非油炸胡萝卜脆片加工工艺的研究

非油炸胡萝卜脆片的加工工艺的研究摘要本文研究了非油炸胡萝卜脆片加工过程中，干燥方式、胡萝卜片厚度等因素对胡萝卜脆片成品品质的影响。结果表明：真空冷冻干燥条件下，冻干室压强为60Pa,加热板温度为60℃，切片厚度为3mm的胡萝卜脆片色泽呈鲜黄色，外表收缩度小，疏松且质脆，具有浓郁的胡萝卜香气。关键词:真空冷冻干燥胡萝卜脆片加工工艺Study on the Processing Technologyof Non-fried Carrot ChipsAbstractIn this paper, we study the machining process, notFried carrot chips drying methods, carrot slice thickness on carrots chips offinished product quality. Results show that the vacuum freeze drying,freeze-drying chamber pressure is 60 pa, the heating plate temperature of 60℃, slice thickness is 3 mm carrots chips are brightyellow color, appearance, small shrinkage degree, loose and very brittle, withrich aroma of carrots.Keywords:Vacuum freezedryingCarrots chipsThe processing technology目录1引言............................................................12试验材料与方法..................................................22.1试验材料....................................................22.2试验试剂....................................................22.3试验仪器和设备..............................................22.4工艺流程....................................................22.5预处理过程..................................................22.5.1选料......................................................22.5.2清洗......................................................22.5.3去皮......................................................22.5.4切片......................................................22.5.5护色......................................................22.5.6烫漂......................................................32.5.7干燥......................................................32.6感官评定....................................................33试验方案的确定..................................................43.1不同干燥方法对胡萝卜片品质的影响............................43.2不同干燥方法对胡萝卜脆片感观品质的影响......................54试验设计及分析..................................................54.1真空冷冻干燥的原理..........................................64.2真空冷冻干燥的工艺流程及设备流程............................74.2.1真空冷冻干燥工艺流程......................................74.2.2冻干机机械设备流程图......................................74.3试验设计....................................................74.3.1冻干室压强对胡萝卜脆片品质的影响..........................74.3.2加热板温度对胡萝卜脆片品质的影响..........................84.3.3切片厚度对胡萝卜脆片品质的影响............................94.3.2正交试验..................................................94.4试验结果及分析.............................................105结论...........................................................10参考文献.........................................................12致谢.............................................................131.引言我国是世界水果和蔬菜生产大国，2013年水果种植面积1.86亿亩，产量2.51亿吨，蔬菜种植面积3.08亿亩，产量7.06亿吨，均居世界第一，果蔬深加工原料十分丰富。除鲜食和出口外，主要用作加工生产果蔬汁、果蔬罐头、脱水果蔬和速冻果蔬等产品。国外果蔬加工行业生产集中度高，生产能力和生产规模很大【1】，我国除浓缩果汁已形成规模外，果蔬脆片、脱水蔬菜等产品生产企业规模普遍偏小，集中度低，产品单一，多元化加工不足。果蔬脆片生产技术于上世纪80年代初期起源于台湾【2】，是以新鲜水果或蔬菜为原料采用真空油炸或非油炸工艺生产的休闲食品，原料来源较为广泛，如苹果、梨、马铃薯、红薯、胡萝卜、香蕉、菠萝、猕猴桃、哈密瓜、桃、枸杞等。随着科学技术的发展，真空冷冻干燥、微波干燥及热风干燥等干燥方法逐步被用于果蔬脆片的生产加工中，不仅克服了传统油炸干燥的缺点，并且具有低温少氧，安全易控，节能高效的特点；真空冷冻干燥则将物料首先进行深冻，物料中的水在低温下冻结成冰晶体，然后在高真空度条件下，水分子直接升华除去,导致产品品质好，复水率高；微波干燥是应用电磁波作为辐射源，通过离子传导和偶极子转动加热物料，水是极性分子，湿物料内的水分主要通过偶极子转动把吸收的微波能转化为热能，加热物料、水分向外扩散并失去；热风干燥技术主要在常压下进行，空气作为热源以及湿气的载体，在不同条件下环绕物料循环，其流量和流速直接影响到干燥速率，用于固体物料的干燥【3-7】。胡萝卜为百合科植物的根茎，有“小人参”之美言，雅称“金笋”，富含胡萝卜素和人体必需的各种氨基酸，多种维生素和矿物质，其中胡萝卜素类物质中β胡萝卜素占的比例最大，在人体内可转化成维生素A，维生素A对保护眼睛和皮肤，促进儿童发育有明显作用。胡萝卜还具有降低血脂血压等功能，是一种疗效食品。目前，常见的胡萝卜休闲食品多数采用油炸技术，产品的含油量较高，虽然经过脱油工艺，但产品中含油率仍达到10％～20％【8】；同时高温油炸还可能产生一些对人体有害的物质，如丙烯酰胺等。为此，本文研究了非油炸胡萝卜脆片的加工工艺，降低了产品的含油量和加工温度，为胡萝卜休闲食品的开发提供了一个新的思路。2.试验材料与方法2.1试验材料市售新鲜胡萝卜：购于银川市西夏区新华百货宁阳店2.2试验试剂食盐: 内蒙古兰大柠檬酸：天津大茂化学试剂厂2.3试验仪器和设备恒温干燥箱: 101A-2型电热-鼓风恒温干燥箱微波炉： LG-WD700微波炉电磁炉： C20-SDHJ08电磁炉电子天平： AL204电子天平游标卡尺: 0-150数显游标卡尺超净工作台： AIRTECH 超净工作台真空冻干试验机： JDG-0.2T真空冻干试验机2.4工艺流程选料→清洗→去皮→切片→护色→烫漂→干燥→成品2.5预处理过程2.5.1选料选择色泽鲜艳红橙色、表面光滑、纹理细致、不萎缩的，并剔出残次品。2.5.2清洗在清洗槽中进行，洗净胡萝卜表皮的泥沙及原料中夹带的菜叶等杂质。2.5.3去皮用菜刀手工去皮，多数胡萝卜表皮生有环状沟痕，去皮时应仔细和彻底。2.5.4切片把去皮后的胡萝卜用菜刀切成厚度为3mm左右的均匀薄片，并用游标卡尺测量其厚度。2.5.5护色将切好的胡萝卜薄片投入到用0.2%柠檬酸配制而成的浸泡液中浸泡，等待下一步烫漂进行时停止浸泡。2.5.6烫漂漂烫即对酶进行钝化和失活处理，同时通过漂烫可以杀灭原料表面的微生物，除去原料组织内的空气，有利于减少成品中维生素C和胡萝卜素因氧化造成的损失，在较长时间内保持冻干胡萝卜片色泽鲜艳【9】。将切片后的胡萝卜置于含有2%-6%食盐的沸水中热烫3 min后，立即放入0～5℃的冷水中进行降温冷却。2.5.7干燥2.5.7.1热风干燥热风干燥技术主要在常压下进行，空气作为热源以及湿气的载体，在不同条件下环绕物料循环。将烫漂后的胡萝卜片均匀扑在玻璃器皿上放入101-3型电热-鼓风恒温干燥箱中，调节加热温度为70℃，干燥时间为9 h时,取出。2.5.7.2微波干燥微波干燥是应用电磁波作为辐射源，通过离子传导和偶极子转动加热物料。将烫漂后的胡萝卜片放入LG微波炉的物料盘中均匀铺开，在温火条件下干燥1min后取出。2.5.7.3真空冷冻干燥真空冷冻干燥是将物料首先进行深冻，物料中的水在低温下冻结成冰晶体，然后在高真空度条件下，水分子直接升华除去。将烫漂后的胡萝卜片放入预冻温度为-40℃的JDG-0.2真空冻干试验机中冻结5h后立即进行真空升华干燥，在冻干室压强为60Pa，加热板温度为60℃的条件下使冻结水分直接升华后取出。2.6感官评定由10名11级食科班同学组成感官评价小组【10】，评价干燥后胡萝卜脆片的色泽、外观、口感及脆度。按100分制计,详见表1。 表1 胡萝卜脆片感官评定标准3试验方案的确定3.1不同干燥方法对胡萝卜片品质的影响干燥能耗和干燥时间对胡萝卜品质影响见图1、2【11】。图1不同干燥方式的能耗图2不同干燥方式干燥胡萝卜片的曲线由图1、2可见，真空冷冻干燥所用能耗为71669kJ/kgH2O，干燥时间为10 h；微波干燥为25463.8 kJ/kgH2O，干燥时间为2h；热风干燥为16200kJ/kgH2O，干燥时间为9h。可见真空冷冻干燥能耗最高，这是因为真空冷冻干燥有较长时间的制冷、抽真空和加热，所以能耗很高，操作成本最大。但由于在低温下操作，对营养物质的破坏小，故保证了产品品质。热风干燥虽然能耗低，但是加热时间长,物料长时间在高温下干燥，使产品品质受到了极大的破坏。综合能耗、干燥时间和产品品质方面考虑，采用真空冷冻干燥方式是最合理的干燥方式。3.2不同干燥方法对胡萝卜脆片感观品质的影响不同干燥方法对胡萝卜脆片感观品质的影响见表2。由表2可看出，3种干燥方法下对胡萝卜脆片的感官性能比较好的是真空冷冻干燥方式。这是由于热风干燥时温度过高，其中的糖类和蛋白质发生美拉德反应，导致产品颜色加深，出现焦香味；而在微波干燥中，当大部分水分失去时，产品内部温度不均，发生局部过热，导致产品焦糊，影响色泽和风味；真空冷冻干燥在前期采用冷冻干燥，除去物料中大部分的水分，在解析阶段采用真空微波干燥，这样降低了冻干能耗，又不会导致产品发生局部过热而焦糊。4试验设计及分析通过以上试验，确定了在真空冷冻干燥条件下可得到优良的胡萝卜脆片产品，以下确定在真空冷冻干燥下的最佳工艺条件。4.1真空冷冻干燥的原理图3水的三相点示意图从图3带箭头的线可以看出：当压力高于610.5Pa 时，从固态冰开始，水等压加热升温的结果是先经过液态再达到气态；当压力低于610.5Pa时， 水从固态冰加热升温的结果是直接由固态转化为气态。这样，可将物料先冷冻，然后在真空状态下对其加热，使物料中的水分由固态冰直接转化为水蒸气蒸发出来，达到干燥的目的。这就是真空冷冻干燥的基本原理。4.2真空冷冻干燥的工艺流程及设备流程4.2.1真空冷冻干燥工艺流程如图4所示。图4真空冷冻干燥工艺流程图4.2.2冻干机机械设备流程图图5冻干机机械设备流程图如图5所示，真空冷冻干燥机按系统分，由制冷系统、真空系统、加热系统和控制系统四部分组成；按结构分，由冻干箱、冷凝器、真空泵组、制冷机组、加热装置、控制装置等组成。4.3试验设计4.3.1冻干室压强对胡萝卜脆片品质的影响将切片厚度为3mm的胡萝卜片放入加热板温度为60℃的冻干机中进行真空冷冻干燥处理，在冻干室压强分别为30、50、70、90Pa的情况下对干燥后的胡萝卜脆片进行感官评定，结果见图6。图6冻干室压强对胡萝卜脆片感官质量的影响从图6可以看出，胡萝卜脆片感官质量在一定的冻干室压强范围内变化较大，冻干室压强过高或者过低都会使感官质量下降,当冻干室压强为50Pa时，胡萝卜脆片品质最好。4.3.2加热板温度对胡萝卜脆片品质的影响将切片厚度为3mm的胡萝卜片放入冻干室压强为50Pa的冻干机中进行真空冷冻干燥处理，在加热板温度分别为40、50、60、70℃的情况下对干燥后的胡萝卜脆片进行感官评定，结果见图7。图7加热板温度对胡萝卜脆片感官质量的影响从图7可以看出，胡萝卜脆片感官质量在一定的加热板温度范围内变化较大，加热板温度过高或者过低都会使感官质量下降,当加热板温度为60℃时，胡萝卜脆片品质最好。4.3.3切片厚度对胡萝卜脆片品质的影响在冻干室压强为50Pa，加热板温度为60℃的冻干机中，分别放入切片厚度为2、3、4、5mm胡萝卜片进行真空冷冻干燥，对干燥后的胡萝卜脆片进行感官评定，结果见图8。图8切片厚度对胡萝卜脆片感官质量的影响从图8可以看出，胡萝卜脆片感官质量在一定的切片厚度范围内变化较大,胡萝卜切片厚度过大或者过小都会使感官质量下降，当切片厚度为3mm时，胡萝卜脆片品质最好。4.3.4正交试验在单因素试验的基础上确定了影响胡萝卜脆片的最重要三个因素分别为冻干室压强(A)、加热板温度(B)、切片厚度(C)，每个因素选3个水平，进行正交表L9(34)试验，确定真空冷冻干燥胡萝卜脆片的最佳加工工艺条件，具体的试验因素水平见表3。表3真空冷冻干燥胡萝卜脆片正交试验因素水平表4.4试验结果及分析进行正交试验后对所得产品按照表1进行感官评定，得出感官评定平均分值即得该正交试验结果，具体结果见表4。 表4 真空冷冻干燥胡萝卜脆片正交试验结果表由表4可知，比较极差可得在真空冷冻干燥条件下对胡萝卜脆片的影响因素大小顺序为：切片厚度>冻干室压强>加热板温度；直观分析可得最佳工艺条件为A3B2C2，即冻干室压强为60Pa,加热板温度为60℃，切片厚度为3mm。验证试验：按最佳工艺体条件A3B2C2重新做一组试验，得出感官评分为96分，明显高于其他试验条件。在此条件下得到的胡萝卜脆片色泽呈鲜黄色，外表收缩度小，疏松且质脆，具有浓郁的胡萝卜香气。5结论(1)通过对在热风干燥、微波干燥和真空冷冻干燥下加工成的胡萝卜脆片进行感官评定，确定了在真空冷冻干燥条件下可加工得到优良的胡萝卜脆片成品。(2)真空冷冻干燥条件下对胡萝卜脆片的影响因素大小顺序为：切片厚度>冻干室压强>加热板温度。(3)在真空冷冻干燥下，运用感官分析及试验设计相关方法，通过验证试验加工取得感官评分为96分的色泽呈鲜黄色，外表收缩度小，疏松且质脆，具有浓郁的胡萝卜香气的胡萝卜脆片，其工艺条件为：冻干室压强为60Pa,加热板温度为60℃，切片厚度为3mm。参考文献1农业部农产品加工业领导小组办公室.农产品加工重大关键技术筛选研究报告[M].中国农业出版社,2006.2叶其蓝.我国果蔬脆片加工产业的发展概况和对策[J].食品工业科技,2008,29(7):300-303.3梁茂雨,陈怡平,高霞.不同干燥方法对胡萝卜粉品质特性的影响[J].食品科技,2007,[12]:70-72.4徐艳阳,张h.热风和微波真空联合干燥甘蓝试验[J].无锡轻工大学学报,2003,22(6):64-67.5 MedeniMaskan.Microwave/air and microwave finish drying of banana[J].Journal of FoodEngineering,2000,44:71-78.6 Litvin S,MannheimCH,Milta J.Dehydration of carrots by a combination of freeze drying,microwaveheating and air or vacuum drying[J].Journal of food engineering,1998,36(1):103-111.7Alibas,Ilknur.Microwave,air and 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