柠檬片真空冷冻干燥工艺优化研究*

.福建立兴食品有限公司 2. 农产品深加工及安全福建省高校应用技术工程中心3.漳州职业技术学院食品与生物工程系 邹少强谢建华

柠檬片真空冷冻干燥工艺优化研究*

1.福建立兴食品有限公司 2. 农产品深加工及安全福建省高校应用技术工程中心3.漳州职业技术学院食品与生物工程系 邹少强1谢建华2，3

以柠檬为原料，研究柠檬片真空冷冻干燥工艺技术，确定最佳工艺参数和加工工艺，为柠檬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）对真空冷冻干燥速率的影响。实验表明，对冻干柠檬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，产品在色泽等方面保持较好。

连城柠檬 真空冷冻干燥 工艺优化

柠檬( Citrus limon) ，是芸香科柑橘属常绿小乔木，富含维生素C、柠檬酸、苹果酸、柠檬烯以及钙、磷、铁、锌、锰等多种微量元素，是一种高钾低钠的健康食品。柠檬凭借清新爽口的独特风味和丰富的营养成分，深受世界各国人民喜爱[1,2]。但是它不易保存，干燥是一种常用的果蔬加工方法，但是，传统的柠檬干燥法，多为日晒法、火焙法，用该法制得的柠檬片，不仅干燥周期长，而且柠檬的质量参差不齐，原有的风味和营养价值大大降低，且其产品会发生“柴质化”与营养损失[2]。与之相比，真空冷冻干燥被认为是能最大限度地保持食品营养成分和原味的最佳加工方法[3-4]。本文通过试验研究了柠檬真空冷冻干燥工艺参数对冻干柠檬干燥速率和Vc含量的影响，目的在于探索柠檬片真空冷冻干燥机理，为柠檬片加工提供新的思路，促进食品产业发展，为真空冷冻干燥工艺在柠檬加工应用提供指导。

1 材料与方法

1.1 实验材料

新鲜柠檬。

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 柠檬真空干燥工艺流程

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）原料挑选。选取成熟度一致的原料且新鲜的柠檬。

（2）清洗、切片。用流动清水洗去柠檬表面的泥土，并将其表皮去除干净，用刀按要求切成一定厚度、表面平整、厚薄均匀的薄片。

（3）护色。为防止柠檬褐变，用抗氧化剂进行护色，将柠檬薄片在护色液中浸泡5 min，然后沥干其表面的水。

（4）预冷、冷冻、干燥。首先将柠檬薄片摆放于托盘，放于冰柜冻结，冻结至共晶点以下，然后以上冻结的物料按要求工艺进行干燥，当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）单因素试验研究。以柠檬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。

（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[5]，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）对柠檬冻干速率的影响

将预冻处理后的柠檬片分别置于真空度为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可知柠檬片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，所以真空度以60Pa为宜。

图1 压力（真空度）对柠檬片冻干速率的影响

2.1.2 加热温度对柠檬片冻干速率的影响

从图2可以看出，柠檬片冻干速率随加热温度的升高而呈上升，当达到50℃后，温度继续上升，冻干速率反而下降。

因此，加热温度以50℃为宜。

图2 加热温度对柠檬片冻干速率的影响

2.1.3 物料厚度对柠檬片冻干速率的影响

从图3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。

图3 物料厚度对柠檬片冻干速率的影响

2.2 正交试验

采用L9（34）正交表进行试验[15]，其试验方案及结果见表1、表2。从表3可见，在一定范围内，加热温度、压力（真空度）对冻干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。从表2可知，柠檬片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，最佳提取工艺为B2A2C1。

表1 正交实验因素水平表L9（34）

表2 柠檬片冷冻干燥工艺正交试验设计与结果

表3 柠檬片冷冻干燥工艺正交试验的方差分析

2.3 验证试验

按照优选的冻干工艺进行 3 次重复验证试验，结果表明，真空冷冻干燥后的平均冻干速率为6.1%/h，略高于正交试验组中(B2A2C3)的最大冻干速率(6.0%/h)，表明正交设计优选出的工艺参数稳定可行。

3 结论

本试验通过单因素和正交试验，分别对加热温度、压力（真空度）、物料厚度等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个因素对柠檬片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，在此条件下的冻干速率为6.1%/h，优于正交试验组中的最佳方案，说明该工艺能充分节省生产能耗，在此干燥工艺条件下，产品在色泽等方面保持较好，这表明真空冷冻干燥应用于柠檬片干制是可行的。

[1] 高俊燕, 朱春华, 李进学，等.柠檬加工综合利用的研究进展[J].亚热带农业研究,2009,5(1):64-67.

[2] 刘义武，王碧. 柠檬营养成分与综合利用研究进展[J].亚热带农业研究, 2012, 27(8):46-49.

[3] 李娇娇,郜海燕,陈杭君,等.真空冷冻干燥桑葚果工艺参数优化[J].浙江农业学报,2015,27(6):1067-1072.

[4] 邹春文,谢建华. 柠檬真空冷冻干燥工艺优化[J].福建轻纺,2016,(10): 45-47.

[5] 王钦德，杨坚.食品试验设计与统计分析[M].北京：中国农业大学出版社，2003.

[6] 丛峰松.生物化学实验[M].上海:上海交通大学出版社,2005.

* 漳州市科技项目“真空冷冻干燥蜂蜜柠檬片防褐变技术研究（ZZ2016ZD30）资助。