真空冷凍干燥草莓的實(shí)驗(yàn)研究

曲世明 艾麗昆

摘要： 本課題研究了真空冷凍干燥草莓的工藝過程，得出草莓在定壓和變壓兩種過程中的最佳凍干曲線并確立了在兩種條件下的最佳工藝流程，同時也研究了凍干對草莓色澤的影響、草莓的復(fù)水比、用電阻法確定草莓的共晶點(diǎn)等，希望能夠?yàn)椴葺膬龈商峁┯袃r值的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞： 草莓真空冷凍干燥凍干曲線

引言

草莓凍干技術(shù)的研究是在近期發(fā)展起來的，它可以最大限度地保持草莓原有的色、香、味、營養(yǎng)成分和形狀。本文試圖通過在定壓和變壓兩種情況下對草莓進(jìn)行真空冷凍干燥，并對兩者進(jìn)行比較，求出草莓的最佳凍干工藝，為草莓真空冷凍干燥的研究提供一些實(shí)驗(yàn)依據(jù)和基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。

1.材料與方法

1.1材料

a.草莓：新鮮草莓，單果質(zhì)量為6—11g

b.糖水：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%

1.2設(shè)備

主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備為寧夏永康干燥設(shè)備有限公司生產(chǎn)的板層面積為1.08m2，凝結(jié)量為15.00kg的真空冷凍干燥機(jī)。

1.3測定方法

a.草莓凍干失水率的測定。“草莓凍干失水率=（草莓始重-草莓終重）/草莓始重×100%”。

b.凍干草莓復(fù)水比的測定。將一定量干草莓G浸入水中1min后瀝干，稱重G復(fù)。“復(fù)水比=G復(fù)/G”［１］。

2.工藝流程和操作要點(diǎn)

2.1工藝流程

選擇新鮮草莓→清洗、去柄→瀝干→切片→糖浸→裝盤、稱量→裝倉→預(yù)凍→冷阱制冷→真空排氣→真空升華干燥→出倉→稱量→真空包裝。

2.2操作要點(diǎn)

2.2.1選料

購買成熟的、無斑點(diǎn)的、無腐爛的新鮮草莓，除去柄及葉子，用清水清洗3—4次，然后瀝干，把每個草莓切成3—4片，使每片厚度為6—8mm。

2.2.2糖浸

把剛切好的草莓片放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的蔗糖溶液中浸泡6—10min，然后取出瀝干平放于物料盤中。

2.2.3預(yù)凍

將裝好盤的草莓放入凍干倉內(nèi)進(jìn)行凍結(jié)，溫度為-35℃，凍結(jié)時間為1—2h，使草莓的中心溫度達(dá)到共晶點(diǎn)溫度以下。

2.2.4真空升華干燥（在定壓條件下）

首先將冷阱溫度預(yù)冷至-45℃，當(dāng)冷阱溫度降至-45℃時開啟真空泵使真空度達(dá)到20pa，并保持這一壓力，這時開始給擱板加熱，被凍結(jié)的草莓開始升華干燥。在升華干燥階段嚴(yán)格地保持恒定的冷阱溫度，而在加熱過程中草莓的中心溫度不高于其共晶點(diǎn)溫度，草莓的表面的溫度不高于其所允許的最高溫度。當(dāng)草莓的表面溫度和中心溫度相接近時，升華干燥結(jié)束。草莓的升華干燥一般持續(xù)4—5小時。

2.2.5真空升華干燥（在變壓條件下）

首先同樣將冷阱溫度預(yù)冷至-45℃，當(dāng)冷阱溫度降至-45℃時開啟真空泵，使真空度達(dá)到80pa，同時給擱板加熱。當(dāng)加熱擱板的溫度上升為30℃時，這時開始調(diào)整壓力，使壓力降至40pa并保持一段時間；當(dāng)擱板溫度上升至45℃時，這時調(diào)整壓力使壓力降至20pa并保持到升華干燥結(jié)束，時間大約3—4h。

2.2.6解析干燥

解析干燥階段壓力保持在20pa，擱板溫度在48℃，時間一般為1—2h。

2.2.7出倉包裝

當(dāng)解析干燥結(jié)束，這時停止給擱板加熱，同時關(guān)閉真空泵、制冷機(jī)和冷卻水系統(tǒng)并打開放空氣閥使凍干箱內(nèi)的壓力恢復(fù)到常壓，這時開始出倉。出倉后要立即對已凍干完畢的草莓進(jìn)行無菌包裝［２］。

3.結(jié)果與討論

3.1草莓共晶點(diǎn)的確定

草莓的共晶點(diǎn)為-15—-14℃，這就意味著要求我們在升華干燥階段控制草莓的溫度，使其中心溫度低于它的共晶點(diǎn)，這樣才不會使凍干出來的草莓出現(xiàn)質(zhì)量上的問題［３］。

3.2草莓凍干厚度的確定

當(dāng)草莓的厚度減小時所用的凍干時間也隨著縮短。但是，當(dāng)草莓的厚度減小時，凍干機(jī)在一個生產(chǎn)周期內(nèi)生產(chǎn)出的凍干草莓量也將減少，需要耗費(fèi)的人工量較大，而且汁液流失較多。由于考慮到成本問題，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，并不是草莓的厚度越小越好，通過以上的分析，發(fā)現(xiàn)草莓的最佳凍干厚度為6—8mm。

3.3草莓分段冷凍干燥節(jié)能實(shí)驗(yàn)

在草莓的冷凍干燥過程中，干燥的前3/5階段草莓的含水量高，干燥的速率很大；而干燥后的2/5階段草莓的含水量低，干燥速率很小。所以，我們設(shè)想能否把前3/5階段冷凍干燥后的半成品草莓集中起來，用少量干燥面積進(jìn)行凍干而把剩余面積繼續(xù)用于下一批草莓的冷凍干燥，這樣可以大大提高草莓的凍干量和凍干機(jī)的利用率。但是，考慮到實(shí)際性問題：如果在凍干的前3/5階段集中草莓，這時的草莓并沒有結(jié)束升華干燥，會導(dǎo)致凍干的失敗，將帶來很大的損失。然而，如果在凍干的前4/5階段進(jìn)行集中，這時升華干燥階段已經(jīng)結(jié)束開啟倉門放入下一批需凍干的草莓并不會對凍干造成很大的影響，還會大幅度提高能源的利用率，具有很高的經(jīng)濟(jì)性，值得我們進(jìn)一步研究和利用。

3.4草莓凍干曲線的制定

在升華干燥階段，當(dāng)草莓中心溫度接近共晶點(diǎn)溫度時，其表面溫度低于其所允許的最高溫度，而且草莓在升華干燥過程中其表面溫度與中心溫度始終保持一個恒定的溫差。在整個凍干過程中都保持穩(wěn)定的冷阱溫度。但是兩者的壓力存在著很大的差異；在定壓條件下壓力始終保持在20pa，各個參數(shù)都很穩(wěn)定，而在變壓條件下壓力隨時間的變化而存在著波動，更好地實(shí)現(xiàn)了傳熱與傳質(zhì)過程，所以大大地降低了其所需的凍干時間。雖然兩者是在不同的生產(chǎn)工藝條件下生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，但是凍干出來的效果無論是在顏色、形狀上都令人非常滿意［４］。

4.結(jié)語

4.1通過實(shí)驗(yàn)得出草莓的最佳凍干厚度為6—8mm。

4.2通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證草莓在變壓條件下能夠縮短凍干時間，節(jié)省了凍干成本，值得我們進(jìn)一步研究和推廣。

4.3通過電阻法測量出草莓的共晶點(diǎn)在-15—-14℃。

4.4在變壓條件下壓力隨時間的變化而存在著波動，更好地實(shí)現(xiàn)了傳熱與傳質(zhì)過程，所以大大地減少了其所需的凍干時間。

參考文獻(xiàn)：

［1］趙鶴皋等.冷凍干燥技術(shù)與設(shè)備［M］.武漢:華中科技大學(xué)出版社，2005.

［2］李共國，馬子駿.草莓真空冷凍干燥研究［J］.食品與機(jī)械，2003，（3）.

［3］張余誠，孫晉快，房士寶.真空冷凍干燥制取脫水草莓片［J］.冷飲與速凍食品工業(yè)，1999，（3）.

［4］李光武等.低溫生物學(xué)［M］.長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1998.