糖水橘子罐頭縮減率變化規律及固重控制

任國平

(寧?？h東達食品有限公司，浙江寧海，315602)

糖水橘子罐頭縮減率變化規律及固重控制

任國平

(寧?？h東達食品有限公司，浙江寧海，315602)

實驗比較了不同橘子原料、儲藏溫度、糖水濃度、殺菌工藝、檸檬酸添加量的條件下，加工生產的糖水橘子罐頭，從加工到儲藏過程中固形物重量縮減率的變化差異;結合生產經驗分析，發現橘子罐頭固重縮減率存在:橘瓣從殺菌開始進入快速縮減過程，冷卻后儲藏過程中縮減率P沿著一定的路徑逐漸向最終縮減率Pe接近。儲藏溫度、糖液濃度、檸檬酸、殺菌工藝都可以在短期內影響縮減率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、殺菌工藝對最終的縮減率Pe沒有顯著影響，原料對最終的縮減率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律和影響因素是確定橘瓣裝罐量的前提，橘瓣裝罐量是計算糖水濃度和添加檸檬酸量的基礎。已有的共識是橘子原料的成熟度、品種和產地，產品規格、糖水濃度、裝罐量、殺菌工藝、添加檸檬酸等環節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、減輕殺菌強度等都有利于減少縮減率。實驗還發現儲藏過程中存在一個最終縮減率，除了原料以外的其他因素對它沒有顯著影響。因此在實際應用中可以根據這些規律確定裝罐量和采取相應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:橘瓣內外液體環境之間存在著滲透壓差，橘瓣內部水分向糖液中滲透，糖液中糖分向橘瓣中擴散。隨著滲透擴散的進行，橘瓣內可溶性固形物含量Z從裝罐時的X升高到最終的Ze，糖水濃度從原來的Y降到最終的Ze，內外滲透壓達到平衡。在此擴散過程中，因向外擴散的水分質量ms大于內滲的糖分質量mt而導致裝入的橘瓣量mz減少，這就是橘子罐頭經過殺菌、儲藏以后會存在縮減率P的原理。

假設橘瓣中只有水分外滲不考慮其他成分外滲，上述過程可用下列公式表示:

公式1和公式2結合化簡為:

在公式3中，滲透擴散開始時，ms=0，mt=0，Z=X，P=0;在Z＜Ze時滲透擴散一直進行，P在不斷增大;滲透擴散結束，Z=Ze，mt達到終點mte，ms達到終點mse，P也達到終點Pe;

根據公式1，在滲透擴散結束時(Z=Ze)，假設mse=0(即糖分單向擴散)，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)，負值意味著是增重;

在滲透擴散結束時(Z=Ze)，假設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由橘瓣裝罐時的可溶性固形物含量X和最終平衡濃度Ze決定。在實際過程中，滲透和擴散是同時存在的，Pe的取值會在MinPe和MaxPe之間，推測不同的水果因其組織結構不同，存在一個與其對應的Pe。柑橘類水果因其囊瓤中砂囊起著半透膜的作用，水分滲透作用強于糖分擴散，比其他水果的縮減率Pe要大些。同時除了水分的滲透，還存在果肉中營養成分往外擴散，并且是非穩態的擴散過程。因此水果罐頭滲透擴散過程比較復雜，下面結合生產實際對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行研究。

2 橘子罐頭固重縮減率及其變化規律

2.1 殺菌前后及常溫儲藏下的橘子罐頭固重縮減率P的變化規律

采用783#罐型，用同批原料在相同工藝下制作樣品，在常溫下儲藏，每隔一段時間開罐，對理化指標進行分析，其中糖水折光和糖水pH是直接測定糖水所得，平衡折光和平衡pH是橘子和糖水經過打漿機打碎混合以后測定的數據，橘瓣折光是測定糖水折光和平衡折光以后計算所得，數據見表1。

（4）根據教學的需要合理選擇案例，難度要適中，不能過難或過于簡單，要有一定的代表性。選擇的案例要理論聯系實際，通過案例教學可以提高學生的綜合能力，案例分析不能只停留在表面，分析要不斷深入，通過對案例的分析和研究，培養學生發現、分析和解決問題的能力。

表1 常溫保存的橘子罐頭各項理化指標

從表1可知，經過滲透擴散，糖液折光1周接近平衡，1個月達到完全平衡，pH值經過3 d接近平衡，7 d達到完全平衡，橘子罐頭固重在殺菌時縮減最快，幾乎占總縮減率的60%以上，隔日開罐時繼續縮減，其他時間呈現緩慢的縮減現象(P在逐漸升高)。在到達3 a的保質期(外銷)時，最大縮減率(Pe)18.6%。在殺菌階段，高溫加速滲透擴散，固重、可溶性固形物含量、pH值都發生顯著的變化。儲藏剛開始，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，橘瓣固重繼續緩慢的縮減，其原因為橘瓣組織在緩慢的分解，營養成分不斷溶出。

2.2 在30℃恒溫條件下保存的橘子罐頭固重縮減P變化規律

與2.1同樣條件下加工的樣品，30℃恒溫保存，每隔1 d開2罐，各項數據取平均值(見表2)。

表2 30℃恒溫保存的每d橘子罐頭各項理化指標

從表2可知，30℃恒溫保存，橘子理化指標的變化趨勢與常溫下相似，但是到達平衡點的時間縮短: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天穩定;此處糖分的擴散和橘瓣的縮減關系密切，糖分擴散平衡了(Z=Ze)，縮減率也達到了平衡點(P=Pe)。同時，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)直接在成品倉庫中儲藏，(2)先經過30℃恒溫條件下保存10 d，再入成品倉庫中儲藏，3 a后開罐，比較縮減率是否有顯著差異(見表3)。

表3數據的方差分析結果表明，對于產品儲藏3a以后的縮減率(Pe)，不同年份有顯著差別，說明原料不同對最終的縮減率的影響是顯著的，而處理方式不同沒有顯著影響，這結合2.1和2.2可知，儲藏過程中，縮減率P是在逐漸增大的，溫度升高在短期內加速縮減率P的升高，但是對最終縮減率Pe沒有顯著影響。

表3 2003年和2004年產品經過保溫和未保溫2種方式貯藏后的縮減率 %

表4 2003年和2004年產品經保溫和未保溫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，在常溫下儲藏2a后開罐檢測，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

根據原有的共識，不同檸檬酸添加量和糖水濃度對隔日開罐的縮減率有明顯影響，但是實驗結果的方差分析可知，它們對最終縮減量Pe無顯著影響。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。對于糖液濃度的升高，會增加滲透壓，增加橘肉中水分滲出，但不容忽視也會加速糖分擴散，減少內外滲透壓差，又抑制了水分滲出，這是一個動態過程;同時實驗時的檸檬酸用量、糖液濃度局限于生產中的常用范圍，超出常用范圍的變化規律還不清楚。

2.5 殺菌工藝對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，在保證產品安全的合理殺菌強度范圍內，調整殺菌條件進行實驗，分別在隔天和30℃保溫10 d后開罐檢測，比較罐頭固重縮減率P是否有顯著差別。實驗數據如表9。

表9 隔天和30℃下保溫10 d后開罐的縮減率 %

表10 隔天開罐縮減率的方差分析

根據方差分析結果可知，在保證產品安全的合理殺菌強度范圍內，調整殺菌時間對隔日開罐的縮減率P和保溫10 d后開罐的縮減率P都沒有顯著影響;調整溫度對隔日開罐的縮減率P有顯著影響，對保溫10 d后開罐的縮減率P沒有顯著影響;溫度和時間的交互作用也對隔日開罐的縮減率P有顯著影響，對保溫10 d后開罐的縮減率P沒有顯著影響;由此可知，殺菌時增加溫度也對橘子罐頭的縮減率的升高起了加速作用，在短期內有顯著影響，對長期儲藏以后的最終縮減率Pe沒有顯著影響。

3 生產中經驗數據的總結

3.1 隔日開罐、商業無菌和儲藏3 a后縮水率的關系

筆者統計了本公司2002年～2007年期間隔日開罐和商業無菌檢測結果，留樣(3 a)樣品開罐檢測結果，計算了各種規格產品當年整個產季的平均縮減率P，匯總在表12中。

表12 隔日開罐、商業無菌和儲藏3a后縮減率的關系

從表12中可以看出，隔日開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%，這與當年氣候比較干旱，橘子原料的糖分比較高有關系，其最終的P也比其他年份的低許多。當年有些廠家根據隔日開罐的縮減率，調低了裝罐量，結果在儲藏以后發現固重不足。從數據標準差和方差可以看出，儲藏時間越久，縮減率的數據越趨向集中。

3.2 不同規格的橘子罐頭固重縮減率

筆者統計了本公司2002年～2005年期間隔日開罐和商業無菌檢驗結果，計算了不同規格橘子罐頭相對應的縮減率，將其平均值匯總在表13中。

表13 不同的產品規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，殺菌強度在加大，加速了橘子罐頭固重的縮減過程;同時本公司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，變化過程中的縮減率P也相應的高了。比較商業無菌和隔日開罐的縮減率的標準差和方差可以看出，經過儲藏以后的縮減率P趨向集中。

3.3 不同加工時期的橘子罐頭固重縮減率

筆者統計了本公司1998年～2007年期間隔日開罐結果，以周為單位計算了不同加工時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，隨后橘子原料在儲藏過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。從數據上看，前期縮減率比中后期縮減率大，變化也快，在生產中要重點把握好前期原料的裝罐量。

根據上述實驗結果和生產經驗得出:橘子罐頭固重縮減率在橘瓣裝入容器以后，從殺菌開始進入縮減過程，此時縮減速度最快，然后縮減率P沿著一定的路徑逐漸向最終縮減率Pe接近。儲藏溫度、糖液濃度、檸檬酸、殺菌工藝都可以在短期內影響縮減率P趨近最終縮減率Pe的速度，因此，通常生產中發現的糖水濃度升高、倉儲溫度升高、糖水中添加檸檬酸、殺菌時升高溫度都會引起縮減率的升高。但是實驗結果證實在通常工藝范圍內的糖液濃度、檸檬酸添加量、殺菌工藝都對最終的縮減率Pe沒有顯著影響，原料對最終的縮減率Pe有顯著影響。

4 結語

首先測定原料的折光和酸度，然后根據客戶或者國標的要求確定適宜的目標平衡糖度(Ze)，最后根據所加工的罐型和所處的加工時期，結合歷年的數據判斷其可能的最終縮減率Pe。

不同產品的保質期要求有些不同，外銷產品國外要求鐵罐3a玻璃瓶2a，但是國內要求分別是兩年和18個月，軟包裝和塑料杯更短些，因此外銷產品的縮減率就應該取最終縮減率Pe，而內銷產品的縮減率可以根據保質期取值小于最終縮減率Pe，比如使用商業無菌的縮減率，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、在標準范圍內選擇最低平衡糖度對減少縮減率至關重要。同時，在工藝要求范圍內，合理的降低殺菌強度，減少檸檬酸添加，從而減緩縮減率P的升高，保持倉庫溫度穩定在一個較低的范圍，有利于減緩縮減率P的升高。

［1］天津輕工業學院和無錫輕工大學合編 食品工藝學(上冊)［M］.北京:中國輕工業出版社出版，1997:652－659.

［2］天津輕工業學院和無錫輕工大學合編 食品工藝學(中冊)［M］.北京:中國輕工業出版社出版，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

大學畢業，工程師。

2010－07－01，改回日期:2010－10－15