廣式蓉沙類包點速凍和復(fù)熱過程中溫度和水分變化

劉艷芳,李汴生,阮 征,*,黃家榮,羅永保

(1.華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院,廣東廣州 510640;2.東莞萬好食品有限公司,廣東東莞 523460)

廣式蓉沙類包點速凍和復(fù)熱過程中溫度和水分變化

劉艷芳1,李汴生1,阮 征1,*,黃家榮2,羅永保2

(1.華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院,廣東廣州 510640;2.東莞萬好食品有限公司,廣東東莞 523460)

主要研究了廣式蓉沙類包點(豆沙包和蓮蓉包)各層(皮、瓤和餡)在速凍和蒸汽復(fù)熱過程中的溫度和濕基含水率的變化。結(jié)果表明:在預(yù)冷速凍過程中,包點各層溫度下降速率為皮>瓤>餡,蓮蓉包各層的降溫速率均大于豆沙包的;包點的w皮、w瓤和w餡均顯著下降(p<0.05),其中w皮的下降量最大,兩種包點相比,蓮蓉包w皮的降低量較大,而豆沙包w瓤和w餡的降低量則較大。在蒸汽復(fù)熱過程中,包點的升溫曲線符合Logistic模型,升溫速率為皮>瓤>餡,蓮蓉包各層的k值均大于豆沙包的;包點的w皮、w瓤和w餡均顯著增加(p<0.05),其中w皮的增加量最大,兩種包點相比,蓮蓉包w皮的增加量較大,而w瓤和w餡的增加量則較小,與預(yù)冷前的包點的w皮、w瓤和w餡相比差別不大,說明蒸汽復(fù)熱可以為廣式蓉沙類包點補償一部分水分。

廣式蓉沙類,包點,速凍,復(fù)熱,溫度,濕基含水率

速凍食品中的速凍調(diào)理面制品因其營養(yǎng)、衛(wèi)生、安全、烹飪方便等深受國內(nèi)外消費者的喜愛,廣式速凍蓉沙類包點就是很典型的一類速凍調(diào)理面制品。有資料顯示,國內(nèi)速凍米、面制品占速凍食品年產(chǎn)量的60%以上[1]。國標要求速凍面制品在30min內(nèi)迅速通過-1～-5℃的最大冰晶生成帶,使凍后產(chǎn)品的中心溫度在-18℃以下。另外,如果面制品中心溫度未預(yù)冷到15℃就速凍,那么速凍的均勻性相對較差,從而影響產(chǎn)品的品質(zhì)和貨架期[2]。

國內(nèi)外主要研究的面制品是速凍面包[3]、速凍水餃[4]、速凍饅頭[5]、冷凍面條[6]等的速凍條件、面粉種類、改良劑等的研究,而對傳統(tǒng)特色包點的研究很少。此外,蒸汽復(fù)熱簡單方便,還可以為產(chǎn)品補償水分,但目前有關(guān)蒸汽復(fù)熱的研究比較局限,主要研究的是速凍北方饅頭的復(fù)熱[7],Huang[8]等還研究了淀粉凝膠蘿卜糕的蒸汽復(fù)熱,雖然林婉玲[9]等研究了蓮蓉包的熱擴散特性,但采用的是水浴鍋復(fù)熱,與蒸鍋的蒸汽量等有所區(qū)別。而針對皮薄餡多的廣式蓉沙類包點速凍和蒸汽復(fù)熱過程中的溫度和濕基含水率變化研究還未見報道。

本文主要研究的是廣式蓉沙類包點在預(yù)冷速凍和復(fù)熱過程中各層的溫度、傳熱性能和濕基含水率的變化規(guī)律,以期為廣式蓉沙類包點的速凍和復(fù)熱過程提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雪峰即發(fā)高活性酵母 上海喝彩食品有限公司;改良劑 連云港東泰食品配料有限公司;雙效無鋁泡打粉 安琪酵母股份有限公司;君子蘭糕點用小麥粉 深圳市面粉有限公司;白砂糖 太古糖業(yè)有限公司;豬油 上海盛客食品有限公司;圓粒湘蓮 湖南金隆食品有限公司;紅豆 武漢市宏發(fā)糧油有限公司等。

Ellab Tracksenser Pro無線溫度驗證系統(tǒng) 丹麥Ellab公司;W8O8021速凍床 南通四方冷熱機械設(shè)備有限公司;BR-100ATC手持式糖度計 昆山市元瀚電子設(shè)備有限公司;CENTER 309熱電偶 臺灣群特科技股份有限公司;AQUALAB Series 3TE型水分活度儀 美國Decagon 公司;SZ26B5雙層復(fù)底蒸鍋 浙江蘇泊爾股份有限公司;CE2131-Z紅外電磁爐 艾美特電器(深圳)有限公司;DHG-9070A鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實驗設(shè)備有限公司等。

1.2 實驗方法

1.2.1 包點的制作 面團的制作:面粉+白砂糖+無鋁雙效泡打粉+酵母+水+豬油(加入量為蓮蓉包∶豆沙包=1∶2)→攪拌均勻→面團。

蓮蓉餡的制作:蓮子→蒸煮→脫皮→清洗→蒸煮→研磨→炒制(加油和糖)→冷卻分裝備用

豆沙餡的制作:紅豆→清洗→蒸煮→研磨→炒制(加油和糖)→冷卻分裝備用

包點制作:面團包餡→醒發(fā)→蒸制→預(yù)冷→速凍→包裝→入庫

圖1 包點的皮、瓤和餡的分布及幾何尺寸Fig.1 The distribution of crust,crumb and stuffing and geometry of buns注:h1-餡料的高度,cm;h2,h3-瓤和皮的厚度,cm; d-包點的寬度,cm。

1.2.2 包點的預(yù)冷速凍與復(fù)熱 包點蒸制后,在最優(yōu)條件下,即放置于室溫5min,然后在4℃預(yù)冷間中預(yù)冷30min后,立即在-36℃的速凍床(長6～7m)上進行速凍,30min后進行裝箱入庫。包點凍藏(-18℃)2個月后采用100℃的蒸汽復(fù)熱12min,每次復(fù)熱一個包點。

1.2.3 溫度的測定 預(yù)冷速凍:采用Elllab無線測溫系統(tǒng)分別測定包點的皮(測的是皮的表面溫度)、瓤和餡溫度在預(yù)冷和速凍中的變化,開始進入預(yù)冷間的溫度作為起始溫度。每5min記錄一次數(shù)據(jù),每種包點三個平行。

復(fù)熱:取出凍藏2個月后的包點,迅速將熱電偶插入包點的皮(測的是皮的表面溫度)、瓤和餡處,采用100℃的蒸汽復(fù)熱,直至包點的中心溫度達到約100℃。

1.2.4 濕基含水率的測定 方法:GB50093-2010中的直接干燥法,皮、瓤、餡的分布如圖1,每種包點三個平行測其濕基含水率w,用w皮、w瓤、w餡分別代表皮、瓤和餡的濕基含水率,公式如下:

其中：w-濕基含水率,%;m1-濕物料的質(zhì)量,g;m2-干物料的質(zhì)量,g。

預(yù)冷速凍:在預(yù)冷過程中,每隔10min取一次樣品,在速凍過程中,由于在速凍床是連續(xù)的,中間部分沒法取點,所以在速凍前后各取一次樣品,分別測定廣式蓉沙類包點的w皮、w瓤、w餡。

復(fù)熱:蒸汽復(fù)熱12min,測定在復(fù)熱前后包點各層的w皮、w瓤、w餡。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理 實驗數(shù)據(jù)采用Spss21.0和Excel2007進行分析,結(jié)果采取均值±標準偏差的形式。并采用Duncan(新復(fù)極差分析法)進行顯著性分析。R2表示方程的擬合程度,R2越接近于1,擬合度越高。

2 結(jié)果與分析

2.1 預(yù)冷前包點的特性與幾何尺寸

由表1和表2可知,廣式蓉沙類包點的特點是皮薄餡多。

表1 預(yù)冷前包點的特性Table 1 The properties of buns before pre-cooling

表2 預(yù)冷前包點的幾何尺寸Table 2 The geometry of buns before pre-cooling

2.2 預(yù)冷速凍過程中包點各層的降溫曲線

降溫速率的快慢和溫差的大小直接影響包點的品質(zhì),因而在速凍之前預(yù)冷,避免溫差過大致使速凍的均勻性變差。廣式蓉沙類包點各層的降溫曲線如圖2所示。

圖2 預(yù)冷速凍過程中包點各層的降溫曲線Fig.2 The cooling curve of each layer of buns under pre-cooling and fast freezing process注：a：豆沙包;b：蓮蓉包。

由圖2可知,包點在預(yù)冷速凍過程中,各層溫度的降低速率大小順序為皮>瓤>餡,預(yù)冷后包點的中心溫度均降到了15℃以下,速凍后的中心溫度也均降到了-5℃以下(豆沙包的中心溫度為-5.12℃,而蓮蓉包的為-5.25℃),并且速凍后立即包裝凍藏使其溫度降至-18℃以下。預(yù)冷后速凍前曲線的波動是由于將樣品從預(yù)冷間推到速凍間過程中環(huán)境溫度的變化,但這個過程只對其表面溫度影響較大,而對于瓤和餡溫度的影響很小,所以將各包點瓤和餡的預(yù)冷和速凍過程結(jié)合在一起對其曲線進行回歸分析,得到的回歸方程分別為:

豆沙包瓤:T=-0.035t3+1.071t2-13.97t+68.71,R2=0.969;

豆沙包餡:T=-0.026t3+0.880t2-13.25t+82.85,R2=0.991;

蓮蓉包瓤:T=-0.086t3+2.121t2-20.22t+77.36,R2=0.952;

蓮蓉包餡:T=-0.052t3+1.625t2-19.52t+92.16,R2=0.992。

回歸方程的R2均大于0.95,表示三種包點在預(yù)冷速凍過程中的溫度與時間顯著相關(guān),并且餡料溫度變化的曲線擬合度較高。在預(yù)冷的前期溫度下降較快,后期相對較緩慢,這是由于包點的溫度與預(yù)冷間的溫度逐漸接近。在速凍的前期包點溫度下降較快,是因為此階段是在凍結(jié)點之前,放出顯熱,主要通過對流換熱降低溫度,顯熱量與包點在整個速凍過程中放出的熱量相較少;后期當包點餡的溫度達到凍結(jié)點后,包點中的絕大部分的水凍成了冰,這個過程中包點放出的相變潛熱遠高于顯熱,表現(xiàn)為曲線較平緩,即是通過包點的最大冰晶生成帶的時間段[10]。溫度下降規(guī)律與Hamdami[3,11]等的研究結(jié)果一致。

包點瓤的降溫速率比餡的快,是因為瓤在餡的外面,瓤首先與較低的溫度接觸,同時瓤的成分主要是小麥粉,而豆沙餡和蓮蓉餡的主要成分是紅豆、蓮子和糖,紅豆和蓮子都是低脂肪、高碳水化合物和蛋白質(zhì)[12-13],所以瓤和餡的傳熱有差別。包點的表面主要是與環(huán)境之間的對流換熱,使其溫度下降,而內(nèi)部是表面的冷空氣傳入包點內(nèi)部使其逐漸降溫,熱量傳遞的載體不同,所以降溫速率不一樣。不同包點瓤和餡的降溫速率各不相同,是由于瓤的厚度不同(表2)和面團制作時加入的油的量不同等,瓤的厚度大傳熱距離就大等,另外,餡料的濕基含水率、水分活度等的不同也會影響降溫速率,由表1可知,豆沙餡的水分含量和水分活度相對較高,所以速凍過程中放出的相變潛熱較大,因而,豆沙包瓤和餡的溫度下降的較慢,這與Datta[14]的研究結(jié)果一致。

2.3 預(yù)冷速凍過程包點各層的濕基含水率變化

表3 預(yù)冷速凍過程中豆沙包和蓮蓉包各層的濕基含水率變化Table 3 The wet basis moisture content change of each layer of red bean paste and lotus seed paste buns in the process of pre-cooling and fast freezing

注:數(shù)值表示為均值±標準偏差,同列若有相同字母,表明差異不顯著(p>0.05);若字母都不相同,表明差異性顯著(p<0.05),下同。由表3可知,包點皮的濕基含水率變化量是最大的,速凍過程各層的濕基含水率變化量小于預(yù)冷過程的。對其結(jié)果進行顯著性分析,得出預(yù)冷速凍前后包點各層的濕基含水率均顯著下降(p<0.05)。其中蓮蓉包的w皮的變化量大于豆沙包的,而豆沙包w瓤和w餡的變化量則大于蓮蓉包的。雖然包點w皮的變化量比較大,但是由于其所占整個包點的比例比較小(表1),因而包點整體的質(zhì)量變化不大。然而如果包點皮的濕基含水率變化過大,那么速凍之后就會出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象。

包點在預(yù)冷前10min由于表面與環(huán)境的溫差較大,所以皮的濕基含水率變化較明顯,隨著溫差的減小,濕基含水率的變化漸緩。由于表面和內(nèi)部溫差、水蒸汽壓差的存在,包點內(nèi)部的水分向表皮遷移,但由于有皮阻擋著,而不是與環(huán)境直接接觸,所以瓤的濕基含水率變化沒有那么明顯,餡料也是同樣。在速凍階段,包點中的水分是由外層向內(nèi)層逐漸凍結(jié),在這個過程中,由于內(nèi)部相變潛熱的存在,各層溫度的差異就沒有預(yù)冷時那么明顯,所以包點內(nèi)部濕基含水率的變化相對較小[10]。預(yù)冷速凍過程中各層的濕基含水率變化情況與Hamdami[3,11]等研究的結(jié)果一致。

蓮蓉包和豆沙包濕基含水率變化不同,主要是因為包點的溫度下降速率不同(如圖2所示),另外還有水分的遷移距離(如表1所示)以及餡料的糖度不同等。有研究表明如果食品中存在脂肪,那么能明顯降低水分的擴散能力[10],而豆沙包面團中的油含量高于蓮蓉包的,并且瓤和餡的水分也會向表皮遷移,所以蓮蓉包皮的濕基含水率變化量大于豆沙包皮的。另外可能由于豆沙包的瓤和餡的起點濕基含水率比較高,并且豆沙餡的水分活度較高一點,所以相對的濕基含水率變化量偏大。

2.4 蒸汽復(fù)熱過程中包點各層的升溫曲線及傳熱性能

速凍包點食用前都會經(jīng)過復(fù)熱,一般采用蒸汽復(fù)熱,既簡單又實用。由圖3可以看出,各包點皮溫度上升最快,曲線最陡,80℃之前的升溫曲線幾乎是一條直線,80℃升高到100℃需要3min左右,5min后均達到了100℃;瓤的溫度曲線相對較平緩,上升到100℃需要8～9min;包點的餡溫度上升曲線最平緩,需要11～12min才能升高到100℃。這是由于包點皮溫度是與蒸汽進行對流換熱使其溫度升高,所以升溫最快。而包點內(nèi)部是通過熱傳導(dǎo),由表皮傳到中心部位,使內(nèi)部溫度升高,所以傳遞熱量的快慢就取決于包點的大小、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、成分特性等。

圖3 蒸汽復(fù)熱過程中包點各層的升溫曲線Fig.3 Each layer of buns steam reheating temperature curve注:a豆沙包,b蓮蓉包。

包點復(fù)熱過程中各層的升溫曲線可以符合Logistic模型[15],但由于初始值是負值,所以將模型變形,整體向上平移,得到模型(1):

式(1)

其中：T-包點內(nèi)部各層的溫度,℃;Tm(100℃)-常壓下飽和蒸汽溫度;a-開始蒸汽復(fù)熱時包點的各層負值溫度,℃;t-加熱時間(s);c-與初始溫度和飽和溫度有關(guān)的參數(shù);k-傳熱性能參數(shù),但k值不是導(dǎo)熱系數(shù),k值大,表明傳熱性能好。

表4 蒸汽復(fù)熱包點各層k、R2和p值Table 4 k,R2 and p values of each layer of buns under steam reheating

表5 蒸汽復(fù)熱前后各包點皮、瓤和餡的濕基含水率Table 5 The wet basis moisture content of crust,crumb and stuffing in buns before and after steam reheating

對(1)進行變形得到:

式(2)

其中b是與c有關(guān)的常數(shù)。因而可以由直線的斜率近似求出k值。

采用SPSS軟件對其進行回歸,如表4所示,得出R2均大于0.90,并且回歸模型方差均達極顯著水平(p<0.01),表明可以用此模型來描述包點各層的升溫規(guī)律。根據(jù)方程(2)求出各包點各層的近似k值(R2>0.90)(表4)。有研究表明,食品的熱擴散能力的大小與食品的成分[16]、水分含量[17-18]等有關(guān)。由于蒸汽復(fù)熱是從外向內(nèi)的加熱過程,由于熱量的傳遞,包點內(nèi)部的冰晶逐漸融化、組織結(jié)構(gòu)[8]、成分以及包點的大小等都會影響溫度的變化情況,所以各包點、各層之間的傳熱性能(k值)存在差異。

由于蓮蓉包的皮和瓤較薄,傳熱距離短、油脂含量較低,所以蓮蓉包皮瓤的傳熱性能較大。另外,由于蓮蓉包皮和瓤的傳熱比較快、餡料的質(zhì)量較小等,熱量由外向內(nèi)傳遞,所以餡料的傳熱性能也較大。

2.5 蒸汽復(fù)熱前后包點各層濕基含水率變化

由表5可以看出,凍藏2個月后,與速凍后包點各層的濕基含水率相比,w皮、w瓤和w餡均降低,豆沙包w皮、w瓤和w餡的變化量分別為0.8%、0.44%和0.62%,蓮蓉包的則分別為1.28%、0.24%和0.07%。蒸汽復(fù)熱后,包點w皮、w瓤和w餡均顯著增加(p<0.05),其中w皮的變化量最大,蓮蓉包的w皮的變化量大于豆沙包的,而豆沙包w瓤和w餡的變化量則大于蓮蓉包的。這是由于在蒸汽復(fù)熱過程中,包點的外界環(huán)境含有較多的飽和水蒸汽,不但能使包點的水分不會蒸發(fā)損失,而且還可以有效補充包點的水分[19]。

此外,林向陽[20]等研究了微波復(fù)熱冷凍饅頭,結(jié)果表明在微波中加水(類似于蒸汽復(fù)熱)可以給饅頭補充一部分水分,感官品質(zhì)較好。Huang[8]等研究表明蒸汽復(fù)熱過程中,蒸汽通量在粗糙多孔介質(zhì)中擴散率相對較高。所以蒸汽復(fù)熱的水分遷移是由外向內(nèi),豆沙包和蓮蓉包的復(fù)熱之后的濕基含水率,與預(yù)冷前的包點的w皮、w瓤和w餡相比有差別但變化不大(表1),這可能是由于凍藏過程中冰晶的生長對結(jié)構(gòu)的破壞[21],使其持水能力下降等,同時說明蒸汽復(fù)熱可以為蓉沙類包點補償水分。

3 結(jié)論

通過對廣式蓉沙類包點(豆沙包和蓮蓉包)各層在速凍和復(fù)熱(凍藏2個月后)過程中的溫度和濕基含水率的變化研究,得出以下結(jié)論:

在預(yù)冷速凍過程中,包點各層的溫度與時間顯著相關(guān)(R2>0.95),并且下降曲線呈現(xiàn)先陡后緩的趨勢,各層的溫度下降速率為皮>瓤>餡,并且蓮蓉包各層的降溫速率大于豆沙包的;包點各層的濕基含水率均顯著下降(p<0.05),并且w皮的下降最為明顯,蓮蓉包的w皮的變化量大于豆沙包的,而豆沙包的w瓤和w餡的變化量則大于蓮蓉包的。

在蒸汽復(fù)熱過程中,包點的升溫曲線符合Logistic模型,表皮溫度升高最快,在5min后就升到了100℃,瓤的需要8～9min左右,而餡則需要11～12min,蓮蓉包皮、瓤和餡的傳熱性能(k值)均大于豆沙包的;包點的w皮、w瓤和w餡均顯著增加(p<0.05),其中w皮的變化量最大,蓮蓉包的w皮的變化量大于豆沙包的,而豆沙包w瓤和w餡的變化量則大于蓮蓉包的,與預(yù)冷前的包點的w皮、w瓤和w餡相比差別不大,說明蒸汽復(fù)熱可以為廣式蓉沙類包點補償一部分水分。

因此應(yīng)保證包點在預(yù)冷和速凍后的中心溫度分別降到15℃和-5℃,并且速凍在30min內(nèi)完成,以減少水分的散失。但是對于不同復(fù)熱方式對速凍包點溫度、水分和品質(zhì)的影響還有待研究。

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Temperature and moisture changes during Cantonese lotus-seed-paste and bean-paste buns under quick-frozen and steam reheating

LIU Yan-fang1,LI Bian-sheng1,RUAN Zheng1,*,HUANG Jia-rong2,LUO Yong-bao2

(1.College of Light Industry and Food Sciences,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China;2.Million Harvest Dongguan Company Limited,Dongguan 523460,China)

This article studied the temperature and wet basis moisture content changes of layers(crust,crumb and stuffing)during Cantonese lotus-seed-paste and red-bean-paste buns under quick-frozen and steam reheating(frozen storage two months later). The results showed that:the temperature drop rate of crust in buns was the biggest ,while the stuffing was the smallest,and the cooling rate of each layer in lotus-seed-paste bun were bigger than red-seed-paste bun’s during pre-cooling and quick-frozen process. The water content of the crust,crumb and stuffing for buns were significantly decreased(p<0.05),which the crusts showed the maximum reductions of water contents. Compared with the each layer of two buns,the crust of lotus-seed-paste bun,the crumb and stuffing of red bean paste bun showed the bigger reductions of water contents respectively. In the process of steam reheating,the temperature rising curves of buns conformed to the Logistic model,and the regular pattern of each layer heating rates in buns was agreed with the temperature drop rate. The k value of each layer in lotus-seed-paste bun were bigger than red-seed-paste bun’s. The water content of the crust,crumb and stuffing of buns were significantly increased(p<0.05),which the crusts showed the maximum addition of water contents. Compared with the each layer of two buns,the crust of lotus-seed-paste bun,the crumb and stuffing of red bean paste bun showed the bigger addition of water contents respectively. This proved that steam reheating could supply some moisture for Cantonese lotus-seed-paste and bean-paste buns.

Cantonese lotus-seed-paste and bean-paste;buns;quick-frozen;reheating;temperature;wet basis moisture content

2014-08-11

劉艷芳(1989-),女,碩士,研究方向:食品加工和保藏。

*通訊作者:阮征(1972-),女,博士,副教授,研究方向:食品加工與保藏。

廣東省教育部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項目(2012B090600003)。

TS201.1

A

1002-0306(2015)11-0131-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.11.018