木薯片的真空微波膨化工藝

劉洋洋+江國(guó)標(biāo)+龔霄+蔡漫莉+李積華+張振文+王飛

摘要：在單因素（漂燙時(shí)間、切片厚度、水分含量、膨化功率和膨化時(shí)間等）對(duì)木薯薯片真空微波膨化品質(zhì)影響的試驗(yàn)基礎(chǔ)之上，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化得出木薯薯片的最佳工藝條件。結(jié)果表明，木薯片在厚度2.0 mm、沸水漂燙60 s、水分含量15%預(yù)處理?xiàng)l件下，經(jīng)過(guò)1.35 kW的真空微波處理85 s得到膨化率為157%的最佳木薯產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：真空微波膨化；木薯片；膨化率；脆度

中圖分類(lèi)號(hào)： TS215 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）09-0316-03

木薯（Manihot esculenta）別稱(chēng)樹(shù)薯，大戟科（Euphorbiaceae）植物，原產(chǎn)于美洲熱帶地區(qū)的亞馬遜河流域，是世界七大作物之一，與馬鈴薯、紅薯并列為世界三大薯類(lèi)作物，原料豐富，價(jià)格低廉，具有良好的藥用價(jià)值和食用價(jià)值。我國(guó)于19世紀(jì)20年代在廣東高州一帶引種栽培，隨后引入海南島，現(xiàn)已廣泛分布于華南地區(qū)，以廣西、廣東和海南栽培最多，福建、云南、江西等省局部地區(qū)也有栽培[1]。近幾年，我國(guó)的木薯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展較快，某些地方已初具規(guī)模，成為華南農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要組成部分，但產(chǎn)業(yè)化水平相對(duì)滯后，木薯食品的深加工甚至才剛剛起步[2-3]。微波技術(shù)作為一種新興食品加工技術(shù)，以其眾多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在食品加工中愈顯重要。微波加熱是通過(guò)微波能與食品直接相互作用，進(jìn)行表面與內(nèi)部一致的整體加熱，加熱速度快、時(shí)間短、含油率低，且加熱過(guò)程具有自動(dòng)熱平衡性能，反應(yīng)靈敏、易于控制、熱效率高、設(shè)備占地面積小等[4-6]。真空微波膨化就是利用微波透入物料內(nèi)部進(jìn)行劇烈加熱，致使物料內(nèi)部蒸氣形成速率超過(guò)其遷移速率，在物料中形成蒸氣壓梯度，當(dāng)此壓力達(dá)到或超過(guò)纖維組織結(jié)構(gòu)的承受強(qiáng)度時(shí)，通過(guò)這種內(nèi)壓力使物料膨化[7]，而真空度越大，水的沸點(diǎn)溫度越低，越有利于物料膨化。目前，微波膨化技術(shù)在食品中多應(yīng)用于果蔬類(lèi)、淀粉類(lèi)與蛋白質(zhì)類(lèi)食品的加工[8]，其中尤以膨化淀粉類(lèi)食品研究較多且應(yīng)用性強(qiáng)。本試驗(yàn)通過(guò)真空微波膨化技術(shù)對(duì)木薯片進(jìn)行加工處理，探究切片厚度、水分含量等因素對(duì)木薯膨化效果的影響，并獲得最優(yōu)工藝條件，為木薯膨化食品的工業(yè)生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

面包、木薯購(gòu)于廣東省湛江市。試驗(yàn)設(shè)備包括XK-MCM-4GS真空微波干燥機(jī)（廣東省廣州市翔科儀器科技有限公司）、烘箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）、MRS 120-3水分測(cè)定儀（德國(guó)Kern公司）、CT-3質(zhì)構(gòu)儀（美國(guó)Brookfield 公司）。

1.2 加工過(guò)程

木薯根→清洗去皮→切片→漂燙→干燥→微波膨化→二次膨化→冷卻→包裝→成品（測(cè)體積）。挑選粗壯、無(wú)損傷、無(wú)霉變的新鮮木薯，洗凈去皮；將木薯切成1～3 mm等不同厚度的均勻薄片；將切好的木薯片于煮沸的熱水中漂燙0～120 s（根據(jù)試驗(yàn)需求），瀝干水分，冷卻；將冷卻的木薯放入烘箱中，50 ℃進(jìn)行干燥；將木薯片放入真空微波膨化機(jī)中，設(shè)置功率和時(shí)間，進(jìn)行膨化；將膨化好的木薯片拿出，除去焦糊部分，70 ℃熱風(fēng)干燥至含水量為7%以下（即二次膨化）；冷卻與包裝，即挑選色澤均勻、形狀完整的木薯片充氮包裝。

1.3 感官評(píng)判膨化效果指標(biāo)

木薯片感官評(píng)判膨化效果指標(biāo)見(jiàn)表1。

1.4 膨化率

采用排小米法[9]進(jìn)行膨化，計(jì)算膨化率：膨化率=（V膨化后-V膨化前）/V膨化前×100%。

1.5 脆度

采用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行壓縮測(cè)試，在靈敏度為8%負(fù)載量時(shí)，測(cè)試木薯片斷裂數(shù)[10]。

1.6 關(guān)鍵工藝對(duì)膨化的影響

1.6.1 漂燙時(shí)間對(duì)膨化的影響 木薯去皮洗凈，軸向切成2 mm 厚度的木薯片，在沸水中分別漂燙120、90、60、30、0 s后，瀝干水分，于50 ℃烘箱中烘干至薯片水分含量為10%左右，在1.35 kW功率下真空微波膨化，測(cè)定其膨化率、脆度，進(jìn)行感官評(píng)定。

1.6.2 切片厚度對(duì)膨化的影響 木薯去皮洗凈，分別切成1、2、3、4 mm等4個(gè)梯度的薄片，沸水中漂燙60 s，瀝干水分，50 ℃ 烘干至水分含量10%左右，1.35 kW功率下真空微波膨化并測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.6.3 水分含量對(duì)膨化的影響 木薯去皮洗凈，軸向切片2.0 mm，沸水中漂燙60 s，控制干燥時(shí)間使木薯片水分含量分別為40%、30%、20%、10%、5%，在1.35 kW功率下真空微波膨化60 s，并測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.6.4 輻照功率對(duì)膨化的影響 木薯去皮洗凈軸向切片2.0 mm，沸水漂燙60 s，水分含量控制在10%左右，分別在1.35、 2.70、4.05 kW的功率下真空微波膨化60 s，測(cè)定薯片各項(xiàng)指標(biāo)。

1.6.5 輻照時(shí)間對(duì)膨化的影響 木薯去皮洗凈軸向切片2.0 mm，沸水漂燙60 s，水分含量控制在10%左右，分別在1.35 kW 功率下真空微波膨化輻照50、60、70、80、90、100 s，并測(cè)定薯片各項(xiàng)指標(biāo)。

1.7 正交試驗(yàn)

木薯片真空微波膨化工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 沸水漂燙時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

由圖1得知，隨著漂燙時(shí)間的延長(zhǎng)，膨化度和脆度均有所增加，并在60 s附近獲得最大值，部分木薯片色澤略顯焦黃，這與水分含量和切片厚度有關(guān)。漂燙時(shí)間超過(guò)90 s后，木薯片容易變形、撕裂，并且膨化度和脆度也相應(yīng)降低。

2.2 切片厚度試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可知，木薯片膨化效果與片塊厚度有很大關(guān)系，切片厚度>2 mm時(shí)，薯片的膨化度有較明顯的下降，而脆度在大于2.5 mm后也有一定程度的下降。木薯片的厚度對(duì)木薯片中水分的蒸發(fā)有一定的影響，厚度過(guò)大，不利于水分的蒸發(fā)，達(dá)不到理想的膨化度和脆度；厚度過(guò)小，產(chǎn)品容易焦糊，并且增加工藝的難度。

2.3 水分含量試驗(yàn)結(jié)果

由圖3可知，水分也是影響膨化度和和脆度的關(guān)鍵因素，水分含量在很大程度上影響木薯片的膨化率。水分含量不足10%時(shí)， 水分蒸發(fā)所形成的梯度壓力不足以破壞結(jié)構(gòu)纖維的結(jié)構(gòu)，達(dá)不到膨化的目的，所形成的產(chǎn)品膨化度低，硬度大；水分含量超過(guò)20%時(shí)，水分不能完全汽化，剩余那部分未汽化的液態(tài)水有較大的表面張力，在細(xì)胞之間起黏聯(lián)作用，一定程度上阻礙膨化的進(jìn)行[11]。

2.4 微波輻照功率試驗(yàn)結(jié)果

由圖4可知，微波功率對(duì)木薯片膨化效果影響不大，尤其在薯片脆度方面，幾乎沒(méi)有變化；在膨化度方面，最大值出現(xiàn)在1.35～2.70 kW之間，并且對(duì)膨化度的影響比較有限，從節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā)，本試驗(yàn)宜采用低功率1.35 kW 進(jìn)行真空微波膨化。

2.5 膨化時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

由圖5可知，微波輻照80 s時(shí)，木薯片具有最高的斷裂數(shù)，即脆度最大。膨化時(shí)間對(duì)膨化度的影響較小，但時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)木薯片表面色澤影響較大。綜上可知，膨化80 s較為適宜。

2.6 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

由表3可知，木薯片感官評(píng)分從大到小為水分含量>膨化時(shí)間>切片厚度，最佳組合為A2B2C1，即水分含量為15%、切片厚度為2.0 mm、膨化時(shí)間為75 s；而對(duì)木薯片膨化度影響的從大到小依次為水分含量>切片厚度>膨化時(shí)間，最佳組合為A2B2C3，即水分含量為15%、切片厚度為2.0 mm、膨化時(shí)間為85 s。補(bǔ)充試驗(yàn)結(jié)果顯示，在A2B2C1組合條件下，木薯片的感官評(píng)分和膨化度分別為92分、132%，與A2B2C3（89分，157%）組合條件下的結(jié)果相比，感官評(píng)分高3分，但膨化率有了較大幅度的下降。由于感官評(píng)定結(jié)果存在一定的主觀性并且相鄰分?jǐn)?shù)相差不明顯的特點(diǎn)，真空微波膨化木薯片的最佳工藝條件為：水分含量15%、切片厚度2.0 mm、膨化時(shí)間85 s。

3 結(jié)論

根據(jù)單因素和正交試驗(yàn)結(jié)論可知，微波膨化木薯片的最佳工藝為：木薯根軸向切片2.0 mm，沸水漂燙60 s，水分含量15%， 微波輻照功率1.35 kW，處理85 s， 在此條件下得到最佳木薯產(chǎn)品。水分含量是影響真空微波膨化的最主要因素，這與Sullivan等對(duì)蘋(píng)果胡蘿卜等壓差膨化的結(jié)果[12-15]一致，因此須要嚴(yán)格控制水分含量，以得到優(yōu)質(zhì)的木薯膨化食品。

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