方便面條真空冷凍干燥工藝的研究

1、方便面條真空冷凍干燥工藝的研究張海峰1，張英1，白杰1,21. 寧夏大學農學院，寧夏銀川（750021）2. 寧夏食品檢測中心，寧夏銀川 (750021）E-mail:摘 要：本文對方便面條的凍干生產加工工藝進行研究和分析，并以凍干面條復水后的品質為指標確定了真空冷凍干燥過程中的物料厚度、干燥室真空度、以及干燥最終溫度等工藝參數(shù)。最佳工藝參數(shù)為：方便面條厚度為1.0cm 、真空室壓強80Pa 、擱板溫度55。 關鍵詞：方便面條；真空冷凍干燥；正交實驗隨著人們生活節(jié)奏的加快和旅游事業(yè)的發(fā)展，食用方便的各種方便面越來越受到消費者的喜愛。傳統(tǒng)的方便面是將蒸熟的面塊放入140150的棕櫚油中脫水。由于

2、油溫較高，面塊中的水分迅速氣化溢出，達到干燥的目的。目前，油炸方便面占據(jù)國內方便面市場總額的90%，油炸后，面條含有20%左右的油脂，易氧化酸敗且食用過多的油脂，對人體健康不利1。在經過超高溫的蒸熟和油炸干燥過程中，面粉中的營養(yǎng)素破壞極多，尤其是維生素B 族的破壞更為顯著。經營養(yǎng)學家研究證實，糧食在加工過程中，硫胺損失29-60%;核黃素和尼克酸損失23-25%；無機鹽類礦物質損失70%；蛋白質損失15.7%；脂肪損失42.6%；碳水化合物損失2%。如經過超溫蒸煮，維生素B 族還能保存51%；如用油炸處理，維生素B 族的保存率為零?？梢?，方便面雖有諸多方便，但由于特種加工工藝給糧食中僅存的一些

3、營養(yǎng)素破壞極大，導致營養(yǎng)價值降低1-3。近年來，隨著人們由溫飽型飲食向健康型飲食邁進的步伐加快，必將對方便面營養(yǎng)化、天然化提出新的要求。因此，有待于開發(fā)營養(yǎng)化、天然化、復水性好的方便面，尋找一種合適的干燥方法就成了當務之急，而目前，真空冷凍干燥以其獨有的特點，在加工方便面方面成為人們關注的熱點。凍干即冷凍真空干燥的簡稱，它是將含水物質首先凍結成固態(tài)，然后在真空條件下使物質中固態(tài)冰不經過液態(tài)直接升華成汽態(tài)，以除去水分，達到保存物質的方法。應用凍干技術生產出來的凍干食品，只需要數(shù)分鐘的水浸泡，便可恢復到鮮活狀態(tài)還原食用。與傳統(tǒng)的熱風干燥，油炸等方法生產出來的食品相比，凍干食品綠色、天然、環(huán)保優(yōu)勢突

4、出，還原后營養(yǎng)成分基本不變，口味、口感俱佳。凍干手搟方便面，經國家輕工業(yè)質量監(jiān)督檢測，所含植物蛋白、氨基酸、礦物質等有效營養(yǎng)成分和傳統(tǒng)手搟面基本一致4,5。1. 材料與方法1.1材料市售的龍須面（水分含量82%）1.2儀器與設備高壓鍋、ZLG 真空冷凍干燥實驗機、電爐、封口機、電子天平。1.3方法首先對面條進行蒸熟，接著將蒸煮后的面條均勻平鋪在凍干盤中，放入低溫冰箱中進行預凍結；當凍結到預凍結溫度時開啟壓縮機給捕水器降溫，當捕水器溫度降至-50時，開啟真空泵，當捕水器溫度穩(wěn)定在-45后，將裝凍好的物料放如干燥倉中，并在物料中插上熱電偶計，關閉室門，打開真空室與捕水器之間的真空閥門進行真空干燥，

5、記錄凍干過程中的溫度隨時間的變化；當物料達到干燥終點溫度時關閉真空閥，開啟真空室放氣閥破空后，打開真空室門，取出物料，進行包裝。工藝流程圖如圖1所示： 2. 面條蒸煮預處理蒸煮時間的長短對面的品質有著關鍵的影響，蒸煮的目的就是使淀粉充分的糊化，產品的糊化程度是反映產品質量的又一個重要指標，其對產品的感官指標、復水性、以及營養(yǎng)吸收都會產生影響。產品糊化度高，說明其中的淀粉糊化徹底，這樣對提高面條的粘彈性和筋力是有好處的，同時淀粉的糊化度高，能夠改善面條復水后的光滑程度和柔軟性。糊化度不僅關系到產品的感官指標和生產成本，而且關系到營養(yǎng)吸收問題，由于淀粉到了人的消化系統(tǒng)，酶很難水解未糊化的生淀粉，而

6、容易水解糊化后的熟淀粉，所以方便面加工的糊化工藝是非常重要的，本試驗將購買的生面條均勻平鋪在蒸籠里，分別進行15min 、20min 和25min 的蒸熟，在蒸熟過程中為了使面條充分糊化和防止面條粘連，并進行了噴水試驗。試驗結果如表1、表2所示：表1蒸煮時間對產品品質的影響蒸煮時間15分鐘 20分鐘 25分鐘 效 果面條有夾生現(xiàn)象，凍干后面條品質及復水效果均不佳 面條完全蒸熟凍干后面條品質及復水效果理想。 蒸煮時間略長，面條充分熟透，凍干后面條品質及復水效果比較好。表2蒸煮過程中加水對產品的影響樣品 樣品1，樣品2 樣品3 樣品4 樣品5 樣品6 樣品7 樣品8加水與否否 噴冷水 噴熱水 熱水

7、浸泡效果蒸出的面條硬，口感差，凍干出來的面條復水時間長 蒸出的面條柔軟，口感好，但蒸煮時間長 蒸出的面條柔軟，口感好，能有效的縮短蒸煮時間 蒸出的面條極其柔軟，且有彈性，品質好，并縮短蒸煮時間2.1真空冷凍干燥實驗因素的選取(1料盤裝載量 單位面積料盤上被干燥食品的裝載量是決定干燥時間和能耗的重要因素。一般，物料堆積的厚度愈薄，傳熱和傳質速度越快，干燥時間愈短。但太薄，冷凝器降溫升溫，循環(huán)介質降溫升溫所消耗熱量相同而不經濟，而且單位凍干面積上每批次干燥的物料少，對提高單位凍干面積和單位時間產量不利。當物料較厚時，傳熱速率和傳質速率基本平衡，但平均傳熱阻力和水蒸氣從升華界面逸出的平均傳質阻力增加

8、了，從而使傳導到升華界面的熱量減少，水蒸氣的逸出速率減小，升華階段的干燥時間大幅度增加，加重了凍干機的負荷。單位面積料盤所應裝載的物料量應根據(jù)加熱方式和物料的種類以及干燥效率綜合而定，選取一個最佳經濟厚度。(2加熱擱板溫度 在升華過程中，物品中的熱量不斷被升華熱帶走，如不能及時供給升華熱物品溫度就會不斷降低，因此在整個升華過程中要供給升華熱能來維持升華溫度不變。擱板溫度低，熱通量小，物料升華界面溫度低，傳質推動力小，干燥時間較長；擱板溫度高，熱通量大，升華界面溫度高，傳質推動力大，升華時間顯著縮短，物料很快達到解吸溫度，干燥時間縮短，干燥效率提高。但加熱時擱板溫度在升華階段必須以維持物料冰層不

9、超過共融點為最高限，否則會嚴重影響凍干過程的進行和凍干食品的質量7。(3真空室壓強 升華過程中干燥倉內壓力也是需要控制的參數(shù)，它的高低與升華、解吸過程的傳熱、傳質速率關系密切。凍結后的物品必須迅速進行真空升華干燥，使真空度很快達到升華壓力，保持升華壓力低于三相點。當干燥室壓力較低時，物料干燥層的有效導熱系數(shù)較小，而干燥層的有效傳質系數(shù)較大，有利于傳質；反之當壓力較高時物料干燥層的有效導熱系數(shù)較大，而干燥層中的有效傳質系數(shù)較小，有利于傳熱。因此只有壓力適當，才能有一個經濟干燥速率8。基于以上影響因素分析，本試驗以物料厚度、真空室壓強和干燥溫度為試驗因素。因素的水平如表1所示：表1 正交試驗因素水

10、平fig.1 Orthogonal test design因素 水平A 物料厚度（cm ） B 真空室壓強（Pa ）C 干燥溫度（） 11.0 100 50 21.5 80 55 32.0 60 602.2正交試驗指標的確定感官質量反映了食品與人的感覺器官的關系，在食品的感官質量評定中，感官分析不可能完全被理化分析所取代。再營養(yǎng)，再健康的食物，如果人們在感官上不能接受，那么也是同樣沒有市場的。所以本試驗以面條凍干復水后感官和口感為評定指標。2.2.1感官評分本實驗采用60分制評分法，色澤：微黃，給人以添加雞蛋的感覺，基本不發(fā)黑或不發(fā)青（4060分）；微黃，捎帶有雜色（2040分）；與市售的方便

11、面差別較大，顏色發(fā)白或發(fā)青（1020分）；風味：干吃硬度適中，無異味（4060分）；干燥過度，口感過硬，無異味，沖泡時有生味（2040分）；未干燥充分或干燥過度，稍有異味（1020分）。2.2.2復水性沸水沖泡67分鐘面條軟硬適中，復水性良好（4060分）；沸水沖泡3040分鐘，面條仍有硬感，復水性差（2040分）。3. 實驗結果3.1方便面條的凍干曲線如圖2所示： （1）預凍速率對凍干方便面品質的影響預凍是先對蒸出來的面在短時間內將其溫度降至共晶點以下，使其中水分全部凍結成冰晶，從而保證升華干燥后的牛肉片具有良好的形態(tài)、質構和復水性。對于面條來說，在慢速冷凍方式下，冰晶體積數(shù)量少且形狀不規(guī)則

12、、分布不均勻，慢凍時形成的冰晶大，升華后形成的空隙通道大，水蒸汽逸出阻力小，干燥速度快，時間短，復水速度快；在快速冷凍方式下，食品組織內冰層推進速度大于水移動的速度，冰晶分布接近食品中液態(tài)水的分布狀態(tài)，冰晶細小，干制品的復原性好。但形成的冰晶越小，升華后留下的空隙就越小，使得后續(xù)水蒸汽逸出通道窄小，阻力大，造成干燥速度減慢，時間延長，復水速度慢。但是，當凍結速度太快時，食品材料會發(fā)生低溫斷裂，嚴重影響凍結食品的質量，甚至使食品失去商品價值。對于凍干食品而言，食品物料中冰晶的大小應有一定的適度，并非愈小愈好。基于面條的性質考慮，本實驗中控制凍結速度屬于慢速凍結，有利于后期干燥6。冷凍速率高將導致

13、細胞間小冰晶的形成甚至細胞內冰晶的形成，這將影響制品的干燥速率以及產品的多孔性及復水能力。預凍終點溫度應避免過低或過高，造成冷凍能耗過高或影響產品質量，一般要求預凍溫度低于物料共晶點溫度510左右9。本試驗中將蒸熟的面條移至低溫冰箱，凍結到終點溫度為-25，并維持2h 左右，可認為達到方便面的共晶點溫度以下。（2）干燥階段對凍干方便面品質的影響干燥階段分為升華干燥和解吸干燥。升華干燥是除去物料中絕人部分水分的過程，其間料溫的控制是關鍵。料溫要保證物料凍結層的溫度不超過共熔點及已干層的溫度不超過崩解溫度或允許的最高溫度(即不燒焦或變性 10。同時其它參數(shù)要符合試驗的要求，冷阱的溫度保持在-45左

14、右。升華干燥階段結后進入解吸干燥階段。解吸干燥是為了進一步除去物料中的結合水，因此需要足夠的能量才能使水分逸出，此時加熱板的溫度要進步提高，同時干燥倉內的壓強要降低，以利于水蒸汽的逸出。物料的溫度要控制在已干層溫度不超過崩解溫度或允許的最高溫度，同時保持冷阱的溫度在-45左右。本實驗中使用的ZLG-真空冷凍干燥實驗機的加熱方式是利用下面隔板導熱和上面擱板輻射的方式給物料加熱的，當干燥室真空度一定時，物料受熱后，水分向四周擴散，升華界面由物料表面向中心推進。3.2正交實驗結果及分析如表2所示表2 正交試驗結果及分析fig.2 Results of orthogonal design試驗因素試驗號

15、 A 物料厚度（cm ） B 真空室壓強（Pa ）C 擱板溫度（） D 空列復水后感官 和口感鑒定1 1 1 1 1 342 1 2 2 2 583 1 3 3 3 304 2 1 2 3 515 2 2 3 1 426 2 3 1 2 257 3 1 3 2 268 3 2 1 3 389 3 3 2 1 47K 140.667 37.00032.333 41.000 K 239.333 46.00052.000 36.333 K 3 37.000 34.00032.667 39.667R 3.667 12.00019.667 4.667注：K 1，K 2，K 3為同一水平下取代度的和；R

16、為極差4. 結論通過數(shù)據(jù)分析可以得到：（1）對于感官和口感指標，最佳生產條件是：方便面條厚度為1.0cm 、真空室壓強80Pa 、擱板溫度55。此工藝條件下凍干的方便面條形狀與色澤與凍干前基本無差別，用70的熱水復水發(fā)現(xiàn)，復水性好、耐泡時間長、無斷條，且具有濃郁的麥香味。（2）3個因素中，各因素對指標的影響程度從大到小依次為：C B A ，即擱板溫度對凍干方便面條品質的影響最明顯，其次是真空室壓強，最后是物料厚度。（3）復水時的水溫對方便面的品質和復水速度有影響。水溫越高，復水時間越短。溫度在80-90，復水時間在3-5min 為最優(yōu)，此條件方便面條復水較為充分。5. 討論與展望5.1淀粉老化

17、對產品品質的影響油炸是制作油炸方便面的關鍵性工序。其基本原理是把蒸熟的面塊放入自動油炸機的鏈盒中, 使之連續(xù)通過高溫的油槽, 面塊被高溫的油包圍起來，水分迅速汽化逸出，固定了蒸熟后的化狀態(tài)，并進一步提高了化程度，使油炸后的方便面塊不會回生老化。而淀粉老化則是凍干方便面生產加工過程中影響最終產品質量的重要因素之一，淀粉老化的溫度在-2060之間，其中老化速度最快的溫度在110之間，因而在凍干方便面條制作過程中，應盡可能快的通過110這個區(qū)間；在方便面冷凍過程中，冷凍要迅速，使其溫 度迅速的達到-20以下，盡量的減少整個過程的持續(xù)時間。從試驗得知，在升華干燥時， 剛開始加熱要緩慢，當料溫上升到 0

18、后可以進一部提高溫度，但不宜太劇烈。0是關鍵， 加熱過大部分冰融化成水，結構破壞，影響復水速度，從而影響整個產品的品質。當料溫在 5以上時，則電流可以 100%來加熱。這樣可以有效的減少整個操作過程所耗用的時間， 防止了老化保護了產品的品質。 5.2 干燥室壓強對方便面條凍干速率的影響 升華干燥時，原料為凍結的物料，當冰開始升華時，升華界面首先是在凍結物的表面， 隨后向物料內部推進， 形成一個多孔的干燥殼層。 而內部冰升華所需要的潛熱有時需要通過 干燥層向內傳遞， 有時熱量從升華界面的背面經過凍結層向升華界面?zhèn)鬟f。 冰升華的蒸氣都 是通過干燥層向外傳遞的，即傳熱、傳質同時進行，并決定著干物料的

19、干燥速率。干燥室內 壓力高低影響到傳熱和傳質的速率，就傳質而言，壓力越低越好，而對于傳熱，壓力越高越 好。這就迫使我們我們找到一個平衡值，有利于傳質，但同是傳熱也不受到影響。 5.3 捕水器溫度對方便面條凍干過程的影響 ZLG0.3 型凍干試驗機，其捕水器設計在真空泵和干燥室的管路中間，捕水器和干燥 室之間有蝶閥，預凍過程結束后，壓縮機僅對捕水器制冷，之后真空升華干燥開始。從理論 上講，捕水器溫度越低蒸汽壓越低；干燥室與捕水器溫度差越大，則其蒸汽壓差越大，冰晶 升華速率越快。當捕水器溫度低于-35后，其對凍干時間的影響趨緩，再降低溫度不但浪 費能源，難以操作，事實上也無必要。所以本試驗中將捕水

20、器溫度維持在-30-35。 隨著人類對生活質量要求的提高， 凍干產品越來越受到人們的喜愛。 真空冷凍干燥工藝 在方便食品生產方面具有廣闊的應用前景。真空冷凍干燥技術在我國的發(fā)展尚處于起步階 段，與發(fā)達國家相比，無論實際應用還是理論研究都還存在較大差距，從業(yè)人員也不多。而 且,凍干因其設備復雜、耗能大、產品價格高等原因，其發(fā)展受到了一定程度的限制。因此， 如何提高凍干設備生產率、降低能耗，將是凍干技術今后研究的主要方向之一。為使凍干應 用技術能在我國得到更好更快地發(fā)展， 我們應當及時了解真空冷凍干燥技術的發(fā)展動態(tài)， 根 據(jù)當前的研究內容以及我們與國際先進水平的差距， 積極開展應用基礎研究、 凍干

21、工藝研究 和成熟技術的推廣工作10。 -6- 參考文獻 1李新華,董海洲主編.糧油加工學M.中國農業(yè)大學出版社,2002,7. 2劉玉田主編.淀粉類食品新工藝與新配方.山東科學技術出版社.2002,6. 3趙晉府主編.食品工藝學.中國輕工業(yè)出版社.2001,2. 4余淑嫻,郝曉霞,羅明.真空冷凍千燥技術及其應用J.食品科技,2007(10:22-26 5霍貞.冷凍干燥的工藝流程及其應用J. 干燥技術與設備,2007,5(5:261-264 6李素云.真空冷凍干燥木須肉試驗研究J 廣西輕工業(yè),2007(5:6-7 7邵偉,熊澤.速食水餃冷凍干燥的工藝條件J.冷飲與速凍食品工業(yè),2006,12(2:19-24 8王向東.真空凍干方便湯加工技術J.中國食品學報 2006,6(1:157-160 9康東方,何錦風,王錫昌.探討干燥方法對方便米飯品質的影響J.現(xiàn)代食品科技 2006,23(1;50-53 10韓娜.真空冷凍干燥技術研究進展J.食品工程,2007(3:28-307 The Processing Technology