冬棗→清洗→去核→預(yù)干燥→變溫壓差膨化→冷卻→分級→包裝→成品

實(shí)驗(yàn)中對冬棗變溫壓差膨化干燥工藝中的預(yù)干燥時(shí)間、膨化溫度、抽空溫度、抽空時(shí)間、停滯時(shí)間和膨化壓力6個(gè)因素逐一進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，考察它們對膨化產(chǎn)品硬度、脆度、色澤和水分含量的影響。

膨化溫度指物料膨化時(shí)膨化罐內(nèi)所顯示的溫度，單位為“℃”;膨化壓力指物料膨化前膨化罐內(nèi)壓力和真空罐內(nèi)壓力的差值，單位為“MPa”;停滯時(shí)間指從膨化罐到達(dá)膨化溫度和膨化壓力開始到泄壓膨化終止所需的時(shí)間，單位為“min”;抽空溫度指物料在膨化罐中膨化以后，到真空干燥截止時(shí)整個(gè)干燥過程的平均溫度，單位為“℃”;抽空時(shí)間指物料在膨化罐中膨化以后，到真空干燥截止所需的時(shí)間，單位為“h”。

1.2.2 指標(biāo)測定方法

1.2.2.1 硬度和脆度的測定方法 采用Ta.XT2i/50物性分析儀測定［10］，測定條件如下。

測試前速度:2.0mm/s;測試速度:1.0mm/s;測試后速度:2.0mm/s;破裂測試距離:4.0mm;總測試距離:15.0mm;測試最小力:100g;測試時(shí)間:60s;測試最大力:50kg;探頭型號:HDP/BSW。

脆度結(jié)果用測試過程中產(chǎn)生的峰數(shù)多少表示，單位為“個(gè)”。峰數(shù)越多，產(chǎn)品酥脆度越好，反之，產(chǎn)品酥脆度越差。

1.2.2.2 色澤的測定方法 采用CR-400型色彩色差計(jì)，以儀器白板色澤為標(biāo)準(zhǔn)，依CIELAB表色系統(tǒng)測定冬棗膨化產(chǎn)品粉末的明度指數(shù)L*、彩度指數(shù)a*和b*［11］。L*稱為明度指數(shù)，反映白度和亮度的綜合值，該值越大表明被測物越白亮，L*=0表示黑色，L*=100表示白色。a*和b*代表一個(gè)直角坐標(biāo)的兩個(gè)方向:+a*值越大，顏色越接近純紅色;a *=0時(shí)表示灰色，-a*的絕對值越大，顏色越接近純綠色;+b*值越大，顏色越接近純黃色;b*=0表示灰色，-b*的絕對值越大，顏色越接近純藍(lán)色。L *a*b*表色系還可以表示兩種色調(diào)之間的差值，即色差，可用ΔE表示，它表示所測物體的L、a、b值與標(biāo)準(zhǔn)白板之間色差值，其公式為:ΔE值 =Δb*分別為兩點(diǎn)間三個(gè)坐標(biāo)值的差。本實(shí)驗(yàn)通過使用CR-400型色彩色差計(jì)進(jìn)行色澤測定，通過比較ΔE值反映棗色澤，它能較好地反映棗變溫壓差膨化干燥產(chǎn)品的顏色改變。

1.2.2.3 水分的測定方法 直接干燥法［12］。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)分析方法 單因素實(shí)驗(yàn)的指標(biāo)采用DPS v7.55專業(yè)版進(jìn)行分析;各處理間的差異采用Duncan新復(fù)極差比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 預(yù)干燥時(shí)間對冬棗膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

將清洗干凈，去核后的冬棗置于80℃電熱恒溫鼓風(fēng)箱中預(yù)干燥不同時(shí)間后，在膨化溫度95℃、膨化壓力0.2MPa、停滯10min的條件下進(jìn)行膨化，之后在溫度80℃下抽空7h(真空度0.098～0.1MPa)，分析預(yù)干燥時(shí)間對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響，結(jié)果見表1。

從表1中可以看出，隨著預(yù)干燥時(shí)間的延長，硬度呈一直下降的趨勢，但只有預(yù)干燥0h有極顯著差異(P＜0.01)，預(yù)干燥6、8、9h產(chǎn)品與其余產(chǎn)品有顯著差異(P＜0.05);產(chǎn)品脆度在預(yù)干燥0～7h呈上升趨勢，之后開始下降，預(yù)干燥6h與預(yù)干燥7h間差異顯著(P＜0.05);產(chǎn)品的明度指數(shù)L*值極顯著下降(P＜0.01)，說明預(yù)干燥時(shí)間延長，冬棗含水量降低，產(chǎn)品色澤變暗;彩度指數(shù)a*值極顯著上升(P＜0.01)，說明隨預(yù)干燥時(shí)間延長，產(chǎn)品由白綠色變?yōu)樯罴t色;彩度指數(shù)b*值無明顯變化規(guī)律，色差ΔE值總體表現(xiàn)為極顯著上升的趨勢;產(chǎn)品水分含量變化不規(guī)律。

在水分達(dá)到要求的范圍，選擇冬棗膨化產(chǎn)品的指標(biāo)優(yōu)化順序?yàn)橛捕龋敬喽龋旧珴伞＞C合以上分析可見:冬棗預(yù)干燥6h后，膨化產(chǎn)品硬度較小，脆度較高，色澤較好;因此綜合指標(biāo)優(yōu)化順序、感官評價(jià)和成本等因素的考慮，確定預(yù)干燥時(shí)間為6h較為適宜。

表2 抽空時(shí)間對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

表3 膨化溫度對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

2.2 抽空時(shí)間對冬棗膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

將清洗干凈，去核后的冬棗置于80℃電熱恒溫鼓風(fēng)箱中預(yù)干燥6h后，在膨化溫度95℃、膨化壓力0.2MPa、停滯10min的條件下進(jìn)行膨化，之后在溫度80℃下抽空不同時(shí)間(真空度0.098～0.1MPa)，分析抽空時(shí)間對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響，結(jié)果見表2。

從表2中可以看出，隨著抽空時(shí)間的延長，產(chǎn)品硬度除0h外各處理間無顯著差異;抽空0h和1h的產(chǎn)品脆度較小，與其他處理有顯著差異，而抽空2～5h間無顯著差異;產(chǎn)品明度指數(shù)L*值和彩度指數(shù)a*值均是抽空0h和1h與其他處理有極顯著差異;而彩度指數(shù)b*值抽空1～5h均無顯著差異;產(chǎn)品ΔE值呈先降低后上升的趨勢，抽空2、3、5h產(chǎn)品無極顯著差異，4h和5h產(chǎn)品明顯發(fā)生糊化(ΔE＞35.00即發(fā)生糊化);產(chǎn)品水分含量呈明顯下降趨勢，抽空2～5h間無極顯著差異。

綜合以上分析可見:冬棗變溫壓差膨化干燥時(shí)抽空2h，產(chǎn)品水分含量較低，硬度適中，脆度較高，色澤最好;因此綜合指標(biāo)優(yōu)化順序、感官評價(jià)和成本等因素的考慮，確定抽空時(shí)間為2h較為適宜。

2.3 膨化溫度對冬棗膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

將清洗干凈，去核后的冬棗置于80℃電熱恒溫鼓風(fēng)箱中預(yù)干燥6h后，在不同膨化溫度、膨化壓力0.2MPa、停滯10min的條件下進(jìn)行膨化，之后在抽空溫度80℃下抽空2h(真空度0.098～0.1MPa)，分析膨化溫度對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響，結(jié)果見表3。

從表3中可以看出，隨著膨化溫度的升高，產(chǎn)品硬度總體呈上升趨勢，各處理間差異不顯著;產(chǎn)品脆度變化趨勢不明顯，其中85℃的產(chǎn)品脆度最高;膨化溫度55、75、85、95℃的產(chǎn)品明度指數(shù)L*值和彩度指數(shù)a*值均無顯著差異，與105℃和115℃產(chǎn)品有極顯著差異(P＜0.01)，105℃和115℃時(shí)產(chǎn)品已有糊化現(xiàn)象;膨化溫度55～85℃的產(chǎn)品彩度指數(shù)b*值無顯著差異，但其中65～85℃與95℃產(chǎn)品有極顯著差異(P＜0.01);產(chǎn)品ΔE值總體呈上升趨勢，膨化溫度65℃和95℃與其他處理間有極顯著差異(P＜0.01);水分含量除膨化溫度75℃與115℃產(chǎn)品有顯著差異(P＜0.05)外，其余處理無顯著差異。

綜合以上分析可見:冬棗膨化溫度為85℃時(shí)，膨化產(chǎn)品硬度較小，脆度最高，色澤較好;因此綜合指標(biāo)優(yōu)化順序、感官評價(jià)和成本等因素的考慮，確定膨化溫度為85℃較為適宜。

2.4 抽空溫度對冬棗膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

將清洗干凈，去核后的冬棗置于80℃電熱恒溫鼓風(fēng)箱中預(yù)干6h后，在膨化溫度85℃、膨化壓力0.2MPa、停滯10min的條件下進(jìn)行膨化，之后在不同抽空溫度下抽空2h(真空度0.098～0.1MPa)，分析抽空溫度對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響，結(jié)果見表4。

從表4中可以看出，隨著抽空溫度的升高，產(chǎn)品硬度60～110℃間均無極顯著差異;產(chǎn)品脆度呈先升高后降低的變化趨勢，其中60℃的膨化產(chǎn)品脆度最高;抽空溫度50、60、80℃產(chǎn)品明度指數(shù)L*值較大，與其余處理有極顯著差異(P＜0.01);彩度指數(shù)a*值和b*值無顯著變化規(guī)律，處理間多有極顯著差異;而ΔE值總體呈上升趨勢，抽空溫度≥90℃時(shí)產(chǎn)品出現(xiàn)糊化現(xiàn)象，抽空溫度60℃產(chǎn)品的ΔE值較小，與70℃和80℃產(chǎn)品無顯著差異;產(chǎn)品水分含量呈下降趨勢，其中60℃和80℃膨化產(chǎn)品與其他處理差異顯著(P＜0.05)。

綜合以上分析可見:膨化后抽空溫度為60℃時(shí)，膨化產(chǎn)品硬度較小，脆度最高，色澤較好;因此綜合指標(biāo)優(yōu)化順序、感官評價(jià)和成本等因素的考慮，確定抽空溫度為60℃較為適宜。

2.5 停滯時(shí)間對冬棗膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

將清洗干凈，去核后的冬棗置于80℃電熱恒溫鼓風(fēng)箱中預(yù)干6h后，在膨化溫度85℃、膨化壓力0.2MPa，不同停滯時(shí)間下進(jìn)行膨化，之后在抽空溫度60℃下抽空2h(真空度0.098～0.1MPa)，分析停滯時(shí)間對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響，結(jié)果見表5。

表4 抽空溫度對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

表5 停滯時(shí)間對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

表6 膨化壓力對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

從表5中可以看出，隨著停滯時(shí)間的延長，產(chǎn)品硬度變化規(guī)律不明顯，停滯15min和20min的膨化產(chǎn)品硬度較小;產(chǎn)品脆度呈先升高后降低趨勢，且各處理間無顯著差異，停滯15min和20min的膨化產(chǎn)品脆度較大;停滯0min和20min產(chǎn)品的明度指數(shù)L*值和ΔE值與其他處理間有極顯著差異(P＜0.01)，停滯15min的膨化產(chǎn)品色澤最好;產(chǎn)品水分含量無顯著差異。

綜合以上分析可見:停滯時(shí)間在一定范圍內(nèi)對膨化產(chǎn)品的質(zhì)量影響不大，停滯15min膨化產(chǎn)品硬度最小，脆度較高，色澤最好;因此綜合指標(biāo)優(yōu)化順序、感官評價(jià)和成本等因素的考慮，確定停滯時(shí)間為15min較為適宜。

2.6 膨化壓力對冬棗膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

將清洗干凈，去核后的冬棗置于80℃電熱恒溫鼓風(fēng)箱中預(yù)干6h后，在膨化溫度85℃、不同膨化壓力，停滯15min時(shí)間的條件下進(jìn)行膨化，之后在抽空溫度60℃下抽空2h(真空度0.098～0.1MPa)，分析膨化壓力對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響，結(jié)果見表6。

從表6中可以看出，隨著膨化壓力的升高，產(chǎn)品硬度呈減小趨勢，但各處理間無顯著差異;產(chǎn)品脆度呈下降趨勢，膨化壓力0.1MPa和0.2MPa產(chǎn)品脆度較大，但膨化壓力0.2～0.4MPa間無顯著差異;膨化壓力0.2MPa和0.4MPa時(shí)產(chǎn)品水分含水量較低，與其他處理間有極顯著差異(P＜0.01);二者在明度指數(shù)L*值、彩度指數(shù)a*值、b*值和ΔE值上均無顯著差異。

綜合以上分析可見:膨化壓力在一定范圍內(nèi)對膨化產(chǎn)品的質(zhì)量影響不大，膨化壓力0.2MPa的膨化產(chǎn)品硬度較小，脆度較高，色澤最好;因此綜合指標(biāo)優(yōu)化順序、感官評價(jià)和成本等因素的考慮，確定膨化壓力為0.2MPa較為適宜。

3 結(jié)論

冬棗變溫壓差膨化的影響因素很多，對膨化冬棗的品質(zhì)影響規(guī)律各不相同，在研究的6個(gè)因素中，膨化溫度、抽空溫度和抽空時(shí)間是影響產(chǎn)品膨化質(zhì)量的關(guān)鍵因素;冬棗預(yù)干燥6h后，膨化溫度85℃，抽空溫度60℃，抽空時(shí)間2h為較適合工藝參數(shù);停滯時(shí)間和壓力差在一定范圍內(nèi)對膨化產(chǎn)品的質(zhì)量影響不大，實(shí)驗(yàn)確定停滯時(shí)間15min，膨化壓力0.2MPa，為較適合工藝參數(shù)。

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Explosion puffing drying of jujube at variable temperature and pressure

MA Tao1，2，YU Jing-jing1，*，BI Jin-feng3，*，DING Yuan-yuan3
(1.Food Science College of Shenyang Agriculture University，Shenyang 110161，China; 2.Liaoning Provincial Academy of Agricultural Sciences，Institute of Food and Processing，Shenyang 110161，China; 3.Institute of Agro-Food Science and Technology，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100193，China)

The effects of pre-drying time，vacuum drying time，explosion puffing temperature，vacuum drying temperature，dwell time and pressure difference on the hardness，fragility，color，and water content of explosion puffed jujube were analyzed by using the technology of explosion puffing.The result showed that the major factors that affected the quality of the production were explosion puffing temperature，vacuum drying temperature and time.The jujube after 6h pre-drying，the optimal parameters were as follows:explosion puffing temperature 85℃，vacuum drying temperature 60℃，vacuum drying time 2h.The quality of products were affected indistinctively by the dwell time and press，which could be identified as 15min and 0.2MPa.

jujube;variable temperature and pressure difference;explosion puffing

TS201.1

B

1002-0306(2011)03-0270-05

冬棗(Ziziphus jujuba Mill.cv.Dongzao)別名凍棗、雁來紅、蘋果棗、冰糖棗等［1］是棗屬的一個(gè)栽培品種，獨(dú)產(chǎn)于我國。冬棗因其外型美觀、果肉細(xì)嫩多汁、甘甜爽口;礦物質(zhì)和微量元素豐富，且富含環(huán)磷酸腺苷和環(huán)磷酸鳥苷等，對人體有多重保健功能而備受消費(fèi)者的青睞，是目前公認(rèn)的品質(zhì)最好的鮮食棗品種［2-3］。但作為鮮食果品，由于冬棗呼吸強(qiáng)度大，采后極易失水、皺縮、酒軟和霉?fàn)€，且含水量高，皮薄肉脆，極易受機(jī)械損傷和微生物侵染而腐爛變質(zhì)。雖很多學(xué)者研究棗的保鮮貯藏，但低溫冷藏(-2～0℃)、氣調(diào)冷藏(溫度0℃，氣體條件O22%～4%，CO2低于5%)等方式，其貯藏期限仍很難突破三個(gè)月，且其貯藏技術(shù)在實(shí)際使用中仍存在許多問題［4-5］。這一現(xiàn)狀嚴(yán)重制約了冬棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為延長冬棗的銷售時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)效益，滿足市場需求，冬棗產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)引用和新產(chǎn)品開發(fā)越來越受到關(guān)注。變溫壓差膨化干燥技術(shù)作為一種新型果蔬干燥技術(shù)，其加工設(shè)備主要有加壓罐和體積比它大5～10倍的真空罐組成。物料在加壓罐中加熱，使物料及罐中的氣壓增大，當(dāng)達(dá)到一定壓力后，將加壓罐與真空罐連通。由于加壓罐中的壓力突然消失，物料中的蒸汽會發(fā)生“閃蒸”現(xiàn)象，而被高溫干燥固化，最終形成泡沫狀的膨化產(chǎn)品［6-7］。其膨化干燥的產(chǎn)品綠色天然、營養(yǎng)豐富、口感酥脆［8-9］，將該技術(shù)應(yīng)用到冬棗產(chǎn)業(yè)中，可以解決冬棗保鮮貯藏難、產(chǎn)品單一、經(jīng)濟(jì)效益低等問題。本研究旨在以冬棗為原料，在中型膨化設(shè)備上探討一些因素對膨化產(chǎn)品質(zhì)量的影響，以尋求優(yōu)化的膨化工藝和高質(zhì)量的膨化產(chǎn)品。

2010-03-24 *通訊聯(lián)系人

馬濤(1962-)，男，教授，研究方向:糧油深加工及其貯藏保鮮技術(shù)，生物可分解材料與綠色食品包裝制造技術(shù)。

2009年度農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目(2009GB23260450); 2009年公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(200903043);2007年科研院所技術(shù)研究開發(fā)專項(xiàng)(NCSTE -2007-JKZX-288)。

注:標(biāo)記字母不同表示通過Duncan新復(fù)極差方差分析，標(biāo)記大寫和小寫字母分別表示處理間1%和5%水平上有差異，表2～表6同。