軍用脫水食品干燥技術研究

張曉娟，錢 平，劉鳳娜

(總后勤部軍需裝備研究所，北京 100010)

軍用脫水食品具有重量輕、體積小、貯存時間長等特點，是軍用食品的骨干品種。我軍從20 世紀50年代初就已開始脫水食品的研制工作，1995年，開始了脫水米、脫水面條的研究工作，主要采用傳統的熱風干燥，產品品質最終仍不能完全滿足部隊需求。另外，目前的脫水蔬菜主要采用的是冷凍干燥技術，產品品質雖好，但是體積大，不易運輸和貯存，而且成本高，不宜推廣使用。因此，急需對軍用脫水食品的關鍵技術——干燥技術進行系統研究，為研發新一代軍用脫水食品奠定理論基礎。

1 材料和方法

1.1 材料和儀器

1.1.1 材料和試劑 甘藍，市售新鮮，成熟度適中，無腐爛變質，無病蟲害;大米，福臨門東北優質大米，中糧集團提供;石油醚、乙醚、乙醇、酚酞指示劑、氫氧化鉀、三氯甲烷、冰乙酸、飽和碘化鉀、硫代硫酸鈉、淀粉指示劑、生理鹽水，試劑均為分析純。

1.1.2 儀器設備 GENESIS 25 型真空冷凍干燥機，美國VirTis 公司;GZX-9140MBE 型數顯鼓風干燥箱，上海躍進醫療器械廠;HygroLab 2/3 四通道臺式水分活度儀，瑞士Rotronic 公司;TA-XT2型物性測試儀，英國Stable Micro System 公司;CR-400 色彩色差計，日本KOnica Minolta 公司;MQC23 型核磁儀，牛津儀器公司;IKA A11 型分析研磨機，德國IKA (上海)有限公司;DK-S12 型電熱恒溫水浴鍋，上海森信實驗儀器有限公司;C-MAG HS7 型磁力攪拌器，德國IKA (上海)有限公司;PL 203 型電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;KJ23B-DA 微波爐，廣東美的微波爐有限公司;MB-YJ50EG 電飯煲，廣東美的生活電器制造有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 脫水甘藍的制備方法 甘藍清洗，切分，在沸水中燙漂2min。按以下3 種方式進行干燥:(1)熱風干燥法 甘藍在80℃熱風干燥4h，水分控制在8%左右。(2)冷凍干燥法 采用冷凍干燥時，溫度控制在－45℃，真空度控制在0.1kPa，干燥時間48h，水分在5%左右。(3)組合干燥法 采用組合干燥時，甘藍先在70℃熱風干燥，含水率達到60%時，繼續在2.5W/g微波強度下干燥至含水率為40%，然后向半干甘藍中加入混合滲透液(含15%氯化鈉和28%葡萄糖)進行滲透脫水，最后進行二次熱風干燥，成品水分控制在15%左右。

1.2.2 脫水米飯的制備方法 將大米清洗，浸泡30min，瀝干水分，蒸煮，采用常溫水對米飯進行離散30s。按以下3 種方式進行干燥:

(1)熱風干燥法:米飯在90℃熱風干燥2h，水分控制在8%左右;(2)冷凍干燥法:采用冷凍干燥時，溫度控制在-45℃，真空度控制在0.1kPa，干燥時間48h，水分在5%左右;(3)組合干燥法:采用組合干燥時，米飯先在90℃熱風干燥，含水率達到40%時，繼續在2.5W/g 微波強度下干燥至含水率為20%，然后向半干米飯中加入混合滲透液(含15%氯化鈉和28%葡萄糖)進行滲透脫水，最后進行二次熱風干燥，成品水分控制在16%左右。

1.2.3 復水比測定 復水比即是復水后干制品的重量與復水前干制品的重量之比。脫水甘藍、脫水米飯的復水比計算如(1)式:均值，并采用SPSS 進行數據分析與統計。

(1)式中，RR-復水比;Wh-復水后干制品的重量(g);Wq-復水前干制品的重量(g)。

1.2.4 韌性測定 采用物性測試儀測定脫水甘藍復水后的韌性。

試驗參數為:探頭為P5;模式為TPA;測試速度為1mm/s;測試前速度為2mm/s;測試后速度為2mm/s;測試距離為mm;數據采集速率為500 次/s;閾值為5g。

1.2.5 色澤測定 將脫水甘藍、脫水米飯分別磨成粉末狀，然后使用色差計測定其色差值［1］。其中:L*值表示亮暗、a*值表示紅綠、b*值表示黃藍。

1.2.6 維生素C 含量測定 參照2，6—二氯靛酚滴定法測定脫水甘藍的維生素C 含量［2］。

1.2.7 水分含量測定 參照GB/T 5009.3—2003 直接干燥法。

1.2.8 水分活度測定 將脫水甘藍、脫水米飯分別磨成粉末狀，然后使用水分活度儀進行測定［3］。

1.2.9 水分子流動性測定 將脫水甘藍磨成粉狀，取一定量置于10mm 測試管內，放在干燥器中平衡24h。然后將試樣置于核磁儀的永久磁場射頻圈中心，進而測定其自旋-自旋弛豫時間T2。試驗參數:采樣點數:2048，重復掃描次數:128，回波個數:380，弛豫衰減時間:1 000～2 000 ms。通過一個90°的脈沖試驗來測定自旋—自旋弛豫時間(T2)，其表示方程如(2)式:

(2)式中，I-質子信號強度;A-平衡時的幅度。

1.2.10 復水時間測定 取定量的脫水米飯，將其置于盛有100℃開水的燒杯中，加蓋，待米粒中心完全軟化后，記錄所用時間［4］。

1.2.11 加速試驗 將采用3 種不同干燥方式得到的脫水米飯，分別裝入聚乙烯密實袋中，置于37℃恒溫箱中進行加速貯存試驗。每隔2d 檢測過氧化值，每隔1d 檢測酸價。過氧化值和酸價的檢測需提取脫水米飯中的油脂，試驗步驟為:取脫水米飯約50g，用粉碎機打成粉末狀，置于1L 錐形瓶中，加入定量石油醚，搖勻，使其充分混合。浸泡過夜(14～18h)，將脫水米和石油醚混合液全部倒入抽濾瓶中進行抽濾10～15min 后，取上層清液在50℃旋轉蒸發15min，減壓回收溶劑，得到油脂，備用。

1.2.12 過氧化值測定 采用GB/T5009.37-2003 中方法測定。

1.2.13 酸價測定 采用GB/T5009.37-2003 中方法測定。

1.2.14 數據處理方法 數據為3 次平行測定值的平

2 結果與分析

2.1 不同干燥方式對脫水甘藍復水比的影響

復水比是衡量脫水蔬菜品質的重要指標。脫水蔬菜復水比越高，復水時間越短，其品質也相應越好。由圖1可見，組合干燥脫水甘藍復水比最好。復水5 min 時，冷凍干燥、組合干燥、熱風干燥甘藍的復水比分別為7.80、7.32、6.24。冷凍干燥甘藍復水明顯快，但隨著復水時間的延長，其復水比無明顯增加;而組合干燥的甘藍，隨著復水時間的延長，其復水比明顯增加。這是由于組合干燥中微波階段的膨化作用形成了一定的多孔性結構，同時復水時存留的滲透介質也進一步提高其復水性。

圖1 不同干燥方式對脫水甘藍復水比的影響

2.2 不同干燥方式對脫水甘藍復水后韌性的影響

以新鮮甘藍作為對照，將采用3 種不同的干燥方式制備的脫水甘藍置于70°C 水中復水，分別測定復水后甘藍的韌性。甘藍復水后韌性越大，其脆度就越差，食用時口感也就越差。由表1 可知，隨著復水時間的延長，脫水甘藍復水后的韌性下降。熱風干燥甘藍復水后韌性較大，食用口感較差;而冷凍干燥和組合干燥甘藍復水后韌性較小，食用口感較好。這是由于熱風干燥對甘藍的熱損害較大，導致細胞組織結構不能復原;冷凍干燥是將甘藍中的水分以冰晶狀態直接升華為氣體，從而形成蜂窩狀的孔隙結構，有利于復水;組合干燥是等速干燥，干燥時間短，對細胞組織結構破壞小。可見，選用組合干燥工藝試制的脫水甘藍，其食用品質與凍干甘藍相當。

2.3 不同干燥方式制備的脫水甘藍貯存過程中水分子流動性的變化

將3 種不同干燥方式制備的脫水甘藍，采用核磁共振測定其水分子自旋-自旋馳豫時間，觀察貯藏穩定性。自旋—自旋弛豫時間T2能反映水分子流動性，而水的物理狀態對食品穩定性有很大影響。利用核磁技術可以測定T2，T2越長說明水分子流動性越高，食品穩定性越差。由圖2 可見，水分活度在0.4～0.5 時，凍干甘藍的馳豫時間最長，增長速率也最快;熱風干燥甘藍的馳豫時間雖較短，但增長速率較快;組合干燥甘藍的馳豫時間較短，而且增長速率也較慢。這是由于組合干燥甘藍是經糖和鹽的混合溶液滲透處理過的，所以與凍干和熱風干燥甘藍相比，分子流動性較低。可以預見，甘藍經熱風、微波組合干燥后，再滲透處理，得到的終產品可以很好的控制水分子的流動性，從而提高產品的貯藏性能。據Sosa.［5］研究報道，蘋果片在經過滲透預處理后，再進行熱風干燥和冷凍干燥，結果發現，經滲透預處理過的蘋果片呈現出較低的弛豫時間，同時穩定性也得到很大的提高。

圖2 在一定的水分活度下通過1H NMR 得到的弛豫時間T2

2.4 不同干燥方式制備脫水甘藍綜合指標比較

由表2 可知，從感官指標來看，熱風干燥甘藍呈深黃綠色，且有焦糊現象，顏色損傷較大;凍干甘藍色澤接近新鮮甘藍，氣味清香;組合干燥甘藍色澤、氣味保存較好，與凍干甘藍相當。從理化指標來看，熱敏性營養素維生素C 保留率有明顯差異，凍干甘藍維生素C 保留率最高;組合干燥甘藍維生素C 保留率次之;熱風干燥甘藍維生素C 保留率最低。從經濟指標來看，冷凍干燥時間很長，能耗高;組合干燥時間短，能耗低，成本偏低。綜合來看，組合干燥甘藍的品質接近凍干甘藍，但其成本卻降低很多，因此具有更好的適用性。

表2 脫水甘藍不同干燥方式綜合指標比較

2.5 不同干燥方式制備的脫水米飯貯存過程中過氧化值的變化

過氧化值是預測脫水米飯貯存過程中氧化變質的關鍵指標。過氧化值越大，說明脫水米飯中油脂氧化變質程度越嚴重。由圖3 可見，在貯存初期，凍干米飯過氧化值最低，但隨著貯存時間的延長迅速增加;熱風干燥米飯過氧化值最高，且隨著貯存時間的延長緩慢增加;組合干燥米飯的過氧化值介于二者之間，但隨著貯存時間的延長明顯低于其它兩種產品。這主要是由于干燥工藝存在的差別，對干制品的內部結構影響所致。凍干米飯內部結構疏松，呈現較大且多的孔道，裝入包裝袋封口后，脫水米飯與袋內氧氣的接觸面積最大;熱風干燥米飯內部只有少量的孔道，而且還出現一定程度的皺縮，裝入包裝袋封口后，脫水米飯與袋內氧氣的接觸面積次之;組合干燥米飯經滲透處理后，其內部孔道被糖、鹽等滲透溶質填充，裝入包裝袋封口后，脫水米飯與袋內氧氣的接觸面積最小，因此被氧化程度也最低。可以預見，組合干燥米飯具有較好的貯存性。

圖3 不同干燥方式脫水米飯貯藏期間過氧化值變化

2.6 不同干燥方式制備的脫水米飯貯存過程中酸價的變化

酸價是預測脫水米飯貯存過程中氧化變質的另一關鍵指標。酸價越大，說明脫水米飯中油脂氧化變質程度越嚴重。由圖4 可見，組合干燥米飯的酸價最低，明顯低于熱風和凍干米飯，而且隨著貯存時間的延長無明顯增加，其變化規律與過氧化值一致。可以預見，組合干燥方式能夠提高脫水米飯的穩定性，延長貯存期。

圖4 不同干燥方式脫水米飯貯藏期間酸價值變化

2.7 不同干燥方式制備脫水米飯綜合指標比較

由表3 可知，從感官指標來看，熱風干燥米飯復水后有一定粘性，但彈性不足;凍干米飯復水后粘性和彈性均較差，口感與新鮮米飯相差很大;而組合干燥米飯復水后粘彈性較好，尤其是彈性，基本接近新鮮米飯，口感較好。從理化指標來看，組合干燥米飯水分含量高達17.8%，而其水分活度并不高，保持在0.6 以下，這為脫水米飯的長時間貯存提供了可能性。從經濟指標來看，冷凍干燥時間很長，能耗高;組合干燥和熱風干燥干燥時間接近，能耗低，成本偏低。綜合來看，冷凍干燥雖然是優秀的干燥工藝，但卻并不適合加工脫水米飯，而組合干燥工藝在不增加生產成本的前提下，還能夠提高現有熱風干燥米飯的品質，因此具有更好的適用性。

3 結論

本文考察了采用熱風干燥、冷凍干燥、組合干燥3種不同干燥方式制備的脫水甘藍和脫水米飯的感官、理化、經濟指標以及貯存穩定性。綜合評價，組合干燥工藝有效地克服了單一干燥工藝的質量缺陷，干燥速率快，能耗低;產品具有高水分含量、低水分活度;產品品質與凍干產品相當，是一種工業化生產高品質、低成本脫水食品的新途徑。

表3 脫水米飯不同干燥方式綜合指標比較

［1］Soysal Y.Microwave Drying Characteristics of Parsley ［J］.Biosystems Engineering，2004，89(2):167-173.

［2］黃偉坤.食品檢驗與分析［M］.上海:上海科學技術出版社，1989.

［3］Hawaree N，et al.Effects of Drying Temperature and Surface Characteristics of Vegetable on the Survival of Salmonella［J］.Journal of Food Science，2009，74(1):E16-E22.

［4］康東方，何錦風，王錫昌.探討干燥方法對方便米飯品質的影響［J］.現代食品科技，2006，23 (1):50-53.

［5］Sosa N，Salvatori D，Schebor C.Physico-Chemical and Mechanical Properties of Apple Disks Subjected to Osmotic Dehydration and Different Drying Methods ［J］.Food and Bioprocess Technology，2010:1-13.