板栗真空爆殼工藝條件的優化

楊立軍黨新安曾秋敏張昌松袁越錦

（1.陜西科技大學，陜西 西安 710021；2.云和仙宮果業有限責任公司，浙江 云和 323600）

板栗真空爆殼工藝條件的優化

楊立軍1黨新安1曾秋敏2張昌松1袁越錦1

（1.陜西科技大學，陜西 西安 710021；2.云和仙宮果業有限責任公司，浙江 云和 323600）

以浙江麗水產的新鮮板栗為原料，對影響板栗真空爆殼效果的預熱溫度、預熱時間、爆殼溫度、爆殼時間等主要因素進行試驗研究，優化板栗真空爆殼工藝條件。結果表明，其最佳工藝參數為預熱溫度80℃，預熱時間20min，爆殼溫度75℃，爆殼時間120min。該工藝條件下，板栗的爆殼率可達到90%以上，而栗仁失水率低于3%，保持生鮮完好。

板栗；真空爆殼；工藝參數；優化

由于板栗的外殼與花生、瓜籽、松籽、核桃等硬殼類干鮮果不同，其外層堅殼沒有結合縫，內皮軟薄，與栗仁結合緊密，這使板栗的機械自動脫殼去內皮難以實施。現有的板栗脫殼方法有手工、化學、熱力、機械、能量法等，各有優劣［1］。

板栗真空爆殼技術是利用真空和溫度綜合作用機制［2，3］，在真空條件下，含有相當水分的生板栗加熱到一定溫度時，在真空泵的抽吸作用下，果仁因加熱失水而收縮，與內皮、外殼自行分離；并且由于栗仁的水分汽化后無法從外殼內逸出，使殼內的壓力進一步升高，達到一定數值時，就會使外殼和內皮爆裂。然后再借助于一定的機械，即可在保證果仁色澤不變，外形完整的情況下，脫去栗子的內外皮層，為后續的深加工做好了優質的原料準備［4，5］。影響板栗真空爆殼的主要因素有預熱溫度、預熱時間、真空爆殼溫度、真空爆殼時間等，這些因素是相互關聯的，在選取時應綜合考慮。本試驗對這些主要因素進行試驗研究及機理分析，并針對浙江麗水產的新鮮板栗進行試驗研究，優化出最佳爆殼工藝參數。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

新鮮生板栗：產于浙江麗水地區。

1.2 主要設備

真空爆殼設備：本實驗室自制。它主要包括預熱箱、真空泵、真空爆殼箱、加熱水箱等部件。真空爆殼箱中布置有通過熱水加熱的多層散熱器，板栗放置在加熱盤中，加熱盤放置在散熱器層間。加熱水箱利用電加熱管加熱，熱水從真空爆殼箱上端利用水泵注入散熱器中，熱交換后然后從下端回流入水箱中。爆殼箱上部安裝有真空表和溫度表，讀取箱內的真空度與溫度。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

生板栗→預熱→加熱并抽真空→爆殼→篩選→栗仁

1.3.2 試驗設計 選取大小基本一致的生板栗為試材（每次試驗取10kg），以板栗爆殼率和栗仁失水率為考察指標，分別探討預熱溫度與時間、爆殼溫度與時間對板栗爆殼效果的影響，其試驗條件如下：

（1）預熱溫度：預熱時間20min，爆殼溫度75℃，爆殼時間90min，預熱溫度分別為0（不預熱），70，80，90，100℃，進行預熱溫度對爆殼率與栗仁失水率的影響試驗。

（2）預熱時間：預熱溫度為80℃，爆殼溫度75℃，爆殼時間90min，預熱時間分別為0（不預熱），10，20，30，40min，進行預熱時間對板栗爆殼率與栗仁失水率的影響試驗。

（3）爆殼溫度：在80℃下預熱20min后進行真空爆殼，爆殼時間為90min，爆殼溫度分別為60，65，70，75，80，85℃，研究爆殼溫度對板栗爆殼率與栗仁失水率的影響規律。

（4）爆殼時間：在80℃下預熱20min后進行真空爆殼，爆殼溫度選擇75℃，爆殼時間分別為60，90，120，150，180min，研究爆殼時間對板栗爆殼率及栗仁失水率的影響規律。

1.3.3 技術指標 試驗的主要技術指標是爆殼率和失水率，分別按式（1）、（2）計算。

試驗目標是，在保證栗仁生鮮無熟化的前提下，要求板栗爆殼率越大越好（≥85%），栗仁失水率越小越好（≤4%），并盡可能提高爆殼效率。

2 結果及討論

2.1 預熱溫度的影響

預熱溫度對板栗爆殼效果的影響見圖1。由圖1可知，在一定溫度范圍內，預熱溫度升高，爆殼率升高，栗仁失水率降低，有利于爆殼。但預熱溫度并非越高越好，預熱溫度過高時（≥90℃）栗殼組織結構失水收縮過大甚至出現脆裂現象，密實性降低，爆殼率反而降低，同時由于溫度過高栗仁失水也增大［6］，故預熱溫度應控制在80℃左右。板栗預熱過程中，預熱溫度較低時，栗殼失水速率緩慢，其組織結構變化小，熱質將傳遞栗仁中的水分不斷補充到栗殼，以平衡栗殼表面的失水，導致栗仁失水較多而使栗殼難以形成脆而密實的結構，爆殼率較低。預熱溫度升高，栗殼失水速率較快，組織結構易收縮，栗仁失水較少栗殼水分散失較快，栗殼表面干燥失水充分使之變得脆而密實。

圖1 預熱溫度對板栗真空爆殼的影響Figure 1 The influence of preheat temperature for vacuum－bursting

2.2 預熱時間的影響

預熱時間對板栗爆殼效果的影響見圖2。由圖2可知，預熱時間在20min以內，隨著預熱時間的延長，爆殼率呈上升趨勢，增幅明顯；預熱時間為20min左右時，達到最大爆殼率（91%）；繼續延長預熱時間，爆殼率變化不明顯，并呈下降趨勢，但栗仁失水率卻急劇增加。在一定的預熱溫度下，對應一個最佳的預熱時間，預熱溫度越高，最佳預熱時間應越短，在最佳預熱溫度80℃時，最佳預熱時間為20min。預熱時間對爆殼的影響機理與預熱溫度類似，預熱時間增大，栗殼干燥充分，其組織結構收縮脆性及氣密性增大，再經真空作用時，栗果內部產生的蒸汽壓容易達到栗殼承受壓力的極限值，可提高爆殼率，但預熱時間過長，會導致栗殼的氣密性降低，從而對爆殼產生負面影響，降低爆殼率，同時栗仁失水率增加，品質降低。

圖2 預熱時間對板栗真空爆殼的影響Figure 2 The influence of preheat time for vacuum－bursting

2.3 真空爆殼溫度的影響

爆殼溫度對板栗爆殼效果的影響見圖3。

圖3 爆殼溫度對板栗真空爆殼的影響Figure 3 The influence of vacuum－bursting temperature for vacuum－bursting

由圖3可知，板栗爆殼溫度越高，爆殼率越高。但同時由于溫度升高，也使得栗仁的失水率增大，當溫度超過75℃時，爆殼率增加不明顯，而失水率增加顯著，出現栗仁褐變甚至熟化，最佳爆殼溫度應控制在75℃。板栗在一定溫度下加熱時，栗殼中的水分先吸收能量而汽化溢出，纖維成分則因失水收縮而脆性增大，同時不斷的加熱，栗仁因高溫失水收縮，從而栗殼和栗仁之間就產生了具有一定壓力的水蒸氣，板栗爆殼溫度越高，栗殼和栗仁之間的水蒸氣膨脹越大，氣體的壓力越大，而栗殼外處于真空狀態，從而能很快到達板栗的破殼極限壓力差，使得更多板栗能在同一時間爆開，提高爆殼率。但同時由于溫度升高，失水率增加顯著，栗仁又會出現褐變甚至熟化。

2.4 真空爆殼時間的影響

爆殼時間與爆殼溫度對爆殼的影響機理基本類似。爆殼時間對板栗爆殼效果的影響見圖4。

圖4 爆殼時間對板栗真空爆殼的影響Figure 4 The influence of vacuum－bursting time for vacuum－bursting

由圖4可知，在一定的溫度下，隨著爆殼時間的延長，大多數板栗在某一時刻前幾乎同時爆殼，爆殼率不斷提高，提高幅度顯著，失水率增大，但未褐變或熟化。隨著爆殼時間的進一步延長，只有剩余少部分未爆開的板栗繼續爆開，爆殼率提高并不明顯，同時由于大部分已爆開的板栗繼續被加熱，栗仁更易失水，失水率顯著增加，以至發生褐變甚至熟化。因此，爆殼時間在爆殼溫度下應有一個最佳值：爆殼溫度75℃，爆殼時間120min。

3 結論

板栗真空爆殼技術與設備是在保證板栗質量前提下，引入真空和溫度綜合作用機制實現爆殼，實現板栗真空爆殼應該同時具備兩個條件：① 需要栗殼失水收縮，形成脆性大、密實的外殼；② 栗仁中所含水分迅速汽化，提供足夠的蒸汽壓力，在栗殼內外形成使其破裂的內外壓差。從本試驗分析可知，影響板栗真空爆殼的主要因素有預熱溫度、預熱時間、真空爆殼溫度、真空爆殼時間等，這些因素是相互關聯的，在選取時應綜合考慮。

1 袁越錦，徐英英，黨新安，等.板栗脫殼技術與破殼機理研究現狀及發展趨勢［J］.食品工業科技，2008，29（10）：301～304.

2 張德翱，黨新安，文懷興，等.真空設備的熱工過程及其控制［M］.西安：陜西科學技術出版社，1997.

3 黨新安，陳巧富，楊立軍，等.板栗真空爆殼設備的設計［J］.食品與機械，2011，27（2）：74～77.

4 黨新安，張艷華，楊立軍.板栗真空爆殼機及其控制系統的設計［J］.輕工機械，2002（4）：51～53.

5 黨新安，張昌松，葛正浩.板栗真空爆殼技術與設備的研究［J］.糧油加工與食品機械，2001（3）：28～29.

6 陳從貴，王屋，張莉，等.無損傷栗果的微波爆殼工藝研究［J］.食品科學，2004，25（11）：150～152.

Research on technology of the vacuum－bursting for Chinese chestnut shell

YANG Li－jun1DANG Xin－an1ZENG Qiu－min2ZHANG Chang－song1YUAN Yue－jin1

（1.Shaanxi University of Science＆ Technology，Xi’an，Shaanxi710021，China；2.Yunhe Asgard Fruit－manufacturing Ltd.，Yunhe，Zhejiang323600，China）

Using chestnut of Lishui city，Zhejiang province as the experimental material，the main factors were studied such as preheat temperature，preheating time，vacuum－bursting temperature and vacuum－bursting time influencing the vacuum－bursting effects.Then the optimized process conditions were obtained.The results showed that the selection of optimum process parameters were：preheat temperature 80℃，preheating time 20min，vacuum－bursting temperature 75 ℃，and vacuum－bursting time 120min.Under the optimum conditions，the practice has shown the vacuum－bursting ratio amount to more than 90%，the lost water ratio of the chestnut kernel less than 3%and chestnut seed kept fresh and good.

Chinese chestnut；vacuum－bursting；technological parameters；optimization

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.04.047

浙江省科技廳面上農業項目（編號：2009C32102）

楊立軍（1974－），男，陜西科技大學副教授，碩士。E－mail：yanglijun＠sust.edu.cn

2011－04－01