【课程设计】微波膨化干燥荸荠脆片加工工艺研究

安徽农业大学大学生科技创新基金项目论文项目名称微波膨化干燥荸荠脆片加工工艺研究姓名余赟刘雅楠聂黄兵院系茶与食品科技学院专业食品质量与安全联系电话指导教师二零一二年五月一日目录摘要11前言12材料与方法221原料与试剂222实验方法2221工艺流程2222操作要点2223指标测定3224膨化机制43实验过程及结果分析531风味荸荠脆片的制作532微波膨化干燥荸荠脆片733固化处理104结论与思考1141结论1142讨论与思考11参考文献11微波膨化干燥荸荠脆片加工工艺研究作者余赟刘雅楠聂黄兵指导老师张强安徽农业大学茶与食品科技学院2010级食品质量与安全合肥230036摘要本项目通过对不同预处理后的荸荠脆片进行微波膨化，主要研究了预干燥含水量、膨化时间、微波膨化频率对荸荠膨化工艺的影响，并对产品的膨化率、脆度、色泽、外形进行评价。结果表明，最佳微波膨化干燥荸荠加工工艺的参数为预干燥含水量为30、微波频率为450W、膨化时间为12S，且将脆片45热风干燥4H，放在5低温环境中保藏24H，可便于保存并提高酥脆度。另外柠檬酸溶液浓度为001、食盐溶液浓度为15、黄瓜粉（香蕉粉、草莓粉）溶液浓度为05时，荸荠风味脆片口感最好。关键词荸荠微波膨化干燥风味脆片1前言荸荠（WATERCHESTNUTS）,属浅水性宿根草本，又名马蹄。荸荠球茎有一定的药用价值，对急性咽喉炎、高血压、糖尿病患者具有一定的辅助治疗作用。原产于我国及东南亚地湿地区，在我国已有三千年左右的栽培历史。荸荠营养十分丰富，富含蛋白质、碳水化合物、多种矿物质、维生素等有机成分，且有一定的药用价值。【1】国内对荸荠的研究主要在于生物学特性、高产栽培技术、病虫害防治等方面的研究，对于本项目中提到的微波膨化干燥荸荠脆片加工工艺的研究涉及较少。在国外，如日本、印度等一些东南亚国家，研究的侧重点主要是荸荠球茎贮藏的适宜条件以及营养成分和化学成分的提取和利用等方面。【2】目前市场上常见的荸荠深加工产品有荸荠罐头、荸荠糕等，品种较为单一，若可以开发出香蕉、黄瓜等风味的荸荠脆片，将有良好的发展。果蔬脆片口感酥脆、风味各异、有益健康，老少皆宜。保存了新鲜果蔬纯天然的色泽、营养和风味、又具有低脂肪、低热量和高纤维素的特点，含油率明显低于传统油炸食品，无油腻感，也不会产生34苯并笓和丙烯酰胺等致癌物。而且保存期长，加工范围广泛。果蔬脆片作为一种新型高档营养休闲食品越来越受消费者的喜爱。【3】本项目的研究意义在于结合生产实际，在采取抑制新鲜荸荠褐变、霉变技术措施的基础之上，得出微波膨化干燥荸荠脆片深加工的工艺条件，为生产性加工技术的应用提供实质性的理论依据。2材料与方法21原料与试剂原料市售荸荠（本实验所用荸荠购于合肥市长江西路家乐福），挑选新鲜、饱满、无病虫害或机械损伤的原料作为实验材料。试剂柠檬酸、食用盐、香蕉粉、草莓粉、黄瓜粉、小米211主要仪器与设备烧杯、玻璃棒、玻璃平皿、胶头滴管、容量瓶、刀具、电炉、电热鼓风干燥机、微波炉、电子分析天平、电热恒温干燥箱22实验方法221工艺流程原料挑选、整理清洗去皮修整切片护色依次加入食盐、黄瓜粉（草莓粉；香蕉粉）溶液浸渍处理沥干预干燥水分均衡微波膨化固化处理冷却产品222操作要点（1）护色由于鲜切荸荠易产生褐变，所以原材料经切片后需要用一定浓度是的柠檬酸溶液进行护色；（2）切片市场上其它果蔬干制品以2MM切片为多，故在本实验中荸荠应横向切成2MM厚的薄片；（3）预干燥将经过去皮、切片、护色以及浸渍等处理后的新鲜荸荠片放置在电热鼓风干燥箱中，干燥至适宜水分含量【4】；（4）水分均衡将干燥后的荸荠片装在保鲜袋中放置一段时间后，使水分含量均匀一致后，微波膨化；（5）微波膨化将水分均衡后的荸荠片整齐放在大玻璃平皿中，送入微波炉膨化；（6）固化处理由于微波膨化不能使荸荠脆片彻底干燥，剩余的水分会使脆片重新变软、脆性变差。因此，膨化后的荸荠脆片需要进行固化处理，以使脆片固定成型，提高脆度，更加利于保存。用四种方法进行固化处理，研究其对微波膨化效果的影响将荸荠脆片放在电热恒温干燥箱中，45保持4H；60保持2H；45热风干燥4H后放在5低温环境中保藏24H；60热风干燥2H后密封在保鲜袋中后低温（5）保藏24H【5】。223指标测定（1）水分含量的测定含水量（）（干燥前物料量恒重时物料量）100/干燥前物料量（2）荸荠脆片体积的测定小米法【6】荸荠脆片体积荸荠脆片和小米的体积小米体积（3）膨化率的测定膨化率（）（膨化后体积膨化前体积）100/膨化前体积4脆度、口感及外观评定见表1、表2表1荸荠脆片微波膨化外观评分标准外观5分4分3分2分1分色泽白色略带微黄无褐点白色略带微黄有极少褐点微黄有多处褐点微黄有多处褐点黄色褐变外形平整膨化很均匀较平整膨化较均匀少许卷曲膨化均匀卷曲较多部分膨化严重卷曲很少膨化表2荸荠片风味评分标准分值79分46分13分风味有荸荠清香口味浓郁口感酸咸适宜很脆荸荠香味较淡口味较淡口感稍酸或稍咸较脆荸荠清香很淡口味很淡口感偏酸或偏咸很软224膨化机制加热环境中，且有水存在的条件下可以使淀粉糊化，糊化使大量水分子附在已暴露的羟基上，从而进入淀粉晶体中。糊化淀粉经过缓慢的冷却后产生老化，一部分水被牢牢地锁在晶束中称为结合水。在微波加热作用下，这部分水分迅速蒸发成气体，导致荸荠片内部蒸气急剧上升，使荸荠片膨化【7】。3实验过程及结果分析31风味荸荠脆片的制作经过挑选、清洗、切片操作后，我们需要将荸荠片浸泡于加有调味剂的溶液中1D。（由于实验时间受到限制，本组成员通过查阅相关资料后，采取加热法，即将加有调味剂的溶液煮沸后，放入荸荠片，使其保持沸腾10MIN，捞出荸荠片，进而继续下一步操作）。为了使荸荠片有一定的清香并且具有黄瓜（草莓、香蕉）味，实验中选择将黄瓜（草莓、香蕉）粉、食盐、柠檬酸的混合溶液作为调味剂。311食盐浓度对荸荠脆片口感的影响根据食盐可以增加脆片膨化度和口感这两点出发，同时又为了避免口感过咸，故本实验所配制的食盐溶液浓度应低于2。实验中，食盐溶液浓度从1到2之间变化，每05一个梯度。312黄瓜（草莓、香蕉）粉溶液浓度对荸荠脆片口感的影响为了不覆盖荸荠片原有的清香，同时为避免生产出的荸荠脆片口感过淡，黄瓜（草莓、香蕉）粉溶液浓度应低于或等于15，每05一个梯度。313柠檬酸浓度对荸荠脆片口感的影响柠檬酸是一种重要的有机酸，又名枸橼酸，无色晶体，无臭，有很强的酸味，易溶于水。柠檬酸溶液的浓度稍高，会引起脆片过酸，故本实验中柠檬酸溶液的浓度不应该超过005，浓度分别设为001、003、005。314正交试验根据以上分析结果，确定了食盐浓度、黄瓜（草莓、香蕉）粉溶液浓度、柠檬酸溶液浓度作为正交实验的三个因素，进行正交试验后，将表2作为评分依据对浸泡后的荸荠片进行评分并取组员打分的平均值。设计表格和结果分析如下。表3正交试验设计表实验编号A食盐浓度/B黄瓜、草莓、香蕉粉溶液浓度/C柠檬酸溶液浓度/110050012151000332015005表4实验安排及实验结果实验编号A食盐浓度/B黄瓜、草莓、香蕉粉溶液浓度/C柠檬酸溶液浓度/风味评分11（10）1（05）1（001）47212（10）2（003）50313（15）3（005）3042（15）124352234062315773（20）1333832130933227K1127123134K2140120120K390114103K1424145K2474040K3303834R170311最优A2B1C1根据以上正交实验结果进行直观分析和极差分析可得最优组合为A2B1C1，即柠檬酸溶液浓度为001、食盐溶液浓度为15、黄瓜粉（香蕉粉、草莓粉）溶液浓度为05时荸荠风味脆片口感最好。32微波膨化干燥荸荠脆片321预干燥含水量对膨化率的影响微波功率为450W、膨化时间为14S的条件下，荸荠片膨化率随预干燥含水量的变化情况图1所示。0010203040520253035预干燥含水量对膨化率的影响预干燥含水量（）膨化率（）图1预干燥含水量对膨化率的影响预干燥含水量的多少对膨化率的大小有明显影响，预干燥含水量低于15时，膨化所需时间虽然短，但是易出现局部焦化现象；预干燥含水量高于35时，物料刚进入微波炉的那段时间，水蒸气达不到膨化所需的气压，微波能量将用于脱水干燥。考虑这些因素，预干燥含水量对膨化率的影响单项实验中，预干燥含水量从20到30之间变化，梯度设为5。322膨化时间对膨化率的影响微波功率为450W、预干燥含水量为35的条件下，荸荠片膨化率随预干燥含水量的变化情况图2所示。001020304058121620膨化时间对膨化率的影响膨化时间（S）膨化率（）图2膨化时间对膨化率的影响一般荸荠片8S以后均能进行膨化，而在16S以后膨化率已经趋于恒定。故膨化时间对膨化率的影响单因素实验中，膨化时间定为8S到16S变化，每4S一个间隔。323微波膨化功率对膨化率的影响膨化时间为14S、预干燥含水量为35的条件下，荸荠片膨化率随预干燥含水量的变化情况图3所示。00102030405425450475500微波膨化功率对膨化率的影响膨化功率（W）膨化率（）图3微波膨化功率对膨化率的影响微波频率小于300W时，膨化时间通常需要90S120S,在此期间荸荠片不能膨化完全，而且由于膨化时间过长可能出现焦化现象；微波功率在300W到400W之间时，物料膨化达到一个稳定值的时间需要20S以上，膨化出来荸荠片气泡较小，膨化度较小；微波功率大于500W时，单位荸荠在短时间内使物料呈膨化状，所需膨化时间在10S以下，膨化时间稍加延长，部分荸荠片就会产生严重的焦化现象。【5】故微波功率对膨化率的影响单因素实验，微波功率选择应该从425W到475W之间变化，每25W为一个间隔。表5正交实验设计表实验编号A微波膨化功率（W）B膨化时间（S）C预干燥含水量（）14258252450123034751635表6实验安排及实验结果实验编号A微波膨化功率（W）B膨化时间（S）C预干燥含水量（）外观评分11（425）1（8）1（25）23212（12）2（30）30313（16）3（35）1742（450）122752233762312073（475）1317832143933233K1706786K28411090K3317024K1232229K2283730K3102308R181522最优A2B2C2根据对上表的直观观察和极差分析可以看出，最佳微波膨化荸荠脆片的加工工艺条件的组合为A2B2C2，即条件为预干燥含水量为30、微波频率为450W、膨化时间为12S时膨化出的荸荠脆片外观最好。33固化处理为了使生产出的荸荠脆片便于储藏与保存，项目研究了四种进行固化处理的方法将荸荠脆片放在电热恒温干燥箱中，45保持4H；60保持2H；45热风干燥4H后放在5低温环境中保藏24H；60热风干燥2H后密封在保鲜袋中后低温（5）保藏24H。通过对四种处理方法后的荸荠脆片进行外观分析和口感评定，45热风干燥4H后放在5低温环境中保藏24H后的脆片更酥脆些，而另三种方法处理后的脆片则出现了不同程度的回软。4结论与思考41结论411厚度为2MM厚的荸荠片最佳工艺参数为水分含量为30，微波功率450W，膨化时间12S；412风味荸荠片浸泡液的最佳组合为柠檬酸溶液浓度为001、食盐溶液浓度为15、黄瓜粉（香蕉粉、草莓粉）溶液浓度为05。413将脆片进行四种不同方法的固化处理后，发现60热风干燥2H后密封在保鲜袋中后低温（5）保藏24H后的脆片脆度和口感最好。42讨论与思考421由于新鲜荸荠的不规则性以及切片的难度，我们在实验过程中无法做到产品的美观性，这一点对于荸荠脆片在零食市场的开发性上可能会带来一定的限制，膨化后的荸荠脆片过小，包装也较难。423在恒温干燥过程中，荸荠中的一些营养成分可能会因为高温而发生变化或流失，因此，如何防止这些物质的流失还需要进一步的探讨和解决。424尽管经过正交实验确定了膨化功率为450W时荸荠脆片膨化率最好，但是实验得到的产物成色不及市售的薯片、妙脆角等膨化食品，这可能和单因素实验中膨化时间、膨化功率等的间隔不够小有关。参考文献1顾正彪，冯鹏荸荠淀粉的特性研究J中国粮油学报，19949，（3）33372ARIMA,S,HOQUE,MA,AGARIE,SCOMPARISIONOFGROWTHANDYIELDPERFORMANCEOFSEVERALWATERCHESTNUTSPECIESCOLLECTEDFROMSOUTHWESTERNJAPANANDMIDDLECHINAPLANT