冬棗變溫壓差膨化干燥工藝研究

馬 濤，于靜靜，畢金峰，丁媛媛

(1.沈陽農業大學食品學院，遼寧沈陽110161; 2.遼寧省農業科學院食品與加工研究所，遼寧沈陽110161; 3.中國農業科學院農產品加工研究所，北京100193)

冬棗變溫壓差膨化干燥工藝研究

馬 濤1，2，于靜靜1，*，畢金峰3，*，丁媛媛3

(1.沈陽農業大學食品學院，遼寧沈陽110161; 2.遼寧省農業科學院食品與加工研究所，遼寧沈陽110161; 3.中國農業科學院農產品加工研究所，北京100193)

以冬棗為原料，采用變溫壓差膨化干燥技術，探討了預干燥時間、抽空時間、膨化溫度、抽空溫度、停滯時間和膨化壓力對冬棗膨化產品硬度、脆度、色澤和水分含量的影響。結果表明:膨化溫度、抽空溫度和抽空時間是影響產品膨化質量的關鍵因素;冬棗預干燥6h后，膨化溫度85℃，抽空溫度60℃，抽空時間2h為較適合工藝參數;停滯時間和膨化壓力差在一定范圍內對膨化產品的質量影響不大，實驗確定停滯時間15min，膨化壓力差0.2MPa為較適合工藝參數。

冬棗，變溫壓差，膨化干燥

表1 預干燥時間對膨化產品品質的影響

1 材料與方法

1.1 材料與設備

冬棗 購于北京市上地小營果品批發市場，為山東沾化冬棗。

去核器 自制;電熱恒溫鼓風箱 DHG-9123A，上海精宏實驗設備有限公司;變溫壓差膨化干燥設備 QDPH10-1，天津市勤德新材料科技有限公司;物性分析儀 Ta.XT2i/50，英國SMS公司;萬能粉碎機 FW100型，天津市泰斯特儀器有限公司;色彩色差儀 CR-400型，日本美能達公司;萬分之一天平AUW220型，日本SHIMADZU公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗設計 冬棗變溫壓差膨化干燥工藝流程:冬棗→清洗→去核→預干燥→變溫壓差膨化→冷卻→分級→包裝→成品

實驗中對冬棗變溫壓差膨化干燥工藝中的預干燥時間、膨化溫度、抽空溫度、抽空時間、停滯時間和膨化壓力6個因素逐一進行單因素實驗，考察它們對膨化產品硬度、脆度、色澤和水分含量的影響。

膨化溫度指物料膨化時膨化罐內所顯示的溫度，單位為“℃”;膨化壓力指物料膨化前膨化罐內壓力和真空罐內壓力的差值，單位為“MPa”;停滯時間指從膨化罐到達膨化溫度和膨化壓力開始到泄壓膨化終止所需的時間，單位為“min”;抽空溫度指物料在膨化罐中膨化以后，到真空干燥截止時整個干燥過程的平均溫度，單位為“℃”;抽空時間指物料在膨化罐中膨化以后，到真空干燥截止所需的時間，單位為“h”。

1.2.2 指標測定方法

1.2.2.1 硬度和脆度的測定方法 采用Ta.XT2i/50物性分析儀測定［10］，測定條件如下。

測試前速度:2.0mm/s;測試速度:1.0mm/s;測試后速度:2.0mm/s;破裂測試距離:4.0mm;總測試距離:15.0mm;測試最小力:100g;測試時間:60s;測試最大力:50kg;探頭型號:HDP/BSW。

脆度結果用測試過程中產生的峰數多少表示，單位為“個”。峰數越多，產品酥脆度越好，反之，產品酥脆度越差。

1.2.2.2 色澤的測定方法 采用CR-400型色彩色差計，以儀器白板色澤為標準，依CIELAB表色系統測定冬棗膨化產品粉末的明度指數L*、彩度指數a*和b*［11］。L*稱為明度指數，反映白度和亮度的綜合值，該值越大表明被測物越白亮，L*=0表示黑色，L*=100表示白色。a*和b*代表一個直角坐標的兩個方向:+a*值越大，顏色越接近純紅色;a *=0時表示灰色，-a*的絕對值越大，顏色越接近純綠色;+b*值越大，顏色越接近純黃色;b*=0表示灰色，-b*的絕對值越大，顏色越接近純藍色。L *a*b*表色系還可以表示兩種色調之間的差值，即色差，可用ΔE表示，它表示所測物體的L、a、b值與標準白板之間色差值，其公式為:ΔE值 =Δb*分別為兩點間三個坐標值的差。本實驗通過使用CR-400型色彩色差計進行色澤測定，通過比較ΔE值反映棗色澤，它能較好地反映棗變溫壓差膨化干燥產品的顏色改變。

1.2.2.3 水分的測定方法 直接干燥法［12］。

1.2.3 統計分析方法 單因素實驗的指標采用DPS v7.55專業版進行分析;各處理間的差異采用Duncan新復極差比較分析。

2 結果與分析

2.1 預干燥時間對冬棗膨化產品品質的影響

將清洗干凈，去核后的冬棗置于80℃電熱恒溫鼓風箱中預干燥不同時間后，在膨化溫度95℃、膨化壓力0.2MPa、停滯10min的條件下進行膨化，之后在溫度80℃下抽空7h(真空度0.098～0.1MPa)，分析預干燥時間對膨化產品品質的影響，結果見表1。

從表1中可以看出，隨著預干燥時間的延長，硬度呈一直下降的趨勢，但只有預干燥0h有極顯著差異(P＜0.01)，預干燥6、8、9h產品與其余產品有顯著差異(P＜0.05);產品脆度在預干燥0～7h呈上升趨勢，之后開始下降，預干燥6h與預干燥7h間差異顯著(P＜0.05);產品的明度指數L*值極顯著下降(P＜0.01)，說明預干燥時間延長，冬棗含水量降低，產品色澤變暗;彩度指數a*值極顯著上升(P＜0.01)，說明隨預干燥時間延長，產品由白綠色變為深紅色;彩度指數b*值無明顯變化規律，色差ΔE值總體表現為極顯著上升的趨勢;產品水分含量變化不規律。

在水分達到要求的范圍，選擇冬棗膨化產品的指標優化順序為硬度＞脆度＞色澤。綜合以上分析可見:冬棗預干燥6h后，膨化產品硬度較小，脆度較高，色澤較好;因此綜合指標優化順序、感官評價和成本等因素的考慮，確定預干燥時間為6h較為適宜。

表2 抽空時間對膨化產品品質的影響

表3 膨化溫度對膨化產品品質的影響

2.2 抽空時間對冬棗膨化產品品質的影響

將清洗干凈，去核后的冬棗置于80℃電熱恒溫鼓風箱中預干燥6h后，在膨化溫度95℃、膨化壓力0.2MPa、停滯10min的條件下進行膨化，之后在溫度80℃下抽空不同時間(真空度0.098～0.1MPa)，分析抽空時間對膨化產品品質的影響，結果見表2。

從表2中可以看出，隨著抽空時間的延長，產品硬度除0h外各處理間無顯著差異;抽空0h和1h的產品脆度較小，與其他處理有顯著差異，而抽空2～5h間無顯著差異;產品明度指數L*值和彩度指數a*值均是抽空0h和1h與其他處理有極顯著差異;而彩度指數b*值抽空1～5h均無顯著差異;產品ΔE值呈先降低后上升的趨勢，抽空2、3、5h產品無極顯著差異，4h和5h產品明顯發生糊化(ΔE＞35.00即發生糊化);產品水分含量呈明顯下降趨勢，抽空2～5h間無極顯著差異。

綜合以上分析可見:冬棗變溫壓差膨化干燥時抽空2h，產品水分含量較低，硬度適中，脆度較高，色澤最好;因此綜合指標優化順序、感官評價和成本等因素的考慮，確定抽空時間為2h較為適宜。

2.3 膨化溫度對冬棗膨化產品品質的影響

將清洗干凈，去核后的冬棗置于80℃電熱恒溫鼓風箱中預干燥6h后，在不同膨化溫度、膨化壓力0.2MPa、停滯10min的條件下進行膨化，之后在抽空溫度80℃下抽空2h(真空度0.098～0.1MPa)，分析膨化溫度對膨化產品品質的影響，結果見表3。

從表3中可以看出，隨著膨化溫度的升高，產品硬度總體呈上升趨勢，各處理間差異不顯著;產品脆度變化趨勢不明顯，其中85℃的產品脆度最高;膨化溫度55、75、85、95℃的產品明度指數L*值和彩度指數a*值均無顯著差異，與105℃和115℃產品有極顯著差異(P＜0.01)，105℃和115℃時產品已有糊化現象;膨化溫度55～85℃的產品彩度指數b*值無顯著差異，但其中65～85℃與95℃產品有極顯著差異(P＜0.01);產品ΔE值總體呈上升趨勢，膨化溫度65℃和95℃與其他處理間有極顯著差異(P＜0.01);水分含量除膨化溫度75℃與115℃產品有顯著差異(P＜0.05)外，其余處理無顯著差異。

綜合以上分析可見:冬棗膨化溫度為85℃時，膨化產品硬度較小，脆度最高，色澤較好;因此綜合指標優化順序、感官評價和成本等因素的考慮，確定膨化溫度為85℃較為適宜。

2.4 抽空溫度對冬棗膨化產品品質的影響

將清洗干凈，去核后的冬棗置于80℃電熱恒溫鼓風箱中預干6h后，在膨化溫度85℃、膨化壓力0.2MPa、停滯10min的條件下進行膨化，之后在不同抽空溫度下抽空2h(真空度0.098～0.1MPa)，分析抽空溫度對膨化產品品質的影響，結果見表4。

從表4中可以看出，隨著抽空溫度的升高，產品硬度60～110℃間均無極顯著差異;產品脆度呈先升高后降低的變化趨勢，其中60℃的膨化產品脆度最高;抽空溫度50、60、80℃產品明度指數L*值較大，與其余處理有極顯著差異(P＜0.01);彩度指數a*值和b*值無顯著變化規律，處理間多有極顯著差異;而ΔE值總體呈上升趨勢，抽空溫度≥90℃時產品出現糊化現象，抽空溫度60℃產品的ΔE值較小，與70℃和80℃產品無顯著差異;產品水分含量呈下降趨勢，其中60℃和80℃膨化產品與其他處理差異顯著(P＜0.05)。

綜合以上分析可見:膨化后抽空溫度為60℃時，膨化產品硬度較小，脆度最高，色澤較好;因此綜合指標優化順序、感官評價和成本等因素的考慮，確定抽空溫度為60℃較為適宜。

2.5 停滯時間對冬棗膨化產品品質的影響

將清洗干凈，去核后的冬棗置于80℃電熱恒溫鼓風箱中預干6h后，在膨化溫度85℃、膨化壓力0.2MPa，不同停滯時間下進行膨化，之后在抽空溫度60℃下抽空2h(真空度0.098～0.1MPa)，分析停滯時間對膨化產品品質的影響，結果見表5。

表4 抽空溫度對膨化產品品質的影響

表5 停滯時間對膨化產品品質的影響

表6 膨化壓力對膨化產品品質的影響

從表5中可以看出，隨著停滯時間的延長，產品硬度變化規律不明顯，停滯15min和20min的膨化產品硬度較小;產品脆度呈先升高后降低趨勢，且各處理間無顯著差異，停滯15min和20min的膨化產品脆度較大;停滯0min和20min產品的明度指數L*值和ΔE值與其他處理間有極顯著差異(P＜0.01)，停滯15min的膨化產品色澤最好;產品水分含量無顯著差異。

綜合以上分析可見:停滯時間在一定范圍內對膨化產品的質量影響不大，停滯15min膨化產品硬度最小，脆度較高，色澤最好;因此綜合指標優化順序、感官評價和成本等因素的考慮，確定停滯時間為15min較為適宜。

2.6 膨化壓力對冬棗膨化產品品質的影響

將清洗干凈，去核后的冬棗置于80℃電熱恒溫鼓風箱中預干6h后，在膨化溫度85℃、不同膨化壓力，停滯15min時間的條件下進行膨化，之后在抽空溫度60℃下抽空2h(真空度0.098～0.1MPa)，分析膨化壓力對膨化產品品質的影響，結果見表6。

從表6中可以看出，隨著膨化壓力的升高，產品硬度呈減小趨勢，但各處理間無顯著差異;產品脆度呈下降趨勢，膨化壓力0.1MPa和0.2MPa產品脆度較大，但膨化壓力0.2～0.4MPa間無顯著差異;膨化壓力0.2MPa和0.4MPa時產品水分含水量較低，與其他處理間有極顯著差異(P＜0.01);二者在明度指數L*值、彩度指數a*值、b*值和ΔE值上均無顯著差異。

綜合以上分析可見:膨化壓力在一定范圍內對膨化產品的質量影響不大，膨化壓力0.2MPa的膨化產品硬度較小，脆度較高，色澤最好;因此綜合指標優化順序、感官評價和成本等因素的考慮，確定膨化壓力為0.2MPa較為適宜。

3 結論

冬棗變溫壓差膨化的影響因素很多，對膨化冬棗的品質影響規律各不相同，在研究的6個因素中，膨化溫度、抽空溫度和抽空時間是影響產品膨化質量的關鍵因素;冬棗預干燥6h后，膨化溫度85℃，抽空溫度60℃，抽空時間2h為較適合工藝參數;停滯時間和壓力差在一定范圍內對膨化產品的質量影響不大，實驗確定停滯時間15min，膨化壓力0.2MPa，為較適合工藝參數。

［1］曲澤州，王永蕙.中國果樹志·棗卷［M］.北京:中國林業出版社，1999.

［2］李夢釵，溫秀軍.冬棗保鮮技術研究進展［J］.中國農學通報，2009，25(22):92-95.

［3］王亞萍，王貴禧，李艷菊.冬棗儲藏保鮮技術研究進展［J］.食品科學，2006，22(3):82-84.

［4］李曉龍，田建文.常用貯藏保鮮技術對鮮棗貨架期的影響［J］.保鮮與加工，2008(2):8-10.

［5］張子德，陳貴堂，趙立艷，等.冬棗氣調貯藏技術研究［J］.制冷學報，2003(3):49-51.

［6］劉自強.食品膨化機理的理論探析［J］.食品工業科技，1997(6):52-53.

［7］趙亞，石啟龍.真空低溫膨化技術簡介［J］.中國果菜，2002 (4):29.

［8］畢金峰，魏益民.果蔬變溫壓差膨化干燥技術研究進展［J］.農業工程學報，2008，24(6):308-312.

［9］Varnalis A I，Brennan J G，MacDougall D B.A proposed mechanism of high temperature puffing of puffing.PartⅠ.The influence of blanching and drying condition on the volume of puffed cubes［J］.Journal of Food Engineering，2001，48:361 -367.

［10］Hawlader M N A，Perera C O，Tian Min.Properties of modified atmosphere purp dried foods［J］.Journal of Food Engineering，2006，74:392-401.

［11］Natha Chatopadhyay P K.Optimization of oven toasting for improving crispness and other qualityattributes of ready to eat potatsoy snack using response surface methodology［J］.Journal of Food Engineering，2007，80:1282-1292.

［12］Sueli Rodrigues，Fabiana A N.Femands.Dehydration of melons in a temary system followed by air-drying［J］.Journal of Food Engineering，2007，80:678-687.

Explosion puffing drying of jujube at variable temperature and pressure

MA Tao1，2，YU Jing-jing1，*，BI Jin-feng3，*，DING Yuan-yuan3
(1.Food Science College of Shenyang Agriculture University，Shenyang 110161，China; 2.Liaoning Provincial Academy of Agricultural Sciences，Institute of Food and Processing，Shenyang 110161，China; 3.Institute of Agro-Food Science and Technology，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100193，China)

The effects of pre-drying time，vacuum drying time，explosion puffing temperature，vacuum drying temperature，dwell time and pressure difference on the hardness，fragility，color，and water content of explosion puffed jujube were analyzed by using the technology of explosion puffing.The result showed that the major factors that affected the quality of the production were explosion puffing temperature，vacuum drying temperature and time.The jujube after 6h pre-drying，the optimal parameters were as follows:explosion puffing temperature 85℃，vacuum drying temperature 60℃，vacuum drying time 2h.The quality of products were affected indistinctively by the dwell time and press，which could be identified as 15min and 0.2MPa.

jujube;variable temperature and pressure difference;explosion puffing

TS201.1

B

1002-0306(2011)03-0270-05

冬棗(Ziziphus jujuba Mill.cv.Dongzao)別名凍棗、雁來紅、蘋果棗、冰糖棗等［1］是棗屬的一個栽培品種，獨產于我國。冬棗因其外型美觀、果肉細嫩多汁、甘甜爽口;礦物質和微量元素豐富，且富含環磷酸腺苷和環磷酸鳥苷等，對人體有多重保健功能而備受消費者的青睞，是目前公認的品質最好的鮮食棗品種［2-3］。但作為鮮食果品，由于冬棗呼吸強度大，采后極易失水、皺縮、酒軟和霉爛，且含水量高，皮薄肉脆，極易受機械損傷和微生物侵染而腐爛變質。雖很多學者研究棗的保鮮貯藏，但低溫冷藏(-2～0℃)、氣調冷藏(溫度0℃，氣體條件O22%～4%，CO2低于5%)等方式，其貯藏期限仍很難突破三個月，且其貯藏技術在實際使用中仍存在許多問題［4-5］。這一現狀嚴重制約了冬棗產業的發展，為延長冬棗的銷售時間，提高經濟效益，滿足市場需求，冬棗產業的新技術引用和新產品開發越來越受到關注。變溫壓差膨化干燥技術作為一種新型果蔬干燥技術，其加工設備主要有加壓罐和體積比它大5～10倍的真空罐組成。物料在加壓罐中加熱，使物料及罐中的氣壓增大，當達到一定壓力后，將加壓罐與真空罐連通。由于加壓罐中的壓力突然消失，物料中的蒸汽會發生“閃蒸”現象，而被高溫干燥固化，最終形成泡沫狀的膨化產品［6-7］。其膨化干燥的產品綠色天然、營養豐富、口感酥脆［8-9］，將該技術應用到冬棗產業中，可以解決冬棗保鮮貯藏難、產品單一、經濟效益低等問題。本研究旨在以冬棗為原料，在中型膨化設備上探討一些因素對膨化產品質量的影響，以尋求優化的膨化工藝和高質量的膨化產品。

2010-03-24 *通訊聯系人

馬濤(1962-)，男，教授，研究方向:糧油深加工及其貯藏保鮮技術，生物可分解材料與綠色食品包裝制造技術。

2009年度農業科技成果轉化資金項目(2009GB23260450); 2009年公益性行業(農業)科研專項經費項目(200903043);2007年科研院所技術研究開發專項(NCSTE -2007-JKZX-288)。

注:標記字母不同表示通過Duncan新復極差方差分析，標記大寫和小寫字母分別表示處理間1%和5%水平上有差異，表2～表6同。