過熱蒸汽干燥在鯡魚罐頭加工中的應(yīng)用研究

郭 紅，毛 毛，衣美艷

（山東東方海洋科技股份有限公司，山東煙臺 264003）

過熱蒸汽干燥（Superheated steam drying） 是一種利用過熱蒸汽作為干燥介質(zhì)對濕物料直接或間接加熱，除去物料中部分水分的干燥方式，具有產(chǎn)品質(zhì)地均勻、節(jié)能效果好、傳熱效率高等特點[1]。日本等國越來越廣泛地將過熱蒸汽應(yīng)用于食品加工領(lǐng)域，尤其是肉類調(diào)理食品的加工[2-4]。我國近年來將其應(yīng)用于鮑魚、海參等名貴海產(chǎn)干制的研究中，然而在水產(chǎn)罐頭干燥脫水中的應(yīng)用未見報道[5-6]。

鯡魚罐頭一般采用蒸煮法脫水，但采用蒸煮脫水率低，魚皮、魚肉容易脫落，魚體易變形，因此一般將鯡魚切塊后蒸煮脫水，以避免魚肉、魚體的破壞和變形，很少用整魚體來制作罐頭。過熱蒸汽干燥法傳熱均勻，對物料產(chǎn)生形變較小且能耗低，應(yīng)用于水產(chǎn)罐頭脫水尤其是整魚罐頭脫水有廣闊前景。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

冷凍狀態(tài)下的鯡魚（Clupea pallasi），煙臺山海食品有限公司提供；調(diào)味料，均為市售食品級；PA+CPP多層復合高溫高壓真空蒸煮袋，煙臺永東包裝有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

PL.10型高溫高壓滅菌釜，山東諸城食品機械有限公司產(chǎn)品；過熱蒸汽烤機，日本日立定制產(chǎn)品；YMX-985-06L型真空包裝機，泉州億閩食品商貿(mào)公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

1.3.1 鯡魚魚體預處理

將體長24～26 cm，平均質(zhì)量為180 g的鯡魚原料解凍后，去頭去內(nèi)臟，并使用自來水清洗干凈，瀝干水分備用。

1.3.2 腌漬

配制食鹽質(zhì)量分數(shù)為3.5%和料酒質(zhì)量分數(shù)為6%的腌漬液，用腌漬液將預處理后的鯡魚完全浸沒并腌漬30 min。

1.3.3 過熱蒸汽脫水單因素試驗

將腌漬好的鯡魚魚體進行飽和熱蒸汽脫水處理，以魚體脫水率和感官評分為指標，固定風速0.8 m/s，脫水溫度180℃時，將脫水時間設(shè)定為4，5，6，7，8 min，對過熱蒸汽脫水方法中的脫水時間進行單因素試驗；固定風速0.8 m/s，脫水時間6 min，將脫水溫度設(shè)置為140，160，180，200，220℃，對過熱蒸汽脫水方法中的脫水溫度進行單因素試驗。

感官評分標準見表1。

表1 感官評分標準

圖1 脫水溫度對魚體脫水率和感官評分影響

1.3.4 調(diào)味

將提前配制好的茄汁風味調(diào)料按照比例和脫水后的魚體一起加入包裝容器中。

1.3.5 真空包裝

將包裝進行抽真空密封。

1.3.6 高壓殺菌

將包裝好的罐頭在115～121℃，1.2 MPa條件下反壓處理40～60 min，以得到魚骨酥爛的產(chǎn)品。

1.3.7 響應(yīng)面法試驗設(shè)計

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken設(shè)計方案，以脫水溫度（A）、脫水時間（B）、高壓溫度（C） 和高壓時間（D） 為試驗因素，并以-1，0，+1分別代表變量的水平，以感官評分作為響應(yīng)值。采用Design Expert軟件對試驗數(shù)據(jù)進行回歸分析和響應(yīng)面分析。

感官評價標準見表2。

表2 感官評價標準

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果分析

2.1.1 脫水溫度對魚體脫水率和感官評分影響

脫水溫度對魚體脫水率和感官評分的影響見圖1。

2.1.2 脫水時間對魚體脫水率和感官評分的影響

脫水時間對魚體脫水率和感官評分的影響見圖2。

圖2 脫水時間對魚體脫水率和感官評分的影響

單因素試驗結(jié)果顯示，過熱蒸汽干燥法應(yīng)用于鯡魚罐頭脫水的效率極高，將脫水工序的時間降低到了8 min以下，且能得到較高的脫水率和較好的產(chǎn)品外觀。由圖1可知，在脫水時間為6 min的前提下，脫水溫度180℃時獲得了最高感官評分，此時脫水率為30%；隨著脫水溫度的升高，脫水率上升，感官評分下降，未發(fā)生明顯的焦煳，魚體、魚皮也不產(chǎn)生劇烈形變。由圖2可知，脫水溫度為180℃時魚體感官評價與脫水率隨脫水時間的變化，6 min時達到最高感官評分；此后隨著脫水時間的延長感官評分未明顯下降，脫水速度明顯放緩。

過熱蒸汽干燥和熱風干燥一樣，也是利用其干燥介質(zhì)的不飽和性達到干燥目的。過熱蒸汽干燥中只有一種氣體成分存在，水分從濕表面移動不是通過擴散作用而是通過壓力差產(chǎn)生的體積流[7]。水蒸氣作為傳熱介質(zhì)其熱容量比空氣大1倍，傳熱效率高；水蒸氣可保持物料表面濕潤，不會結(jié)成硬殼阻礙水分的蒸發(fā)且物料收縮小[8-9]。與空氣干燥相比，過熱蒸汽干燥存在一個干燥逆轉(zhuǎn)點，當蒸汽溫度超過某一定值時，過熱蒸汽的干燥速度要高于空氣干燥的速度，通常過熱蒸汽干燥逆轉(zhuǎn)點溫度隨干燥物料不同而變化[10]。

蒸煮法脫水時間為30～50 min，脫水率很難達到25%以上；熱風干燥法可獲得理想脫水率，但需要數(shù)小時的脫水時間；油炸法脫水迅速，但需要油脂作為介質(zhì)且易發(fā)生焦煳，產(chǎn)生有害物質(zhì)與不良風味；過熱蒸汽法雖然采用與油炸相仿的脫水溫度，但由于傳質(zhì)傳熱均勻，表面不發(fā)生板結(jié)，整個魚體處于接近于勻速脫水的狀態(tài)，因此在獲得了高脫水效率的前提下外皮不易發(fā)生焦煳，僅產(chǎn)生適度的美拉德反應(yīng)。過熱蒸汽脫水法最大的優(yōu)點是均勻傳熱，物料形變小，能維持魚體的完整與平滑，避免了傳統(tǒng)脫水方法魚皮皺縮、魚肉脫落、魚體扭曲斷裂、魚尾處露骨等缺點，適合整魚體罐頭的生產(chǎn)。

2.2 響應(yīng)面法試驗結(jié)果分析

2.2.1 響應(yīng)面法因素水平的選取及試驗方案

根據(jù)Box-Behnken試驗設(shè)計原理[3-4]，綜合單因素試驗結(jié)果，以脫水溫度、脫水時間、高壓溫度和高壓時間作為研究因素，采用四因素三水平響應(yīng)面分析方法。

響應(yīng)面分析試驗因素與水平設(shè)計見表3。

表3 響應(yīng)面分析試驗因素與水平設(shè)計

2.2.2 多元回歸結(jié)果分析

以感官評價分數(shù)為響應(yīng)值（Y）進行響應(yīng)面分析。

設(shè)計方案和結(jié)果見表4，回歸分析結(jié)果見表5。

表4 設(shè)計方案和結(jié)果

利用Design Expert軟件對表4數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，得到感官評價分數(shù)對脫水溫度（A）、脫水時間（B）、高壓溫度（C） 和高壓時間（D） 的二次多項回歸模型：

表5 回歸分析結(jié)果

Y=9.00+1.04A-0.38B+0.083C-0.083D-0.25AB-0.63AC+0.25AD-0.75BC+0.38BD-0.37CD-1.75A2-1.25B2-1.19C2-0.19D2.

由表5可知，回歸模型極顯著（p＜0.01）；而失擬項不顯著（p=0.334 6），表明該模型擬合程度良好，可以用此模型來對鯡魚罐頭工藝條件進行分析和預測。從表5可以看出，A，A2，B2對結(jié)果的影響極顯著（p＜0.01）。對感官評價分數(shù)影響的大小依次為脫水溫度＞脫水時間＞高壓溫度＞高壓時間。

2.3 感官評分的響應(yīng)面分析與優(yōu)化

脫水時間和脫水溫度對鯡魚罐頭感官評分的影響見圖3，高壓溫度和脫水溫度對鯡魚罐頭感官評分的影響見圖4，高壓時間和脫水時間對鯡魚罐頭感官評分的影響見圖5。

圖3 脫水時間和脫水溫度對鯡魚罐頭感官評分的影響

圖4 高壓溫度和脫水溫度對鯡魚罐頭感官評價的影響

圖5 高壓時間和脫水時間對鯡魚罐頭感官評價的影響

利用Design Expert軟件，繪制響應(yīng)面（在考查的區(qū)域內(nèi)），比較3組圖可知，脫水溫度和脫水時間對感官評分的影響最為顯著，表現(xiàn)為曲線較陡，而高壓溫度和高壓時間則相對影響不大，表現(xiàn)為曲線較為平滑，響應(yīng)值變化較?。磺?個響應(yīng)曲面均為開口向下的凸形曲面，說明響應(yīng)值存在極大值。結(jié)合二次回歸模型的分析結(jié)果，感官評分最高的工藝條件為脫水溫度200℃，脫水時間5.96 min，高壓溫度117.01℃，高壓時間57.34 min，此時鯡魚罐頭工藝條件最優(yōu)。根據(jù)實際條件，選擇脫水溫度200℃，脫水時間6 min，高壓溫度117℃，高壓時間57 min。過熱蒸汽干燥法脫水時間遠低于蒸煮與熱風干燥等傳統(tǒng)脫水方法，且不需要使用油脂作為脫水介質(zhì)，顯著降低了能耗。最優(yōu)工藝參數(shù)下生產(chǎn)的鯡魚罐頭魚體平滑完整，適度美拉德反應(yīng)使色澤柔和、不晦暗焦煳，口感飽滿有彈性，魚骨酥爛，風味鮮美有層次感。相比傳統(tǒng)罐頭生產(chǎn)方法，過熱蒸汽干燥法對于魚罐頭的外觀有顯著改善且風味口感優(yōu)良，尤其適用于整魚體罐頭的生產(chǎn)。

3 結(jié)論

（1）將過熱蒸汽干燥法應(yīng)用于鯡魚罐頭的脫水，可有效節(jié)約工藝時間、降低能耗，并顯著改善魚罐頭的感官性狀，是對傳統(tǒng)水產(chǎn)罐頭加工方式的一大改進。

（2）采用響應(yīng)面法對茄汁鯡魚罐頭的加工工藝進行了優(yōu)化設(shè)計，得到最優(yōu)工藝參數(shù)為脫水溫度200℃，脫水時間6 min，高壓溫度117℃，高壓時間57 min，所得產(chǎn)品外觀顯著優(yōu)于市面同類產(chǎn)品且風味優(yōu)良。