地瓜真空冷凍干燥工藝優化

鄒春文，謝建華

（1.連城縣農業局，福建 龍巖 364000；2.漳州職業技術學院食品與生物工程系，福建 漳州 363000）

地瓜真空冷凍干燥工藝優化

鄒春文1，謝建華2

（1.連城縣農業局，福建 龍巖 364000；2.漳州職業技術學院食品與生物工程系，福建 漳州 363000）

以新鮮連城地瓜為原料，研究地瓜真空冷凍干燥工藝技術，確定最佳工藝參數和加工工藝，為地瓜制品加工生產實踐提供參考依據。通過單因素實驗和正交實驗設計，以凍干速率作為考察指標，研究了加熱溫度、物料厚度、壓力（真空度）3個因素對真空冷凍干燥速率的影響。實驗表明，對凍干地瓜干燥速率的影響主次順序為加熱溫度、壓力（真空度）、物料厚度，最佳工藝條件分別為：加熱溫度50℃、壓力（真空度）60Pa、物料厚度5mm，在此干燥工藝條件下，地瓜凍干速率最高產品色澤等保持較好。

連城地瓜；真空冷凍干燥；工藝優化

地瓜學名甘薯，又稱紅薯、番薯、甜薯、紅苕、紅芋等，地瓜和地瓜干都是保健營養食品。世界衛生組織公布紅薯既含豐富維生素，又是抗癌能手，為所有蔬菜之首。連城紅心地瓜干是連城傳統特色產品，最早出現于清代，取名為“金薯片”、“金如片”，有著悠久的歷史。連城縣地瓜種植面積穩定在10萬畝以上，2015年產業產值達10億元，從事地瓜種植、地瓜干加工、銷售的從業人口達13萬人，地瓜產業加工銷售骨干企業45家，其中省級農業產業化重點龍頭企業8家，市級農業產業化重點龍頭企業12家，成為閩西龍巖省級、市級農業產業化重點龍頭企業最多的縣份。連城地瓜干產品主要有紅薯、紫薯2大品系，蜜餞、香酥、重組3大類型100多個品種，產品內銷全國600多個大中城市，外銷出口日本、韓國、港澳臺和歐美等國家和地區，占據全國80%以上的市場份額。連城地瓜干加工方法主要是蒸煮、熱風烘烤、真空油炸等，縣域內還未見將真空冷凍干燥技術應用于地瓜加工。真空冷凍干燥技術能夠極大限度地保留物料的營養成分且有較好的復水性[1-3]。因此，文章通過試驗研究了地瓜真空冷凍干燥工藝參數（加熱溫度、物料厚度、壓力（真空度））對地瓜凍干速率的影響，目的在于探索地瓜真空冷凍干燥機理，為地瓜深加工提供新的思路，促進連城地瓜干產業發展。實驗結果對地瓜加工生產實踐具有一定指導意義。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

新鮮連城地瓜

1.2 實驗儀器與設備

真空冷凍干燥機：德國CHRIST；分析天平：德國賽多利斯。

1.3 試驗方法

1.3.1 地瓜真空干燥工藝流程

原料挑選→清洗→去皮→切片→護色→裝盤預凍→真空冷凍干燥→成品

1.3.1.1 原料挑選：選取經過一定時間貯存的原料，且無蟲害、腐爛的地瓜。

1.3.1.2 清洗、去皮、切片：用流動清水洗去地瓜表面的泥土，并將其表皮去除干凈，用刀按要求切成一定厚度的表面平整，厚薄均勻的薄片。

1.3.1.3 護色：為防止地瓜褐變，用0.20%無水亞硫酸鈉溶液作護色液，將地瓜薄片在護色液中浸泡5 min，然后用流動清水沖洗5min，瀝干其表面的水。

1.3.1.4 預冷、冷凍、干燥：首先將地瓜薄片擺放于托盤放于冰柜凍結，凍結至共晶點以下，然后將以上凍結的物料按要求工藝進行干燥，直至終產品的含水率控制在3%～4%時結束干燥。

1.3.2 真空冷凍干燥工藝研究

1.3.2.1 單因素試驗研究：以地瓜真空冷凍干燥后的凍干速率為指標，對不同的干燥倉工作壓力、不同的升華加熱溫度、不同的物料厚度做單因素試驗，分別確定適宜的凍干試驗條件進行后續試驗。

1.3.2.2 真空冷凍干燥正交試驗研究：在單因素試驗的基礎上，以適宜的加熱溫度、物料厚度、壓力（真空度）作為試驗因素，選取L9（34）正交表進行正交試驗[4]，以凍干速率為指標，優化凍干工藝參數。

1.3.3 試驗指標的測定

真空冷凍干燥速率計算：

式中： M1為干燥前物料質量，g；M2為干燥后物料質量，g；t為干燥時間，h。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 壓力（真空度）對地瓜凍干速率的影響

將預凍處理后的地瓜分別置于真空度為20，40，60，80，100Pa的真空冷凍干燥機中干燥，其干燥曲線如圖1所示。從圖1可知地瓜干燥速率隨著真空度升高而增加，但當真空度達到60Pa后反而下降，由圖可看出真空度以60Pa為宜。

2.1.2 加熱溫度對地瓜凍干速率的影響

從圖2可以看出地瓜凍干速率隨加熱溫度的升高而呈上升，當達到50℃后，溫度上升凍干速率反而下降。因此，加熱溫度以50℃為宜。

2.1.3 物料厚度對地瓜凍干速率的影響

從圖3試驗可看出隨著物料厚度的增大，凍干速率呈下降趨勢,但物料厚度小于6mm時下降不明顯而大于6mm時其凍干速率下降明顯，結合產品的形狀等要求，采用6mm較為合適。

2.2 正交試驗

采用L9（34）正交表進行試驗[15]，其試驗方案及結果分析表見表1、表2。

表3表明，在一定范圍內加熱溫度、壓力（真空度）對地瓜冷凍干燥速率的影響均達極顯著水平（P＜0.01），而物料厚度對干燥速率影響不顯著。由表2極差表可知，地瓜凍干各因素對干燥速率影響程度為加熱溫度＞壓力（真空度）＞物料厚度，故最佳提取工藝為B2A2C1。

表1 正交實驗因素水平表L9（34）

3 結論

試驗通過單因素和正交試驗，分別對加熱溫度、壓力（真空度）、物料厚度3 個影響真空冷凍干燥工藝效果的參數進行了優化。試驗結果表明，3個因素對地瓜冷凍干燥速率的影響程度大小為加熱溫度＞壓力（真空度）＞物料厚度。真空地瓜冷凍干燥最佳工藝參數為加熱溫度50℃、壓力（真空度）60Pa、物料厚度5mm，該工藝能充分節省生產能耗，同時在此干燥工藝條件下，經驗證地瓜凍干速率最高，且產品在色澤等方面保持較好。因此說明真空冷凍干燥應用于地瓜干加工是可行的。

表2 地瓜冷凍干燥工藝正交試驗設計與結果

表3 地瓜冷凍干燥工藝正交試驗的方差分析

[1] 安瑜.果蔬干燥新技術及存在的問題[J].食品工程,2012,(2):9-11.

[2] 郭樹國,王麗艷,李成華.黃瓜真空冷凍干燥工藝參數優化[J].食品研究與開發,2012,33(1):232-234.

[3] 李嬌嬌,郜海燕,陳杭君,房祥軍.真空冷凍干燥桑葚果工藝參數優化[J].浙江農業學報,2015,27(6):1067-1072.

[4] 王欽德，楊堅.食品試驗設計與統計分析[M].北京：中國農業大學出版社，2003:330-361.

10.3969/j.issn.1007-550X.2016.10.003

TS215

A

1007-550X（2016）10-0045-03

2016-09-07

鄒春文，男，福建龍巖連城人，工程師，主要從事食品加工工作。