過熱蒸汽干燥在鯡魚罐頭加工中的應用研究

郭 紅，毛 毛，衣美艷

（山東東方海洋科技股份有限公司，山東煙臺 264003）

過熱蒸汽干燥（Superheated steam drying） 是一種利用過熱蒸汽作為干燥介質對濕物料直接或間接加熱，除去物料中部分水分的干燥方式，具有產品質地均勻、節能效果好、傳熱效率高等特點[1]。日本等國越來越廣泛地將過熱蒸汽應用于食品加工領域，尤其是肉類調理食品的加工[2-4]。我國近年來將其應用于鮑魚、海參等名貴海產干制的研究中，然而在水產罐頭干燥脫水中的應用未見報道[5-6]。

鯡魚罐頭一般采用蒸煮法脫水，但采用蒸煮脫水率低，魚皮、魚肉容易脫落，魚體易變形，因此一般將鯡魚切塊后蒸煮脫水，以避免魚肉、魚體的破壞和變形，很少用整魚體來制作罐頭。過熱蒸汽干燥法傳熱均勻，對物料產生形變較小且能耗低，應用于水產罐頭脫水尤其是整魚罐頭脫水有廣闊前景。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

冷凍狀態下的鯡魚（Clupea pallasi），煙臺山海食品有限公司提供；調味料，均為市售食品級；PA+CPP多層復合高溫高壓真空蒸煮袋，煙臺永東包裝有限公司提供。

1.2 儀器與設備

PL.10型高溫高壓滅菌釜，山東諸城食品機械有限公司產品；過熱蒸汽烤機，日本日立定制產品；YMX-985-06L型真空包裝機，泉州億閩食品商貿公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 鯡魚魚體預處理

將體長24～26 cm，平均質量為180 g的鯡魚原料解凍后，去頭去內臟，并使用自來水清洗干凈，瀝干水分備用。

1.3.2 腌漬

配制食鹽質量分數為3.5%和料酒質量分數為6%的腌漬液，用腌漬液將預處理后的鯡魚完全浸沒并腌漬30 min。

1.3.3 過熱蒸汽脫水單因素試驗

將腌漬好的鯡魚魚體進行飽和熱蒸汽脫水處理，以魚體脫水率和感官評分為指標，固定風速0.8 m/s，脫水溫度180℃時，將脫水時間設定為4，5，6，7，8 min，對過熱蒸汽脫水方法中的脫水時間進行單因素試驗；固定風速0.8 m/s，脫水時間6 min，將脫水溫度設置為140，160，180，200，220℃，對過熱蒸汽脫水方法中的脫水溫度進行單因素試驗。

感官評分標準見表1。

表1 感官評分標準

圖1 脫水溫度對魚體脫水率和感官評分影響

1.3.4 調味

將提前配制好的茄汁風味調料按照比例和脫水后的魚體一起加入包裝容器中。

1.3.5 真空包裝

將包裝進行抽真空密封。

1.3.6 高壓殺菌

將包裝好的罐頭在115～121℃，1.2 MPa條件下反壓處理40～60 min，以得到魚骨酥爛的產品。

1.3.7 響應面法試驗設計

在單因素試驗的基礎上，采用Box-Behnken設計方案，以脫水溫度（A）、脫水時間（B）、高壓溫度（C） 和高壓時間（D） 為試驗因素，并以-1，0，+1分別代表變量的水平，以感官評分作為響應值。采用Design Expert軟件對試驗數據進行回歸分析和響應面分析。

感官評價標準見表2。

表2 感官評價標準

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果分析

2.1.1 脫水溫度對魚體脫水率和感官評分影響

脫水溫度對魚體脫水率和感官評分的影響見圖1。

2.1.2 脫水時間對魚體脫水率和感官評分的影響

脫水時間對魚體脫水率和感官評分的影響見圖2。

圖2 脫水時間對魚體脫水率和感官評分的影響

單因素試驗結果顯示，過熱蒸汽干燥法應用于鯡魚罐頭脫水的效率極高，將脫水工序的時間降低到了8 min以下，且能得到較高的脫水率和較好的產品外觀。由圖1可知，在脫水時間為6 min的前提下，脫水溫度180℃時獲得了最高感官評分，此時脫水率為30%；隨著脫水溫度的升高，脫水率上升，感官評分下降，未發生明顯的焦煳，魚體、魚皮也不產生劇烈形變。由圖2可知，脫水溫度為180℃時魚體感官評價與脫水率隨脫水時間的變化，6 min時達到最高感官評分；此后隨著脫水時間的延長感官評分未明顯下降，脫水速度明顯放緩。

過熱蒸汽干燥和熱風干燥一樣，也是利用其干燥介質的不飽和性達到干燥目的。過熱蒸汽干燥中只有一種氣體成分存在，水分從濕表面移動不是通過擴散作用而是通過壓力差產生的體積流[7]。水蒸氣作為傳熱介質其熱容量比空氣大1倍，傳熱效率高；水蒸氣可保持物料表面濕潤，不會結成硬殼阻礙水分的蒸發且物料收縮小[8-9]。與空氣干燥相比，過熱蒸汽干燥存在一個干燥逆轉點，當蒸汽溫度超過某一定值時，過熱蒸汽的干燥速度要高于空氣干燥的速度，通常過熱蒸汽干燥逆轉點溫度隨干燥物料不同而變化[10]。

蒸煮法脫水時間為30～50 min，脫水率很難達到25%以上；熱風干燥法可獲得理想脫水率，但需要數小時的脫水時間；油炸法脫水迅速，但需要油脂作為介質且易發生焦煳，產生有害物質與不良風味；過熱蒸汽法雖然采用與油炸相仿的脫水溫度，但由于傳質傳熱均勻，表面不發生板結，整個魚體處于接近于勻速脫水的狀態，因此在獲得了高脫水效率的前提下外皮不易發生焦煳，僅產生適度的美拉德反應。過熱蒸汽脫水法最大的優點是均勻傳熱，物料形變小，能維持魚體的完整與平滑，避免了傳統脫水方法魚皮皺縮、魚肉脫落、魚體扭曲斷裂、魚尾處露骨等缺點，適合整魚體罐頭的生產。

2.2 響應面法試驗結果分析

2.2.1 響應面法因素水平的選取及試驗方案

根據Box-Behnken試驗設計原理[3-4]，綜合單因素試驗結果，以脫水溫度、脫水時間、高壓溫度和高壓時間作為研究因素，采用四因素三水平響應面分析方法。

響應面分析試驗因素與水平設計見表3。

表3 響應面分析試驗因素與水平設計

2.2.2 多元回歸結果分析

以感官評價分數為響應值（Y）進行響應面分析。

設計方案和結果見表4，回歸分析結果見表5。

表4 設計方案和結果

利用Design Expert軟件對表4數據進行多元回歸擬合，得到感官評價分數對脫水溫度（A）、脫水時間（B）、高壓溫度（C） 和高壓時間（D） 的二次多項回歸模型：

表5 回歸分析結果

Y=9.00+1.04A-0.38B+0.083C-0.083D-0.25AB-0.63AC+0.25AD-0.75BC+0.38BD-0.37CD-1.75A2-1.25B2-1.19C2-0.19D2.

由表5可知，回歸模型極顯著（p＜0.01）；而失擬項不顯著（p=0.334 6），表明該模型擬合程度良好，可以用此模型來對鯡魚罐頭工藝條件進行分析和預測。從表5可以看出，A，A2，B2對結果的影響極顯著（p＜0.01）。對感官評價分數影響的大小依次為脫水溫度＞脫水時間＞高壓溫度＞高壓時間。

2.3 感官評分的響應面分析與優化

脫水時間和脫水溫度對鯡魚罐頭感官評分的影響見圖3，高壓溫度和脫水溫度對鯡魚罐頭感官評分的影響見圖4，高壓時間和脫水時間對鯡魚罐頭感官評分的影響見圖5。

圖3 脫水時間和脫水溫度對鯡魚罐頭感官評分的影響

圖4 高壓溫度和脫水溫度對鯡魚罐頭感官評價的影響

圖5 高壓時間和脫水時間對鯡魚罐頭感官評價的影響

利用Design Expert軟件，繪制響應面（在考查的區域內），比較3組圖可知，脫水溫度和脫水時間對感官評分的影響最為顯著，表現為曲線較陡，而高壓溫度和高壓時間則相對影響不大，表現為曲線較為平滑，響應值變化較小；且3個響應曲面均為開口向下的凸形曲面，說明響應值存在極大值。結合二次回歸模型的分析結果，感官評分最高的工藝條件為脫水溫度200℃，脫水時間5.96 min，高壓溫度117.01℃，高壓時間57.34 min，此時鯡魚罐頭工藝條件最優。根據實際條件，選擇脫水溫度200℃，脫水時間6 min，高壓溫度117℃，高壓時間57 min。過熱蒸汽干燥法脫水時間遠低于蒸煮與熱風干燥等傳統脫水方法，且不需要使用油脂作為脫水介質，顯著降低了能耗。最優工藝參數下生產的鯡魚罐頭魚體平滑完整，適度美拉德反應使色澤柔和、不晦暗焦煳，口感飽滿有彈性，魚骨酥爛，風味鮮美有層次感。相比傳統罐頭生產方法，過熱蒸汽干燥法對于魚罐頭的外觀有顯著改善且風味口感優良，尤其適用于整魚體罐頭的生產。

3 結論

（1）將過熱蒸汽干燥法應用于鯡魚罐頭的脫水，可有效節約工藝時間、降低能耗，并顯著改善魚罐頭的感官性狀，是對傳統水產罐頭加工方式的一大改進。

（2）采用響應面法對茄汁鯡魚罐頭的加工工藝進行了優化設計，得到最優工藝參數為脫水溫度200℃，脫水時間6 min，高壓溫度117℃，高壓時間57 min，所得產品外觀顯著優于市面同類產品且風味優良。