菠蘿蜜熱風—變溫壓差膨化干燥工藝研究

王 萍 易建勇 畢金峰劉 璇 周林燕陳芹芹 鐘耀廣

（1.上海海洋大學食品學院，上海 201306；2.中國農業科學院農產品加工研究所，北京 100193）

菠蘿蜜果樹為四季常青樹，可常年掛果，果實較大，產量高。成熟的菠蘿蜜果肉顏色為黃色，味道鮮美、氣味芬芳、含有豐富的蛋白質、VA、VC、鈣、鎂、磷、鉀等營養物質以及類胡蘿卜素、多酚等抗氧化物質，具有“熱帶水果皇后”的美譽［1，2］。菠蘿蜜一般以鮮食為主，也可烹調食用。菠蘿蜜采后貯藏期短，常溫下僅可貯藏2～3d，在12℃下也只能貯藏20d左右［2，3］。

目前市場上最常見的菠蘿蜜加工產品主要是油炸和真空冷凍菠蘿蜜脆片。油炸的菠蘿蜜產品口感酥脆、色澤誘人，但營養物質損失嚴重，油含量高，長期食用會對人體有害，此外油炸的產品由于脂肪氧化作用不耐貯藏［4］；真空冷凍干燥可以較好地保留產品的色澤、芳香氣味以及營養成分，產品外觀好、口感佳，但是真空冷凍干燥周期長，能源消耗大，導致產品成本高，此外真空冷凍干燥產品易吸潮，貯藏過程中產品色澤變化嚴重［5］。

變溫壓差膨化干燥是近幾年來新興起的一種新型非油炸干燥果蔬產品的技術，又稱為爆炸膨化干燥，主要設備包括蒸汽發生器、真空泵、膨化罐及水循環。其原理是首先由蒸汽發生器產生蒸汽，使膨化罐升溫，達到設定溫度時，將物料均勻地置于膨化罐內，待物料溫度達到膨化溫度時，使膨化罐中的壓力瞬間降低，達到真空狀態，產品內部的水分瞬間蒸發，從而使物料膨脹、形成多孔結構，然后降溫，讓膨化后的物料在較低溫度下的真空環境下進一步干燥［6］。利用變溫壓差膨化生產出來的產品不含任何添加劑，保留了原料絕大多數的風味、色澤和營養，且口感酥脆［7］。目前，國內外的研究者們對多種果蔬變溫壓差膨化工藝及機理進行了相關研究，如 哈 密 瓜［8］、冬 棗［9］、蘋 果［10］、芒 果［4］、香 蕉［11］、茶葉［12］、馬鈴薯［13］等。

本研究擬以菠蘿蜜為原料，首先研究熱風干燥，再研究變溫壓差膨化干燥。在熱風干燥特性研究的基礎以上，確定熱風最佳干燥溫度，探討熱風預干燥時間、膨化溫度、抽真空溫度、抽真空時間、膨化次數5個因素對熱風—變溫壓差膨化干燥的菠蘿蜜產品的色澤、脆度、硬度、復水性的影響，旨在獲得菠蘿蜜熱風—變溫壓差膨化聯合干燥最佳工藝條件。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設備

1.1.1 試驗材料

菠蘿蜜：馬來西亞6號，產地海南，七分熟左右，購買于北京市新發地水果批發市場。菠蘿蜜去皮取果后，將整果放在－40℃環境中冷凍待用，試驗時解凍去核后切成1cm×5cm左右的條狀。

1.1.2 試驗設備

變溫壓差果蔬膨化干燥設備：QDPH1021型，天津市勤德新材料科技有限公司；

電熱恒溫鼓風箱：DHG－9123A型，上海精宏試驗設備有限公司；

質 構 儀：Ta.XT 2i/50 型，英 國 Stable Micro System公司；

色彩色差儀：D25L型，美國Huterlab公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

（1）熱風干燥：新鮮菠蘿蜜→去皮→切半、取花序軸→取果苞→清洗→整果－40℃下貯藏→自然解凍→切分→熱風干燥（50，60，70，80℃）→菠蘿蜜干

（2）聯合干燥：新鮮菠蘿蜜→去皮→切半、取花序軸→取果苞→清洗→整果－40℃下貯藏→自然解凍→切分→熱風干燥（60℃）→變溫壓差膨化干燥→菠蘿蜜干

1.2.2 指標測定方法

（1）含水率：采用直接干燥法。將干燥后的菠蘿蜜放在105℃的烘箱中烘干至恒重［14］，稱重。

（2）水分比：水分比 （moisture ratio）表示物料水分含有率［15］，按式（1）計算：

式中：

MR——水分比；

M0——菠蘿蜜初始干基含水率，g/g；

Me——菠蘿蜜干燥絕干時干基含水率，g/g；

Mt——菠蘿蜜在干燥t時刻的干基含水率，g/g。

（3）干燥速率：干燥速率（drying rate）表示干燥過程中物料脫水速度的快慢［16］，按式（2）計算：

式中：

DR——干燥速率，g/（g·h）；

Mt1、Mt2——干燥過程中為t1和t2時菠蘿蜜的干基含水率，g/g。

（4）色澤：參照文獻［17］。

（5）脆度和硬度：參照文獻［7］。

（6）復水性：稱取一定量的菠蘿蜜產品放在150mL的燒杯中，加入100mL的蒸餾水，將其放在60℃下的水浴鍋中加熱1.5h取出，測其質量［18］。復水性的大小用復水比表示，按式（3）計算：

式中：

RR——樣品的復水比；

W0——樣品的初始重量，g；

W——樣品復水后的重量，g。

1.3 數據處理

試驗數據采用 Origin 8.0和SPSS 19.0軟件進行分析處理。

2 結果與分析

2.1 熱風干燥溫度的確定

2.1.1 熱風干燥特性研究 由圖1可知，菠蘿蜜在熱風干燥前期水分比快速下降，后期下降趨勢緩慢；但隨著干燥溫度的升高，菠蘿蜜水分散失速度增加，達到相同水分比所用的時間更少。由圖2可知，溫度越高，菠蘿蜜的干燥速率越大，但菠蘿蜜的熱風干燥過程為降速過程，當干燥時間達到4h后，菠蘿蜜的干燥速率極小，水分散失速度降低。在60，70，80℃的干燥條件下，菠蘿蜜樣品的水分比達到0.05分別需要11，9，6h，而50℃下干燥12h仍無法達到0.05，因此干燥過程中將不予考慮50℃及以下的干燥溫度。

圖2 菠蘿蜜不同溫度下干燥速率曲線圖Figure 2 Drying rate curves of jackfruit under different hot air temperatures

圖3 不同熱風溫度對菠蘿蜜色澤的影響Figure 3 Effect of different hot air drying temperature on the jackfruit color

2.1.2 熱風干燥對菠蘿蜜色澤的影響 由圖3可知，不同熱風溫度對菠蘿蜜的L值和b值均具有顯著的影響。溫度越高，菠蘿蜜的L值和b值越小，表明菠蘿蜜色澤變化越大，產品色澤越差，其中80℃及以上的熱風溫度不適宜菠蘿蜜產品干燥。由于色澤是產品質量最直觀的感官指標之一，能夠直接影響消費者的選擇［19］，因此在預干燥溫度選擇上將色澤作為最主要的選擇指標。結合圖1～3的分析結果，最終確定60℃為聯合干燥最佳預干燥溫度。

2.2 菠蘿蜜熱風—變溫壓差膨化聯合干燥工藝研究

熱風—變溫壓差膨化聯合干燥過程選取熱風預留水分含量、膨化溫度、抽真空溫度、抽真空時間、膨化次數5個因素進行單因素試驗，考察它們對菠蘿蜜產品的色澤（ΔE、L、b值）、硬度、脆度、復水性的影響。

2.2.1 熱風預留水分含量對聯合干燥產品品質的影響 將菠蘿蜜放在60℃熱風下進行預干燥，時間分別設定為1.0，2.0，3.0，4.0h，預干燥后的菠蘿蜜的預留水分含量約為：64.14%，41.66%，27.53%，18.55%。預干燥后的菠蘿蜜進一步進行變溫壓差膨化干燥，膨化條件分別為：膨化溫度90℃，抽真空溫度60℃，抽真空時間2.5h，膨化次數5次，停滯時間5min，真空度－0.098MPa。熱風預留水分含量對聯合干燥產品品質的影響見表1。

表1 預留水分含量對菠蘿蜜熱風—膨化聯合產品品質的影響Table 1 Effect of pre－reserved water content on the jackfruit product dried by hot air－explosion puffing drying

由表1可知，熱風預留水分含量對菠蘿蜜的色澤值影響顯著，當預留水分含量為27.53%時，產品的ΔE值最小，L、b值最大；熱風預留水分含量對產品硬度值沒有顯著差異性；當預留水分含量過低時，產品的脆度值較小，復水性較差，出現此現象的原因可能菠蘿蜜預留水分含量較高時，相同膨化干燥時間后產品的含水率較高；當熱風預留水分含量分別為64.14%，41.66%時，產品的脆度和復水比均沒有顯著差異性，根據產品指標選擇優先順序：色澤＞脆度＞硬度＞復水性，確定當熱風預留水分含量為27.53%時最佳，此時膨化后的產品色澤好，脆度和復水性良好。

2.2.2 膨化溫度對聯合干燥產品品質的影響 確定熱風預干燥溫度為60℃，熱風預留水分含量為27.53%，變溫壓差膨化干燥條件分別為：抽真空溫度60℃，抽真空時間2.5h，膨化次數5次，停滯時間5min，真空度－0.098MPa，膨化溫度分別設定為80，90，100，110℃，膨化溫度對聯合干燥產品品質的影響見表2。

由表2可知，膨化溫度對于菠蘿蜜產品的色澤具有顯著性影響，當膨化溫度為90℃時，產品與鮮樣的差值ΔE最小，L、b值最大；膨化溫度對產品的硬度和脆度的影響不顯著，對復水性的影響在90℃時與其它3個溫度下的有顯著性差異，原因分析可能是膨化溫度較低時，不能起到很好的膨化作用，由于本試驗中設置有5min的停滯時間，當膨化溫度較高時，由于菠蘿蜜含糖量較高，產品表面易發生焦糖化作用，從而會影響其復水能力。綜合分析可知，膨化溫度為90℃時產品品質最佳。

表2 膨化溫度對菠蘿蜜熱風—膨化聯合產品品質的影響Table 2 Effect of puffing temperature on the jackfruit product dried by hot air－explosion puffing drying

2.2.3 抽真空溫度對聯合干燥產品品質的影響 確定熱風預干燥溫度為60℃，熱風預留水分含量為27.53%，膨化溫度為90℃，變溫壓差膨化其它干燥條件分別為：抽真空時間2.5h，膨化次數5次，停滯時間5min，真空度－0.098MPa，抽真空溫度分別設定為60，65，70，75℃，考查抽真空溫度對聯合干燥產品品質的影響（見表3）。

由表3可知，抽真空溫度對于菠蘿蜜產品的色澤值影響顯著，隨著抽真空溫度的升高，菠蘿蜜產品的色澤差值ΔE逐漸增大，L、b值逐漸減小，這是由于菠蘿蜜的主要成色物質為類胡蘿卜素［20］，而類胡蘿卜素對光、熱等條件敏感，溫度較高時，類胡蘿卜素降解嚴重［21］。抽真空溫度對產品的脆度和硬度影響不顯著，復水性隨著抽真空溫度的升高逐漸變差，這可能是菠蘿蜜產品的結構在溫度較高時破壞嚴重，影響其復水能力。綜合分析可知，抽真空溫度為60℃時產品品質最好。

表3 抽真空溫度對菠蘿蜜熱風－膨化聯合產品品質的影響Table 3 Effect of vacuum temperature on the jackfruit product dried by hot air－explosion puffing drying

2.2.4 抽真空時間對聯合干燥產品品質的影響 確定熱風預干燥溫度為60℃，熱風預留水分含量為27.53%，膨化溫度為90℃，抽真空溫度為60℃，變溫壓差膨化其它干燥條件分別為：膨化次數5次，停滯時間5min，真空度－0.098MPa，抽真空時間分別設定為1.5，2.0，2.5，3.0h，考查抽真空時間對聯合干燥產品品質的影響（見表4）。

表4 抽真空時間對菠蘿蜜熱風—膨化聯合產品品質的影響Table 4 Effect of vacuum drying time on the jackfruit product dried by hot air－explosion puffing drying

由表4可知，抽真空時間較短時，菠蘿蜜產品只能達到半干的狀態，此時產品的色澤和復水性較差，雖然硬度較小，但是脆度也較??；抽真空時間過長時，菠蘿蜜產品會發生焦糊現象，產品色澤較差，組織也會受到嚴重的破壞，從而影響其復水能力。綜合分析可知，抽真空時間為2.5h時產品品質最好。

2.2.5 膨化次數對聯合干燥產品品質的影響 確定熱風預干燥溫度為60℃，熱風預留水分含量為27.53%，膨化溫度為90℃，抽真空溫度為60℃，抽真空時間為2.5h，變溫壓差膨化其它干燥條件分別為：停滯時間5min，真空度－0.098MPa，膨化次數分別設定為1，3，5，7次，考察膨化次數對聯合干燥產品品質的影響（見表5）。

由表5可知，在一定的膨化次數內，隨著膨化次數的增加，產品的色澤差值ΔE逐漸減小，L、b值增大，但是當超過一定的次數后，色澤差值ΔE增大，L、b值變小，這是由于膨化是在90℃的溫度下進行的，膨化次數越多，菠蘿蜜在高溫下的時間越久，類胡蘿卜素分解越嚴重；當膨化次數僅1次時，產品的硬度值較大，在其它膨化次數下，產品硬度之間沒有顯著差異性；產品脆度和復水性受膨化次數的影響也不顯著。綜合分析可知，膨化次數為5次時產品品質最好。

表5 膨化次數對菠蘿蜜熱風—膨化聯合產品品質的影響Table 5 Effect of puffing times on the jackfruit product dried by hot air－explosion puffing drying

3 結論

本試驗將新型變溫壓差膨化干燥技術與傳統熱風干燥技術進行聯合，研究其對菠蘿蜜產品的影響。結果表明，采用熱風—變溫壓差膨化聯合干燥技術生產的菠蘿蜜脆片品質較好，其中熱風預干燥時間、抽真空溫度、抽真空時間對菠蘿蜜膨化產品的品質影響最大，其次為膨化溫度和膨化次數。綜合試驗數據分析可知，菠蘿蜜膨化的較適宜條件為：熱風預干燥溫度60℃，熱風預留水分含量27.53%，膨化溫度90℃，抽真空溫度60℃，抽真空時間2.5h，膨化次數5次，停滯時間5min，真空度－0.098MPa。

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