檸檬片真空冷凍干燥工藝優化研究*

.福建立興食品有限公司 2. 農產品深加工及安全福建省高校應用技術工程中心3.漳州職業技術學院食品與生物工程系 鄒少強謝建華

檸檬片真空冷凍干燥工藝優化研究*

1.福建立興食品有限公司 2. 農產品深加工及安全福建省高校應用技術工程中心3.漳州職業技術學院食品與生物工程系 鄒少強1謝建華2，3

以檸檬為原料，研究檸檬片真空冷凍干燥工藝技術，確定最佳工藝參數和加工工藝，為檸檬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）對真空冷凍干燥速率的影響。實驗表明，對凍干檸檬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，產品在色澤等方面保持較好。

連城檸檬 真空冷凍干燥 工藝優化

檸檬( Citrus limon) ，是蕓香科柑橘屬常綠小喬木，富含維生素C、檸檬酸、蘋果酸、檸檬烯以及鈣、磷、鐵、鋅、錳等多種微量元素，是一種高鉀低鈉的健康食品。檸檬憑借清新爽口的獨特風味和豐富的營養成分，深受世界各國人民喜愛[1,2]。但是它不易保存，干燥是一種常用的果蔬加工方法，但是，傳統的檸檬干燥法，多為日曬法、火焙法，用該法制得的檸檬片，不僅干燥周期長，而且檸檬的質量參差不齊，原有的風味和營養價值大大降低，且其產品會發生“柴質化”與營養損失[2]。與之相比，真空冷凍干燥被認為是能最大限度地保持食品營養成分和原味的最佳加工方法[3-4]。本文通過試驗研究了檸檬真空冷凍干燥工藝參數對凍干檸檬干燥速率和Vc含量的影響，目的在于探索檸檬片真空冷凍干燥機理，為檸檬片加工提供新的思路，促進食品產業發展，為真空冷凍干燥工藝在檸檬加工應用提供指導。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

新鮮檸檬。

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 檸檬真空干燥工藝流程

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）原料挑選。選取成熟度一致的原料且新鮮的檸檬。

（2）清洗、切片。用流動清水洗去檸檬表面的泥土，并將其表皮去除干凈，用刀按要求切成一定厚度、表面平整、厚薄均勻的薄片。

（3）護色。為防止檸檬褐變，用抗氧化劑進行護色，將檸檬薄片在護色液中浸泡5 min，然后瀝干其表面的水。

（4）預冷、冷凍、干燥。首先將檸檬薄片擺放于托盤，放于冰柜凍結，凍結至共晶點以下，然后以上凍結的物料按要求工藝進行干燥，當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）單因素試驗研究。以檸檬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。

（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[5]，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）對檸檬凍干速率的影響

將預凍處理后的檸檬片分別置于真空度為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可知檸檬片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，所以真空度以60Pa為宜。

圖1 壓力（真空度）對檸檬片凍干速率的影響

2.1.2 加熱溫度對檸檬片凍干速率的影響

從圖2可以看出，檸檬片凍干速率隨加熱溫度的升高而呈上升，當達到50℃后，溫度繼續上升，凍干速率反而下降。

因此，加熱溫度以50℃為宜。

圖2 加熱溫度對檸檬片凍干速率的影響

2.1.3 物料厚度對檸檬片凍干速率的影響

從圖3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。

圖3 物料厚度對檸檬片凍干速率的影響

2.2 正交試驗

采用L9（34）正交表進行試驗[15]，其試驗方案及結果見表1、表2。從表3可見，在一定范圍內，加熱溫度、壓力（真空度）對凍干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。從表2可知，檸檬片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，最佳提取工藝為B2A2C1。

表1 正交實驗因素水平表L9（34）

表2 檸檬片冷凍干燥工藝正交試驗設計與結果

表3 檸檬片冷凍干燥工藝正交試驗的方差分析

2.3 驗證試驗

按照優選的凍干工藝進行 3 次重復驗證試驗，結果表明，真空冷凍干燥后的平均凍干速率為6.1%/h，略高于正交試驗組中(B2A2C3)的最大凍干速率(6.0%/h)，表明正交設計優選出的工藝參數穩定可行。

3 結論

本試驗通過單因素和正交試驗，分別對加熱溫度、壓力（真空度）、物料厚度等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個因素對檸檬片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，在此條件下的凍干速率為6.1%/h，優于正交試驗組中的最佳方案，說明該工藝能充分節省生產能耗，在此干燥工藝條件下，產品在色澤等方面保持較好，這表明真空冷凍干燥應用于檸檬片干制是可行的。

[1] 高俊燕, 朱春華, 李進學，等.檸檬加工綜合利用的研究進展[J].亞熱帶農業研究,2009,5(1):64-67.

[2] 劉義武，王碧. 檸檬營養成分與綜合利用研究進展[J].亞熱帶農業研究, 2012, 27(8):46-49.

[3] 李嬌嬌,郜海燕,陳杭君,等.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] 鄒春文,謝建華. 檸檬真空冷凍干燥工藝優化[J].福建輕紡,2016,(10): 45-47.

[5] 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.

[6] 叢峰松.生物化學實驗[M].上海:上海交通大學出版社,2005.

* 漳州市科技項目“真空冷凍干燥蜂蜜檸檬片防褐變技術研究（ZZ2016ZD30）資助。