不同尺寸干燥皮蛋粒加工工藝研究

李林笑，汪蘭，張依潔，吳文錦，丁安子，熊光權(quán)，孫靜，杜金平

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所/湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心農(nóng)產(chǎn)品加工研究分中心，湖北武漢430064；2.華中農(nóng)業(yè)大學楚天學院食品與生物科技學院，湖北武漢430070；3.廣西大學動物科技技術(shù)學院，廣西南寧530000）

不同尺寸干燥皮蛋粒加工工藝研究

李林笑1，2，3，汪蘭1，*，張依潔1，吳文錦1，丁安子1，熊光權(quán)1，孫靜1，杜金平1

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所/湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心農(nóng)產(chǎn)品加工研究分中心，湖北武漢430064；2.華中農(nóng)業(yè)大學楚天學院食品與生物科技學院，湖北武漢430070；3.廣西大學動物科技技術(shù)學院，廣西南寧530000）

以新鮮皮蛋為原料，研究熱風干燥和真空冷凍干燥兩種干燥方式對不同尺寸皮蛋粒品質(zhì)的影響，從復水性，色澤，彈性和硬度等指標對比，經(jīng)真空冷凍干燥的脫水皮蛋粒品質(zhì)上要好于熱風干燥；對不同尺寸皮蛋粒的熱風干燥進行了干燥動力學的研究并繪制了干燥曲線，發(fā)現(xiàn)皮蛋粒尺寸越小，其干燥速率越大。建立了皮蛋粒干燥動力學模型，得出Logarithmic模型對不同尺寸皮蛋粒的擬合效果最好。

熱風干燥；真空冷凍干燥；干燥曲線；干燥動力學

皮蛋又稱松花蛋、變蛋、灰包蛋等，是一種漢族傳統(tǒng)風味蛋制品?？诟絮r滑爽口，色香味均有獨到之處，它不但是美味佳肴，而且還有一定的藥用價值。

目前，國內(nèi)對皮蛋的研究都主要集中在腌制工藝［1-3］，風味［4］，保鮮工藝［5］以及儲藏工藝［6］的改進與優(yōu)化上，而對皮蛋的干燥技術(shù)的研究較少。通過參考相關(guān)文獻，得知皮蛋在25℃下儲藏至105 d，就失去其食用價值。儲藏120 d出現(xiàn)異味，變質(zhì)［6］，保質(zhì)期較短。而干燥正是有效解決去皮皮蛋保質(zhì)期短的有效途徑。經(jīng)過脫水的皮蛋顆粒水分含量降至30%，水分活度控制在0.7以下，使微生物和酶處于失活狀態(tài)，經(jīng)密封或真空包裝后保存期可達2年～3年；與新鮮原料相比，質(zhì)量減輕3倍～4倍［7］。這一特性使脫水皮蛋粒能應用到方便皮蛋瘦肉粥，速食皮蛋湯等快捷食品當中去。因此，對皮蛋干燥工藝的研究是十分有必要的。

干燥動力學是一門研究物料含水率隨時間的變化規(guī)律，為干燥設備的選擇、干燥工藝參數(shù)的確定和產(chǎn)業(yè)化工業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)的學科［8］。

本文從熱風干燥與真空冷凍干燥對干燥皮蛋粒品質(zhì)的影響和不同尺寸皮蛋粒熱風干燥動力學模型的構(gòu)建這兩方面來研究皮蛋粒的干燥特性，對比不同干燥方式對皮蛋粒品質(zhì)的影響，并對皮蛋粒熱風干燥動力學進行模擬，建立干燥動力模型，對皮蛋粒干燥過程進行檢測和控制，為新型皮蛋制品的保存及加工提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

皮蛋：荊州市離湖禽蛋有限公司提供。

1.2主要試驗裝置

BHX-I熱風干燥箱：中國艾博公司；Delta1-24LSC christ凍干機：Martin Christ；JY1002電子天平：上海舜宇恒平儀器廠；CR-400色差儀：柯尼卡；TA-XTPlus食品物性測試儀：英國SMS公司。

1.3方法

1.3.1干燥方式

熱風干燥：將新鮮皮蛋帶殼預煮后分別制成0.5、1、1.5 cm的正方體顆粒，分別在50℃下干燥，每隔1 h測定質(zhì)量變化，每個樣品重復3次［9-10］。

真空冷凍干燥：將新鮮皮蛋帶殼預煮后分別制成0.5、1、1.5 cm的正方體顆粒，在-40℃冰柜中冷凍48 h。冷凍干燥條件：5℃，151 mbar（1 mbar=100 Pa）的壓強下主干燥10 h；45℃，103 mbar的壓強下后干燥20 h。稱量2 g干燥后的項目進行復水試驗，測定皮蛋粒復水比，復原率，色澤及彈性，對比兩種干燥方式對皮蛋品質(zhì)的影響［11-12］。

1.3.2不同尺寸皮蛋粒干燥動力學的研究

將新鮮皮蛋帶殼預煮后分別制成0.5、1、1.5 cm的正方體顆粒，分別在50、55、60、65、70℃下干燥，每隔1 h測定質(zhì)量變化，每個樣品重復3次。依據(jù)不同溫度下的重量變化數(shù)據(jù)，繪制出相應的含水量隨干燥時間的變化曲線。并利用Origin 8.5軟件，對試驗所得的干燥曲線進行非線性回歸擬合，選擇合適的干燥動力學模型用于擬合皮蛋的干燥過程［8］。

1.3.3干燥動力學模型的建立［8］

利用Origin 8.5軟件，對試驗所得的干燥曲線進行非線性回歸擬合，選擇3種常用的干燥動力學模型用于擬合皮蛋的干燥過程，即Newton模型：MR=exp（-Ax），Logarithmic模型：MR=a+bexp（-kx），Wang and Singh模型：MR=1+at+bt2。試驗數(shù)據(jù)和數(shù)學模型的匹配程度用相關(guān)系數(shù)R2和x2衡量，其中R2越高，x2越小，數(shù)學模型的匹配程度越好。R2和x2的計算公式分別為：

其中：MRexp，i為任意時刻含水率的試驗值；MRpre，i為任意時刻含水率的預測值；為為含水率試驗值的平均值；N為觀察值的個數(shù)；n為模型中待定系數(shù)的個數(shù)。

1.3.4皮蛋品質(zhì)的分析

取樣干燥后的皮蛋粒樣品2 g，加入沸水，使皮蛋粒充分復水。15 min后濾去沸水，用濾紙吸干皮蛋粒表面的多余水分。

1.3.4.1色度分析

色度色差計用標準白板校正后，調(diào)成lab模式，然后對不同尺寸皮蛋粒的蛋黃和蛋清部分分別進行色度測量，并記錄其數(shù)據(jù)。

1.3.4.2質(zhì)構(gòu)分析

物性測試儀進行高度矯正后對不同尺寸的皮蛋粒樣品的TPA特性中的彈性和硬度進行測試，采用P-36R柱形探頭，測試速度5 mm/s，測試形變量50%［13］。

1.3.4.3復水比與復原率

復水比與復原率的計算稱取皮蛋顆粒20 g，再進行熱風干燥后準確稱量干燥后的總質(zhì)量，記為M1（g）。稱取脫水皮蛋顆粒2 g于500 mL燒杯中，加入足量沸水，塑料密封、室溫放置15 min后瀝出，用濾紙吸干顆粒表面的水分，再稱其復水后的質(zhì)量，記為M2（g）［7，14］。

式中：R為試樣的復水比；M1為20 g試樣干燥后的質(zhì)量；M2為2 g干燥樣品復水后質(zhì)量；M3為2 g干燥樣品對應的鮮重，g；Kb為試樣的復原率。

2結(jié)果與分析

2.1熱風干燥和真空冷凍干燥對皮蛋粒干燥效果的對比

2.1.1兩種干燥方式對皮蛋粒復水比和復原率影響的對比

兩種干燥方式對皮蛋粒復水比和復原率的影響如表1和表2所示。

不同尺寸下熱風干燥的復水比與復原率均低于真空冷凍干燥樣品，說明真空冷凍干燥有利于皮蛋粒復水。而皮蛋粒的尺寸對干燥影響顯著，皮蛋粒尺寸越大，干燥后復水比和復原率越低，說明小尺寸有利于皮蛋粒的干燥。

表1　兩種干燥方式對皮蛋粒復水比影響的對比Table 1The contrast of the water reabsorbing capacity of preserved egg particles by two kind of drying methods

表2　兩種干燥方式對皮蛋粒復原率影響的對比Table 2The contrast of the water reabsorbing capacity of preserved egg particles by two kind of drying methods

2.1.2兩種干燥方式對皮蛋粒色澤影響的對比

兩種干燥方式對皮蛋粒色澤的影響如表3所示。

表3　兩種干燥方式對皮蛋粒色澤影響的對比Table 3The contrast of the preserved egg particles color by two kind of drying methods

從蛋黃部分來看，不同尺寸下的皮蛋粒熱風干燥l值和a值與冷凍干燥值樣品相比區(qū)別不大，而熱風干燥的b值卻明顯大于冷凍干燥的b值，說明兩種干燥方式對皮蛋蛋黃的亮度影響不大，且冷凍干燥下蛋黃顏色比熱風干燥的淺，冷凍干燥對蛋黃色澤影響優(yōu)于熱風干燥。而皮蛋粒尺寸對色澤的影響并不明顯；從蛋清部分來看，不同尺寸下的皮蛋粒熱風干燥的L值和與冷凍干燥值樣品相比要小，而熱風干燥的a值卻明顯大于冷凍干燥的a值，兩種干燥方式的b值無明顯規(guī)律，說明冷凍干燥的蛋清比熱風干燥的亮，且色澤更接近墨綠色。而尺寸大小對蛋清的色澤也有影響，皮蛋粒尺寸越大，l值和b值越小，說明尺寸越小，蛋清的色澤越好。冷凍干燥對皮蛋粒的色澤影響優(yōu)于熱風干燥，且皮蛋粒尺寸越小，色澤越好。

2.1.3兩種干燥方式對皮蛋粒彈性影響的對比

兩種干燥方式對皮蛋粒彈性的影響如表4所示。

表4　兩種干燥方式對皮蛋粒彈性影響的對比Table 4The contrast of the preserved egg particles springiness by two kind of drying methods

從彈性值來看，熱風干燥與真空冷凍干燥兩種方式對皮蛋粒彈性的影響不大；尺寸對皮蛋粒彈性的影響也不明顯。

2.1.4兩種干燥方式對皮蛋粒硬度影響的對比

兩種干燥方式對皮蛋粒硬度的影響如表5所示。

表5　兩種干燥方式對皮蛋粒硬度影響的對比Table 5The contrast of the preserved egg particles hardness by two kind of drying methods

不同尺寸下熱風干燥的硬度均高于真空冷凍干燥樣品，說明真空冷凍干燥有利于皮蛋粒復水。而皮蛋粒的尺寸對硬度的影響也十分顯著，皮蛋粒尺寸越大，干燥后復水的硬度越高，說明小尺寸皮蛋粒復水后品質(zhì)更好。

綜上所述，復水性上，真空冷凍干燥處理后的皮蛋粒在復水比上要好于熱風干燥，在復原率上略優(yōu)于熱風干燥。色度上，綜合蛋黃和蛋清部分，冷凍干燥方式優(yōu)于熱風干燥，彈性上，兩種干燥方式的彈性值找不到明顯規(guī)律且相差不大，硬度上，經(jīng)真空冷凍干燥處理的皮蛋粒硬度遠小于熱風干燥，而在兩種干燥方式對彈性影響不大的前提下，就硬度而言，冷凍干燥對皮蛋粒的影響要優(yōu)于熱風干燥。所以，真空冷凍干燥工藝對皮蛋粒品質(zhì)的影響要優(yōu)于熱風干燥。且尺寸較小的皮蛋粒各項品質(zhì)指標上要優(yōu)于尺寸較大的皮蛋粒。

2.2不同尺寸皮蛋粒的熱風干燥動力學模型

2.2.1不同尺寸皮蛋顆粒的干燥曲線

不同尺寸皮蛋顆粒的干燥曲線如圖1、圖2、圖3所示。

圖10　.5 cm皮蛋顆粒的干燥曲線Fig.1Drying curves of 0.5 cm preserved egg particles

圖21　cm皮蛋顆粒的干燥曲線Fig.2Drying curves of 1 cm preserved egg particles

圖31　.5 cm皮蛋顆粒的干燥曲線Fig.3Drying curves of 1.5 cm preserved egg particles

隨著干燥時間的延長，水分含量逐漸下降，溫度越高，水分下降越快。經(jīng)相同時間干燥，干燥溫度越高，皮蛋含水量就越低。這是因為溫度越高，空氣的相對濕度就越低，空氣與皮蛋顆粒之間的水分含量差異就越大，傳質(zhì)的推動力就越大，干燥速率也就越大，達到平衡所需要的時間就越短，即干燥所需要的時間就短。因此，提高干燥溫度對干燥過程十分有利，但出于對皮蛋中營養(yǎng)成分的保護，干燥溫度不宜過高。而且尺寸越小，含水率降低的越快，皮蛋顆粒越先達到恒重，原因是皮蛋顆粒的體積越小，表面積越大，與熱空氣的接觸也越充分，所以失水速率增大。

2.2.2干燥模型的擬合及統(tǒng)計分析

不同尺寸皮蛋粒干燥模型的擬合見表6及圖4、圖5、圖6。

表6　不同尺寸皮蛋顆粒干燥模型的擬合Table 6The matching of drying model of preserved egg particles by different size

圖4　0.5cm皮蛋顆粒不同溫度下Logarithmic模型實測值與預測值的對比Fig.4The contrast of'measured value and predicted value of Logarithmic model of 0.5 cm preserved egg particles in different temperature

圖5　1cm皮蛋顆粒不同溫度下Logarithmic模型實測值與預測值的對比Fig.5The contrast of'measured value and predicted value of Logarithmic model of 1 cm preserved egg particles in different temperature

圖6　1.5cm皮蛋顆粒不同溫度下Logarithmic模型實測值與預測值的對比Fig.6The contrast of'measured value and predicted value of Logarithmic model of 1.5 cm preserved egg particles in different temperature

為了研究不同尺寸皮蛋顆粒的干燥動力學模型，選用Newton，Logarithmic和Wang and Singh模型3種經(jīng)典的薄層干燥模型對試驗數(shù)據(jù)進行擬合。獲得的試驗數(shù)據(jù)首先換算成MR，然后用Origin 8.5軟件分析，進行模型的擬合。經(jīng)擬合分析，Newton和Wang and Singh這2種模型R2值低于0.9，擬合度不高；而不同尺寸Logarithmic模型的R2值均高于0.95，擬合度很高。Logarithmic模型的擬合效果如圖4、圖5、圖6所示。結(jié)果表明，3個圖的擬合效果都很好，說明Logarithmic模型可以很好地預測不同尺寸皮蛋粒的干燥過程。

根據(jù)表6，還可看出相同溫度的干燥條件下，k值隨尺寸的增大而減小，說明尺寸越小的皮蛋粒干燥速率越大，達到干燥平衡的時間越短。

3結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明，經(jīng)真空冷凍干燥處理的皮蛋粒在復水比，硬度和色澤上要好于熱風干燥，而從復原率和彈性上來看，兩種干燥方式對皮蛋粒品質(zhì)影響不大。通過綜合對比，真空冷凍干燥對皮蛋粒品質(zhì)的影響要優(yōu)于熱風干燥，但從能耗的角度上考慮，通過熱風干燥的方式來處理方便皮蛋粒也可行。皮蛋粒尺寸越小，干燥速率越大，達到干燥平衡所需的時間越短，復水性能和色澤越好，硬度越小，而皮蛋粒尺寸對皮蛋彈性無明顯影響。實際生產(chǎn)中，將皮蛋粒尺寸定在1 cm左右比較合適。干燥曲線和數(shù)學模型擬合的統(tǒng)計分析結(jié)果表明，Logarithmic模型的擬合度最高，在各個尺寸下的試驗值和預測值都有很好的匹配性，能較好地預測皮蛋粒的干燥過程。

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The Study on the Drying Process of Preserved Egg Particle with Different Size

LI Lin-xiao1，2，3，WANG Lan1，*，ZHANG Yi-jie1，WU Wen-jin1，DING An-zi1，XIONG Guagn-quan1，SUN Jing1，DU Jin-pin1
（1.Research Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear-Agricultural Technology，Hubei Academy of Agricultural Sciences/Agricultural Products Processing Subcenter of Hubei Agricultural Science&Technology Innovation Center，Wuhan 430064，Hubei，China；2.College of Food Science and Technology，Chutian College Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，Hubei，China；3.College of Animal Science and Technology，Guangxi University，Nanning 530000，Guangxi，China）

The study was to investigate the effect of hot air drying and vacuum freeze drying on the preserved egg particles with different size.The results showed that the water reabsorbing capacity，color，springiness and hardness of preserved egg particle dried by vaccum freeze was better than that of hot air drying.The hot air drying kinetics research on the preserved particle with different size exhibited that the smaller size preserved egg particle，the greater the drying rate was.The logarithmic model could fit the drying curve of preserved egg particle with different size.

hot-airdrying；vacuumfreezedrying；dryingcurve；dryingdynamics

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.19.019

2015-07-07

國家水禽產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（nycytx-45-14）

李林笑（1994—），男（漢），助理研究員，本科，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工。

汪蘭（1981—），女（漢），副研究員，博士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工和天然產(chǎn)物化學。