胡萝卜真空冷冻干燥试验

张艳红

【期刊名称】《《农业工程》》 【年(卷),期】2019(009)011 【总页数】4页(P52-55)

【关键词】胡萝卜; 真空冷冻干燥; 工艺优化 【作 者】张艳红

【作者单位】北京市农业机械试验鉴定推广站 北京100079 【正文语种】中 文 【中图分类】TS255.5 0 引言

胡萝卜营养丰富，具有防癌、抗癌和预防多种疾病的作用，素有“小人参”之称。胡萝卜含有丰富的胡萝卜素，有利于养肝明目；含有丰富的植物纤维，有助于肠胃消化；含有多种维生素，可以提高人体免疫力[1]。

胡萝卜作为一日三餐的普通蔬菜，食用方法主要是炒和炖，很少用作方便、快捷和营养的休闲食品。研究适宜胡萝卜的干燥工艺，加快胡萝卜干燥加工，对提高胡萝卜经济效益有重要意义[2]。

试验采用不同真空冷冻干燥工艺参数对新鲜胡萝卜切片进行真空冷冻干燥，研究不同工艺参数对冻干胡萝卜片品质的影响，目的在于探索胡萝卜真空冷冻干燥机理，

探索适宜的胡萝卜片真空冷冻干燥技术参数，为胡萝卜工厂化真空冷冻干燥生产奠定基础、提供参考。 1 试验材料与仪器 1.1试验材料

试验选用市售红映二号红雨品种胡萝卜。 1.2试验仪器

试验采用的仪器与设备如表1所示。

表1 试验仪器与设备Tab.1 Test instruments and equipments名称型号厂家真空冷冻干燥机Pilot5-8M北京博医康实验仪器有限公司精密电子天平JCS-300哈尔滨众汇衡器有限公司电子天平ACS-30-J广东香山衡业集团股份有限公司恒温水浴锅HH-4常州智博瑞仪器制造有限公司水分快速检测仪MB25奥豪斯仪器(常州)有限公司真空包装机V1深圳瑞郎克斯科技有限公司共晶点检测仪-北京博医康实验仪器有限公司 2 试验方法

胡萝卜真空冷冻干燥工艺流程主要分为3个阶段：原料前处理、真空冻干和冻干成品包装[3]。 2.1原料前处理

由于试验规模小，直接采用从市场上选购的新鲜胡萝卜，品种为红映二号，试验胡萝卜根型整齐，形状好，根皮光滑，肉质厚，皮肉芯均为红色，成熟适度未木质化，无萎缩，无糠心。将胡萝卜用洁净的饮用水清洗干净，沥干水，然后手工去皮，用水果刀将胡萝卜沿径向切成厚度约0.4～0.6 mm薄片，将胡萝卜片平摆在刷净沥干的冻干盘内，尽量多摆，保证片与片之间留有1 mm间距即可。 原料前处理流程为选择新鲜胡萝卜→清洗→沥干→去皮→切片→装盘。 2.2真空冻干

真空冻干是把含有大量水分的胡萝卜片降温冻结成固体，然后在真空条件下，使胡萝卜片中的水分直接升华的干燥方法[4]。真空冻干可以保留胡萝卜片中原有的营养物质，且胡萝卜片能够保持冻结时的体积形状。真空冻干在较低温度下进行，因此，可以抑制微生物生长和氧化反应，能够最大程度保持新鲜胡萝卜的营养成分[5]。 2.2.1预冻

要掌握好胡萝卜片预冻温度和时间，预冻温度和时间与胡萝卜结晶点温度和共晶点温度相关，结晶点即胡萝卜中的水分出现结冰晶时的温度，也称冰点，共晶点即胡萝卜中的水分完全冻结成冰晶时的温度。

胡萝卜因品种、产地和含水量的不同，其结晶点温度和共晶点温度略有差异。测得试验采用的红映二号胡萝卜含水率约为85%，其结晶温度约为-1.5 ℃。根据阿伦纽斯(S.A.Arrhenius)的溶解电离学说，胡萝卜结冰时电阻无穷大，用电阻法测定胡萝卜的共晶点温度。随着温度降低，电流不断减小，当胡萝卜温度降低到-16～-12 ℃时，电流趋近于0，说明此时的胡萝卜已全部冻结，因此可以确认胡萝卜共晶点温度为-16～-12 ℃。在实际应用中，物质中水分完全冻结温度一般要比其共晶点温度低10 ℃，可把胡萝卜共晶温度定为-25 ℃。迅速冷冻可以使胡萝卜内水分形成极小的冰晶，不会严重损伤细胞组织，最大程度地保持胡萝卜原汁原味，且形状好，保存时间长。根据食品速冻温度和胡萝卜共晶温度，设定预冻温度-35 ℃，预冻时间2～3 h，当入仓温度环境高于15 ℃时，预冻时间设为3 h；当入仓温度环境低于15 ℃时，预冻时间设为2 h。该试验环境温度约为10 ℃，预冻时间设定为2 h。

提前开启真空冷冻干燥机，当速冻板层温度达到-35 ℃时，将摆好胡萝卜片的冻干盘放在冻干仓速冻板层上开始预冻。速冻板层温度继续下降，胡萝卜片温度也迅速下降，二者温度差值越来越小，最后基本趋于平衡，胡萝卜和板层温度约在-55～

-35 ℃时，完成预冻。 2.2.2升华干燥

升华干燥是将预冻胡萝卜片中的水分由固态直接变成气态的相变过程。当冻干仓内趋于真空条件时，提高速冻板层温度辐射加热胡萝卜片，胡萝卜片中的冰晶吸收热量直接变成水蒸气逸出，逸出的气态水分子被约-80 ℃的低温冷凝器管捕捉，迅速凝结成霜并附在冷凝器管上，使胡萝卜片达到干燥。

胡萝卜片在升华干燥过程中，需要吸收热量，胡萝卜片由外至内一层一层进行干燥，冰晶以气态逸出并保持了胡萝卜片已干层组织框架结构，未干层仍以冰晶固态存在。为维持这种动态平衡，升温速度要循序渐进，升华前期速冻板层温度应不高于胡萝卜的共晶点温度即-25 ℃，升华后期速冻板层温度应不高于胡萝卜的结晶点温度即-1.5 ℃。如果升华温度过高过快，胡萝卜片中的冰晶没有来得及汽化就融化成液态，会使胡萝卜片已干部分的组织框架结构坍塌，营养流失，体积形状损坏，产品报废。升华时间越长，胡萝卜片中的冰晶汽化逸出越彻底，组织结构越稳定，复水性越好，但对胡萝卜品质影响性越来越小，冻干成本越来越大，故升华时间也不是越长越好，因此，将胡萝卜片升华干燥初步设定为2个阶段，第1阶段升华温度设定为-20 ℃，升华时间8 h；第2阶段升华温度设定为-5 ℃，升华时间8 h。 2.2.3解析干燥

胡萝卜片中的水分以游离状态和结合状态存在，升华干燥过程中，胡萝卜细胞中的游离水分基本蒸发掉，胡萝卜片组织框架结构基本成型。为进一步去除胡萝卜片细胞中的结合水分，就要给予足够的能量，使细胞中的结合水分逸出来。在真空条件下，继续提升板层温度，蒸发掉胡萝卜片细胞中部分结合水，为使细胞中结合水分蒸气有足够的推动力逸出，形成较大压差，继续升温和延长时间，但温度应控制在50 ℃以下，为提高效率和控制成本，时间也不是越长越好，故胡萝卜片解析干燥初步设定为2个阶段，第1阶段解析干燥温度设定为15 ℃，解析干燥时间7 h；

第2阶段升华温度设定为40 ℃，解析干燥时间7 h。 2.3冻干成品包装

干燥后的胡萝卜片吸水性极强，应立即进行充氮或真空称量包装。由于该试验条件有限，采用方法为干燥出仓后进行总称量，随即装袋，同时装入干燥剂真空封口包装。

3 试验结果与分析 3.1试验结果

根据胡萝卜真空冷冻干燥工艺流程分析，预冻阶段设定入仓板层温度为-35 ℃，预冻时间1 h，预冻阶段参数不变，通过改变升华干燥2个阶段的时间和解析干燥2个阶段的时间，观察冻干成品含水率的变化。单因素试验主要围绕升华干燥和解析干燥初步设定的工艺参数调整冻干时间，旨在缩短冻干时间，提高效率，降低成本。试验参数设置如表2所示。

表2 试验设置Tab.2 Test setting试验号预冻阶段参数设置温度∕℃时间∕h冻干阶段参数设置升华干燥第1阶段温度∕℃时间∕h第2阶段温度∕℃时间∕h解析干燥第1阶段温度∕℃时间∕h第2阶段温度∕℃时间∕h备注123456789-352-208-5815740730-207-5815740729-209-5815740731-208-5915740731-208-5715740729-208-5815840731-208-5815640729-208-5815740831-208-5815740629

应用奥豪斯仪器(常州)有限公司MB25型水分快速检测仪对冻干品进行监测，设定干燥时间10 min，干燥温度120 ℃，干燥样品质量约1 g，含水率检测如表3所示。

表3 样品含水率Tab.3 Moisture content试验号含水率∕%14.5824.9234.4644.4154.5364.4974.6884.6394.86 3.2结果分析

升华干燥第1阶段与第2阶段样品含水率如图1所示。

由图1可以看出，在升华干燥的2个阶段，随升华干燥时间的增加，冻干胡萝卜片的含水率相应有所下降，但下降趋势较前平缓，延长时间对含水率影响变小。

图1 含水率与升华干燥时间关系Fig.1 Relationship between moisture content and sublimation drying time

解析干燥第1阶段与第2阶段样品含水率如图2所示。

图2 含水率与解析干燥时间关系Fig.2 Relationship between moisture content and analytical drying time

由图2可以看出，在解析干燥的2个阶段，随解析干燥时间的增加，冻干胡萝卜片的含水率相应有所下降，但下降趋势较前平缓，延长时间对含水率影响变小。 4 结论

通过胡萝卜冻干单因素试验，在预冻阶段-20 ℃和1 h参数不变的情况下，胡萝卜冻干品的含水率随升华干燥时间、解析干燥时间的延长而下降，但后来下降趋于平缓，升华干燥2个阶段各干燥8 h，解析干燥2个阶段各干燥7 h，能够生产出外形基本不变，口感松脆，味道十足的胡萝卜冻干产品。 参考文献

【相关文献】

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