檸檬片真空冷凍干燥工藝優(yōu)化研究*

.福建立興食品有限公司 2. 農(nóng)產(chǎn)品深加工及安全福建省高校應(yīng)用技術(shù)工程中心3.漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品與生物工程系 鄒少強(qiáng)謝建華

檸檬片真空冷凍干燥工藝優(yōu)化研究*

1.福建立興食品有限公司 2. 農(nóng)產(chǎn)品深加工及安全福建省高校應(yīng)用技術(shù)工程中心3.漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品與生物工程系 鄒少強(qiáng)1謝建華2，3

以檸檬為原料，研究檸檬片真空冷凍干燥工藝技術(shù)，確定最佳工藝參數(shù)和加工工藝，為檸檬加工生產(chǎn)實(shí)踐提供參考依據(jù)。通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以凍干速率作為考察指標(biāo)，研究了加熱溫度、物料厚度、壓力（真空度）對(duì)真空冷凍干燥速率的影響。實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)凍干檸檬干燥速率的影響主次順序?yàn)榧訜釡囟取毫Γㄕ婵斩龋?、物料厚度，最佳工藝條件分別為：加熱溫度50℃、壓力（真空度）60Pa、物料厚度5mm，在此干燥工藝條件下，產(chǎn)品在色澤等方面保持較好。

連城檸檬 真空冷凍干燥 工藝優(yōu)化

檸檬( Citrus limon) ，是蕓香科柑橘屬常綠小喬木，富含維生素C、檸檬酸、蘋果酸、檸檬烯以及鈣、磷、鐵、鋅、錳等多種微量元素，是一種高鉀低鈉的健康食品。檸檬憑借清新爽口的獨(dú)特風(fēng)味和豐富的營養(yǎng)成分，深受世界各國人民喜愛[1,2]。但是它不易保存，干燥是一種常用的果蔬加工方法，但是，傳統(tǒng)的檸檬干燥法，多為日曬法、火焙法，用該法制得的檸檬片，不僅干燥周期長，而且檸檬的質(zhì)量參差不齊，原有的風(fēng)味和營養(yǎng)價(jià)值大大降低，且其產(chǎn)品會(huì)發(fā)生“柴質(zhì)化”與營養(yǎng)損失[2]。與之相比，真空冷凍干燥被認(rèn)為是能最大限度地保持食品營養(yǎng)成分和原味的最佳加工方法[3-4]。本文通過試驗(yàn)研究了檸檬真空冷凍干燥工藝參數(shù)對(duì)凍干檸檬干燥速率和Vc含量的影響，目的在于探索檸檬片真空冷凍干燥機(jī)理，為檸檬片加工提供新的思路，促進(jìn)食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為真空冷凍干燥工藝在檸檬加工應(yīng)用提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

新鮮檸檬。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

真空冷凍干燥機(jī)：德國 CHRIST；分析天平：德國賽多利斯。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 檸檬真空干燥工藝流程

工藝流程：原料挑選→清洗→去皮→切片→護(hù)色→裝盤預(yù)凍→真空冷凍干燥→成品。

（1）原料挑選。選取成熟度一致的原料且新鮮的檸檬。

（2）清洗、切片。用流動(dòng)清水洗去檸檬表面的泥土，并將其表皮去除干凈，用刀按要求切成一定厚度、表面平整、厚薄均勻的薄片。

（3）護(hù)色。為防止檸檬褐變，用抗氧化劑進(jìn)行護(hù)色，將檸檬薄片在護(hù)色液中浸泡5 min，然后瀝干其表面的水。

（4）預(yù)冷、冷凍、干燥。首先將檸檬薄片擺放于托盤，放于冰柜凍結(jié)，凍結(jié)至共晶點(diǎn)以下，然后以上凍結(jié)的物料按要求工藝進(jìn)行干燥，當(dāng)終產(chǎn)品的含水率控制在3%～4%時(shí)結(jié)束干燥。

1.3.2 真空冷凍干燥工藝研究

（1）單因素試驗(yàn)研究。以檸檬真空冷凍干燥后的凍干速率為指標(biāo)，對(duì)不同的干燥倉工作壓力、不同的升華加熱溫度、不同的物料厚度做單因素試驗(yàn)，分別確定適宜的凍干試驗(yàn)條件。

（2）真空冷凍干燥正交試驗(yàn)研究。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以適宜的加熱溫度、物料厚度、壓力（真空度）作為試驗(yàn)因素，選取 L9（34）正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)[5]，以凍干速率為指標(biāo)，優(yōu)化凍干工藝參數(shù)。

1.3.3 試驗(yàn)指標(biāo)的測(cè)定

真空冷凍干燥速率計(jì)算：

式中， M1為干燥前物料質(zhì)量，g；M2為干燥后物料質(zhì)量，g；t為干燥時(shí)間，h。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 壓力（真空度）對(duì)檸檬凍干速率的影響

將預(yù)凍處理后的檸檬片分別置于真空度為20，40，60，80，100Pa的真空冷凍干燥機(jī)中干燥，其干燥曲線如圖1所示。從圖1可知檸檬片干燥速率隨著真空度升高而增加，但當(dāng)真空度達(dá)到60Pa后反而下降，所以真空度以60Pa為宜。

圖1 壓力（真空度）對(duì)檸檬片凍干速率的影響

2.1.2 加熱溫度對(duì)檸檬片凍干速率的影響

從圖2可以看出，檸檬片凍干速率隨加熱溫度的升高而呈上升，當(dāng)達(dá)到50℃后，溫度繼續(xù)上升，凍干速率反而下降。

因此，加熱溫度以50℃為宜。

圖2 加熱溫度對(duì)檸檬片凍干速率的影響

2.1.3 物料厚度對(duì)檸檬片凍干速率的影響

從圖3可看出，隨著物料厚度的增大，凍干速率呈下降趨勢(shì)，但物料厚度小于6mm時(shí)下降不明顯，而大于6mm時(shí)，其凍干速率下降明顯，結(jié)合產(chǎn)品的形狀等要求，采用6mm較為合適。

圖3 物料厚度對(duì)檸檬片凍干速率的影響

2.2 正交試驗(yàn)

采用L9（34）正交表進(jìn)行試驗(yàn)[15]，其試驗(yàn)方案及結(jié)果見表1、表2。從表3可見，在一定范圍內(nèi)，加熱溫度、壓力（真空度）對(duì)凍干速率的影響均達(dá)極顯著水平（P＜0.01），而物料厚度對(duì)干燥速率影響不顯著。從表2可知，檸檬片凍干各因素對(duì)干燥速率影響程度為加熱溫度>壓力（真空度）>物料厚度，最佳提取工藝為B2A2C1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表L9（34）

表2 檸檬片冷凍干燥工藝正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

表3 檸檬片冷凍干燥工藝正交試驗(yàn)的方差分析

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

按照優(yōu)選的凍干工藝進(jìn)行 3 次重復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明，真空冷凍干燥后的平均凍干速率為6.1%/h，略高于正交試驗(yàn)組中(B2A2C3)的最大凍干速率(6.0%/h)，表明正交設(shè)計(jì)優(yōu)選出的工藝參數(shù)穩(wěn)定可行。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)通過單因素和正交試驗(yàn)，分別對(duì)加熱溫度、壓力（真空度）、物料厚度等3 個(gè)影響真空冷凍干燥工藝效果的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。試驗(yàn)結(jié)果表明，3個(gè)因素對(duì)檸檬片干燥速率的影響程度大小為：加熱溫度>壓力（真空度）>物料厚度。真空冷凍干燥最佳工藝參數(shù)為：加熱溫度50℃、壓力（真空度）60Pa、物料厚度5mm，在此條件下的凍干速率為6.1%/h，優(yōu)于正交試驗(yàn)組中的最佳方案，說明該工藝能充分節(jié)省生產(chǎn)能耗，在此干燥工藝條件下，產(chǎn)品在色澤等方面保持較好，這表明真空冷凍干燥應(yīng)用于檸檬片干制是可行的。

[1] 高俊燕, 朱春華, 李進(jìn)學(xué)，等.檸檬加工綜合利用的研究進(jìn)展[J].亞熱帶農(nóng)業(yè)研究,2009,5(1):64-67.

[2] 劉義武，王碧. 檸檬營養(yǎng)成分與綜合利用研究進(jìn)展[J].亞熱帶農(nóng)業(yè)研究, 2012, 27(8):46-49.

[3] 李嬌嬌,郜海燕,陳杭君,等.真空冷凍干燥桑葚果工藝參數(shù)優(yōu)化[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2015,27(6):1067-1072.

[4] 鄒春文,謝建華. 檸檬真空冷凍干燥工藝優(yōu)化[J].福建輕紡,2016,(10): 45-47.

[5] 王欽德，楊堅(jiān).食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[6] 叢峰松.生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2005.

* 漳州市科技項(xiàng)目“真空冷凍干燥蜂蜜檸檬片防褐變技術(shù)研究（ZZ2016ZD30）資助。