（农产品加工及贮藏工程专业论文）不同干燥方法对姬松茸干品品质特性的研究.pdf

摘要 姬松茸( a g a r i c u sb l a z e im u r r i l l ) 属担子菌亚门、层菌纲、伞菌目、蘑菇( 黑伞) 科、蘑菇( 黑伞) 属，是一种珍稀的药食兼用真菌。本项目将不同干燥技术应用于姬 松茸的加工，研究不同干燥方法对姬松茸干燥特性的影响并确定最佳干燥方法，并对 最佳干燥方法进行工艺优化，研究不同干燥方法对姬松茸品质特性的影响，掌握品质 变化的关键点，建立干制加工h a c c p 体系，为实现高品质加工提供保障。 1 研究了自然干燥、热风干燥、真空干燥、微波干燥、冷冻干燥等干燥方法对 姬松茸干燥速率、失水速率等干燥特性的影响。结果表明：自然干燥的干燥能力较弱， 要使姬松茸达到物料保存的安全水分阶段，难度较大，干燥所需时间较长；热风干燥、 真空干燥和冷冻干燥随着干燥温度升高，干燥速度增快，干燥至恒定重量时所需的时 间缩短；微波干燥随着微波功率增加，恒速干燥阶段失水速率增高，干燥时间也相应 缩短。 2 比较不同干燥方法条件下姬松茸干制品的感官及复水率评分的最佳值，其中 感官评分大小依次为：冷冻干燥( 冻干温度5 0 ) 6 0 c 热风干燥 6 0 。c 真空干燥 3 8 5 w 微波干燥；而复水率优劣则是：冷冻干燥( 冻干温度5 0 ) 6 0 c 真空干燥 6 0 c 热风干燥 3 8 5 w 微波干燥。相对而言，在冻干温度5 0 条件下，冷冻干燥所得 干制品质量最好，其感官评分为7 7 5 ，复水率为5 0 2 。 3 对冷冻干燥进行工艺优化研究，确定姬松茸的共晶点和共融点分别为：- 1 6 和一4 c ，通过比较确定姬松茸最佳预冻方式为中速冻结。姬松茸的真空冷冻干燥最 佳工艺参数为：中速预冻至2 1 以下，冷阱温度一4 0 4 c ，工作压力5 0 p a ，升华温度3 0 ，解析温度5 5 c ，当物料温度接近于加热板温度的时候表示物料基本冻干。 4 研究了热风干燥、真空干燥、微波干燥和冷冻干燥4 种不同干燥方法对姬松 茸收缩率、复水率和组织结构等品质特性的影响，结果表明：不同干燥方法对姬松茸 体积收缩变化的影响不同，按体积变化的程度可排列为：冷冻干燥 微波干燥 6 0 c v a c u u md r y i n g 3 8 5 wm i c r o w a v ed r y i n ga n d t h eo r d e ro fr e h y d r a t i n gr a t ev a l u ew a st h a tf r e e z ed r y i n g ( f r e e z et e m p e r a t u r e5 0 c ) 6 0 h o ta i rd r y i n g 6 0 h o ta i r d r y i n g 3 8 5 wm i c r o w a v ed r y i n g c o m p a r a t i v e l ys p e a k i n g ，a tt h ef r e e z et e m p e r a t u r eo f5 0 c ，t h eq u a l i t yo fd r y i n g p r o d u c tw a st h eb e s t ，t h ev a l u eo fo r g a n o l e p t i ce v a l u a t i o nw a s7 7 5 ，a n dt h ev a l u eo f r e h y d r a t i n g r a t ew a s5 0 2 3 t h eo p t i m i z a t i o np r o c e s so ff r e e z ed r y i n gw a ss t u d i e d i tw a sd e f i n e dt h a tt h e e u t e c t i ca n dc o - m e l t i n g p o i n to fa b mw e r e - 16 a n d - 4 r e s p e c t i v e l y b y c o m p a r i s o n , t h eo p t i m a lp r e f r e e z i n gm e t h o do fa b m w a sm e d i u ms p e e df r e e z i n g t h eo p t i m a lp a r a m e t e r so fa b mv a c u u mf r e e z ed r y i n gp r o c e s sw a st h a tm e d i u m s p e e df r e e z i n gt o 21 ，f r e e z e - t r a pt e m p e r a t u r e - 4 0 c ，w o r k i n gp r e s s u r e5 0 p a ， s u b l i m a t i o nt e m p e r a t u r e3 0 c ，r e l e a s i n gt e m p e r a t u r e5 5 。c ，w h e n t h et e m p e r a t u r eo f d r y i n gp r o d u c tc l o s e dt oh e a t i n gt e m p e r a t u r e ，t h ef r e e z i n gw a se n d e d 4 e f f e c t so fd i f f e r e n td r y i n gt e c h n o l o g i e so nq u a l i t yc h a r a c t e r i s t i c sw h i c hw a s a b o u ts h r i n k a g e ，r e h y d r a t i o nr a t i oa n do r g a n i z a t i o ns t r u c t u r eo fa b mw e r es t u d i e d t h ef o u rd r y i n gt e c h n o l o g i e sw e r eh o ta i rd r y i n g ，v a c u u md r y i n g ，m i c r o w a v ed r y i n g a n df r e e z ed r y i n g i tw a si n d i c a t e dt h a tt h ed i f f e r e n td r y i n gt e c h n o l o g i e sh a dd i f f e r e n t e f f e c t so nt h es h r i n k a g e ，a n dt h eo r d e ro f s h r i n k i n gd e g r e ew a s t h a tf r e e z i n gd r y i n g m i c r o w a v ed r y i n g 6 0 c 真空干燥 3 8 5 w 微波干燥；而复水率优劣则是：冷冻干燥( 冻干温度5 0 ) 6 0 真空干燥 6 0 。c 热风干燥 3 8 5 w 微波干燥。由此可知，在冻干温度5 0 条件下， 冷冻干燥所得姬松茸干品的复水率及感官评价都是最优，其感官评分为7 7 5 ，复水率 为5 0 2 。 3 结论 3 1 比较几种干燥方法，得出自然干燥干燥能力较弱，姬松茸达到物料保存的安全水 分阶段，难度较大，所需时间较长；热风干燥、真空干燥和冷冻干燥随着干燥温度升 高，干燥速度增快，干燥至安全水分阶段所需的时间缩短；而微波干燥随着微波功率 增加，恒速干燥阶段失水速率增高，干燥时间也相应缩短。 3 2 真空干燥温度越高姬松茸干品复水性越差；热风干燥高温下干燥时间越长，得到 的干制品的质感就越硬，其复水性也就越差，且复水后的制品颜色较浅，味淡，口感 的较松软；微波功率越高，其干制品的复水比就越大，复水性也就越好；冷冻干燥所 得干制品品质极好，其干品外形与鲜品相似。 3 3 选取不同干燥方法条件下姬松茸干制品的感官及复水率评分的最佳值进行比较， 其中感官评分大小依次为：冷冻干燥( 冻干温度5 0 ) 6 0 c 热风干燥 6 0 真空干 燥 3 8 5 w 微波干燥；而复水率优劣则是：冷冻干燥( 冻干温度5 0 。c ) 6 0 真空干 燥 6 0 。c 热风干燥 3 8 5 w 微波干燥。相对而言，在冻干温度5 0 条件下，冷冻干燥 所得干制品质量最好，其感官评分为7 7 5 ，复水率为5 0 2 。 2 0 一一 塑建壅盐盔堂亟堂僮途塞 一 第三章姬松茸冷冻干燥工艺优化的研究 摘要：对姬松茸冷冻干燥过程中的主要参数进行了研究，选择工作压力、升华温度和 解析温度为因素，通过b ( 3 4 ) 正交试验，确定冷冻干燥的优化工艺条件为：中速预冻 至2 1 以下，冷阱温度一4 0 ，工作压力5 0 p a ，升华温度3 0 c ，解析温度5 5 ，当 物料温度接近于加热板温度时冻干结束。 关键词：冷冻干燥；工作压力；升华温度；解析温度 冷冻干燥是一种操作费用相对较高的干燥方法，这就要求其所处理的物料也必须 具有较高的价值，从而降低干燥的费用占整个产品成本的比例。本文已经叙述姬松茸 是一种高价值的食用菌，且传统的加工干燥方法对其营养成分以及食用品质的破坏较 大，这都比较适合于进行冷冻干燥。由于，冷冻干燥是一个比较复杂的干燥过程，影 响干燥过程的参数比较多，因而选择最佳工艺条件能够大大降低整个过程的操作费用 和提高产品的质量。本研究将冻干技术应用于姬松茸的3 n - v ，研究姬松茸冻干过程的 工艺特性，主要包括冻结时的降温速率、干燥室的压力、升华温度及解析温度对整个 冻干过程及产品品质的影响，从而得出姬松茸冻干的最佳工艺条件。 1 材料 1 1 材料与仪器 1 1 1 材料 姬松茸：采于福建永泰，预冷，当天运抵福州，选择大小一致，无病虫害的子实 体，低温存放。 1 1 2 仪器 l g j 台式冷冻干燥机：北京四环科学仪器厂； 超低温冰冻柜：北京天地精仪科技有限公司； 1 1 0 2 5 快速检测探针温度计：美国e e l t a t r a k 公司； 游标卡尺：靖江量具有限公司。 1 2 试验方法 1 2 1 姬松茸共晶点与共熔点的测定 选用电阻法测定姬松茸的共晶点与共熔点，其原理为：物料的导电性是依靠其溶 液中带电离子的定向移动实现的。在冻结过程中，物料随着温度的下降，其内部冰晶 不断增多，能够移动的带电离子数逐渐减少，物料的电阻不断增大。当物料中的水分 2 1 揖建盔挞态堂亟堂焦迨塞 全部冻结时，带电离子即停止定向移动，此时，物料的电阻值会急剧增大，此电阻突 变点所对应的温度即为该物料的共晶点。与此相仿测定共熔点是通过将冻结好的物 料，通过升温的方式使其完全融化，而在融化的瞬间电阻突变点所对应的温度即为该 物料的共熔点。 根据电阻法测定共晶点的原理，本试验选用万用表测量电阻，因为共晶点是物料 的物理参数，与物料的温度高低、物料所处何种状态和冷冻速率没有关系，只与物料 的种类、物料的浓度和物料的含水量等因素有关【4 2 1 ，因此改变姬松茸的状态并不会改 变它的共晶点。为了使试验结果更加准确可靠，试验操作更为便利，本试验先将姬松 茸用搅拌器打成糊状，然后注入耐低温且不导电的器皿中，在其中埋入电极和温度探 头，为防止直流电的通入使局部融化，适当加大了两电极柱间距。观测电阻和温度的 变化值并记录，试验重复三次。 1 2 2 姬松茸冷冻干燥工艺优化的研究 1 2 2 1 冻结速率对姬松茸干品品质的影响 将姬松茸用游标卡尺量出菌盖边缘到中心的距离( d ) 后分别置于普通冰箱，超低温 冰箱以及液氮中进行冻结，用快速检测探针温度计测定姬松茸中心温度达到一1 6 所需 要的时间( t ) ，然后根据公式f r = d t ( c m h ) ，算出冻结速率( 式中f r 为冻结速率) 。其结 果为普通冰箱f r l 5 c m h ，超低温冰箱f r 4 2 c m h ，液氮冻结f r 7 2 c r n h t 4 3 】，m 。由此可 以确定普通冰箱为慢速冻结，超低温冰箱为中速冻结，液氮为快速冻结。在确定冻干 的速率之后将姬松茸分别进行慢速、中速和快速预冻，然后放入冻干机中进行干燥， 真空度为5 0 p a 左右，加热板温度为5 0 ，冷阱温度为- 4 0 。在干燥的过程中测定物 料质量和温度变化情况，干燥结束后测定其复水性，并进感观评价。 1 2 2 2 冷冻干燥工艺条件的优化 工作压力研究：在真空冷冻干燥过程中，水蒸汽是从物料内部到表面，最后到冷 阱表面扩散流动的，这种扩散的流动的动力就是物料内部与表面的压力差，及物料表 面与冷阱表面的压力差。当干燥室内的工作压力小于物料内部冰晶的饱和蒸汽压并大 于冷阱表面冰晶的饱和蒸汽压时，就可以保证水蒸汽扩散的顺利进行。通过热力学数 据表查共晶点和冷阱温度对应的饱和蒸汽压，便得到了干燥室工作压力的范围【4 5 】。 升华温度研究：升华干燥阶段主要去除的是物料中的自由水，可以通过抽真空降 压或升高温度来达到升华干燥的目的，但由于冻结的物料温度较低，冰晶蒸汽压很低， 造成蒸汽压差很小，蒸汽扩散也很小，且冰晶升华时也需吸热，所以干燥过程中往往 是抽真空和加热同时进行。加热时，加热量是关键，既保证物料温度低于冰晶融解的 望建壅挞态堂亟堂鱼迨塞 温度，又要保证己干物料温度低于焦化温度。结合预试验的结果，本试验选择升华干 燥加热温度为3 0 、4 0 、5 0 ，进行正交试验。 解析温度研究：解析干燥的目的是除去姬松茸组织中的结合水。由于结合水所需 的能量较大，故解析干燥需要更高的真空度和更高的温度。考虑到过高的真空度会对 传热产生不利影响，本试验采用提高终温的方法完成解析干燥。通过预试验，选择5 0 、5 5 、6 0 为解析干燥时加热板的温度。 本研究选择以上三个因素为研究对象，进行l 9 ( 3 4 ) 正交试验。因素水平表见表3 1 ， 以感官评分为指标，对试验结果进行方差分析和l s d 多重比较。 升华干燥、解析干燥完成的判断依据 升华干燥：将经过预冻的姬松茸移入干燥室内，当冷阱温度降至4 0 4 c 时，开启真 空泵抽真空，待干燥室内工作压力降至试验所要求的压力后，隔板开始升温，升华干 燥开始。随着干燥的进行，物料的温度逐渐升高，当物料中心温度突破0 c 后，再延 长o 5 1h ，以彻底消除制品中的残留冰晶及干燥速率的不均衡性，升华干燥结束。 解析干燥：升华干燥结束后0 5 h 内，将隔板温度提高到设定温度，当物料温度逐 渐接近加热隔板的温度时，解析干燥结束。 表3 1 冷冻干燥试验方案 t a b 。3 1s c h e m eo ff r e e z ed r y i n ge x p e r i m e n t 1 2 3 产品理化品质的测定与评价 1 2 3 1 含水率( 以干基计) ：同第二章1 3 2 1 1 2 3 2 复水能力：同第二章1 3 2 2 1 2 3 3 感观评价：同第二章1 3 2 3 2 结果与分析 2 1 最佳冻结温度的测定 在冷冻干燥过程中物料冻结的最低温度是影响冻干产品质量及能耗的重要因素。 若冻结最低温度制定过低，在冷冻干燥生产中造成制冷能耗的不必要浪费，延长了冻 千周期，而且在设备选型配套上也要求有更大的制冷能力机组，这势必造成设备投资 大，能耗过高等一系列问题。若冻结最低温度制定过高，产品没有冻结牢固，在抽真 空，进行升华干燥时物料极易出现起泡现象。冻结的最终温度常以物料的共晶点作依 据，在冷冻过程中必须保证物料的温度低于其共晶点，否则就不能保证物料全部冻结。 干燥时物料冷冻层的温度以其共熔点为依据，在干燥过程中，物料干燥层的温度必须 低于其共熔点，否则就不能保证水分全部以气化的形式除去。 6 0 5 0 爸4 0 辱3 0 皿 脚2 0 1 0 0 o一2 4 6 8 - 1 0 - 1 2 一1 4 1 6 1 8 2 0 温度( ) 图3 1 姬松茸电阻与冻结温度关系 + 降温过程 + 升温过程 f i g 3 - 1t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n r e s i s t a n c ea n df r e e z et e m p e r a t u r eo na b m 物料冻结过程中的内部变化大致可以分为三个阶段即晶核形成阶段、大冰晶生长 阶段和共晶区阶段【4 2 】。从姬松茸冻结温度与电阻关系曲线可以看出，在第一阶段电阻 值随温度下降变化很小，速率很慢，这是由于冷冻前期，姬松茸内部还有大量的水分 存在，有较多的带电离子可自由移动；第二阶段随着温度的下降，姬松茸内部的水分 大多冻结为冰晶，使电阻值随温度变化增大很快；在第三阶段，姬松茸内部的水分逐 渐全部冻结，此时带电离子停止定向移动，所以电阻值突然增大。这一区域对应的温 度范围就是姬松茸的共晶点温度范围。由图3 1 可知，姬松茸的共晶点和共融点分别 - 1 6 和- 4 c ，为了使姬松茸能在最佳条件和周期下冷冻干燥，预冷冻的最终温度一 般较其共晶点温度低5 左右，本试验确定姬松茸的预冷冻最终温度为一2 1 。 2 2 不同预冻方式对干燥速率和产品复水率的影响 2 2 1 不同预冻方式对干燥速率的影响 预冻过程的关键在于控制物料的冻结速度。图3 2 为不同冻结速度时的冰晶发展 图，一般来说，冻结速度越大，物料细胞内外的水分和溶质的迁移渗透作用越小，这 样在细胞内部和细胞间隙所生成的冰晶越细，形成的冰晶对细胞的机械作用也越小， 同时细胞内部的溶质迁移效应也越小，这样干燥后物料越能保持原有的结构。以上这 些因素与物料的冻干质量有着密切的关系；但是另一方面所形成冰晶的大小直接影响 到后续升华过程的升华速度，如果预冻时的冻结速度过大，生成的冰晶过于细小，在 升华干燥的过程中将会造成传质和传热的通道狭窄，从而不利于进一步升华过程和解 析过程中传质和传热的进行，从而延长了升华干燥的时间，增加了能耗。 露哟嚣 灵字9 圈一一 图3 2 不同冻结速度时的冰晶发展图 f i g 3 2t h ei c ec r y s t a ld e v e l o p i n gp i c t u r eo fd i f f e r e n tf r e e z i n gv e l o c i t y 本实验采用三种不同的冻结方式为：a 决速冻结( 液氮冷冻) ，b 中速冻结( 超低温 冰箱冻结) ，c 慢速冻结( 普通冰箱冻结) 。在冷冻干燥过程中不同的冻结方式对干燥速 率的影响情况如图3 3 所示，从中可以看出：预冻速度越慢，物料在干燥过程中的含 水量减少的越快，表征了干燥速度越快。其理论依据为：慢冻导致大冰晶的形成，而 冰晶在升华后遗留下来的空穴比较的大，从而有利于后续冰晶升华时的水蒸气的逸 出。 誉 模 i 妥 缸 7 0 0 6 0 0 1 0 0 o o24681 01 21 41 6 时间( h ) + 慢速 + 中速 + 快速 图3 3 不同预冻方式对干燥速率的影响 f i g 3 3e f f e c t so fd r y i n gr a t ei nd i f f e r e n tp r e - f r e e z i n gm o d e 2 2 2 不同预冻方式对产品复水率的影响 将快速冻结，中速冻结，慢速冻结下冻干所得的姬松茸干制品分别进行复水试验， 结果见图3 4 。 o1 02 03 04 05 06 07 0 时间( m i n ) + 慢速 + 中速 + 快速 图3 4 不同预冻方式下姬松茸冷冻干燥复水曲线 f i g 3 - 4r e h y d r a t i n g c u r v e so ff r e e z ed r y i n gi nd i f f e r e n tp r e - f r e e z i n gm o d eo na b m 由以上分析可知，不同的冻结方式所产生的水蒸气逸出通道大小不一，因此在复 水的时候水分浸入的速度也表现出差异，由图3 4 可知，慢速冻结的复水速率较快， 但随着复水时间的推移，慢速冻结的产品复水量逐渐低于快速冻结产品的复水量，这 是由于慢冻导致大冰晶的形成，大冰晶会穿破并破坏细胞膜，因而产品的复水性较差， 而速冻的姬松茸相对的复水速率虽然较慢，但其产品的复水率却较高。 2 6 6 5 4 3 2 1 o 丑* 聪 塑建盔莶态堂亟圭堂僮途塞 2 2 3 不同预冻方式对姬松茸感官特性的影响 表3 2 不同预冻方式对姬松茸干制品感官评分的影响 t a b 3 2e f f e c t so fo r g a n o l e p t i ce v a l u a t i o nd u f n gd i f f e r e n tp r e f r e e z i n gm o d eo r la b m 比较快速冻结，中速冻结，慢速冻结下冻干所得的姬松茸干制品的感官品质，从 表3 2 中可知，中速冻结与快速冻结的感官指标得分相近，并且都高于慢速冻结所得 姬松茸干品的分值，相对而言，中速干燥所得干制品感官评分最高，质量最好。 综合以上几个因素，本实验选择预冻方式为中速冻结。 2 3 姬松茸冷冻干燥工艺的优化 表3 3 不同温度下冰晶表面的饱和蒸汽压力表 t a b 3 - 3 t h es a t u r a t e dv a p o rp r e s s u r eo fi c es u r f a c ei nd i f f e r e n tt e m p e r a t u r e 压力( p a ) 温度( )温度( k )压力( p a ) 温度( ) 温度( k ) 1 1 9 9 7。1 8 12 5 5 0 61 2 0 04 0 82 3 2 3 6 1 0 6 6 41 9 72 5 3 4 61 0 6 74 1 42 3 1 7 6 9 3 312 1 12 5 2 0 69 3 34 2 62 3 0 5 6 7 9 9 82 2 52 5 0 6 68 0 0_ 4 3 82 2 9 3 6 6 6 6 52 4 42 4 8 7 66 6 7_ 4 5 42 2 7 7 6 5 3 3 22 6 62 4 6 5 65 3 3- 4 7 02 2 6 1 6 3 9 9 92 9 52 4 3 6 64 0 0- 4 9 82 2 3 3 6 2 6 6 6 3 3 52 3 9 6 62 6 75 2 7 2 2 0 4 6 1 3 3 33 9 3 2 3 3 8 61 3 35 7 6 2 1 5 5 6 通过对共晶点的测定，得出预冻温度为- 2 1 ，而本实验真空冷冻干燥设备冷阱 的固有温度为一4 0 ，从表3 3 不同温度下冰晶表面的饱和蒸汽压力表得出，在2 l 时，冰晶表面的饱和蒸汽压力为9 3 3 1 1 0 6 6 4p a ，- 4 0 时，冰晶表面的饱和蒸汽压 力为1 2 0 0 1 3 3 3p a 。当干燥室工作压力在9 3 3 l 1 2 0 0p a 时，可保证水蒸气扩散的 顺利进行。考虑到真空冷冻干燥机的技术要求及试验的可操作性，选择干燥室工作压 力为2 0p a 、5 0p a 、8 0 p a 进行实验，其正交结果与方差分析见表3 4 及表3 5 。 适建盔莶丕堂亟堂焦诠塞 表3 4 干燥工艺优化结果 t a b 3 - 4t h er e s u l to fo p t i m i z ed r y i n gp r o c e s s 由表3 _ 4 可知，影响姬松茸干制品感官品质的主次因素是：工作压力 升华温度 解析温度。通过对k 值的比较，得出a 2 b l c 2 为最优水平，即：工作压力5 0 p a ，升华 温度3 0 ，解析温度5 5 。 表3 5 方差分析表 t a b 3 5t h e a n a l y s i so fv a r i a n c ep r o c e d u r e 塑蕉盔盐厶堂亟堂焦迨塞 由表3 5 的方差分析结果可知，工作压力对姬松茸感观评分有极显著的影响，升 华温度对姬松茸感观评分有显著的影响，解析温度对姬松茸感观评分的影响不显著。 对工作压力、升华温度这两个因素进行多重比较，采用l s d 法，比较结果见表3 - 6 与 表3 7 。 表3 6 工作压力多重比较 t a b 3 - 6t h em u l t i p l ec o m p a r i s o n sf o rp r e s s u r e 由表3 - 6 的多重比较结果可看出，当工作压力为第二水平，即5 0p a 时，感官评 分的均值最大，说明在该工作压力下，有利于姬松茸干制品感官品质的提高。第三水 平与第二水平的均值差别不显著，说明当工作压力为8 0 p a 时，也能提高姬松茸干制 品品质，可以作为备选的对象。而第一水平与第二水平差别显著，不作为选择的参数。 表3 7 升华温度多重比较 t a b 3 7t h em u l t i p l ec o m p a r i s o n sf o rt e m p e r a t u r e 由表3 7 的多重比较结果可以看出，当升华温度为第一水平，即3 0 时，姬松茸 干制品感官评分的均值最大，说明第一水平为优先选择的工艺条件。第二水平与第一 水平的均值差别不显著，说明升华温度为第二水平，即4 0 时，也能提高感官评分， 可以作为备选的对象。而第三水平与第一水平差别显著，不作为选择的参数。 2 4 最佳工艺条件的确立 总结以上的分析，得出的姬松茸冻干的最佳工艺条件为：中速预冻至2 1 以下， 冷阱温度4 0 c ，工作压力5 0 p a ，升华温度3 0 ，解析温度5 5 ，当物料温度接近于 加热板温度的时候表示物料基本冻干。其典型的温度压力冻干曲线如图3 5 所示。 8 0 6 0 4 0 2 0 羹 o - 2 0 - 4 0 - 6 0 ：r ：7 j ；-一一言。 1 21 4l 瓮零默掬嗽蜘k 加 1 0 0 r 、，、+ 加热板温度 9 0 一一笏藉溢薹甓 + 物料漏席 * 一冷井温度 8 0 + 真空泵压力 o 7 0 蔷 鹾 6 0 5 0 4 0 时间( h ) 图3 5 姬松茸真空冷冻干燥曲线 f i g 3 - 5t h ev a c u u mf r e e z ed r y i n gc u r v eo f a b m 2 5 最佳冻干产品与热风干燥产品的比较 将最佳冻干产品与6 5 * c 下热风干燥产品的品质进行比较，结果如表3 8 所示。从 中可知，冻干制品与热风干制品相比具有复水率高，组织状态好，复原性好等优点。 表3 8 冻干产品与热风干燥产品的比较 t a b 3 - 8t h ec o m p a r i s o nb e t w e e nf r e e z ed r y i n gp r o d u c ta n dh o ta i rd r y i n gp r o d u c t 3 结论 3 1 本研究确定姬松茸的共晶点和共融点分别为：一1 6 。c 和一4 c ，通过比较确定姬松茸 最佳预冻方式为中速冻结。 3 2 姬松茸的真空冷冻干燥最佳工艺参数为：中速预冻至2 1 以下，冷阱温度4 0 * c ， 工作压力5 0 p a ，升华温度3 0 。c ，解析温度5 5 c ，当物料温度接近于加热板温度的时 候表示物料基本冻干。 望建壅挞丕堂亟堂焦迨塞 第四章不同干燥方法对姬松茸品质特性的影响 摘要：以干燥后姬松茸的收缩率、复水率和组织结构为考察对象，研究了热风干燥、 真空干燥、微波干燥和冷冻干燥4 种不同干燥方法对姬松茸品质特性的影响，以期明 确不同干燥工艺的加工特性，为姬松茸的进一步加工利用提供参考。 关键词：干燥方法；收缩率；复水率；组织结构 干燥过程中物料的物理、化学变化会直接影响到终产品品质，有关干燥产品品质 特性的研究成为近年来的热点。品质特性是指干燥后产品的质量定性或测定，主要包 括：热特性、结构特性、视觉特性、感官特性、营养特性和复水特性等。目前，姬松 茸干燥主要采用烘烤工艺，有关姬松茸干燥技术的应用研究报道很少，不同干燥工艺 对其品质特性的影响研究则几乎没有。因此，本文采用姬松茸为原料，以干燥后的收 缩率、复水率、组织结构为对象，探讨了热风干燥、真空干燥、微波干燥、冷冻干燥 四种工艺对姬松茸品质特性的影响，以期明确不同干燥工艺的加工特性，为姬松茸的 进一步加工利用提供参考。 1 材料与方法 1 1 材料 姬松茸：采于福建永泰，预冷，当天运抵福州，选择大小一致，无病虫害的子实 体，低温存放。 1 2 主要仪器 电热鼓风恒温干燥箱：上海阳光实验仪器有限公司； m 7 0 0 微波炉：广东美的微波炉制造有限公司： a b 2 0 4 - n 电子天平：梅特勒托利多仪器( 上海) 有限公司； 真空干燥箱：上海南汇老港机械厂。 l g j 台式冷冻干燥机：北京四环科学仪器厂 j s m 一5 3 1 0 l v 型扫描电镜：日本电子。 1 3 方法 1 3 1 试验方法 取相同质量的姬松茸，分别采用热风干燥( 6 0 ) 、真空干燥( 6 0 c ) 、微波干燥 ( 3 8 5 w ) 、冷冻干燥( 冷阱- 4 0 c ，工作压力5 0 p a ，升华温度3 0 。c ，解析温度5 5 c ) 方式将姬松茸干燥至安全含水率1 3 ( 以干基计) 后，测定干燥后姬松茸的体积变化、 3 l 揖建壅莶太堂亟堂僮途塞 复水率和组织结构变化。 1 3 2 体积测定 采用石英砂排除法： v = v 2 一v l 式中v 干燥后莲子的体积，m l ； v l 一石英砂的体积， m l ； v 2 一石英砂和莲子的总体积，m l 。 1 3 3 复水率的测定 同第二章1 3 2 1 1 3 4 组织结构测定【4 6 】 采用扫描电镜进行观察，操作方法参照文献【4 6 。 2 结果与分析 2 1 不同干燥方法对姬松茸收缩率的影响 拿 、- ， 褂 基 制 娶 肇 微波干燥热风干燥真空干燥冷冻干燥 图4 1 不同干燥方法对姬松茸收缩率的影响 f i g 4 - 1e f f e c t so fd i f f e r e n td r y i n gt e c h n o l o g i e so i lt h ev o l u m eo f a b m 图4 1 为不同干燥方法对姬松茸体积变化率的影响，在干燥过程中水分的蒸发会 导致物料的收缩，由图可知按体积变化程度可排列为：冷冻干燥 微波干燥 热风干 燥 真空干燥。真空干燥的姬松茸体积变化率最大，这是由于在干燥过程中姬松茸细 胞组织间充满了空气，真空状态会对姬松茸形成负压，加大细胞组织的收缩，造成体 积收缩率增大。微波干燥过程中，由于水分蒸发速度相对较快，且水分由内往外扩散， 3 2 加加加o 望建壅盐盔堂亟堂焦途塞 产生一定膨化效应，因此其收缩率较热风干燥与真空干燥小。而冷冻干燥过程先将物 料中的水冻结成冰晶，然后在低温高真空状态下，直接升华为水蒸汽，当冰晶升华时， 物料形状不会受到较大影响，因此，冷冻干燥所得姬松茸干品的体积变化率最小，基 本与干燥前的体积大小保持一致。 2 2 不同干燥方法对姬松茸复水率的影响 熟风干燥真空干燥微波干燥冷冻干燥 图4 2 不同干燥方法对复姬松茸水率的影响 f i g 4 2e f f e c t so fd i f f e r e n td r y i n gt e c h n o l o g i e so nt h er e h y d r a t i o nc a p a b i l i t yo f a b m 由图4 2 可知，冷冻干燥所得姬松茸干品的复水比最高，复水性能最好，而热风 干燥、真空干燥及微波干燥所得姬松茸干品复水率相差不大。产品的复水性主要取决 于物料细胞和结构的破坏程度。在干燥过程中，物料内部发生了不可逆转的细胞破坏 和错位，导致细胞完整性丧失，毛细管收缩，组织结构塌陷，从而降低亲水性能 4 7 1 。 因此，冷冻干燥的产品具有较好的复水性能，热风干燥、真空干燥、微波干燥等的产 品复水性能则相对较差。 6 5 4 3 z 1 o 丑繁蛾 叠建壅挞丕堂亟堂焦逾塞 2 3 不同干燥方法对姬松茸组织结构的影响 图4 3 热风干燥的姬松茸组织结构( s e m ，x2 0 0 0 ) f i g 4 3h o t a i rd r y i n go nt h es t r u c t u r eo f a b m ( s e m ，2 0 0 0 ) 图4 4 真空干燥的姬松茸组织结构( s e m ，2 0 0 0 ) f i g 4 - 4v a c u u md r y i n go nt h es t r u c t u r eo f a b m ( s e m ，) 2 0 0 0 ) 3 4 图4 5 微波干燥的姬松茸组织结构( s e m ，2 0 0 0 ) f i g 4 5m i c r o w a v ed r y i n go ns t r u c t u r eo f a b m ( s e m ，2 0 0 0 ) 图4 6 冷冻干燥的姬松茸组织结构( s e m ，2 0 0 0 ) f i g 4 。6f r e e z ed r y i n go ns t r u c t u r eo f a b m ( s e m ，2 0 0 0 ) 图4 3 至图4 - 6 为姬松茸经不同干燥方法加工后所得干品表面结构图，由图可知， 热风干燥与真空干燥对姬松茸表面影响最为显著，两种干燥方法均使姬松茸的表面组 织结构发生了明显的变形与收缩，其中真空干燥所得姬松茸干品表面扭曲最为明显。 而微波干燥对姬松茸的收缩及变形影响不大，其干品表面较前两种平整，并且平面轮 廓更加清晰，说明微波干燥能较好地保持姬松茸原有外观。冷冻干燥所得姬松茸干品 表面结构最为平整，这也说明冷冻干燥对姬松茸表面影响最小，能使姬松茸最大程度 地保持其原有外观。 图4 7 热风干燥的姬松茸组织表面塌陷( s e m ，2 0 0 0 ) 图4 8 真空干燥的姬松茸组织表面塌陷( s e m ，2 0 0 0 ) f i g 4 8v a c u u md r y i n gc o l l a p e so na b m ( s e m ，2 0 0 0 ) 3 6 图4 9 微波干燥的姬松茸组织表面塌陷( s e m ， f i g 4 9m i c r o w a v ed r y i n gc o l l a p e so na b m ( s e m ， l 、一 ? 一 2 0 0 0 ) 2 0 0 0 ) 图4 一lo 冷冻干燥的姬松茸组织表面塌陷( s e m ，2 0 0 0 ) f i g 4 10f r e e z ed r y i n gc o l l a p e so na b m ( s e m ，x2 0 0 0 ) 图4 7 至图4 1 0 为姬松茸经不同干燥方法加工后所得干品表面塌陷图，塌陷处为 水分逸出所造成的裂痕，经过比较可知，热风干燥与真空干燥对姬松茸塌陷影响最为 显著，两种干燥方法均使姬松茸表面出现较大裂痕。而微波干燥所得姬松茸表面塌陷 处的裂痕较为紧密，这也反映了姬松茸在干燥过程中水分逸出速率相对较快，未对组 织结构造成较大破坏。冷冻干燥能使姬松茸最大程度地保持原有外观，由图4 。10 中塌 陷处的状态可知，当水分逸出后原有的组织结构并未塌陷，仍能保持良好的网状结构。 3 7 塑建丛挞盔堂亟堂鱼途塞 3 结论 3 1 不同的干燥方法对姬松茸体积收缩变化的影响不同，按体积变化的程度可排 列为：冷冻干燥 微波干燥 6 0 真空干燥 3 8 5 w 微波干燥；而复水率优劣则是：冷冻干燥( 冻干温度5 0 ) 6 0 。c 真空干燥 6 0 。c 热风干燥 3 8 5 w 微波干燥。相对而言，在冻干温度5 0 c 条件下，冷冻干燥所得干制品质量最好，其感官评分为7 7 5 ，复水率为5 0 2 。 4 对冷冻干燥进行工艺优化研究，确定姬松茸的共晶点和共融点分别为：一1 6 c 和一4 ，确定姬松茸最佳预冻方式为中速冻结。姬松茸的真空冷冻干燥最佳工艺 参数为：中速预冻至2 1 以下，冷阱温度一4 0 c ，工作压力5 0 p a ，升华温度3 0 ，解析温度5 5 c ，当物料温度接近于加热板温度的时候表示物料基本冻干。 5 不同的干燥方法对姬松茸体积收缩变化的影响不同，按体积变化的程度可排 列为：冷冻干燥 微波干燥 热风干燥 真空干燥。产品的复水率主要取决于物 料细胞和结构的破坏程度，在不同干燥方法中，冷冻干燥的姬松茸复水率最高， 复水性能最好，其次为热风干燥，微波干燥和真空干燥。 6 热风干燥与真空干燥后的姬松茸的组织结构均发生了明显的变形、皱缩和塌 陷；微波干燥和冷冻干燥能较好地保持姬松茸的原始组织结构，其中，冷冻干燥 还能使姬松茸保持良好的空间网状结构，使姬松茸最大程度地保持原有外观。 7 运用h a c c p 系统，分析危害( h a ) 、确定关键控制点( c c p ) ，制定行之有 效的预防控制措施，采用科学的工艺流程及先进的生产管理，有利于冷冻干燥姬 松茸产品质量的稳定提高。 适建壅莶盔堂亟堂僮迨塞 参考文献 【1 】 m u k i l l w a n e wf l o r i d af u n g i j 】j f l o r i d a a c a ds c i ，1 9 4 5 ( 8 ) ：1 7 5 1 9 8 2 】 隅谷立光黄年来巴西蘑菇 j 】中国食用菌，2 0 0 1 ，2 0 ( 2 ) ：6 - 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