菠蘿蜜熱風(fēng)—變溫壓差膨化干燥工藝研究

王 萍 易建勇 畢金峰劉 璇 周林燕陳芹芹 鐘耀廣

（1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京 100193）

菠蘿蜜果樹(shù)為四季常青樹(shù)，可常年掛果，果實(shí)較大，產(chǎn)量高。成熟的菠蘿蜜果肉顏色為黃色，味道鮮美、氣味芬芳、含有豐富的蛋白質(zhì)、VA、VC、鈣、鎂、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及類胡蘿卜素、多酚等抗氧化物質(zhì)，具有“熱帶水果皇后”的美譽(yù)［1，2］。菠蘿蜜一般以鮮食為主，也可烹調(diào)食用。菠蘿蜜采后貯藏期短，常溫下僅可貯藏2～3d，在12℃下也只能貯藏20d左右［2，3］。

目前市場(chǎng)上最常見(jiàn)的菠蘿蜜加工產(chǎn)品主要是油炸和真空冷凍菠蘿蜜脆片。油炸的菠蘿蜜產(chǎn)品口感酥脆、色澤誘人，但營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失嚴(yán)重，油含量高，長(zhǎng)期食用會(huì)對(duì)人體有害，此外油炸的產(chǎn)品由于脂肪氧化作用不耐貯藏［4］；真空冷凍干燥可以較好地保留產(chǎn)品的色澤、芳香氣味以及營(yíng)養(yǎng)成分，產(chǎn)品外觀好、口感佳，但是真空冷凍干燥周期長(zhǎng)，能源消耗大，導(dǎo)致產(chǎn)品成本高，此外真空冷凍干燥產(chǎn)品易吸潮，貯藏過(guò)程中產(chǎn)品色澤變化嚴(yán)重［5］。

變溫壓差膨化干燥是近幾年來(lái)新興起的一種新型非油炸干燥果蔬產(chǎn)品的技術(shù)，又稱為爆炸膨化干燥，主要設(shè)備包括蒸汽發(fā)生器、真空泵、膨化罐及水循環(huán)。其原理是首先由蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，使膨化罐升溫，達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，將物料均勻地置于膨化罐內(nèi)，待物料溫度達(dá)到膨化溫度時(shí)，使膨化罐中的壓力瞬間降低，達(dá)到真空狀態(tài)，產(chǎn)品內(nèi)部的水分瞬間蒸發(fā)，從而使物料膨脹、形成多孔結(jié)構(gòu)，然后降溫，讓膨化后的物料在較低溫度下的真空環(huán)境下進(jìn)一步干燥［6］。利用變溫壓差膨化生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品不含任何添加劑，保留了原料絕大多數(shù)的風(fēng)味、色澤和營(yíng)養(yǎng)，且口感酥脆［7］。目前，國(guó)內(nèi)外的研究者們對(duì)多種果蔬變溫壓差膨化工藝及機(jī)理進(jìn)行了相關(guān)研究，如 哈 密 瓜［8］、冬 棗［9］、蘋(píng) 果［10］、芒 果［4］、香 蕉［11］、茶葉［12］、馬鈴薯［13］等。

本研究擬以菠蘿蜜為原料，首先研究熱風(fēng)干燥，再研究變溫壓差膨化干燥。在熱風(fēng)干燥特性研究的基礎(chǔ)以上，確定熱風(fēng)最佳干燥溫度，探討熱風(fēng)預(yù)干燥時(shí)間、膨化溫度、抽真空溫度、抽真空時(shí)間、膨化次數(shù)5個(gè)因素對(duì)熱風(fēng)—變溫壓差膨化干燥的菠蘿蜜產(chǎn)品的色澤、脆度、硬度、復(fù)水性的影響，旨在獲得菠蘿蜜熱風(fēng)—變溫壓差膨化聯(lián)合干燥最佳工藝條件。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

1.1.1 試驗(yàn)材料

菠蘿蜜：馬來(lái)西亞6號(hào)，產(chǎn)地海南，七分熟左右，購(gòu)買(mǎi)于北京市新發(fā)地水果批發(fā)市場(chǎng)。菠蘿蜜去皮取果后，將整果放在－40℃環(huán)境中冷凍待用，試驗(yàn)時(shí)解凍去核后切成1cm×5cm左右的條狀。

1.1.2 試驗(yàn)設(shè)備

變溫壓差果蔬膨化干燥設(shè)備：QDPH1021型，天津市勤德新材料科技有限公司；

電熱恒溫鼓風(fēng)箱：DHG－9123A型，上海精宏試驗(yàn)設(shè)備有限公司；

質(zhì) 構(gòu) 儀：Ta.XT 2i/50 型，英 國(guó) Stable Micro System公司；

色彩色差儀：D25L型，美國(guó)Huterlab公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

（1）熱風(fēng)干燥：新鮮菠蘿蜜→去皮→切半、取花序軸→取果苞→清洗→整果－40℃下貯藏→自然解凍→切分→熱風(fēng)干燥（50，60，70，80℃）→菠蘿蜜干

（2）聯(lián)合干燥：新鮮菠蘿蜜→去皮→切半、取花序軸→取果苞→清洗→整果－40℃下貯藏→自然解凍→切分→熱風(fēng)干燥（60℃）→變溫壓差膨化干燥→菠蘿蜜干

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定方法

（1）含水率：采用直接干燥法。將干燥后的菠蘿蜜放在105℃的烘箱中烘干至恒重［14］，稱重。

（2）水分比：水分比 （moisture ratio）表示物料水分含有率［15］，按式（1）計(jì)算：

式中：

MR——水分比；

M0——菠蘿蜜初始干基含水率，g/g；

Me——菠蘿蜜干燥絕干時(shí)干基含水率，g/g；

Mt——菠蘿蜜在干燥t時(shí)刻的干基含水率，g/g。

（3）干燥速率：干燥速率（drying rate）表示干燥過(guò)程中物料脫水速度的快慢［16］，按式（2）計(jì)算：

式中：

DR——干燥速率，g/（g·h）；

Mt1、Mt2——干燥過(guò)程中為t1和t2時(shí)菠蘿蜜的干基含水率，g/g。

（4）色澤：參照文獻(xiàn)［17］。

（5）脆度和硬度：參照文獻(xiàn)［7］。

（6）復(fù)水性：稱取一定量的菠蘿蜜產(chǎn)品放在150mL的燒杯中，加入100mL的蒸餾水，將其放在60℃下的水浴鍋中加熱1.5h取出，測(cè)其質(zhì)量［18］。復(fù)水性的大小用復(fù)水比表示，按式（3）計(jì)算：

式中：

RR——樣品的復(fù)水比；

W0——樣品的初始重量，g；

W——樣品復(fù)水后的重量，g。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Origin 8.0和SPSS 19.0軟件進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱風(fēng)干燥溫度的確定

2.1.1 熱風(fēng)干燥特性研究 由圖1可知，菠蘿蜜在熱風(fēng)干燥前期水分比快速下降，后期下降趨勢(shì)緩慢；但隨著干燥溫度的升高，菠蘿蜜水分散失速度增加，達(dá)到相同水分比所用的時(shí)間更少。由圖2可知，溫度越高，菠蘿蜜的干燥速率越大，但菠蘿蜜的熱風(fēng)干燥過(guò)程為降速過(guò)程，當(dāng)干燥時(shí)間達(dá)到4h后，菠蘿蜜的干燥速率極小，水分散失速度降低。在60，70，80℃的干燥條件下，菠蘿蜜樣品的水分比達(dá)到0.05分別需要11，9，6h，而50℃下干燥12h仍無(wú)法達(dá)到0.05，因此干燥過(guò)程中將不予考慮50℃及以下的干燥溫度。

圖2 菠蘿蜜不同溫度下干燥速率曲線圖Figure 2 Drying rate curves of jackfruit under different hot air temperatures

圖3 不同熱風(fēng)溫度對(duì)菠蘿蜜色澤的影響Figure 3 Effect of different hot air drying temperature on the jackfruit color

2.1.2 熱風(fēng)干燥對(duì)菠蘿蜜色澤的影響 由圖3可知，不同熱風(fēng)溫度對(duì)菠蘿蜜的L值和b值均具有顯著的影響。溫度越高，菠蘿蜜的L值和b值越小，表明菠蘿蜜色澤變化越大，產(chǎn)品色澤越差，其中80℃及以上的熱風(fēng)溫度不適宜菠蘿蜜產(chǎn)品干燥。由于色澤是產(chǎn)品質(zhì)量最直觀的感官指標(biāo)之一，能夠直接影響消費(fèi)者的選擇［19］，因此在預(yù)干燥溫度選擇上將色澤作為最主要的選擇指標(biāo)。結(jié)合圖1～3的分析結(jié)果，最終確定60℃為聯(lián)合干燥最佳預(yù)干燥溫度。

2.2 菠蘿蜜熱風(fēng)—變溫壓差膨化聯(lián)合干燥工藝研究

熱風(fēng)—變溫壓差膨化聯(lián)合干燥過(guò)程選取熱風(fēng)預(yù)留水分含量、膨化溫度、抽真空溫度、抽真空時(shí)間、膨化次數(shù)5個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，考察它們對(duì)菠蘿蜜產(chǎn)品的色澤（ΔE、L、b值）、硬度、脆度、復(fù)水性的影響。

2.2.1 熱風(fēng)預(yù)留水分含量對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響 將菠蘿蜜放在60℃熱風(fēng)下進(jìn)行預(yù)干燥，時(shí)間分別設(shè)定為1.0，2.0，3.0，4.0h，預(yù)干燥后的菠蘿蜜的預(yù)留水分含量約為：64.14%，41.66%，27.53%，18.55%。預(yù)干燥后的菠蘿蜜進(jìn)一步進(jìn)行變溫壓差膨化干燥，膨化條件分別為：膨化溫度90℃，抽真空溫度60℃，抽真空時(shí)間2.5h，膨化次數(shù)5次，停滯時(shí)間5min，真空度－0.098MPa。熱風(fēng)預(yù)留水分含量對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響見(jiàn)表1。

表1 預(yù)留水分含量對(duì)菠蘿蜜熱風(fēng)—膨化聯(lián)合產(chǎn)品品質(zhì)的影響Table 1 Effect of pre－reserved water content on the jackfruit product dried by hot air－explosion puffing drying

由表1可知，熱風(fēng)預(yù)留水分含量對(duì)菠蘿蜜的色澤值影響顯著，當(dāng)預(yù)留水分含量為27.53%時(shí)，產(chǎn)品的ΔE值最小，L、b值最大；熱風(fēng)預(yù)留水分含量對(duì)產(chǎn)品硬度值沒(méi)有顯著差異性；當(dāng)預(yù)留水分含量過(guò)低時(shí)，產(chǎn)品的脆度值較小，復(fù)水性較差，出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因可能菠蘿蜜預(yù)留水分含量較高時(shí)，相同膨化干燥時(shí)間后產(chǎn)品的含水率較高；當(dāng)熱風(fēng)預(yù)留水分含量分別為64.14%，41.66%時(shí)，產(chǎn)品的脆度和復(fù)水比均沒(méi)有顯著差異性，根據(jù)產(chǎn)品指標(biāo)選擇優(yōu)先順序：色澤＞脆度＞硬度＞復(fù)水性，確定當(dāng)熱風(fēng)預(yù)留水分含量為27.53%時(shí)最佳，此時(shí)膨化后的產(chǎn)品色澤好，脆度和復(fù)水性良好。

2.2.2 膨化溫度對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響 確定熱風(fēng)預(yù)干燥溫度為60℃，熱風(fēng)預(yù)留水分含量為27.53%，變溫壓差膨化干燥條件分別為：抽真空溫度60℃，抽真空時(shí)間2.5h，膨化次數(shù)5次，停滯時(shí)間5min，真空度－0.098MPa，膨化溫度分別設(shè)定為80，90，100，110℃，膨化溫度對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響見(jiàn)表2。

由表2可知，膨化溫度對(duì)于菠蘿蜜產(chǎn)品的色澤具有顯著性影響，當(dāng)膨化溫度為90℃時(shí)，產(chǎn)品與鮮樣的差值ΔE最小，L、b值最大；膨化溫度對(duì)產(chǎn)品的硬度和脆度的影響不顯著，對(duì)復(fù)水性的影響在90℃時(shí)與其它3個(gè)溫度下的有顯著性差異，原因分析可能是膨化溫度較低時(shí)，不能起到很好的膨化作用，由于本試驗(yàn)中設(shè)置有5min的停滯時(shí)間，當(dāng)膨化溫度較高時(shí)，由于菠蘿蜜含糖量較高，產(chǎn)品表面易發(fā)生焦糖化作用，從而會(huì)影響其復(fù)水能力。綜合分析可知，膨化溫度為90℃時(shí)產(chǎn)品品質(zhì)最佳。

表2 膨化溫度對(duì)菠蘿蜜熱風(fēng)—膨化聯(lián)合產(chǎn)品品質(zhì)的影響Table 2 Effect of puffing temperature on the jackfruit product dried by hot air－explosion puffing drying

2.2.3 抽真空溫度對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響 確定熱風(fēng)預(yù)干燥溫度為60℃，熱風(fēng)預(yù)留水分含量為27.53%，膨化溫度為90℃，變溫壓差膨化其它干燥條件分別為：抽真空時(shí)間2.5h，膨化次數(shù)5次，停滯時(shí)間5min，真空度－0.098MPa，抽真空溫度分別設(shè)定為60，65，70，75℃，考查抽真空溫度對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響（見(jiàn)表3）。

由表3可知，抽真空溫度對(duì)于菠蘿蜜產(chǎn)品的色澤值影響顯著，隨著抽真空溫度的升高，菠蘿蜜產(chǎn)品的色澤差值ΔE逐漸增大，L、b值逐漸減小，這是由于菠蘿蜜的主要成色物質(zhì)為類胡蘿卜素［20］，而類胡蘿卜素對(duì)光、熱等條件敏感，溫度較高時(shí)，類胡蘿卜素降解嚴(yán)重［21］。抽真空溫度對(duì)產(chǎn)品的脆度和硬度影響不顯著，復(fù)水性隨著抽真空溫度的升高逐漸變差，這可能是菠蘿蜜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)在溫度較高時(shí)破壞嚴(yán)重，影響其復(fù)水能力。綜合分析可知，抽真空溫度為60℃時(shí)產(chǎn)品品質(zhì)最好。

表3 抽真空溫度對(duì)菠蘿蜜熱風(fēng)－膨化聯(lián)合產(chǎn)品品質(zhì)的影響Table 3 Effect of vacuum temperature on the jackfruit product dried by hot air－explosion puffing drying

2.2.4 抽真空時(shí)間對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響 確定熱風(fēng)預(yù)干燥溫度為60℃，熱風(fēng)預(yù)留水分含量為27.53%，膨化溫度為90℃，抽真空溫度為60℃，變溫壓差膨化其它干燥條件分別為：膨化次數(shù)5次，停滯時(shí)間5min，真空度－0.098MPa，抽真空時(shí)間分別設(shè)定為1.5，2.0，2.5，3.0h，考查抽真空時(shí)間對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響（見(jiàn)表4）。

表4 抽真空時(shí)間對(duì)菠蘿蜜熱風(fēng)—膨化聯(lián)合產(chǎn)品品質(zhì)的影響Table 4 Effect of vacuum drying time on the jackfruit product dried by hot air－explosion puffing drying

由表4可知，抽真空時(shí)間較短時(shí)，菠蘿蜜產(chǎn)品只能達(dá)到半干的狀態(tài)，此時(shí)產(chǎn)品的色澤和復(fù)水性較差，雖然硬度較小，但是脆度也較小；抽真空時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，菠蘿蜜產(chǎn)品會(huì)發(fā)生焦糊現(xiàn)象，產(chǎn)品色澤較差，組織也會(huì)受到嚴(yán)重的破壞，從而影響其復(fù)水能力。綜合分析可知，抽真空時(shí)間為2.5h時(shí)產(chǎn)品品質(zhì)最好。

2.2.5 膨化次數(shù)對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響 確定熱風(fēng)預(yù)干燥溫度為60℃，熱風(fēng)預(yù)留水分含量為27.53%，膨化溫度為90℃，抽真空溫度為60℃，抽真空時(shí)間為2.5h，變溫壓差膨化其它干燥條件分別為：停滯時(shí)間5min，真空度－0.098MPa，膨化次數(shù)分別設(shè)定為1，3，5，7次，考察膨化次數(shù)對(duì)聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響（見(jiàn)表5）。

由表5可知，在一定的膨化次數(shù)內(nèi)，隨著膨化次數(shù)的增加，產(chǎn)品的色澤差值ΔE逐漸減小，L、b值增大，但是當(dāng)超過(guò)一定的次數(shù)后，色澤差值ΔE增大，L、b值變小，這是由于膨化是在90℃的溫度下進(jìn)行的，膨化次數(shù)越多，菠蘿蜜在高溫下的時(shí)間越久，類胡蘿卜素分解越嚴(yán)重；當(dāng)膨化次數(shù)僅1次時(shí)，產(chǎn)品的硬度值較大，在其它膨化次數(shù)下，產(chǎn)品硬度之間沒(méi)有顯著差異性；產(chǎn)品脆度和復(fù)水性受膨化次數(shù)的影響也不顯著。綜合分析可知，膨化次數(shù)為5次時(shí)產(chǎn)品品質(zhì)最好。

表5 膨化次數(shù)對(duì)菠蘿蜜熱風(fēng)—膨化聯(lián)合產(chǎn)品品質(zhì)的影響Table 5 Effect of puffing times on the jackfruit product dried by hot air－explosion puffing drying

3 結(jié)論

本試驗(yàn)將新型變溫壓差膨化干燥技術(shù)與傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合，研究其對(duì)菠蘿蜜產(chǎn)品的影響。結(jié)果表明，采用熱風(fēng)—變溫壓差膨化聯(lián)合干燥技術(shù)生產(chǎn)的菠蘿蜜脆片品質(zhì)較好，其中熱風(fēng)預(yù)干燥時(shí)間、抽真空溫度、抽真空時(shí)間對(duì)菠蘿蜜膨化產(chǎn)品的品質(zhì)影響最大，其次為膨化溫度和膨化次數(shù)。綜合試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，菠蘿蜜膨化的較適宜條件為：熱風(fēng)預(yù)干燥溫度60℃，熱風(fēng)預(yù)留水分含量27.53%，膨化溫度90℃，抽真空溫度60℃，抽真空時(shí)間2.5h，膨化次數(shù)5次，停滯時(shí)間5min，真空度－0.098MPa。

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