紅外線照射對紅糖粉干燥效果的影響

◎ 鄒林武，戚智勝，姜福全

（艾斯普瑞（廣州）食品有限公司，廣東 廣州 510620）

紅糖是由甘蔗榨汁后未經分蜜熬煮制成的糖，可以制作成塊狀紅糖或粉狀紅糖[1]。傳統(tǒng)紅糖粉的制作工藝為甘蔗壓榨出汁，倒入大鍋中煮沸，在熬煮過程中撇去泡沫，并分級熬煮蒸發(fā)濃縮，達到過飽和狀態(tài)后結晶刮砂成粉[2]。由于糖液在過飽和區(qū)快速冷卻結晶成砂，部分水分與晶體結合在一起，所以糖粉的水分含量通常在4%～6%，難以達到標準的要求[3]。在儲存過程中，紅糖粉顏色會加深，容易板結成硬塊，影響產品的品質和銷售，最好的辦法是將紅糖粉的水分含量降低到3%左右[4]。

目前國內的甘蔗糖廠生產的紅糖水分含量過高，為了達到行業(yè)標準要求，采用傳統(tǒng)的自然晾曬干燥工藝或低溫熱風干燥工藝，這些工藝只能將紅糖粉的水分含量降低至4%，并不能解決紅糖粉粘結成塊的問題。目前國內對紅糖粉的干燥工藝也有相關研究，王卓琳等[5]采用真空干燥工藝對紅糖粉進行干燥，利用響應面法優(yōu)化得到最佳工藝參數(shù)為干燥溫度85 ℃、真空度46 kPa、物料厚度1.01 cm，較好地保留了紅糖粉中的酚類物質。杜習绱等[6]研究了熱風干燥和真空干燥對塊狀紅糖的影響，結果表明干燥方法對紅糖中的總酚含量、溶解性有顯著影響，真空干燥的效果比熱風干燥的效果好，干燥溫度宜為70 ℃。本研究采用紅外線照射紅糖粉的方法對紅糖粉進行干燥處理，研究紅外線干燥紅糖的工藝條件及對紅糖中總酚含量、色值、水分含量的影響，為工業(yè)生產紅糖粉提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

標準品：沒食子酸純度≥98%，上海金穗生物科技有限公司；紅糖粉：博羅觀音閣糖業(yè)有限公司；福林酚試劑：上海乙基化工有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

紫外可見分光光度計：上海精科儀器有限公司；雙管半鍍紅外燈管：500 W、1 000 W、2 000 W 各一個，旭普瑞電光源制造有限公司；磁力攪拌器：常州市國旺儀器制造有限公司；數(shù)顯電子恒溫水浴鍋：常州隆和儀器制造有限公司；無線溫度計：深圳市弘康國際電子科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 紅糖粉樣品的準備

取一包紅糖粉，過20 目篩，得到細小顆粒的紅糖粉樣品。

1.3.2 水分含量的計算

取3 組樣品50 g+坩堝（約30 g）稱重M1，置于烘箱中加熱（120 ℃）4 h，取出，放入干燥器冷卻，稱重M2。則水分含量=(M1-M2)/M1×100%。

1.3.3 干燥方法

以物料厚度、紅外燈功率、干燥時間為自變量，物料溫度到達130℃為干燥終點，測定終物料的水分含量、干燥溫度和總酚含量。

（1）干燥時間的確定。選定物料厚度為1 cm，紅外燈功率為1 000 W，干燥時間分別為1 min、2 min、3 min、4 min、5 min、6 min 和7 min，測定終物料的水分含量、干燥溫度和總酚含量。

（2）紅外燈功率的確定。選定物料厚度為1 cm，干燥時間為5 min，紅外燈功率分別為500 W、1 000 W、2 000 W，物料溫度到達130 ℃停止加熱，測定終物料的水分含量和總酚含量。

（3）物料厚度的確定。選定紅外燈功率為1 000 W，干燥時間為5 min，物料厚度分別為0.5 cm、1.0 cm、1.5 cm 和2.0 cm，物料溫度到達130 ℃停止加熱，測定終物料的水分含量和總酚含量。

1.3.4 感官評價

根據(jù)單因素實驗確定最佳工藝條件后，對干燥前樣品、干燥后樣品進行感官評價。由10 位經過專業(yè)培訓的組員，分別對處理后的樣品進行感官評價。感官評價標準見表1。

表1 紅糖粉的感官評價標準表

1.3.5 總酚含量的測定

（1）制作標準溶液。稱取10 mg 沒食子酸標準品，用少量蒸餾水溶解后加入容量瓶中，定容至100 mL；樣品溶液制備：稱取10 g 樣品，加入200 mL 蒸餾水，攪拌至完全溶解。

（2）繪制標準曲線。分別取不同體積的沒食子酸標準溶液加入5 mL 容量瓶中，加入蒸餾水定容至5 mL，選取760 nm 波長測定吸光度，并繪制標準曲線。

（3）總酚含量測定。取100 μL 樣品溶液按照同樣的方法進行測定，根據(jù)標準曲線計算總酚含量。

2 結果與分析

2.1 標準曲線

按照1.3.5 方法測定不同濃度標準溶液的吸光度，繪制的標準曲線為y=0.036 5x+0.007 4，R2=0.997 6。

2.2 不同干燥時間對干燥效果的影響

由圖1可知，隨著干燥時間的延長，紅糖粉的溫度迅速升高，紅外線干燥5 min后物料溫度達到130 ℃，之后物料溫度上升較為緩慢。在實驗過程中，觀察到5 min 后部分紅糖粉開始融化粘結。常壓狀態(tài)，暴露在空氣中，蔗糖會在160 ℃左右融化，紅糖可能因為成分較復雜，其中的還原糖受熱融化較快[7]。因此，選定物料干燥溫度為130 ℃以下，物料溫度到達130 ℃停止加熱。

圖1 紅外線干燥對紅糖粉物料溫度的影響圖

由圖2可知，隨著干燥時間的延長，紅糖粉中的水分含量不斷降低，而總酚含量呈先增大后減小的趨勢，這可能是因為隨著溫度的升高，水分減少，在低溫下紅糖粉中的總酚物質的保留率高，而高溫狀態(tài)下多酚等物質被破壞[8]。綜合物料溫度和總酚含量的變化，選擇干燥時間為5 min。

圖2 紅外線干燥對紅糖粉中總酚含量和水分含量的影響圖

2.3 不同紅外燈的功率對干燥效果的影響

由圖3可知，隨著紅外燈功率的增大，加熱效率迅速提升，紅糖粉物料溫度上升速度比較快，其水分含量快速降低，同時使紅糖粉中的總酚含量減少。紅外燈功率為500 W 時，紅糖粉的水分含量大于4%，未達到標準要求[9]。綜合考慮產品標準要求和生產成本要求，選擇紅外燈功率1 000 W 作為后續(xù)工藝條件。

圖3 紅外燈功率對紅糖粉干燥效果的影響圖

2.4 不同物料厚度對干燥效果的影響

由圖4可知，隨著物料厚度的增加，紅糖粉的總酚含量和水分含量均呈增加趨勢，這是因為厚度增加，紅外線照射不到底部的紅糖粉，導致加熱效果較差。本實驗選擇物料厚度為1.0 cm，該厚度既能保留更多的多酚，又達到了標準要求的干燥效果。

圖4 不同物料厚度對干燥效果的影響圖

2.5 感官評價分析

根據(jù)實驗結果，選定工藝條件為紅外燈功率1 000 W，干燥時間5 min，物料厚度為1.0 cm，物料干燥終止溫度為130 ℃。以此工藝條件對紅糖粉進行干燥，得到干燥后的紅糖粉樣品的水分含量為3.34%，總酚含量為4.68 mg GAE/g。將干燥前紅糖粉和干燥后紅糖粉進行感官評價，結果發(fā)現(xiàn)，干燥后的紅糖粉流動性增強很多，風味上差異不大。見圖5。

圖5 紅糖粉干燥前后感官評價雷達圖

3 結論

本文采用紅外線干燥傳統(tǒng)紅糖粉，研究了干燥過程中紅外燈功率、干燥時間、物料厚度對干燥溫度和干燥效果的影響。基于單因素實驗和感官評價結果，確定最佳工藝條件為紅外燈功率1 000 W，干燥時間5 min，物料厚度為1.0 cm，物料干燥終止溫度為130 ℃。按照此條件干燥后的紅糖粉水分含量為3.34%，總酚含量為4.68 mg GAE/g，達到了國家標準規(guī)定的優(yōu)級紅糖粉標準[9]（干燥失重≤4%），為工業(yè)化生產提供了參考。干燥前后紅糖粉的感官評價結果表明，紅外線干燥可以有效改善紅糖粉的流動性，提升紅糖粉的色澤，同時不改變紅糖粉的香味，可以作為工業(yè)化生產的干燥工藝，不過未來想連續(xù)化生產，還需要進一步研究。