黄花菜真空冷冻干燥工艺优化研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)南京野生植物综合利用研究院 作者:许国宁

  为了提高黄花菜的干制品品质和优化真空冷冻干燥工艺,以还原糖含量、维生素C含量和复水比为评价指标,通过Design-Expert软件的Central Composite Design方法设计黄花菜干制的工艺,建立评价指标与物料装载量和加热板温度影响因素之间的回归数学模型。结合响应面分析方法对黄花菜真空冷冻干燥工艺进行优化,确定了真空冷冻干燥黄花菜的最佳工艺条件为:物料装载量为225g,加热板温度为50℃。

  黄花菜开花季节正处于6~8月的高温多雨季节,在常温下黄花菜的耐贮藏性能极差,一般2d后全部开花,第3d就腐烂变质。即使在冷藏条件(温度在0~5℃间)下,黄花菜在7d后也易发生腐败变质。所以,为了延长黄花菜的保藏时间,脱水干制是黄花菜贮藏、市场流通的常用加工方式。真空冷冻干燥技术是在低温和真空状态下进行的,其加工过程处于基本无氧和完全避光的环境中,使食品中的成分不会发生剧烈的化学反应,原理是建立于把已经冷冻的黄花菜放在压力低于水的三相点压力条件下时,黄花菜中的固态冰可以直接转化为气态的水蒸气散出,在保持原物料的外观形状的前提下达到干燥目的。

  因此,真空冷冻干燥得到的产品保持了新鲜食品所具有的色泽、香气、味道、形状和有效地保存了食品中的各种维生素、碳水化合物和蛋白质等营养成分。通过对真空冷冻干燥原理的理论分析及设备的要求,选取物料厚度和加热板温度作为本实验的考察因素。利用中心旋转组合设计实验方法确定真空冷冻干燥黄花菜的最佳工艺条件。

  1、材料与方法

  1.1、材料与仪器

  黄花菜取于江苏省宿迁市泗阳县丁庄大菜黄花菜生产基地,品种为大乌嘴。大乌嘴的采摘标准为:黄花菜的长度丰满,花蕾饱满,颜色黄绿,花瓣上纵沟明显,颜色呈现黄绿色。采收时间为晚上采收,采收之后马上冷藏处理。

  H6-LED电子天平中国凯丰集团有限公司;EL-410S电子天平上海民仪电子有限公司;专用冷冻机;ZDG-0.25型真空冻干机工作条件:加热板温度:常温~150℃,冷阱工作温度:-30~-45℃,工作真空度:13~133Pa,烟台冰轮股份有限公司;DT9208A数字万能表;SHZ-Ⅲ型循环水真空泵上海亚荣生化仪器厂;电热恒温水浴锅上海沪南科学仪器联营厂;TU-1800紫外可见分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司;电热鼓风干燥箱南京电器三厂;微型高速万能试样粉碎机天津市泰斯特仪器有限公司;冰箱西门子。

  1.2、实验方法

  1.2.1、工艺流程原料选择→预处理→预冻处理→真空冷冻干燥→包装→贮藏选择个大饱满,花嘴未裂,色泽稍微发黄,三条接缝十分明显的黄花菜作为原料。经去花蒂、清洗后,在1%盐水中以(95±1)℃条件漂烫50s[5-6],迅速冷却、沥干,再进行冷冻处理,然后就可以在设定的条件下进行真空冷冻干燥。

  1.2.2、真空冷冻干燥工艺优化实验设计在单体冷冻机-45℃条件下进行预冷冻处理,以干燥室的压强为26.1~33.2Pa,冷阱温度是-35~-45℃条件下进行真空冷冻干燥。以复水性对不同载样量、加热板温度下的干制黄花菜进行评价,确定在单因素条件下的复水性的变化特征。

  为建立干燥条件优化的数学模型,分析实验指标与实验的各个影响因子的内在联系,以装载量、加热板温度为实验因素,应用Design-Expert V8.06统计分析软件的Central Composite Design对实验进行设计,同时对数据进行处理、求出回归方程和绘制响应曲面图。干制品的含水率和复水性是脱水蔬菜品质的重要指标,对干制品的感官鉴定是评价脱水蔬菜总体可接受度的重要方法。在黄花菜含水率不大于15%条件下,通过各个影响因素变化时,探讨黄花菜干制品的感官品质、还原糖含量、抗坏血酸含量、复水比等指标变化的内在规律性,确定真空冷冻干燥黄花菜的最佳工艺参数。

表1 黄花菜真空冷冻干燥实验因素设计

黄花菜真空冷冻干燥实验因素设计

  1.3、指标测定

  1.3.1 共晶点测定采用电阻法来测量黄花菜的共晶点。

  1.3.2、还原糖含量的测定3,5-二硝基水杨酸比色法。

  1.3.3、维生素C含量的测定2,4-二硝基苯肼比色法。

  1.3.4、复水比的测定取5g干制黄花菜浸入98℃蒸馏水中,每隔1min取出后,放入布氏漏斗的滤纸上,布氏漏斗置于抽滤长颈瓶上,长颈瓶与真空泵相连,用真空泵抽干真空30s,除去表面水分,取出称重。直至质量恒重,样品完全复水。每样重复3次,取其平均值。复水比(RR)计算公式为:

黄花菜真空冷冻干燥实验因素设计

  式中:Wx:复水后黄花菜总重量,g;Wd:复水前的干品总重量,g。

  3、结论

  共晶点的测定是研究金针菜真空冷冻干燥的重要环节。通过电阻法测定黄花菜的冰晶点,得知电阻在温度降至-18~-32℃时,电阻值就会突然增大。所以,结合预冻设备设置条件,本实验确定预冻的温度为-45℃。

  通过中心组合实验,利用Design-Expert软件的CCD,以加热板温度、物料装载量为因素,以真空冷冻干燥黄花菜的维生素C含量、复水比和还原糖含量为指标,建立了各指标与影响因素之间的回归数学模型,应用响应面分析,确定了真空冷冻干燥黄花菜的最佳工艺条件为:物料装载量为225g,加热板温度为50℃。

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