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技術(shù)文章
海參真空冷凍干燥工藝（1）
閱讀：2299 發(fā)布時(shí)間：2010-11-17 云 霞,韓學(xué)宏,農(nóng)紹莊,楊 紅
（大連輕工業(yè)學(xué)院生物與食品工程學(xué)院,遼寧大連116034）
摘要:以3 年生刺參（ S tichopus japonicus） 為實(shí)驗(yàn)材料,樣品平均體質(zhì)量125 g。水發(fā)后在凍干機(jī)上對(duì)其進(jìn)行真空冷凍干燥試驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)提出:凍結(jié)溫度為（ - 25 ±1） ℃,冷阱溫度為- 29～ - 31 ℃,真空度為10～20 Pa ,凍干zui終溫度為60 ℃,并給出了對(duì)應(yīng)于海參的冷凍干燥曲線(xiàn)以方便控制升華干燥速度。實(shí)驗(yàn)表明,真空冷凍干燥的海參經(jīng)復(fù)水后口感與水發(fā)的海參相同,且保持了海參的營(yíng)養(yǎng)、色澤和形狀。
關(guān)鍵詞:海參;真空冷凍干燥;工藝
海參被稱(chēng)為海中人參,是高蛋白、低*,富含多種生理活性物質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)保健佳品,且具有抗腫瘤及抗凝血的作用。近幾年,遼寧南部沿海地區(qū)的海參養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速,隨著養(yǎng)殖產(chǎn)量的增加,如何延長(zhǎng)海參的保質(zhì)期,以及如何簡(jiǎn)化海參食用前的處理方法以達(dá)到方便食用的目的成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。因此,海參的深加工技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)外同行研究的熱點(diǎn)課題。真空冷凍干燥技術(shù)是將含水物料在低溫狀態(tài)下凍結(jié),然后在真空條件下使冰直接升華為水蒸氣并排走,從而脫去物料中的水分使物料干燥的一項(xiàng)*,它是隨制冷、真空、生物、電子等技術(shù)的發(fā)展而迅速興起的一項(xiàng)多學(xué)科綜合應(yīng)用技術(shù),在食品深加工中已有應(yīng)用[1 - 3 ] ,但在海參中的應(yīng)用尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究旨為加工即食凍干海參提供有益的參考。
1 材料與方法
1.1 材料
采用遼寧長(zhǎng)?？h3 年生刺參（ Stichopus japonicus） ,活海參平均體質(zhì)量為125 g。
1.2 樣品處理
將活海參放入蓄養(yǎng)網(wǎng)箱,置于40～100 cm 深的海水中蓄養(yǎng)1 夜,使之吐盡泥沙。然后,人工刺激使海參吐出腸子,再將吐出腸子后的海參腹部切開(kāi)1 個(gè)1/ 3 體長(zhǎng)的小口,取出內(nèi)臟、洗凈后,進(jìn)行鹽漬處理。
挑選品質(zhì)好、外形完整、肉質(zhì)厚度相近的鹽漬海參,沿有缺口的一側(cè)縱向剖開(kāi),去掉海參嘴和筋,清水洗凈。再采用傳統(tǒng)的水發(fā)工藝水發(fā)海參[4 ] ,要嚴(yán)格控制水發(fā)海參的大小。
1.3 分析方法
1.3.1 收縮率的測(cè)定[ 5 ] 冷凍干燥前后海參的體長(zhǎng)差與冷凍干燥前海參的體長(zhǎng)之比。
1.3.2 復(fù)水膨脹率的測(cè)定 復(fù)水前后海參的體長(zhǎng)差與復(fù)水后海參的體長(zhǎng)之比。
1.3.3 營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定[6 ] 粗蛋白質(zhì)測(cè)定采用微量凱氏定氮法;粗脂肪測(cè)定采用索氏抽提法;碳水化合物測(cè)定采用*硫酸法;粗灰分測(cè)定采用重量法;水分測(cè)定采用紅外線(xiàn)水分快速干燥法。重復(fù)測(cè)定3 次。
1.4 真空冷凍干燥工藝流程設(shè)計(jì)
參考食品深加工中所用的工藝技術(shù)[7 ] ,設(shè)計(jì)出圖1 所示的真空冷凍干燥工藝,并按照?qǐng)D1 的流程進(jìn)行試驗(yàn),對(duì)各指標(biāo)在關(guān)鍵點(diǎn)處進(jìn)行測(cè)定。
凍干機(jī)的型號(hào)為ZDG - 40 ,加熱功率60 kW ,工作真空度5～50 Pa。料盤(pán)面積40 m2 ,具有溫度、壓力自動(dòng)測(cè)試控制系統(tǒng)。
1.5 條件設(shè)定
1.5.1 冷凍溫度 將水發(fā)海參凍結(jié)是為真空干燥.做準(zhǔn)備。冷凍溫度不同,真空干燥時(shí)間會(huì)有所不同。為縮短真空干燥時(shí)間,并使真空冷凍干燥后的海參有較好的外形,分別選擇冷凍溫度- 20 ℃、- 25 ℃、- 35 ℃和- 40 ℃進(jìn)行凍結(jié),并使之*凍結(jié)后再進(jìn)行真空干燥,待溫度傳感器指示干燥結(jié)束后,分別統(tǒng)計(jì)不同冷凍溫度下所需的真空干燥時(shí)間和檢驗(yàn)海參
的外觀(guān)形狀。
1.5.2 冷阱溫度與真空度 真空度與冷阱溫度有著密切的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)將冷阱溫度分別控制在- 23～- 25 ℃、- 25～ - 27 ℃、- 27～ - 29 ℃、- 29～- 31 ℃和- 35～ - 40 ℃的范圍內(nèi),觀(guān)察真空度的波動(dòng)范圍,并分別統(tǒng)計(jì)海參在各條件下的真空干燥時(shí)間,再由6 個(gè)專(zhuān)業(yè)人員評(píng)判海參的干燥效果和海參的復(fù)水效果。
1.5.3 干燥zui終溫度 在冷凍溫度- 25 ℃、真空度10 ～20 Pa 的條件下,將干燥zui終溫度控制在40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃和80 ℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以確定適合于海參的真空冷凍干燥曲線(xiàn)。
2 結(jié)果
針對(duì)海參的原料特性,在要求保證其營(yíng)養(yǎng)成分不損失的前提下,研究能夠使海參外觀(guān)形狀保持不變、復(fù)水后即可食用的真空冷凍干燥工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,根據(jù)圖1 的工藝技術(shù)對(duì)海參進(jìn)行真空冷凍干燥時(shí),達(dá)到此要求的關(guān)鍵是合理地選擇冷凍溫度、真空度、冷阱溫度、物料溫度和升華干燥速度等。
2.1 冷凍工藝條件的選擇
按照表1 設(shè)定的冷凍溫度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,將冷凍溫度控制在- 25 ℃時(shí)凍結(jié)海參較為合適,不僅凍干后海參能夠保持原有形狀、海參體壁孔隙適中, 而且真空干燥時(shí)間相對(duì)較短; 溫度高于- 20 ℃,凍干后的海參體壁空隙較大,影響外觀(guān);溫度低于- 35 ℃,升華干燥速度明顯減慢,且真空冷凍干燥時(shí)易使海參體壁產(chǎn)生冰塌,使凍干后的海參變形。實(shí)驗(yàn)得到各冷凍溫度下的真空干燥時(shí)間和海參外觀(guān)形狀見(jiàn)表1 。
2.2 真空干燥工藝條件的選擇
將凍結(jié)的海參送入真空干燥倉(cāng)后,需重點(diǎn)控制的參數(shù)是真空度、冷阱溫度、物料溫度和升華干燥速度。
2.2.1 冷阱溫度與真空度的關(guān)系
當(dāng)海參送入真空干燥倉(cāng)后,因真空冷凍干燥機(jī)抽真空的速率是固定的,因此,真空度的高低取決于冷阱溫度。冷阱溫度越低,真空度就越高（見(jiàn)表2） 。由表2 可以看出,為合理利用冷阱捕捉水的能力及減少加熱能源和制冷能源的消耗,將冷阱溫度控制在- 29～ - 31 ℃范圍內(nèi),真空度維持在10～20 Pa ,此時(shí)的真空干燥時(shí)間zui短,僅為18 h ,且海參的干燥效果和復(fù)水效果均比其他條件好。
2.2.2 適合于海參的真空冷凍干燥曲線(xiàn)
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要記錄海參表面溫度、海參芯部溫度、冷阱溫度、干燥室真空度隨真空干燥時(shí)間的變化關(guān)系,然后繪制真空冷凍干燥曲線(xiàn)。真空冷凍干燥曲線(xiàn)不僅能反映冷凍干燥機(jī)的性能,而且對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。
海參凍干zui終溫度的控制極為重要（見(jiàn)表3） 。從表3 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)如果凍干zui終溫度低,真空干燥時(shí)間就長(zhǎng);如果凍干zui終溫度高,真空干燥時(shí)間則短。但此時(shí)海參表面的冰還未來(lái)得及升華,其內(nèi)部的冰就已經(jīng)溶化,也就是海參體壁產(chǎn)生了冰塌現(xiàn)象,造成凍干后的海參變形[1 ,7 ] 。為使凍干后的海參外觀(guān)形狀保持不變,并盡量縮短海參的真空干燥時(shí)間。在冷凍溫度- 25 ℃、真空度10～20 Pa 的條件下,*凍干zui終溫度為60 ℃。
升華干燥速度取決于加熱速度,也就是加熱功率一定要控制適當(dāng),尤其是加熱初期。升華干燥速度慢,真空干燥時(shí)間就長(zhǎng);升華干燥速快易造成溫度失控,導(dǎo)致加工過(guò)程偏離真空冷凍干燥曲線(xiàn)。通常,在真空度達(dá)到要求后,控制海參表面在10 h左右達(dá)到*凍干zui終溫度;海參芯部在14 h 左右達(dá)到*凍干zui終溫度,然后保持此溫度至海參出倉(cāng)。也就是說(shuō),如果嚴(yán)格按照?qǐng)D2 所示的海參的真空冷凍干燥曲線(xiàn)控制升華干燥速度,便可保證在較短的真空干燥時(shí)間內(nèi)獲得營(yíng)養(yǎng)及外觀(guān)形狀均佳的凍干海參。
3 凍干海參的質(zhì)量指標(biāo)
按照本實(shí)驗(yàn)研究的真空冷凍干燥工藝加工的凍干海參,其感官與理化指標(biāo)均與凍干前保持一致。
3.1 感官指標(biāo)
3.1.1 組織結(jié)構(gòu)變化 海參經(jīng)凍干后體壁空隙適中、基本保持凍干前的體積和形狀,收縮率為（915 ±0145） %。將凍干海參浸泡在25 ℃的蒸餾水中,每隔1 h 觀(guān)察1 次復(fù)水效果（表4） 。從觀(guān)察的結(jié)果可以看出,25 ℃復(fù)水6 h 后凍干海參的切口處已無(wú)白茬,且口感較好,無(wú)發(fā)棉、發(fā)干和發(fā)渣感。凍干海參復(fù)水后的膨脹率為（913 ±0132） % ,與凍干后海參的
收縮率基本保持一致。