（食品科学与工程专业论文）腐竹生产技术改良与工艺条件研究.pdf

中国农业大学硕士学位论文摘要 摘要 腐竹是豆制品中的精华，它以其特有的质感和营养千百年来一直深受人民喜爱。然而腐竹 生产工艺和生产设备的相对落后使得这一传统食品品种单一，质量偏低，无法满足消费者的需 求。本文针对传统腐竹生产工艺中存在的主要问题，对腐竹生产工艺进行了研究，采用新的加 热技术代替传统加热技术，为传统食品工业化生产找到了一条很好的出路。 研究了豆浆浓度和深度对腐竹产率和速率的影响。结果表明，腐竹产率和速率随着豆浆浓 度的增大先增加后减小，在浓度为5 5 时，豆浆产率和速率达到最大：控制豆浆浓度为5 5 时发现，豆浆深度在3 0 7 o c m 范围内，腐竹的产率随豆浆深度增加而增加但增加幅度逐渐减 小，成膜速度却随着豆浆深度的增加而逐渐变小。在浆液深度为5 o c m 时，腐竹的产率较高， 腐竹的色泽和品质也较好。 对豆浆中蛋白脂肪含量及其比例进行了研究。选用不同品种大豆进行磨浆，从而制得不同 蛋白脂肪含量的豆浆进行成膜实验，结果发现当豆浆中蛋白脂肪比为2 8 ：l 时，腐竹的产率最 大。从而为腐竹生产提供了指导。 首次将通电加热技术应用到腐竹生产中来，并成功设计出实验用腐竹加工设备。选用大鲁 白、绥农1 4 和哈土4 4 6 1 三个大豆品种进行水浴加热和通电加热比较实验。结果发现，相对于 水浴加热，通电加热在腐竹产率、速率、白度和复水性方面都有很大的提高。 关键词：腐竹水浴加热通电加热蛋白脂肪比 中国农业大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t y u b a i s t h e p r i m eo fs o y b e a r l f o o da n d h a s b e e na d o r e d b y p e o p l e f o r t h o u s a n d so f y e a r s b e c a u s e o fi t su n i q u eq u a l i t ya n dn u t r i t i o n h o w e v e r , t h et e c h n o l o g ya n de q u i p m e n to fp r o d u c i n gy u b aw a s u n c u l t u r e dc o r r e s p o n d i n g l y , w h i c hl e a dt ot h es i m p l e xv a r i e t ya n dt h el o w e rq u a l i t ys oa st oi tc o u l d n o ts a t i s f i e dt h ed e m a n do fc o n s u m e r s a i m i n gt ot h em a i np r o b l e me x i s t e di nt h ec o n v e n t i o n a l p r o d u c t i o nt e c h n o l o g y , t h en e wp r o d u c t i o nt e c h n o l o g yo f y u b aw a sr e s e a r c h e di nt h i st h e s i s t h en e w h e a t i n gt e c h n o l o g yw a sa d o p t e di n s t e a do f t h et r a d i t i o n a lm e t h o d s ，w h i c hm a d eag o o dw a yb ef o u n d f o rt h ei n d u s t a yp r o d u c t i o no f c o n v e n t i o n a lf o o d t h ee f f e c t so fs o y m i l kc o n c e n t r a t i o na n dd e p t ho nt h ey i e l da n df o r m a t i o nr o t eo fy 曲af i l mb y w a t e rb a t hh e a t i n gm e t h o dw e r es t u d i e d t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tw h e nt h es o y m i l kc o n c e n t r a t i o n w a sl o w e rt h a n5 5 ，t h ev i e l da n dr a t ei n c r e a s e dw i t hm e r e a s i n go ft h es o y m i l kc o n c e n t r a t i o n b u t w h e nt h es o y m i l kc o n c e n t r a t i o nw a sm o r et h a r l5 5 t h ey i e l da n df o r m a t i o nr a t eo ff i l m sd e c r e a s e d w i t hi n c r e a s i n go f t h ec o n c e n t r a t i o na n dt h eq u a l 时o f y u b ab e c a m ep o o rg r a d u a l l y t h ey i e l do f y u b a i n c r e a s e db u tt h ef i l m sf o r m a t i o nr a t ed e c r e a s e dw i t l li n c r e a s i n go f s o y m i l kd e p t ha tt h e5 5 s o y m i l k c o n c e n t r a t i o n 1 1 1 eo p t i m a l i b aq u a l i t yw a so b t a i n e da t5 c md e p t ho f s o y m i l k t h ec o n t e n t so f p r o t e i na n dl i p i di nt h es o y m i l kw e r es t u d i e d t h es o y b e a nb r e e d sf o rp r o d u c i n g y u b as p e c i a l l yw a sf i l t r a t e da n dr e s e a r c h e d t h es o y b e a n so fd i f f e r e n tb r e e d sw e r es e l e c t e da n d m i l l e di i lo r d e rt oo b t a i nt h es o y b c a nm i l kw i t hd i f f e r e n tp r o t e i na n df a tc o n t e n tf o re x p e r i m e n t s t h e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h ey i e l do fy u b aw a sn m x i m a lw h e nt h er a t i oo fp r o t e i nt of 缸i ns o y b e a nm i l l 【 w a s2 8 ：1 i to f f e r e dt h es c i e n t i f i cb a s i st ot h ep r o d u c t i o no f y u b a i tw a st h ef i r s tt i m et h a tt h eo h m i ch e a t i n gt e c h n o l o g yw a sa p p l i e di np r o d u c t i o no f y u b aa n dt h e e x p e r i m e n t a lp r o d u c t i o ne q u i p m e n tf o ry u b aw a sd e v i s e ds u c c e s s f u l l y t h ec o m p a r i s o nb e t w e e n w a t e rb a t hh e a t i n ga n do t n n i ch e a t i n g ，w h i c hu s e dt h et h r e eb r e e ds o y b e a no fd l b ，s n l 4a n d h t 4 4 6 1 ，s h o w e dt h ey i e l do fy u b a ，f i l mf o r m a t i o nr a t e w h i t e n e s sa n dr e h y d r a t i o no fy u b aw e r e i m p r o v e dg r e a t l yi no h m i ch e a t i n gt h a nw a t e rb a t hh e a t i n g k e yw o r d s ：y u b a , o h m i ch e a t i n g ，w a t e rb a t hh e a t i n g ，p r o t e i nl i p i dr a t e 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 劬锄 时间： 矽。6年6 月岬日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上 发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名： 导师签名 锡为 巷砖 时间：矽6 年6 月i f 日 时l b q ：砷年6 月，9 日 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 大豆及其制品 第一章绪论 大豆是世界上栽培最为广泛的作物之一，中国是大豆的故乡，距今已有五六千年了。大约 在公元2 0 0 年的秦朝时代，中国大豆自华北传至朝鲜，而后自朝鲜又传至日本。1 7 1 2 年，德国 植物学家首次将大豆自日本引入欧洲，大豆传入美国是在1 7 世纪末1 8 世纪初。而南美洲更是 到了1 9 世纪末2 0 世纪初才由移民带入大豆种子【l 】。二二次大战以后，由于油脂短缺，美国等西 方国家开始大力发展大豆生产，大豆产量逐年递增( 见表1 1 ) 。由表可以看出，以美国为首的 西方国家在大豆生产方面已占据垄断地位，最离是美国，其次是巴西和阿根廷，他们占据世界 总产量的8 0 以上。单是阿根廷，从2 0 0 0 年到2 0 0 5 年大豆产量就增加了1 8 0 0 万吨，相当于 我国2 0 0 5 年的大豆产量。中国大豆产量也在逐年增大，但是大豆产量仍然不能满足国内需要， 进口越来越多，比重越来越大，进口依赖性很高。自从2 0 0 0 年中国大豆进口量突破1 0 0 0 万吨 大关以后，2 0 0 1 年进口大豆已经超过当年生产总量，到2 0 0 5 年，中国大豆进口量已达2 6 0 0 万 吨。是当年中国大豆总产的1 5 倍。 表1 - ! 大豆主要生产国的年产量( 万吨) t a b t - it h es o # e a a o u t p u t o f l e a d i n g c o t m t r y ( t e n t h o u s a n d s t o n ) 中国大豆进口量剧增也反映出中国对大豆及大豆制品需求的增加。日本每年大豆消费量约 为4 6 0 5 0 0 万吨，人均3 7 4 0 公斤。在以西餐为主的美国，仅添加大豆蛋白的食品就有2 5 0 0 种。在5 0 个州中，已有4 0 个州将大豆分离蛋白加入中小学生营养餐中。特别是f d a 认定人 豆蛋白的保健功能后。大豆食品发展更加迅速。 中国大豆制品源远流长，种类繁多。大豆制品大致分为传统大豆制品( 如图1 1 ) 和以大 豆蛋白为核心的新型大豆制品( 图1 2 ) 。而传统大豆制品又分为发酵大豆制品和非发酵大豆制 品。新型大豆制品包括油脂类制品、蛋白类制品及全豆类制品，这些产品基本上都是2 0 世纪 5 0 年代初兴起的，其生产过程人多采用较为先进的生产技术，生产工艺合理。机械化、自动化 程度高。 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 发酵本豆制品非发酵大豆制品 广广厂r 厂广厂 广厂广广广广厂广厂厂 腐臭豆酱豆纳天发大 乳豆瓣油鼓豆培酵酱 腐酱豆汤 渣 制 品 围1 - 1 传统大豆制品的分类 f i g1 - 1c l 丛s i f yo f l h d m 彻a ls o y b c 柚f 0 0 d g 新型大豆制品 油脂类制品蛋白类制品全豆制品 厂_ t 上t 厂1 f t 丌 厂寸一t 大人起大脱功组分蛋大海豆豆大全 豆 造酥 豆 脂能织离白 豆 绵 乳 乳 豆 脂 磷奶油油大性大大发蛋蛋粉冰 豆 脂油豆浓豆 豆 泡白白淇腐 粉缩蛋 蛋 剂 纤淋 大白 白 维 豆 蛋 白 图l - 2 新型大豆制品的分类 f i g 1 2 c 1 s i f y o f n e w - s t ：es o y b e f o o d s 中国大豆资源丰富，单是台湾、台南保存的大豆品种就超过1 0 0 0 0 种。大豆种植区域广， 长江、黄河、淮河流域都有种植。大豆及大豆制品营养丰富，其中蛋白质含量在3 5 4 8 ， 脂肪2 0 ，碳水化合物2 0 ，水分1 0 ，粗纤维5 ，灰分5 ，另外含有多种矿物质和维生 素。大豆自古以来就是广大人民的必备口粮【3 l ，不仅深受亚洲人们所喜爱，在欧美也逐渐流行 起来。美国食品与药品管理局( f d a ) 1 9 9 9 年做出决定，准许食品生产商为那些脂肪含量低、 同时每百克至少古有6 2 5 9 大豆的产品贴上“健康食品”的标志。大豆食品已被人们誉为“2 1 世纪的健康食品”。 大豆蛋白含量高，l k g 大豆中的蛋白质相当于2 3 k g 瘦猪肉或3 k g 鸡蛋的蛋白质含量，因此 被人们誉为“植物肉”。人豆蛋白含有人体必须的8 种氨基酸，除蛋氨酸和半胱氨酸含量较少外， 其余氨基酸含量均达到或超过了世界卫生组织( w h o ) 推荐的必须氨基酸需要量水平，因此， 2 大豆粉豆芽菜 干燥豆制品冷冻豆制品 大豆卤制品 大豆熏制品 油炸豆制品卤剑显制品 干豆腐百页 充填豆腐 北豆腐南豆腐 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 大豆蛋白质是一种优质的完全蛋白质”。大豆蛋白消化率高达9 2 1 0 0 ，是动物蛋白无法比 拟的”，“。大豆蛋白还能够降低血液中的胆固醇含量 6 7 1 8 】。此外，大豆中还含有丰富的生物活性 物质，如大豆异黄酮、大豆卵磷脂等，它们与大豆蛋白结合起来能有效降低患心脏疾病的几率 1 9 t 1 0 1 。 人豆脂肪含量在1 6 2 2 ，多为不饱和脂肪酸，约占6 0 。其中包括大量的亚油酸、亚麻 酸等人体必需脂肪酸。不饱和脂肪酸具有防止胆固醇在血管中沉积及溶解沉积在血管中胆同醇 的功能。大豆油脂中除脂肪酸和甘油外，还含有1 1 3 2 的磷脂。磷脂是生命细胞和所有 活细胞的重要组成部分，是构成神经组织，特别是脑脊髓的主要成分，在大脑干基中达到4 3 0 【“1 。大豆磷脂已被联合粮农组织( f a o ) 及世界卫生组织( w h o ) 列为“重要的营养补助品” 和“九大长寿食品之一”【l “。 大豆中碳水化台物含量约占2 0 ，主要由膳食纤维、低聚糖和多糖构成。大豆膳食纤维可 促进肠道蠕动，减少有害物质与肠壁的接触时间，改善大肠功能，可预防便秘、直肠癌、痔疮 及下肢静脉曲张 1 3 , 1 4 , 1 5 , 1 6 l 。正是由于膳食纤维对人体具有重要的生理作用，1 9 9 1 年，世界卫生 组织将膳食纤维列为继蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质和水之后的“第七大营养素”。最 近在大中城市特别是经济发达的地方，肥胖症、糖尿病、动脉粥样硬化、冠心病、恶性肿瘤的 发病年龄提前、发病率增加，膳食纤维摄入不足是出现这一情况的一个重要原因。 最新研究表明，大豆低聚糖是双歧杆菌的最好增殖物质，人体虽然不能直接利用大豆低聚 糖，但双歧杆菌能有选择地将大豆低聚糖水解成醋酸和乳酸，使肠内的p h 值下降，从而抑制 肠道内有害细菌的生长，改善肠道环境，起到整肠作用。同时，大豆低聚糖可增加维生素的台 成量，降低血糖中的胆固醇含量，并使人体免疫机能得到改善。对防治便秘、防病抗衰老有重 要作用”1 8 , ”。目前，在国际上，尤其是日本，已将大豆低聚糖作为食品添加剂应用于营养保 健、功能性以及其它方便食品中。 大豆中矿物质的含量与种类非常丰富，有十余种。大豆中矿物质的总量一般在4 o 4 5 之间。其中钾的含量最多，最高含量占干物质的2 3 9 ；磷的含量占干物质的1 0 8 1 钙的含 量差异最大，目前测得每百克大豆钙的最低含量为1 6 3 m g ，最高为4 7 0 m g 【l l j 。此外，大豆还含 有硒、钼、铬、镍等多种微量元素。就含量来说，大豆中的钙的含量是鸡蛋的3 倍多。是牛奶 的7 倍多；铁的含量是鸡蛋的5 倍，是牛奶的6 0 倍。大豆中所含b 族维生素和维生素e 非常 丰富，但维生素c 有所不足。 大豆中还含有大豆异黄酮、大豆皂营等对人体健康有益的生理活性物质。流行病学研究表 明，由于东方人膳食中含有更多食用大豆制品，因此东方人乳腺癌、直肠癌和前列腺癌的发病 率只有西方人的1 4 “ 。美国科学家研究发现，大豆异黄酮在恶性肿瘤的孕育中，可有效地阻 止新血管增生的生理过程，断绝癌细胞的养料来源，从而延缓或阻止病变或癌变，达到防癌的 作用。除具有抗癌作用外，大豆异黄酮还具有许多其它重要的生理活性，如抗氧化、抗溶血， 对心血管疾病、骨质疏松症以及更年期综合症具有预防甚至治疗作用2 1 , 22 3 , 2 ”。大豆皂苷还 可以抑制肿瘤细胞的生长，增强机体的免疫能力。 近年来，我国政府提出了一系列政策和措施以促进大豆和大豆制品的生产与利用。特别是 “国家大豆行动计划”和“学生饮用豆奶工程”的实施，对我国大豆和大豆制品的生产与利用 起到积极的作用。近年来，大豆制品产销量也是逐年增高，豆制品在中国居民日常生活中所占 3 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 比重越来越大。 目前，我国进口大豆主要用于油脂加工。2 0 0 3 年用于榨油的大豆达到2 9 0 0 万吨，占当年 大豆需求量的7 5 2 1 2 ”。大豆除了可以压榨生产豆油和豆粕外，还可以加工成各种豆制晶， 如豆腐、腐乳、腐竹等，还可以加工提取大豆蛋白、大豆核酸、大豆低聚糖、大豆皂甙、大豆 磷脂和大豆异黄酮等深受市场欢迎的产品，使大豆增值几十倍甚至上百倍。由此可见。大力发 展大豆加工是中国大豆产业向前发展的主要动力之一。 1 2 国内外腐竹和通电加热研究概况 1 2 1 腐竹生产的历史与研究现状 腐竹是我国著名的民族特色食品之一，在中国生产由来已久。李时珍在本草纲目中写 道：“豆腐之法大抵得成、苦、酸、辛之物，皆可收敛尔。其上面凝结者，揭取晾干，名曰 豆腐皮，入甚佳也，气味甘咸寒”1 2 q 。由此可看出腐竹生产技术在很早就已被中国人民所掌 握。在古代，腐竹是我国寺院中僧侣的主要食品之一，也是他们日常蛋白质摄入的主要来源之 一。他们以腐竹为原料，通过蒸煮、成形等工序将腐竹做成鸡腿、火腿等形状，简称“素鸡腿”、 “素火腿”。除了在外形上相似之外，这些产品在质构和口感上也与肉制品相似。后来，大约在 1 0 世纪左右，中国派出一部分遣唐史来到日本，腐竹加工技术也就跟着传到日本。最开始，腐 竹是只有在京都或日光等旅游胜地才能够吃到的高级食品，作为贡品只局限于少数特权阶级享 用。腐竹生产最初也只在京都，7 0 年代末，在京都的生产厂家不足2 0 家。但是最近几年，由 于日本商人纷纷在国外( 主要是中国) 建厂，腐竹产销量迅速增加，单是在京都，每年腐竹的 消费市场在3 0 亿日元左右，并且价格也比较高。据统计，日本饭店中的每份腐竹料理( 重不到 1 0 0 9 ) 的价格都在5 0 0 日元以上( 合人民币3 5 元左右) ，且大多数都在7 0 0 日元以上。欧洲的 腐竹加工技术传入比较晚，晟初是在1 8 6 6 年，由居住在中国的一位名叫p a u lc h a m p i o n 的法国 人将腐竹加f t 技术传入欧洲，并在1 8 6 9 年对腐竹的营养成分做了首次的分析。美国最早有文献 记载的是在1 8 9 7 年，l a n g w o r t h y 学者出版了一本有关腐竹营养分析的书，并在1 9 0 0 年由u s d a 重印。但是后来，由于饮食习惯的不同，腐竹生产在欧洲和美洲未能得到更大普及，腐竹的消 费只局限在西方的中国餐馆和华人聚居的地方，并且原料多来源于香港【2 “。目前，腐竹生产消 费大多集中在亚洲地区，但是随着世界各国特别是欧美发达国家对豆制品生产的重新认识，腐 竹生产消费逐渐盛行开来。 腐竹又名腐皮，是豆制品中的精品，营养丰富( 其营养成分见表1 - 2 ) 。腐竹中的蛋白质消 化率高，接近1 0 0 ，特别适合老人、儿童、病人等。腐竹生产技术在我国虽然由来已久，但 是相关研究相对较少，生产工艺和生产设备相对落后。腐竹是豆浆中的蛋白质分子在变性过程 中与脂肪分子及其它糖类物质聚合而形成的薄膜。蛋白和腊肪在腐竹形成过程中起重要作用。 有研究证明，干燥腐竹中，蛋白和脂肪呈规律性分布。腐竹膜在挑起干燥过程中，外表面的蛋 白质失水干燥速度较腐竹中层快，收缩也大，蛋白质挤压相对紧密间隙也少，而中层因失水 速度较慢，收缩小，水分蒸发过程中留下的间隙也较外侧多，蛋白质排列较疏松。所以形成了 4 中国农业大学硕士学位论文 第一章雏论 两侧蛋白质排列紧密，中间疏松的类似三合板结构f 2 ”。在腐竹加工过程中，大豆蛋白、脂肪和 蔗糖含量的不同比例对腐竹的抗拉强度、水蒸气透过率等性能有很大影响。脂肪比例升高，腐 竹抗拉强度、延伸率和透水率都下降；蔗糖比例升高，腐竹抗拉强度下降延伸率上升，透水 率先增斤降；蛋白质亚基( 主要是7 s 和1 i s ) 的差异对腐竹性能也有重要影响，1 i s 蛋白比重 增加，腐竹的抗拉强度和阻水性明显提高，影响程度要比脂肪和蔗糖大得多p 1 。国内对腐竹生 产加工过程中工艺参数的研究比较详细，包括豆浆浓度，温度和p h 值等对腐竹产率和品质的 影响。邓瑞君等【3 ”认为豆浆温度在8 5 9 0 c ，浓度在5 o ，p h 为7 0 是较为适宜的腐竹成形 条件。张军合【3 1 1 研究了大豆在浸泡和磨浆时应注意的问题，认为浸泡时加3 5 倍于大豆的水， 调p h 值为7 5 ，浸泡8 h ，在磨浆时加8 倍于大豆的水，在7 0 下浸出3 0 m i n ，采用3 次磨浆 分离法。这样能大大提高腐竹的出品率。无锡轻工大学的姜元荣p 4 等人对腐竹传统工艺进行了 研究，确定了衡量腐竹品质的三个指标：溶出物低于i ，拉延度高于5 1 4 9 ，抗拉伸强度高 于2 3 2 5 k g c m 2 。张杏辉田】贝0 从微观方面研究了腐竹( 枝状) 的结构，结果表明，在腐竹的形成 过程中，蛋白质和脂肪的分布具有一定的规律性，脂肪被蛋白质所包容。9 0 年代以来国外学者 对腐竹研究相对较少，现存的资料也较少。7 0 年代日本学者同本渡边和美国学者l c w u 、 r e b a t e s ”】较系统的研究了腐竹成形的机理和工艺优化，综合分析了豆浆中各种成分含量( 包 括蛋白、磷脂、中性脂肪、淀粉、糖类) 对腐竹产率和品质的影响。这些研究从工艺上和微观 结构方面对腐竹形成作了很好的总结和研究，为进一步对腐竹研究积累了素材，提供了理论依 据。 表1 - 21 0 0 克腐竹营养成分表 t a b1 - 2n u t r i t i o ni n g r e d i e n t so f e v c q y1 0 0 9y u b a 1 2 2 通电加热技术研究现状 通电加热( o h m i ch e a t i n g ) 又称为焦耳加热( j o u l eh e a t i n g ) 、电阻抗加热( e l e c t r i c a lr e s i s t a n c e h e a t i n g ) 、直接电阻抗加热( d i r e c te l e c t r i cr e s i s t a n c eh e a t i n g ) 、电加热( e l e c t r o n i ch e a t i n g ) 和电 导加热( e l e c t r o n i cc o n d u c t i v eh e a t i n g ) 等9 “，是一种很有发展前景的加热方法d 5 , 3 6 1 。通电加热 是利用食品物料的电导特性来加工食品的技术，其电导方式是依靠离子的定向移动导电，如电 解质溶液或熔融的电解质等。由于大多数食品含有可电离的酸和盐，当在食品物料的两端施加 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 电场时，电流通过食品物料在其内部产生热量，表现出一定的电阻或电阻抗特性，妨碍电载体 移动的阻力使载体移动的动能转化为热能，这就是通电加热的基本原理。 通电加热技术早在1 9 世纪末就用来处理流体食品的加上2 0 世纪初应用在牛奶杀菌上。 当时在美国有6 个州具有商业化的牛奶加工厂利用通电加热来灭菌，但是由于没有适当的惰性 电极材料和有效的电气设计及系统控制方法来降低电极腐蚀和电化学作用，随后的几年便销声 匿迹了。后来人们进一步研究，发现对微生物杀灭作用是热效应的结果，而不是电流本身 3 7 o 随着人们对通电加热技术的深入研究。其加热的优越性逐步得到认识。近十年来，在欧美日等 发达国家，通电加热技术得到广泛的重视和开发，并逐步走向实用化，如r 。泛应用于餐饮服务 业，尤其是用于法兰克福香肠( f r a n k f m 恤) 或热狗( h o td o g ) ，或者是应用在军队膳食以及太 空旅行中的食物加热，以及应用于食品的解冻等方面。9 0 年代，随着新材料的发明和新型电极 ( 如钛电极、铂电极) 的问世，以及绝缘装置制造技术的改进和控制系统的优化设计，通电加 热技术开始得到商业化应用。如1 9 8 0 年由英国电气研究发展中心开发设计的连续式电阻加热 器p ”，在1 9 8 3 年被英国a p v b a k e r 公司购买，用于对含颗粒流体食品的加热杀菌取得了很 好的效果。通电加热技术在美国、英国和日本正处于推广应用以及新型设备的开发研究阶段， 到目前为止世界上实验型和商业型系统装置共三十多套，这些系统装置在日本、美国、欧洲等 国家运转，主要生产品质高且附加值高的常温流通或冷冻冷藏流通的调理食品。此项技术的应 用和发展以日本最为成功，主要用于生产如整粒草莓和含有水果颗粒的酸乳酪( y o g u r t ) 的杀 菌，以及高品位清酒、果汁、地产啤酒的杀菌 3 4 1 。美国的雀巢公司( n e s t l e ) 也建立了一套3 0 0 k w 的通电加热系统用于c h e f - m a t e 品牌的调理食品，产品品质相当不错，主要仍以大型包装供应 于餐饮市场【3 “。现在通电加热对加热浓缩高黏度、含蛋白质的食品处理有明显的优点。如番茄 酱( t o m a t op a s t e ) 、软干酪( c h e e s es p r e a d s ) 、婴儿食品( b a b yf o o d ) 、水果汁( f r u i t j u i c e s ) 、耐 贮存牛奶( s h e l f - s t a b l em i l k ) ，布1 ( p u d d i n g s ) 、全蛋和液蛋( 1 i q u i de g g s ) 等食晶经过通电加 热快速、均匀、有效的加热，它们的感官性状几乎不发生变化1 4 q 。 通电加热的电能转化率很高，近似等于发热量，与金属电阻不一样，食品的电导率是随着 温度的升高而增大。这是因为当溶液温度升高时，由于溶液的黏度降低，离子运动速度加快， 水溶液中离子水化作用减弱等原因，其导电能力增强。与传统加热技术相比，通电加热在食品 中应用主要有以下几个特点； 1 ) 物料在整个体积内自身产生热量，升温速度快，加热均匀，特别是对于固液混合物， 热量可在食品的固体中产生，不必依靠通过液体的热传导来传递；可实现固体和液体 的同时升温。与传统加热相比，可避免液体部分过热，营养成分损失减少，产品质量 提高。 2 ) 与微波加热相比，不需要考虑加热穿透深度的问题，适于大块固体食品的加热与解冻。 3 ) 不需要传热面，就不存在结垢而影响传热的问题，食品可以在连续液流状态下加热。 4 ) 通电加热的电能转化率高，大于9 0 ，比微波加热或远红外加热等更能充分的利用电 力资源。 5 ) 加热均匀，不须搅拌，是易碎食品的理想加工方法。 6 ) 整个系统工作时无噪音、无污染，改善了环境，且维修费用低。 6 中国农业夫学硕士学位论文 第一章绪论 7 ) 操作控制简单，且可快速启动和关f j j 。 通电加热技术在中国还处于发展研究阶段，但是随着人们物质生活水平的提高，对高品质 食品的需求越来越高，通电加热技术将成为工厂加工商品质食品的首选对象。 在大豆制品加工过程中，离不开对豆浆的加热。传统的间接加热容易导致糊锅且不易清洗， 传热效率比较低；蒸汽加热会使豆浆的浓度变稀，并且有种水蒸汽味，影响产品的口感。通 电加热技术有效的解决了这一问题，它不仅能使豆浆以稳定的速率上升，而且不会结垢，温度 控制精确。国内有人详细研究了不同浓度不同温度下豆浆的电导率，发现豆浆的电导率与豆浆 温度和浓度成正比，所以生产中为了获得一定的加热功率，豆浆浓度应控制在一定的范围之内。 腐竹的形成过程是将煮熟后的豆浆置于敞口容器内保持在一定的温度下( 8 5 9 5 c ) ，豆浆中的 蛋白质分子获得足够内能，开始变性，从卷曲状伸展开，暴露出内部的疏水基团和二硫基，它 们相互结合成立体网状结构。随着豆浆表面水分的不断蒸发和蛋白质胶粒内能的逐渐增加，聚 合度加大，不断的将脂肪包容，形成蛋白脂肪膜结构，膜越结越厚。达到一定程度后揭起即成 腐竹。传统的保温方式是通过蒸汽管道进行保温，蒸汽利用率低，能耗大，且豆浆内的温度分 布很不均匀，最高相差达5 7 c 。温度的差异导致成形槽内不同区域蛋白变性不一致，使得整 张腐竹品质不均匀，影响产品的质量。通电加热揭腐竹技术是以豆浆为导体进行加热保温，热 量从内部产生，由于豆浆的浓度是均匀的，所以各部分温度基本一致，温度能得到精确控制， 产品质量也得到很大提升。 1 3 研究目的与内容 腐竹生产工艺比较复杂，主要包括磨浆、煮浆、保温、成形等步骤。在生产中豆浆的浓度 和加入豆浆的高度对腐竹的产率和品质影响很大，温度的精确控制对腐竹的品质也有很大的影 响。故本文在对传统工艺优化的基础上。研究了通电加热技术在腐竹生产中的优势。主要内容 如下： 1 ) 从豆浆内部组成来研究蛋白脂肪及其比例对腐竹生产的影响。从而消除腐竹生产企业 片面通过提高豆浆蛋白含量来增加腐竹产率的误区，为腐竹生产提供理论指导。 2 ) 大豆在磨浆后豆浆的p h 值一般都在6 8 左右，比较适合腐竹的生产并且生产中进 行p h 值的调整会增加生产工序，提高成本。所以一般不调节p h 值。豆浆的温度会影 响腐竹的产速和质量，较适合的温度是8 5 ( 3 左右。本文在此基础上，深入研究了豆浆 的浓度和豆浆的深度对腐竹产量的影响，以期找到展佳的丁艺组合。 3 ) 通电加热在食晶工业中是一种很有发展前景的加热方式，非常适合豆浆的加热保温。 本研究成功的设计出实验用通电加热设备，并在此基础上比较了通电加热和水浴加热 在腐竹生产中的优缺点，确定通电加热技术应用于腐竹生产的可行性。 4 ) 优化通电加热技术参数。详细研究了豆浆的温度、浓度和p h 值在通电加热条件下对腐 竹生产的影响，并对其优化组合进行了研究。 7 2 i 前言 第二章传统腐竹生产工艺参数研究 腐竹是豆浆中的蛋白质分子在变性过程中与脂肪分子相聚合而形成的薄膜。当豆浆在加热 保温( 8 5 c 9 5 c ) 条件下，豆浆中的蛋白质分子获得足够内能，开始变性，从卷曲状伸展开， 暴露出内部的疏水基团和二硫基，它们相互结合成立体网状结构。随着豆浆表面水分的不断蒸 发和蛋白质胶粒内能的逐渐增加，蛋白质聚合度加大，不断的将脂肪包容，形成蛋白脂肪膜结 构，膜越结越厚。达到一定程度后揭起烘干即为腐竹1 4 “4 2 。 腐竹生产工艺复杂，包括大豆浸泡、磨浆、过滤、煮浆、保温、揭竹、干燥等步骤。在这 一过程中，每一个步骤都会对腐竹的最终产率和质量产生影响。浸泡是为了使大豆充分溶胀， 软化细胞壁纤维，使蛋白质膜变脆，易于粉碎，从而使蛋白质比较容易地溶于水中h 。张军合 3 h 认为，水中的金属离子和酸根离子对大豆膨润起抑制作用，并且妨碍蛋白质的析出，故要采 用软化水或纯水浸泡，才能提高蛋白质的提取率。浸泡过程中，加水量为原料豆的3 5 倍，使 水基本能被大豆吸收，并能充分软化大豆细胞，浸泡液应加n a o h 调至p h 值7 5 为好。浸泡 时间为8 h ( 2 0 c ) 。此时搓开豆瓣呈乳白色，中间浅黄。国外学者则认为，用6 5 的水浸泡大 豆一个小时使干大豆吸水量达到1 0 0 ，这样可使磨出的豆浆固形物含量提高，相应的腐竹出 品率也提高i ”】。这是因为大豆在6 5 c 水中浸泡时间不超过一个小时则可防止1 辛烯3 一醇的产 生，而1 一辛烯3 一醇对生产腐竹极为不利，所以采用这种快速吸水工艺可使腐竹出品率从4 0 提高到5 3 “。 浸泡后的大豆需要经过磨制才能生产出豆浆。磨浆时应边粉碎边加水，一般加水量为干大 豆的8 倍，磨制的粒度应在3 u m 以下【3 1 】，磨制后应立即除去豆渣并加入适量消泡剂。传统的加 工工艺是一次磨浆、分离，豆渣中仍含有大量的蛋白质，蛋白质的提取率很低，从而影响腐竹 的出品率。较适宜的是用砂轮磨和胶体磨各磨一次【4 “】。一方面蛋白质在豆渣中残留的少，另 一方面又不影响下一道工序。磨浆后的浆渣混合液用超声波处理，产生超声空化效应，能提高 蛋白质的溶出率，减少大豆蛋白在豆渣中的残留，从而使豆乳蛋白质含量相对提高6 o 1 4 7 , 4 s l 。 在浆渣分离方法上，国内多采用冷分离技术，即磨浆后立即离心过滤；而国外尤其是日本，多 采用热分离技术，大豆磨浆后先加热，一般加热到6 0 ，边加热边搅拌，充分浸出大豆中的蛋 白，蛋白提取率会有所提高“j 。 煮浆在腐竹生产工艺中有重要作用。一方面它能破坏大豆中抗生理活性物质和产生豆腥味 的物质，增加其香味：另一方面，又能使蛋白质充分变性，为腐竹的形成创造必要条件“j 。目 前工业煮浆一般采用蒸汽加热法煮浆包括间接加热和直接加热【4 ”。对于间接加热设备，虽然 豆浆风味好，但由于存在导热面，使得浆温不好控制，温度分布不均，热效率低；直接加热虽 然迅速，但蒸汽与豆浆直接接触，使豆浆有蒸煮味，并且导入的蒸汽会使豆浆产生许多泡沫， 浮在豆浆表面。泡沫里的蛋白质由于不能与蒸汽充分接触，从而无法充分变性。通电加热很好 的克服了上述缺点，具有快速、均匀、热效率高等优点，是今后煮浆的一大趋势”。通常煮浆 中国农业大学硕士学位论文 第二章传统腐竹生产工艺参数研究 温度应控制在9 5 c ，4 r a i n 以上才能使酶失活并清除有害因子l l l 。 豆浆制备决定了大豆蛋白的提取率，在很大程度上影响了腐竹的得率。而在腐竹成形过程 中，豆浆的浓度、温度、p h 值和豆浆高度不仅影响其产率，还对其质量有很大影响【3 0 j ”。因 此，国内外学者对腐竹成形条件的优化进行了很深入的研究。l c w u 和r p b a t e s p ”综合研究 了豆浆p h 值、浓度和温度对腐竹生产的影响，认为豆浆p h 值为9 0 ，浓度为5 2 时，腐竹 的产率最大，但此时产品颜色发黑。豆浆的温度不仅影响成膜速度还影响腐竹的品质，温度过 高，虽然腐竹的形成速度加快，但是会加速美拉德反应的进行，使腐竹颜色变暗，同时豆浆微 沸会产生汽泡，使得腐竹产生“鱼眼”状小孔，所以实际生产中以8 5 为宜。工业化生产中， 大豆用自来水磨浆后，p h 值一般都能保持在7 0 左右，这一数值比较适合腐竹的生产，因此一 般不加调整。在腐竹形成过程中，刚开始豆浆中的蛋白和脂肪含量相对较高，形成的腐竹质量 也较好；并且由于美拉德反应程度浅，色泽也较好。随着时间推移，豆浆中蛋白和脂肪含量相 对减少，腐竹的韧性和爽口行也逐渐降低。所以如何控制豆浆浓度，使得腐竹产率较大并且腐 竹的质量也保持较好是腐竹生产中的一大问题。 2 2 实验材料与方法 2 2 1 实验材料 2 2 1 1 实验用大豆品种 大豆品种为安徽产大鲁白，湿基蛋白质：3 8 1 ；粗脂肪：1 8 1 ；含水率：9 7 0 0 。 2 2 1 2 主要仪器设备 表2 - 1 主要仪器设备 t a b 2 - 1m a i ni n s t r u m e n t s e q u i p m e n t s 9 中国农业大学硕士学位论文第二章传统腐竹生产工艺参数研究 2 2 2 实验方法 2 2 2 1 豆浆制备 闰2 - 1 腐竹成形锅 f i g2 - 1t h et r o u g hf o ry u b af o r m a t i o n 取4 0 0 0 9 精选后的大豆，用蒸馏水冲洗5 遍，加入1 5 倍的蒸馏水于6 5 c 的水浴锅中浸泡1 小时，取出，常温下沥干l o 分钟，加入蒸馏水于分离式磨浆机中磨浆，用1 0 0 目的纱网过滤后 得豆浆，固形物含量为1 1 5 。所得豆浆于5 c 下冷藏，作为原豆浆备用。 2 2 2 2 不同豆浆浓度对腐竹产率影响实验设计 分别取原豆浆加蒸馏水调整豆浆浓度。各次实验用豆浆浓度见表2 - 2 ，调制后的豆浆p h 值 在7 0 左右。每次取调制后的生豆浆5 0 0 9 ，于密闭的通电加热装置中在9 5 c t 煮浆5 分钟，迅 速移入腐竹锅内( 由不锈钢制作，悬挂在水浴锅中，规格：1 8 5 m m * 8 5 m m * 5 0 m m ) 在8 0 下进 行揭竹。每隔7 8 分钟揭起一张腐皮，沥去浆液，常温下晾干5 分钟，称重，以保鲜膜包装后 冷冻。实验重复三次，以三次实验结果的平均值计算。 表2 - 2 实验用豆浆浓度 t a b2 - 2d i f f e r e n ts o y m i l kc o n c e n t r a t i o nf o re x p e r i m e n t 原豆浆( g ) 2 7 53 1 43 6 74 4 0 5 5 0 6 1 1 6 5 17 3 37 9 78 8 01 1 0 0 加水( g ) 8 2 5 7 8 6 7 3 3 6 6 0 5 5 04 8 94 4 93 6 73 0 32 2 00 豆浆浓度( ) 2 53 54 04 55 56 0 7 0 7 5 8 09 01 1 5 2 2 2 3 不同加浆深度对腐竹产率的影响实验设计分别取适量原豆浆加入蒸馏水调豆浆浓度至 5 5 ，每次取不同量的豆浆在密闭通电加热装置中9 50 c 下煮浆5 分钟后，迅速移入成形槽进行 揭竹，分别控制豆浆高度为3 0 、5 0 和7 0c m ，每隔7 8 分钟左右揭起腐竹一张，晾干5 分钟 后称重，然后用保鲜膜包装后冷冻。实验重复三次，以三次实验结果的平均值计算。 2 2 2 4 计算方法 1 0 中国农业人学硕士学位论文 第二章传统腐竹生产工艺参数研究 产率( y ) 表示每l o o m l 豆浆的腐竹产量，成膜速度( v ) 表示每1 0 r a i n 内的腐竹产量。 计算公式如下： r ：丝l o oy ：型 g ， 式中y 一产率( g ，1 0 0 m l ) ，v 一成膜速度( l o m i n ) ， m 一腐竹产量( g ) ，g _ 一调制后的豆浆体积( m l ) ，t _ 时间( m i n ) 2 3 结果与分析 2 3 1 豆浆浓度对腐竹产率和品质的影响 由图2 - 2 可以看出，在豆浆浓度低于5 5 时，腐竹的产率随着豆浆浓度的增加丽增大，当 豆浆浓度达到5 5 左右时，腐竹产率达到最大值，为9 5 l o o m l 。豆浆浓度大于5 5 时，腐 竹产率反而随浓度增大而降低。在浓度为1 1 5 时，豆浆无法成膜，腐竹产率为零。这是因为 豆浆是一种复杂的分散体系，含有大量蛋白和脂肪及部分无机盐和糖类，其中对豆浆性质起决 定作用的是蛋白质胶体分散系( 大豆蛋白质溶胶) 【4 ”，在低浓度时，蛋白含量较低，蛋白含量 的多少决定了单位体积豆浆的腐竹产量高低，所以此时豆浆浓度增大，蛋白含量变大，产率也 随着增大。但当浓度增大到一定值后( 5 5 ) ，随着豆浆表面水分的蒸发，特别是在后期，豆 浆进一步浓缩，豆浆内离子强度显著增大，抑制了大豆蛋白的解离作用，大豆蛋白也就无法伸 展开，内部的疏水基团和二硫键无法转移到外部，由于二硫键之间无法相互结合，蛋白也就不 能相互聚合，在豆浆