真空冷冻干燥工艺中沙棘果共晶点测定与分析

第24卷第6期哈尔滨商业大学学报自然科学版VO124N。62008年12月JOURNALOFHARBINUNIVERSITYOFCOMMERCEFNATURALSCIENCESEDITIONDEC2008真空冷冻干燥工艺中沙棘果共晶点测定与分析季阿敏，杨梅梅，张庆钢，李杰，甄穴，刘玮哈尔滨商业大学土木与制冷工程学院，哈尔滨150028摘要阐述了共晶点在真空冷冻干燥工艺中的重要意义，在冻干试验中采用电阻法测定不同成熟度沙棘果的共晶点温度对试验数据进行曲线拟合，确定共晶区，并根据函数曲率的物理意义，得出成熟度为“果皮黄色”和“果皮红色”的沙棘果共晶点分别为一22和一23关键词真空冷冻干燥；沙棘果；电阻法；共晶点中图分类号TS2011文献标识码A文章编号16720946200806075203DETERMINATIONANDANALYSISONEUTECTICPOINTOFSEABUCKTHORNFRUITINVACUUMFREEZEDRYINGTECHNOLOGYJIARAIN，YANGMEIMEI，ZHANGQINGGANG，LIJIE，ZHENBING，LIUWEISCHOOLOFCONSTRUCTIONANDREFRIGERATION，HARBINUNIVERSITYOFCOMMERCE，HARBIN150028，CHINAABSTRACTTHISPAPERDISCUSSESTHEEUTECTIEPOINTOFSEABUCKTHORNFRUITINVACUUMFREEZEDRYINGEXPERIMENTALSTUDIESARECONDUCTEDF0RELECTRICRESISTIVITYMETHODTODETERMINETHEEUTEETIEPOINTOFSEABUCKTHORNFRUITATDIFFERENTMATUREDEGREEPRECISELYCARRIESONTHECURVESFITTINGTOTHEDATAANDDETERMINEDEUTECTICAREAACCORDINGTOTHEPHYSICALSIGNIFICANCEOFFUNCTIONCURVATURETHEEUTECTICPOINTSOFMATUREDEGREE“FRUITPEELYELLOWANDOF“FRUITPEELRED”CANBEGETWHICHARE一22AND一23SEPARATELYKEYWORDSVACUUMFREEZEDRYING；SEABUCKTHORNFRUIT；ELECTRICRESISTIVITYMETHOD；EUTECTICPOINT真空冷冻干燥技术是最大限度地保持食品营养成分、原味和生物浯生的最佳加工方法之一其基本原理就是要把含有大量水分的物质，预先进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来，而物质本身剩留在冻结时的冰架中，因此能最大限度的保持原来物质的特H生本课题研究实验材料沙棘果是一种小浆果植物，多分布于我国地广人稀的“三北”地区沙棘果实营养丰富，据报道，其果实中含有多种维生素、脂肪酸、微量元素、亚油素、沙棘黄酮、超氧化物等活性物质和人体所需的各种氨基酸，具有一定的食疗价值和药用价值但是由于沙棘果是一种含水量很高的浆果，储存时间短，采用传统的保鲜方法运输贮藏十分困难，因此，真空冷冻干燥技术应该是其首选保鲜方法之一在真空冷冻干燥过程中，确定恰当的物料预冻温度是关键问题若预冻温度太高，物料就不可能完全冻结，在升华干燥中就会出现起泡现象，甚至会发生收缩变形现象，产品质量就无法得到保证；若预冻温度太低，势必会加大机组的制冷量，就会带来设备投资大、浪费能源等问题而物料的预冻温度和升华温度只有确定了其共晶点后才能确收稿日期20080309基金项目黑龙江省研究生创新科研专项基金YJSCX2008180HLJ；黑龙江省“十一五”科技攻关计划重点项目GB06B40442；黑龙江省教育厅项目1055072作者简介季阿敏1956一，女，教授，研究方向制冷空调工程第6期季阿敏，等真空冷冻干燥工艺中沙棘果共晶点测定与分析定，因此，共晶点是真空冷冻干燥工艺中的重要参数共晶点是指物料中水分完全冻结成冰晶时的温度目前测量共晶点的方法有电阻检测法、低温显微镜直接观察法、热差分析法、数学公式法及推算法等，其中电阻检测法简单易行，因此，本研究采用电阻检测法由于测定方法、精确程度以及物料特性的不同，物料的共晶点值也有一定的差异_5J因此，本项实验还采用了同类产品葡萄进行了类比实验，有助于找出沙棘果共晶点的差值范围1实验材料、方法及设备11实验材料实验原料采用黑龙江省齐齐哈尔市泰来县采摘的新鲜沙棘果为了在最大程度上保持沙棘果的原状和风味，采摘3H内放进低温库冷藏两组实验都分别挑选外观、大小、成熟度一致，无病虫害、无机械损伤的果实采摘的果实成熟度分两种，如图1、2所示，一种是“果皮红色”的沙棘果，一种是“果皮黄色”的沙棘果由于沙棘果实较小，不便于设置温度测取点，故各取025KG新鲜沙棘果将其捣碎成果浆含有果汁、果皮、籽，放入自制的塑料容器中试验图1“红色果皮”沙棘图2“黄色果皮”沙棘12实验方法及设备电阻检测法测定物料共晶点的工作机理在于食品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沙棘果浆在冻结过程中，随着温度的下降，果浆内部水分不断结冰，能够移动的带电离子数不断减少，其电阻会不断增大，当果浆中的水分全部冻结成冰时，带电离子就停止定向移动本实验利用图3装置进行，多用表两个探头之间的电阻会随冻结温度的变化而变化，当沙棘果浆被全部冻结时，其电阻会突然增大，此时对应的温度即是物料共晶点温度，之后电阻继续上升但越来越趋于平缓实验设备如图31一CH6系列数显仪；2一手持式312位数字多用表；3一沙棘果浆；4一铂电阻探头；5一DW一40L188海尔立式低温保存箱；6一自制塑料盒；7一数字多用表探头图3共晶点测定装置简图2实验结果与分析图4分别绘制出了成熟度为“果皮黄色”和“果皮红色”沙棘果浆在冻结过程中电阻随温度的变化曲线从图4中可知，物料的成熟度越高，在冻结过程中固化就慢些，电阻值相对就越小在一35时，果皮黄色的沙棘果浆电阻值比果皮红色的沙棘果浆电阻值高627MII，原因是成熟度高的沙棘果浆中干物质浓度高一些，所以被干物质吸附的结合水也多些，而这部分水就是所谓的冻结过程中的不冻结水，带电离子可以借助于这部分水进行导电，从而电阻值就减小3O252OL5LO5O一5一LO一1520253O一3540礴一果皮黄色沙棘一果皮红色沙棘图4沙棘降温曲线由实验数据可知，在降温初期，一19之前，成熟度对电阻没有影响，原因是在这段温度区间内不断析出冰晶体，逐渐形成共晶溶液，且溶液中只哈尔滨商业大学学报自然科学版第24卷有部分在发生固化，此时的固液混合体的导电能力表现出和液体一样的电阻值低于一19以后，不同成熟度的沙棘果浆的电阻差异就比较明显选取物料电阻变化比较明显的数据区域，分别选取一19和一20作为两种物料的共晶点上限温度，下限温度取电阻第二次突增时的温度值分别为一24QC和一25从而对试验材料划定一个共晶区，以指数形式进行曲线拟合，求出拟合曲线上曲率最大的点，即为物料的共晶点根据函数曲率的物理意义，计算曲率1D21JLLF1FF丁式中为物料温度，；尺为指数函数RAE，A、B为常数系数、令、分别为果皮黄色沙棘和果皮红色沙棘的尺值计算得出R00120EIO弛缸，R00070E一。将R、尺、代入函数中得到对应的值对应的温度分别在一24和一25C【因此果皮黄色和果皮红色沙棘的果浆共晶点值分别为一24和一25见表1表1沙棘果的共晶点盟堕塾鐾基曼垦皇堕基曼皇025K9果皮黄色一19一一24103224沙棘果浆果皮红有一20一25113925为了验证保持果实原有形状和捣碎后进行测试的差异，采用葡萄进行类比实验，因为葡萄也属于小浆果类，且两者含水率也比较接近，分别为858和879J将葡萄分为两组，一组测试单体葡萄共晶点，另一组测试捣碎的葡萄果浆共晶点，实验方法仍采用电阻法由实验结果绘制出葡萄降温曲线如图5所示一一粒葡萄岂。1,5O葡萄浆750一G翟脚252OL51O505101520253035408图5葡萄降温曲线测试得出葡萄的共晶点如表2所示结果表明，葡萄果浆的共晶点比外形完整的单粒葡萄共晶点低2根据此温差来估计外形完整的沙棘共晶点，成熟度为果皮黄色的沙棘共晶点应为一22，成熟度为果皮红色的沙棘共晶点应为一23CIC表2紫葡萄的共晶点和共晶区3结论1沙棘果成熟度越高，共晶点越低，反之相反；2由于沙棘单体果实本身外形太小，只能将沙棘果捣碎成果浆来测定共晶点，通过类比实验，可以得出外形完整的沙棘果比沙棘果浆的共晶点高约2从而得出得出成熟度为“果皮黄色”和“果皮红色”的沙棘果共晶点分别为一22禾口一23C【参考文献1张宝岐，景淑珍沙棘属植物的种质资源及其利用J现代农业科技，200791981992李壶，张慧颖，王鹏祖沙棘营养成分及作用的研究进展J中国初级卫生保健，2007373753李云飞，