地瓜真空冷冻干燥工艺优化

2016-09-28邹春文谢建华

福建轻纺 2016年10期

关键词：冷冻干燥真空度冻干

邹春文，谢建华

（1.连城县农业局，福建龙岩 364000；2.漳州职业技术学院食品与生物工程系，福建漳州 363000）

地瓜真空冷冻干燥工艺优化

邹春文1，谢建华2

（1.连城县农业局，福建龙岩 364000；2.漳州职业技术学院食品与生物工程系，福建漳州 363000）

以新鲜连城地瓜为原料，研究地瓜真空冷冻干燥工艺技术，确定最佳工艺参数和加工工艺，为地瓜制品加工生产实践提供参考依据。通过单因素实验和正交实验设计，以冻干速率作为考察指标，研究了加热温度、物料厚度、压力（真空度）3个因素对真空冷冻干燥速率的影响。实验表明，对冻干地瓜干燥速率的影响主次顺序为加热温度、压力（真空度）、物料厚度，最佳工艺条件分别为：加热温度50℃、压力（真空度）60Pa、物料厚度5mm，在此干燥工艺条件下，地瓜冻干速率最高产品色泽等保持较好。

连城地瓜；真空冷冻干燥；工艺优化

地瓜学名甘薯，又称红薯、番薯、甜薯、红苕、红芋等，地瓜和地瓜干都是保健营养食品。世界卫生组织公布红薯既含丰富维生素，又是抗癌能手，为所有蔬菜之首。连城红心地瓜干是连城传统特色产品，最早出现于清代，取名为“金薯片”、“金如片”，有着悠久的历史。连城县地瓜种植面积稳定在10万亩以上，2015年产业产值达10亿元，从事地瓜种植、地瓜干加工、销售的从业人口达13万人，地瓜产业加工销售骨干企业45家，其中省级农业产业化重点龙头企业8家，市级农业产业化重点龙头企业12家，成为闽西龙岩省级、市级农业产业化重点龙头企业最多的县份。连城地瓜干产品主要有红薯、紫薯2大品系，蜜饯、香酥、重组3大类型100多个品种，产品内销全国600多个大中城市，外销出口日本、韩国、港澳台和欧美等国家和地区，占据全国80%以上的市场份额。连城地瓜干加工方法主要是蒸煮、热风烘烤、真空油炸等，县域内还未见将真空冷冻干燥技术应用于地瓜加工。真空冷冻干燥技术能够极大限度地保留物料的营养成分且有较好的复水性[1-3]。因此，文章通过试验研究了地瓜真空冷冻干燥工艺参数（加热温度、物料厚度、压力（真空度））对地瓜冻干速率的影响，目的在于探索地瓜真空冷冻干燥机理，为地瓜深加工提供新的思路，促进连城地瓜干产业发展。实验结果对地瓜加工生产实践具有一定指导意义。

1 材料与方法

1.1 实验材料

新鲜连城地瓜

1.2 实验仪器与设备

真空冷冻干燥机：德国CHRIST；分析天平：德国赛多利斯。

1.3 试验方法

1.3.1 地瓜真空干燥工艺流程

原料挑选→清洗→去皮→切片→护色→装盘预冻→真空冷冻干燥→成品

1.3.1.1 原料挑选：选取经过一定时间贮存的原料，且无虫害、腐烂的地瓜。

1.3.1.2 清洗、去皮、切片：用流动清水洗去地瓜表面的泥土，并将其表皮去除干净，用刀按要求切成一定厚度的表面平整，厚薄均匀的薄片。

1.3.1.3 护色：为防止地瓜褐变，用0.20%无水亚硫酸钠溶液作护色液，将地瓜薄片在护色液中浸泡5 min，然后用流动清水冲洗5min，沥干其表面的水。

1.3.1.4 预冷、冷冻、干燥：首先将地瓜薄片摆放于托盘放于冰柜冻结，冻结至共晶点以下，然后将以上冻结的物料按要求工艺进行干燥，直至终产品的含水率控制在3%～4%时结束干燥。

1.3.2 真空冷冻干燥工艺研究

1.3.2.1 单因素试验研究：以地瓜真空冷冻干燥后的冻干速率为指标，对不同的干燥仓工作压力、不同的升华加热温度、不同的物料厚度做单因素试验，分别确定适宜的冻干试验条件进行后续试验。

1.3.2.2 真空冷冻干燥正交试验研究：在单因素试验的基础上，以适宜的加热温度、物料厚度、压力（真空度）作为试验因素，选取L9（34）正交表进行正交试验[4]，以冻干速率为指标，优化冻干工艺参数。

1.3.3 试验指标的测定

真空冷冻干燥速率计算：

式中： M1为干燥前物料质量，g；M2为干燥后物料质量，g；t为干燥时间，h。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 压力（真空度）对地瓜冻干速率的影响

将预冻处理后的地瓜分别置于真空度为20，40，60，80，100Pa的真空冷冻干燥机中干燥，其干燥曲线如图1所示。从图1可知地瓜干燥速率随着真空度升高而增加，但当真空度达到60Pa后反而下降，由图可看出真空度以60Pa为宜。

2.1.2 加热温度对地瓜冻干速率的影响

从图2可以看出地瓜冻干速率随加热温度的升高而呈上升，当达到50℃后，温度上升冻干速率反而下降。因此，加热温度以50℃为宜。

2.1.3 物料厚度对地瓜冻干速率的影响

从图3试验可看出随着物料厚度的增大，冻干速率呈下降趋势,但物料厚度小于6mm时下降不明显而大于6mm时其冻干速率下降明显，结合产品的形状等要求，采用6mm较为合适。

2.2 正交试验

采用L9（34）正交表进行试验[15]，其试验方案及结果分析表见表1、表2。

表3表明，在一定范围内加热温度、压力（真空度）对地瓜冷冻干燥速率的影响均达极显著水平（P＜0.01），而物料厚度对干燥速率影响不显著。由表2极差表可知，地瓜冻干各因素对干燥速率影响程度为加热温度＞压力（真空度）＞物料厚度，故最佳提取工艺为B2A2C1。

表1 正交实验因素水平表L9（34）

3 结论

试验通过单因素和正交试验，分别对加热温度、压力（真空度）、物料厚度3 个影响真空冷冻干燥工艺效果的参数进行了优化。试验结果表明，3个因素对地瓜冷冻干燥速率的影响程度大小为加热温度＞压力（真空度）＞物料厚度。真空地瓜冷冻干燥最佳工艺参数为加热温度50℃、压力（真空度）60Pa、物料厚度5mm，该工艺能充分节省生产能耗，同时在此干燥工艺条件下，经验证地瓜冻干速率最高，且产品在色泽等方面保持较好。因此说明真空冷冻干燥应用于地瓜干加工是可行的。