糖水橘子罐頭縮減率變化規(guī)律及固重控制

任國(guó)平

(寧?？h東達(dá)食品有限公司，浙江寧海，315602)

糖水橘子罐頭縮減率變化規(guī)律及固重控制

任國(guó)平

(寧海縣東達(dá)食品有限公司，浙江寧海，315602)

實(shí)驗(yàn)比較了不同橘子原料、儲(chǔ)藏溫度、糖水濃度、殺菌工藝、檸檬酸添加量的條件下，加工生產(chǎn)的糖水橘子罐頭，從加工到儲(chǔ)藏過(guò)程中固形物重量縮減率的變化差異;結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)橘子罐頭固重縮減率存在:橘瓣從殺菌開(kāi)始進(jìn)入快速縮減過(guò)程，冷卻后儲(chǔ)藏過(guò)程中縮減率P沿著一定的路徑逐漸向最終縮減率Pe接近。儲(chǔ)藏溫度、糖液濃度、檸檬酸、殺菌工藝都可以在短期內(nèi)影響縮減率P趨近最終縮減率Pe的速度。但在通常工藝條件下的糖液濃度、檸檬酸添加量、殺菌工藝對(duì)最終的縮減率Pe沒(méi)有顯著影響，原料對(duì)最終的縮減率Pe有顯著影響。

橘子罐頭，固形物重量，縮減率

糖水橘子罐頭加工中，掌握固形物重量縮減率的變化規(guī)律和影響因素是確定橘瓣裝罐量的前提，橘瓣裝罐量是計(jì)算糖水濃度和添加檸檬酸量的基礎(chǔ)。已有的共識(shí)是橘子原料的成熟度、品種和產(chǎn)地，產(chǎn)品規(guī)格、糖水濃度、裝罐量、殺菌工藝、添加檸檬酸等環(huán)節(jié)都是縮減率的影響因素;并且使用糖分和酸分含量高的原料，降低糖液濃度、減少檸檬酸添加量、減輕殺菌強(qiáng)度等都有利于減少縮減率。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)藏過(guò)程中存在一個(gè)最終縮減率，除了原料以外的其他因素對(duì)它沒(méi)有顯著影響。因此在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)這些規(guī)律確定裝罐量和采取相應(yīng)的措施減緩固重縮減。

1 橘子罐頭固重縮減率的變化原理

橘子罐頭固重縮減的原理:橘瓣內(nèi)外液體環(huán)境之間存在著滲透壓差，橘瓣內(nèi)部水分向糖液中滲透，糖液中糖分向橘瓣中擴(kuò)散。隨著滲透擴(kuò)散的進(jìn)行，橘瓣內(nèi)可溶性固形物含量Z從裝罐時(shí)的X升高到最終的Ze，糖水濃度從原來(lái)的Y降到最終的Ze，內(nèi)外滲透壓達(dá)到平衡。在此擴(kuò)散過(guò)程中，因向外擴(kuò)散的水分質(zhì)量ms大于內(nèi)滲的糖分質(zhì)量mt而導(dǎo)致裝入的橘瓣量mz減少，這就是橘子罐頭經(jīng)過(guò)殺菌、儲(chǔ)藏以后會(huì)存在縮減率P的原理。

假設(shè)橘瓣中只有水分外滲不考慮其他成分外滲，上述過(guò)程可用下列公式表示:

公式1和公式2結(jié)合化簡(jiǎn)為:

在公式3中，滲透擴(kuò)散開(kāi)始時(shí)，ms=0，mt=0，Z=X，P=0;在Z＜Ze時(shí)滲透擴(kuò)散一直進(jìn)行，P在不斷增大;滲透擴(kuò)散結(jié)束，Z=Ze，mt達(dá)到終點(diǎn)mte，ms達(dá)到終點(diǎn)mse，P也達(dá)到終點(diǎn)Pe;

根據(jù)公式1，在滲透擴(kuò)散結(jié)束時(shí)(Z=Ze)，假設(shè)mse=0(即糖分單向擴(kuò)散)，得到mte的最大值Maxmte:

Maxmte=mz×(Ze－X)/(1－Ze);代入公式3求得Pe的最小值MinPe:

MinPe=－(Ze－X)/(1－Ze)，負(fù)值意味著是增重;

在滲透擴(kuò)散結(jié)束時(shí)(Z=Ze)，假設(shè)mte=0(水分單向滲透)，代入公式3求得Pe的最大值MaxPe:

上述理論分析可知，MinPe和MaxPe由橘瓣裝罐時(shí)的可溶性固形物含量X和最終平衡濃度Ze決定。在實(shí)際過(guò)程中，滲透和擴(kuò)散是同時(shí)存在的，Pe的取值會(huì)在MinPe和MaxPe之間，推測(cè)不同的水果因其組織結(jié)構(gòu)不同，存在一個(gè)與其對(duì)應(yīng)的Pe。柑橘類水果因其囊瓤中砂囊起著半透膜的作用，水分滲透作用強(qiáng)于糖分?jǐn)U散，比其他水果的縮減率Pe要大些。同時(shí)除了水分的滲透，還存在果肉中營(yíng)養(yǎng)成分往外擴(kuò)散，并且是非穩(wěn)態(tài)的擴(kuò)散過(guò)程。因此水果罐頭滲透擴(kuò)散過(guò)程比較復(fù)雜，下面結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際對(duì)采用溫州蜜橘加工的全去囊衣糖水橘子罐頭固重縮減的情況進(jìn)行研究。

2 橘子罐頭固重縮減率及其變化規(guī)律

2.1 殺菌前后及常溫儲(chǔ)藏下的橘子罐頭固重縮減率P的變化規(guī)律

采用783#罐型，用同批原料在相同工藝下制作樣品，在常溫下儲(chǔ)藏，每隔一段時(shí)間開(kāi)罐，對(duì)理化指標(biāo)進(jìn)行分析，其中糖水折光和糖水pH是直接測(cè)定糖水所得，平衡折光和平衡pH是橘子和糖水經(jīng)過(guò)打漿機(jī)打碎混合以后測(cè)定的數(shù)據(jù)，橘瓣折光是測(cè)定糖水折光和平衡折光以后計(jì)算所得，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

（4）根據(jù)教學(xué)的需要合理選擇案例，難度要適中，不能過(guò)難或過(guò)于簡(jiǎn)單，要有一定的代表性。選擇的案例要理論聯(lián)系實(shí)際，通過(guò)案例教學(xué)可以提高學(xué)生的綜合能力，案例分析不能只停留在表面，分析要不斷深入，通過(guò)對(duì)案例的分析和研究，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力。

表1 常溫保存的橘子罐頭各項(xiàng)理化指標(biāo)

從表1可知，經(jīng)過(guò)滲透擴(kuò)散，糖液折光1周接近平衡，1個(gè)月達(dá)到完全平衡，pH值經(jīng)過(guò)3 d接近平衡，7 d達(dá)到完全平衡，橘子罐頭固重在殺菌時(shí)縮減最快，幾乎占總縮減率的60%以上，隔日開(kāi)罐時(shí)繼續(xù)縮減，其他時(shí)間呈現(xiàn)緩慢的縮減現(xiàn)象(P在逐漸升高)。在到達(dá)3 a的保質(zhì)期(外銷(xiāo))時(shí)，最大縮減率(Pe)18.6%。在殺菌階段，高溫加速滲透擴(kuò)散，固重、可溶性固形物含量、pH值都發(fā)生顯著的變化。儲(chǔ)藏剛開(kāi)始，橘瓣中可溶性固形物含量和糖液pH值在緩慢的接近平衡，pH值比可溶性固形物含量更快達(dá)到平衡，橘瓣固重在緩慢的縮減。隨后，橘瓣中可溶性固形物含量和糖液pH值都處于平衡狀態(tài)，橘瓣固重繼續(xù)緩慢的縮減，其原因?yàn)殚侔杲M織在緩慢的分解，營(yíng)養(yǎng)成分不斷溶出。

2.2 在30℃恒溫條件下保存的橘子罐頭固重縮減P變化規(guī)律

與2.1同樣條件下加工的樣品，30℃恒溫保存，每隔1 d開(kāi)2罐，各項(xiàng)數(shù)據(jù)取平均值(見(jiàn)表2)。

表2 30℃恒溫保存的每d橘子罐頭各項(xiàng)理化指標(biāo)

從表2可知，30℃恒溫保存，橘子理化指標(biāo)的變化趨勢(shì)與常溫下相似，但是到達(dá)平衡點(diǎn)的時(shí)間縮短:pH值在第3天平衡，橘瓣固重縮減率和糖水的折光在第7～8天穩(wěn)定;此處糖分的擴(kuò)散和橘瓣的縮減關(guān)系密切，糖分?jǐn)U散平衡了(Z=Ze)，縮減率也達(dá)到了平衡點(diǎn)(P=Pe)。同時(shí)，10 d 30℃恒溫保存的最終縮減率和常溫下2.5 a的縮減率很接近。

2.3 不同處理方式后縮減率Pe的比較

與2.1同樣條件下加工的2003年和2004年的樣品，用2種方法保存，(1)直接在成品倉(cāng)庫(kù)中儲(chǔ)藏，(2)先經(jīng)過(guò)30℃恒溫條件下保存10 d，再入成品倉(cāng)庫(kù)中儲(chǔ)藏，3 a后開(kāi)罐，比較縮減率是否有顯著差異(見(jiàn)表3)。

表3數(shù)據(jù)的方差分析結(jié)果表明，對(duì)于產(chǎn)品儲(chǔ)藏3a以后的縮減率(Pe)，不同年份有顯著差別，說(shuō)明原料不同對(duì)最終的縮減率的影響是顯著的，而處理方式不同沒(méi)有顯著影響，這結(jié)合2.1和2.2可知，儲(chǔ)藏過(guò)程中，縮減率P是在逐漸增大的，溫度升高在短期內(nèi)加速縮減率P的升高，但是對(duì)最終縮減率Pe沒(méi)有顯著影響。

表3 2003年和2004年產(chǎn)品經(jīng)過(guò)保溫和未保溫2種方式貯藏后的縮減率 %

表4 2003年和2004年產(chǎn)品經(jīng)保溫和未保溫2種方式貯藏后縮減率的方差分析

2.4 不同檸檬酸添加量和不同糖水濃度對(duì)橘子罐頭固重縮減率的影響

2004年2月1日，采用783#罐型，取同樣的橘子原料，分別使用生產(chǎn)中常用的范圍的不同檸檬酸添加量和糖液濃度試制樣品，在常溫下儲(chǔ)藏2a后開(kāi)罐檢測(cè)，比較罐頭固重縮減率Pe是否有顯著差別。

表5 不同檸檬酸添加量下的橘子罐頭固重縮減率

表6 不同糖水濃度下的橘子罐頭固重縮減率

表7 不同檸檬酸添加量下橘子罐頭固重縮減率的方差分析

表8 不同糖水濃度下橘子罐頭固重縮減率的方差分析

根據(jù)原有的共識(shí)，不同檸檬酸添加量和糖水濃度對(duì)隔日開(kāi)罐的縮減率有明顯影響，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方差分析可知，它們對(duì)最終縮減量Pe無(wú)顯著影響。分析其原因是檸檬酸、糖液濃度和溫度一樣，影響了縮減率P的變化速度。對(duì)于糖液濃度的升高，會(huì)增加滲透壓，增加橘肉中水分滲出，但不容忽視也會(huì)加速糖分?jǐn)U散，減少內(nèi)外滲透壓差，又抑制了水分滲出，這是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程;同時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)的檸檬酸用量、糖液濃度局限于生產(chǎn)中的常用范圍，超出常用范圍的變化規(guī)律還不清楚。

2.5 殺菌工藝對(duì)橘子罐頭固重縮減率的影響

2010年1月28日，采用783#罐型，取同樣的橘子原料，在保證產(chǎn)品安全的合理殺菌強(qiáng)度范圍內(nèi)，調(diào)整殺菌條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別在隔天和30℃保溫10 d后開(kāi)罐檢測(cè)，比較罐頭固重縮減率P是否有顯著差別。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表9。

表9 隔天和30℃下保溫10 d后開(kāi)罐的縮減率 %

表10 隔天開(kāi)罐縮減率的方差分析

根據(jù)方差分析結(jié)果可知，在保證產(chǎn)品安全的合理殺菌強(qiáng)度范圍內(nèi)，調(diào)整殺菌時(shí)間對(duì)隔日開(kāi)罐的縮減率P和保溫10 d后開(kāi)罐的縮減率P都沒(méi)有顯著影響;調(diào)整溫度對(duì)隔日開(kāi)罐的縮減率P有顯著影響，對(duì)保溫10 d后開(kāi)罐的縮減率P沒(méi)有顯著影響;溫度和時(shí)間的交互作用也對(duì)隔日開(kāi)罐的縮減率P有顯著影響，對(duì)保溫10 d后開(kāi)罐的縮減率P沒(méi)有顯著影響;由此可知，殺菌時(shí)增加溫度也對(duì)橘子罐頭的縮減率的升高起了加速作用，在短期內(nèi)有顯著影響，對(duì)長(zhǎng)期儲(chǔ)藏以后的最終縮減率Pe沒(méi)有顯著影響。

3 生產(chǎn)中經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)

3.1 隔日開(kāi)罐、商業(yè)無(wú)菌和儲(chǔ)藏3 a后縮水率的關(guān)系

筆者統(tǒng)計(jì)了本公司2002年～2007年期間隔日開(kāi)罐和商業(yè)無(wú)菌檢測(cè)結(jié)果，留樣(3 a)樣品開(kāi)罐檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算了各種規(guī)格產(chǎn)品當(dāng)年整個(gè)產(chǎn)季的平均縮減率P，匯總在表12中。

表12 隔日開(kāi)罐、商業(yè)無(wú)菌和儲(chǔ)藏3a后縮減率的關(guān)系

從表12中可以看出，隔日開(kāi)罐的縮減率基本上占到總縮減率的60%以上，2003年比較特殊，只有46.6%，這與當(dāng)年氣候比較干旱，橘子原料的糖分比較高有關(guān)系，其最終的P也比其他年份的低許多。當(dāng)年有些廠家根據(jù)隔日開(kāi)罐的縮減率，調(diào)低了裝罐量，結(jié)果在儲(chǔ)藏以后發(fā)現(xiàn)固重不足。從數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差和方差可以看出，儲(chǔ)藏時(shí)間越久，縮減率的數(shù)據(jù)越趨向集中。

3.2 不同規(guī)格的橘子罐頭固重縮減率

筆者統(tǒng)計(jì)了本公司2002年～2005年期間隔日開(kāi)罐和商業(yè)無(wú)菌檢驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算了不同規(guī)格橘子罐頭相對(duì)應(yīng)的縮減率，將其平均值匯總在表13中。

表13 不同的產(chǎn)品規(guī)格的橘子罐頭固重縮減率(P)

從表13中可以明顯看出，罐型越大，縮減率越高，其原因是隨著罐型的增大，殺菌強(qiáng)度在加大，加速了橘子罐頭固重的縮減過(guò)程;同時(shí)本公司3 000 g和850 g的平衡糖度一般比312 g和425 g高1%，這也增大了最終的縮減率P，變化過(guò)程中的縮減率P也相應(yīng)的高了。比較商業(yè)無(wú)菌和隔日開(kāi)罐的縮減率的標(biāo)準(zhǔn)差和方差可以看出，經(jīng)過(guò)儲(chǔ)藏以后的縮減率P趨向集中。

3.3 不同加工時(shí)期的橘子罐頭固重縮減率

筆者統(tǒng)計(jì)了本公司1998年～2007年期間隔日開(kāi)罐結(jié)果，以周為單位計(jì)算了不同加工時(shí)期橘子罐頭的縮減率，將其平均值匯總在表14中。

表14 不同成品加工時(shí)期的橘子罐頭固重縮減率(P)

從表14中看出，加工的前期縮減率比較高，中期小，后期有回升，其原因是前期的橘子原料成熟度不足，糖分比較低，所以縮減率比較高，中期原料的糖分和酸分一般高些，縮減率就降低，隨后橘子原料在儲(chǔ)藏過(guò)程中糖分和酸分都在減少，促使縮減率又回升，特別是橘子中酸分的損失比糖分快，添加檸檬酸加速縮減率的回升。從數(shù)據(jù)上看，前期縮減率比中后期縮減率大，變化也快，在生產(chǎn)中要重點(diǎn)把握好前期原料的裝罐量。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)得出:橘子罐頭固重縮減率在橘瓣裝入容器以后，從殺菌開(kāi)始進(jìn)入縮減過(guò)程，此時(shí)縮減速度最快，然后縮減率P沿著一定的路徑逐漸向最終縮減率Pe接近。儲(chǔ)藏溫度、糖液濃度、檸檬酸、殺菌工藝都可以在短期內(nèi)影響縮減率P趨近最終縮減率Pe的速度，因此，通常生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的糖水濃度升高、倉(cāng)儲(chǔ)溫度升高、糖水中添加檸檬酸、殺菌時(shí)升高溫度都會(huì)引起縮減率的升高。但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)在通常工藝范圍內(nèi)的糖液濃度、檸檬酸添加量、殺菌工藝都對(duì)最終的縮減率Pe沒(méi)有顯著影響，原料對(duì)最終的縮減率Pe有顯著影響。

4 結(jié)語(yǔ)

首先測(cè)定原料的折光和酸度，然后根據(jù)客戶或者國(guó)標(biāo)的要求確定適宜的目標(biāo)平衡糖度(Ze)，最后根據(jù)所加工的罐型和所處的加工時(shí)期，結(jié)合歷年的數(shù)據(jù)判斷其可能的最終縮減率Pe。

不同產(chǎn)品的保質(zhì)期要求有些不同，外銷(xiāo)產(chǎn)品國(guó)外要求鐵罐3a玻璃瓶2a，但是國(guó)內(nèi)要求分別是兩年和18個(gè)月，軟包裝和塑料杯更短些，因此外銷(xiāo)產(chǎn)品的縮減率就應(yīng)該取最終縮減率Pe，而內(nèi)銷(xiāo)產(chǎn)品的縮減率可以根據(jù)保質(zhì)期取值小于最終縮減率Pe，比如使用商業(yè)無(wú)菌的縮減率，最后確定合適的裝罐量。

橘子品種、可溶性固形物含量(X)和最終平衡濃度(Ze)對(duì)最終縮減率Pe起決定作用，因此盡可能使用糖酸分含量高的原料、在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)選擇最低平衡糖度對(duì)減少縮減率至關(guān)重要。同時(shí)，在工藝要求范圍內(nèi)，合理的降低殺菌強(qiáng)度，減少檸檬酸添加，從而減緩縮減率P的升高，保持倉(cāng)庫(kù)溫度穩(wěn)定在一個(gè)較低的范圍，有利于減緩縮減率P的升高。

［1］天津輕工業(yè)學(xué)院和無(wú)錫輕工大學(xué)合編 食品工藝學(xué)(上冊(cè))［M］.北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社出版，1997:652－659.

［2］天津輕工業(yè)學(xué)院和無(wú)錫輕工大學(xué)合編 食品工藝學(xué)(中冊(cè))［M］.北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社出版，1993:75－85.

［3］王沛霖、李宗華.桔瓣罐頭固形物缺重原因探討［J］中國(guó)柑橘，1989，18(1):42－43.

The Change Rule of Solids Weight Shrinkage of Canned Mandarin Orange in Syrup and How to Control the Solid Weight

Ren Guo-ping
(Ninghai Country Dongda Food Co.，Ltd，Ninghai 315602，China)

In this paper，solids weight lose of canned orange were compared from processing to the storage in the aspects of material，storage temperature，concentration of sugar liquor，sterilization process，and citric acid.Combined with production processing，it was found that the shrinkage(P)of orange disc increased quickly during the sterilization process，and it increases along the certain path to final shrinkage(Pe)during storage after cooling process.Storage temperature，concentration of sugar liquor，citric acid，and sterilization process can influence short－term speed of shrinkage(P)approaching to the final shrinkage(Pe).The experimental results showed that the final shrinkage(Pe)is not significantly affected by the concentration of sugar liquor，citric acid as well as the sterilization process.It is significantly affected by the orange species.

canned mandarin orange，solid weight，shrinkage

大學(xué)畢業(yè)，工程師。

2010－07－01，改回日期:2010－10－15