番木瓜片真空冷凍干燥工藝研究

易 麗，楊 薇，王 晨，于啟洋

（昆明理工大學現代農業工程學院，云南昆明 650500）

番木瓜片真空冷凍干燥工藝研究

易 麗，*楊 薇，王 晨，于啟洋

（昆明理工大學現代農業工程學院，云南昆明 650500）

為了確定番木瓜片真空冷凍干燥的工藝參數，對番木瓜片真空冷凍干燥加工工藝進行試驗研究。通過正交試驗，研究了物料厚度、升華溫度及預凍溫度對凍干品復水比、色澤的影響；并采用多指標綜合加權評分法對復水比、色澤進行綜合評定，以優化其工藝參數。結果表明，升華溫度對干燥綜合效果有顯著影響，物料厚度及預凍溫度對干燥綜合效果影響不顯著；影響的主次順序為升華溫度＞預凍溫度＞物料厚度；最佳工藝參數為物料厚度3 mm，升華溫度35℃，預凍溫度-40℃時，復水比為5.36，總色差值為9.03。該研究結果可為番木瓜片的實際生產提供一定的參考。

番木瓜片；真空冷凍干燥；工藝參數；正交試驗；綜合加權評分法

In order to confirm the optimum technological parameter in vacuum-freeze-drying of papaya slices，the orthogonal test is carried out to study the effects of material thickness，sublimation temperature and pre freezing temperature on rehydration ratio and color.Multi index synthetic weighted mark method is used to calculate the comprehensive score of test indexes.The results showe that the sublimation temperature has a significant effect on the drying effect，and the effect of material thickness and pre freezing temperature on the drying effect is not significant.The primary and secondary order of influence is sublimation temperature，pre freezing temperature，material thickness.When the material thickness is 3 mm，the sublimation temperature is 35℃，the pre freezing temperature is-40℃，the complex water ratio is 5.36，the color difference value is 9.03.The results can be used for the actual production of papaya slices.

papaya slices；vacuum-freeze-drying；technical parameters；orthogonal experiment；weighted grading method

番木瓜（Carica papaya Linn）俗稱木瓜、萬壽果等。為多年生常綠草本植物，屬于番木瓜科番木瓜屬，是典型的熱帶水果，原產于中美洲地區和墨西哥南部，在我國已有300多年的種植歷史，云南、廣東、海南等省均有栽培，富含VC、木瓜蛋白酶等多種成分，具有抗癌、抗腫瘤、免疫調節、美容等功效，享有百益果王、嶺南佳果等美譽［1-3］。番木瓜的水分含量較高，采收后，鮮果的生命活動仍很旺盛，呼吸強度大、極易腐爛變質、難以貯藏保鮮，而將番木瓜進行干燥，既可提高其貨架壽命、減少損失，又可提高產品附加值［4-5］。

目前，番木瓜干燥加工仍是以傳統的熱風干燥為主，國內外不少研究人員也開展了關于番木瓜的干燥研究，如高鶴等人［6］研究了中短波紅外輻射和熱風干燥對番木瓜片品質的影響；張麗華等人［7］采用熱風干燥、微波干燥、熱風與微波組合干燥法對木瓜的干燥特性進行了研究；Nimman pipug N等人［8-9］研究了滲透脫水時間對番木瓜熱風干燥和微波真空干燥特性的影響。真空冷凍干燥可保持新鮮食品的色、香、味，避免傳統干燥方法容易產生的營養成分損失和表面硬化現象；其次，脫水徹底、質量輕、適合長途運輸和長期貯藏，并且干制品不失原有的固體結構、復水性好、速溶性強、食用簡單方便等。因此，有人將真空冷凍干燥譽為21世紀的食品加工技術［10-11］。李愛玲等人［12］聯合使用真空冷凍干燥技術和超微粉碎技術制得了凍干木瓜超微粉，用正交試驗方法研究了真空度、加熱溫度、冷凝溫度3個因素對凍干率的影響，得出了木瓜最佳升華干燥的條件；滕建文等人［13］對番木瓜凍干脆片的色澤、硬度、多孔率、體積收縮率和復水率等結構特性參數進行測定，研究了原料成熟度對凍干產品品質的影響；董會龍［14］通過對番木瓜凍干產品的多孔率、復水率、硬度等結構特性分析，探索真空冷凍干燥過程中造成番木瓜凍干脆片塌陷的可能因素。

綜上可知，目前尚沒有人研究過物料厚度、升華溫度和預凍溫度3個因素對番木瓜片復水比以及色澤干燥綜合效果的影響。因此，本文在前人成果的基礎上，研究了這3個試驗因素對番木瓜干燥綜合效果的影響，試驗結果可為實際生產提供一定的參考。

1 材料與方法

從昆明市呈貢縣當地市場購買個體完整、大小均勻、無機械損傷、表皮色澤由綠轉黃、質地較硬的番木瓜作為試驗原料。

XY-FD-18S型冷凍干燥機，上海欣諭儀器有限公司產品；CR-400型色彩色差計，柯尼卡美能達公司產品；BL310型電子分析天平（精度0.01 g），德國賽多利斯集團產品；游標卡尺（精度0.02 mm），成都成量工具有限公司產品；干燥器2個，燒杯、培養皿若干。

1.3.1 工藝流程

清洗→削皮→剖分→去瓤、去籽→沿軸向等厚度切片→裝盤預凍→升華干燥→解析干燥→成品→包裝。

1.3.2 操作要點

（1）初始含水率測定。依據GB 5009.3—2010，測得番木瓜初始含水率的平均值為88.06 g/100 g（對應干基含水率為737.18 g/100 g）。

（2）原料處理。將削皮、去瓤、去籽后的番木瓜，沿軸向切成厚度分別為3，5，7 mm的切片。

（3）裝盤預凍。將切好的番木瓜片單層平鋪于物料盤中，并將溫度計插入物料中心，進行3組平行試驗，每組番木瓜質量為100 g左右，隨后放入冷凍室進行預凍，直至物料溫度達到試驗所需預凍溫度（-40，-35，-30℃）。

（4）抽真空。將物料盤從冷凍室中取出，放入干燥室，開啟真空泵，抽真空至干燥室壓強小于100 Pa。

（5）真空冷凍干燥。開啟真空冷凍干燥，直至最終產品的含水率達到8 g/100 g（干基）以下。

影響冷凍干燥效果的主要因素有物料特性、冷凍方式、物料裝載量、預凍溫度、冷阱溫度、加熱板溫度、升華溫度、干燥室壓強等［15］。結合實驗室的儀器情況，除去不可控制因素，主要選取物料厚度、升華溫度及預凍溫度3個因素進行L9（34）的正交試驗，各試驗因素水平通過預試驗確定，以復水比、色澤的綜合加權評分值來考察各影響因素對番木瓜凍干效果的影響，每組試驗重復3次，試驗結果取 3次的平均值。

正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 正交試驗因素與水平設計

（1）復水比。物料干燥后復水特性總是作為食品的品質評價指標，其大小在很大程度上取決于所采用的干燥方法。產品復水性能一般用復水比表示，其計算公式如下：

式中：RR——復水比；

Mf——產品復水瀝干后的質量，g；

Mg——復水前產品的質量，g。

試驗時，將稱好一定質量的樣品放入40℃恒溫蒸餾水中，30 min后取出瀝水20 min，稱取其樣品的質量［16］。每組進行3次平行試驗，結果取平均值。

（2）色澤。色澤是評價干制果品品質的重要指標之一，可以直接影響消費者對產品的接受程度，在脫水過程中保留果蔬的原有天然色澤非常重要。本試驗采用色彩色差計測定番木瓜的色澤，用ΔE代表被測物體色澤（L值，a值，b值）與鮮樣（L*值，a*值，b*值） 的色差［17］。其中ΔE按公式（2） 計算［18］，試驗取3個平行樣，以平均值計算總色差值。

式中：L值，a值，b值——樣品的明度值、紅綠值、黃藍值

L*值，a*值，b*值——鮮樣的明度值、紅綠值、黃藍值；

ΔE——總色差值。

綜合加權評分法是將多指標試驗的結果，根據各項試驗指標在整個試驗中的重要性，確定出其所占的權重，將多指標的試驗結果轉化為一個綜合指標，然后利用單指標試驗結果的分析方法來處理其試驗結果。這種多指標綜合加權評分法可較好地避免單一指標評價的片面性，使分析結果更為科學和客觀［19］。

番木瓜片真空冷凍干燥的目標是獲得較大的復水比和較小的總色差值，即復水比越大，總色差值越小，干燥性能越好。另外，試驗指標還存在數量級和量綱不同的問題。為了統一各指標的趨勢要求，消除各指標間的不可公度性，本試驗以綜合加權評分值越小越好為準則，參照文獻［19］對試驗數據進行處理并計算得到綜合加權評分值。

主要運算步驟有：

（1）各指標權重系數的確定。由熵值法［19］確定各指標權重系數，即復水比的權重為0.65，總色差值的權重為0.35。

（2）計算綜合加權評分值。每次試驗的綜合加權評分值可由公式（3）計算得出。

式中：yj——第j號試驗的綜合加權評分值；

RRjmax——復水比的最大值；

RRj——第j號試驗的復水比；

（RRjmax-RRj）min，（RRjmax-RRj）max——數據RRjmax-RRj中的最小值、最大值；

ΔEj——第j號試驗的總色差值；

ΔEjmin，ΔEmax——總色差值的最小值、最大值。

2 結果與分析

為確定番木瓜片真空冷凍干燥的較優工藝參數組合以及各因素對試驗結果影響的強弱，用Excel軟件對試驗結果進行直觀分析，用SPSS 19.0軟件對試驗結果進行方差分析。

正交試驗安排及試驗結果見表2。

表2 正交試驗安排及試驗結果

根據因素水平的變化對試驗結果平均值的影響，可根據表2作出因素-效果趨勢圖。

因素-效果趨勢見圖1。

圖1 因素-效果趨勢

由表2可知，極差值的情況為RB＞RC＞RA＞R空列。因素A，B，C的極差均大于空列的極差，說明因素之間不存在交互作用；極差越大，表示該因素的變動對干燥綜合效果的影響越大，故對干燥綜合效果的影響作用依次為B＞C＞A，即升華溫度對試驗結果的影響最大，其次是預凍溫度、切片厚度的影響最??；由圖1可知A，B，C這3個因素的最優水平分別是第1水平、第2水平、第1水平。由此得到較優方案為A1B2C1，即較優的凍干工藝條件為物料厚度3 mm，升華溫度35℃，預凍溫度-40℃。

綜合加權評分值的方差分析見表3。

表3 綜合加權評分值的方差分析

為了更精確地估計各因素對試驗結果影響的重要程度，本文進一步對試驗結果進行了方差分析，其結果見表3。由表3中概率一列可知，B因素對試驗結果有極顯著性影響（p＜0.01），A，C 2個因素對試驗結果影響不顯著（p＞0.05）；因素A，B，C的顯著水平分別為0.319，0.003，0.115，其影響的主次順序仍為B＞C＞A，與直觀分析的結果一致。

按番木瓜真空冷凍干燥的優方案A1B2C1進行驗證試驗，試驗重復3次，結果取3次的平均值。

試驗結果見表4。

表4 試驗結果

番木瓜片真空冷凍干燥的目的是獲得較大的復水比和較小的總色差值。由表4可知，在最優組合條件下，所得到產品的復水比為5.36，總色差值為9.03，與表2中的復水比的最大值5.45，總色差值的最小值9.07相比幾乎一致。因此，驗證了正交試驗所得到的最優水平組合是可信的。

3 結論

（1）通過對正交試驗結果進行直觀分析，得到番木瓜片真空冷凍干燥的較優工藝參數組合為升華溫度35℃，預凍溫度-40℃，物料厚度3 mm；由方差分析結果進一步得到升華溫度對試驗結果影響顯著，物料厚度、預凍溫度對試驗結果影響不顯著，其主次順序為升華溫度＞預凍溫度＞物料厚度。

（2）在較優工藝參數組合條件下進行驗證試驗，得到試驗樣品的復水比為5.36、總色差值為9.03，與正交試驗組中最大復水比5.45、最小總色差值9.07靠近，說明優化結果具有較好的可信度。該研究成果，可為番木瓜片的實際生產提供一定的參考。參考文獻：

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1671-9646（2016）09a-0019-04

TS255.3

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.09.006

2016-07-08

易 麗（1992— ），女，在讀碩士，研究方向為農產品加工與機械。

楊 薇（1963— ），女，碩士生導師，副教授，研究方向為農產品加工與機械。