即食杏鲍菇热风-真空联合干燥工艺优化.pdf
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1、第 30 卷 第 14 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.14 2014年 7月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jul.2014 331 即食杏鲍菇热风-真空联合干燥工艺优化 陈君琛,杨艺龙,翁敏劼,赖谱富,沈恒胜(福建省农业科学院农业工程技术研究所农产品加工中心,福州 350003)摘 要:为了充分利用工厂化栽培杏鲍菇加工副产物(菇头),对其进行联合干燥开发成即食杏鲍菇休闲产品。选取干燥速率、感官评分、色泽明亮度和硬度的综合值为评价指标,采用三因素二次通用旋转组合设计优化即食杏鲍菇
2、生产中热风-真空联合干燥工艺参数,同时与热风干燥(60)、真空干燥(0.09 MPa,60)产品的品质进行对比分析结果表明:热风干燥温度和真空干燥温度对即食杏鲍菇干燥过程影响极显著(P0.01),热风时间影响显著(P0.05),影响因素主次顺序依次为真空干燥温度、热风干燥温度和时间,确定的最佳工艺条件为:先热风干燥(60,20 min)(转换点湿基含水率78%),后真空干燥(55,0.09 MPa);联合干燥即食杏鲍菇休闲产品的品质优于热风干燥和真空干燥产品的品质,能耗比真空干燥减少 57%,但高于热风干燥。研究为实现工厂化栽培杏鲍菇副产物的资源化利用提供了参考。关键词:食用菌;干燥;优化;热
3、风-真空联合干燥;品质;响应面法;即食杏鲍菇 doi:10.3969/j.issn.1002-6819.2014.14.041 中图分类号:TS255.5 文献标识码:A 文章编号:1002-6819(2014)-14-0331-08 陈君琛,杨艺龙,翁敏劼,等.即食杏鲍菇热风-真空联合干燥工艺优化J.农业工程学报,2014,30(14):331338.Chen Junchen,Yang Yilong,Weng Minjie,et al.Optimization of combined hot-air and vacuum drying technology for instant Pleur
4、otus EeryngiiJ.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2014,30(14):331338.(in Chinese with English abstract)0 引 言 杏鲍菇(Pleurotus eryngii(DC.ex Fr.)QueL.),别名雪茸1,属口蘑科侧耳属;菌肉肥厚,质地脆嫩,具有杏仁清香和鲍鱼口感2,较适合加工和烹调,极受消费者青睐;有降血脂、增强机体免疫力功效3,是联合国粮农组织推荐的新型食用菌4。目前除鲜食外,杏鲍
5、菇还被加工成灌肠、脆片、鲍菇酱、菇脯、软罐头5-10等食品。工厂化生产杏鲍菇加工副产物约占总产量的 20%,主要是菇头,其营养价值与商品菇差异不大,用其加工即食杏鲍菇,可提高资源利用率。干燥是即食杏鲍菇加工中的重要技术过程,干燥工艺直接关系到即食杏鲍菇产品的口感品质和贮藏稳定性。热风干燥产品皱缩度大,易褐变,营养成分损失严重11;真空干燥速率慢,排湿困难,设备干燥负荷大。联合干燥技术是目前干燥技术的研究热点之一,是结合各种干燥方式特点,将 6 种 收稿日期:2014-02-19 修订日期:2014-07-10 基金项目:农业部公益性行业(农业)专项(201303080);福建省科技重大专项项目
6、(2014N3001);福建省财政专项-福建省农科院科技创新团队重点科研项目(CXTD2011-16)作者简介:陈君琛(1959),男,福建福州人,研究员,主要从事食用菌精深加工技术研究。福州 福建省农业科学院农业工程技术研究所农产品加工中心,350003。Email: 或多种干燥方式优势互补,进行分阶段干燥的一种复合技术,具有最大程度保留物料原有的品质和色泽的特点12-14。热风-真空联合干燥是根据物料在不同干燥阶段含水量及组织结构等特性的变化情况,使用最少的干燥时间,以最低的能耗进行高质量的干燥,对单一的热风和真空干燥方式不足进行了有效的改善15-16,目前已用在胡萝卜渣17、苹果片18、
7、苹果16干燥中,但未见应用于即食杏鲍菇加工的研究报道。本文利用响应面分析法优化热风-真空联合干燥即食杏鲍菇工艺参数,并建立动力学模型,以期掌握其干燥规律,同时与单独热风、单独真空干燥产品的品质进行对比,为即食杏鲍菇生产提供理论依据。1 材料与方法 1.1 仪器与设备 GDHS-2005A 型真空干燥箱(上海精宏实验设备有限公司);KwS-SAE 型热风干燥箱(宁波自动化仪表厂);ADCI 系列全自动色差计(北京辰泰克公司);EZ TEST 型食品质构仪(日本岛津公司);MB35 型快速水分测定仪(奥豪斯(上海)有限公司)。1.2 试验方法 1.2.1 工艺流程 杏鲍菇菇头分切(厚度 0.60.
8、8 cm)烫漂农业工程学报 2014 年 332(100,10 min)调味(食盐、白砂糖、5-呈味核苷酸二钠等)干燥真空包装杀菌产品 1.2.2 联合试验固定参数的确定 影响即食杏鲍菇热风-真空联合干燥产品品质的因素很多,主要有热风干燥温度、风速、时间(与转换点含水率意义相同)和真空干燥真空度、温度和杏鲍菇切片厚度、装载量等参数。通过观察和试验,同时采用比较分析方法,依据不同干燥阶段特征不同、对产品品质影响和实际生产情况,固定部分因素,重点研究其他主要影响因素。由预试验可知,即食杏鲍菇热风干燥风速对产品品质影响较小,所以试验选取风速为 0.5 m/s。真空度越高干燥速度越快,因此选用最大真空
9、度(0.09 MPa)以加速物料干制。即食杏鲍菇切片厚度对干燥影响极大,综合考虑调味和干燥 2 个工艺选择切片厚度为 0.60.8 cm。装载量影响干燥效率,考虑到生产中干燥设备与试验设备的差异,固定装载量为 100 g 进行研究。由此确定热风干燥温度、热风干燥时间和真空干燥温度 3 个因素作为联合试验的单因素。1.2.3 因素的 0 水平确定方法 采用单因素法确定主要影响因素(热风干燥温度、热风干燥时间、真空干燥温度)的零水平。固定杏鲍菇菇头切片厚度 0.60.8 cm、装载量 100 g,选择热风风速为0.5 m/s,真空度为0.09 MPa,将产品干燥至最终含水率为 71%73%的条件下
10、,分别研究不同热风干燥温度(50、60、70、80)、不同热风干燥时间(10 min、20 min、40 min、60 min)和不同真空干燥温度(50、60、70、80)对联合干燥产品品质的影响。1.2.4 二次通用旋转组合设计试验 根据二次通用旋转组合设计理论,以干燥速率、感官评分、色泽明亮度和硬度的综合值 Y 为试验指标,选取热风干燥温度(X1)、热风干燥时间(X2)、真空干燥温度(X3)3 因素为自变量,利用响应面分析法寻找即食杏鲍菇产品干燥综合值与所选 3 个因素之间的变化关系,从而优化联合干燥工艺参数。因素水平编码见表 1。表 1 试验因素水平及其编码表 Table 1 Exper
11、imental factors and levels 编码 Code 热风干燥温度 Hot air drying temperature X1/热风干燥时间 Hot air drying time X2/min 真空干燥温度 Vacuum drying temperature X3/-1.682 51.6 11.6 51.6-1 55.0 15.0 55.0 0 60.0 20.0 60.0+1 65.0 25.0 65.0+1.682 68.4 28.4 68.4 1.2.5 热风和真空干燥 调味后的杏鲍菇菇头每份称取 100 g,均匀平 铺在托盘中,无叠加,分别进行热风干燥(风速 0.5
12、m/s、温度 60)、真空干燥(真空度0.09 MPa,温度 60),作为对照,测定菇头的硬度、色泽及感官评分,并计算能耗。1.3 测定方法 1.3.1 含水率和干燥速率 含水率按 GB5009.3-2010 标准和快速水分测定仪测定,干燥速率采用平均速率,定义为干燥前与干燥后物料湿基含水量之差与总干燥时间之比,单位为 g/min。1.3.2 色差的测定 将样品压实后,每种样品取 3 次,测定时旋转3 个不同角度分别读数,取平均值。1.3.3 质构的测定 对厚度为 0.60.8 cm 的即食杏鲍菇小块,利用食品质构仪对每个产品测量 10 次,以 10 次测试结果的平均值为最终结果。采用 TPA
13、 测量模式,测前和测后速度是 5.0 mm/s,测中速度为 2.0 mm/s,压缩程度 50%,两次压缩间隔时间为 5 s,得硬度指标。1.3.4 感官品评 感官评分标准参照表 2。表 2 即食杏鲍菇产品品质评分标准 Table 2 Standards of sensory scoring of ready-to-eat Pleurotus eryngii 评分 Score 810 分 Eight to ten score48 分 Four to eight score 04 分 Zero to four score标准 Standards1)气味协调,熟杏鲍菇特有的气味突出,无异味;2)淡黄
14、色,且色泽均匀;3)外观均一,汁液适中;4)肉质紧密、有嚼劲,有杏鲍菇特有的脆感,软硬适中;5)味道协调,滋味丰富,风味突出 1)气味一般,熟杏鲍 菇 特 有 的 气 味淡,无异味;2)黄褐色,色泽均匀;3)外观基本均一,汁液略多;4)肉质较紧,略有脆感,弹性、硬度一般;5)味道一般,风味不足 1)气味稍不协调,略有异味;2)褐黑色,色泽不均;3)有大有小,有薄有厚;汁液过多;4)口感粗硬或肉质软烂;5)味道不协调,有异味 1.3.5 综合评定值 参照胡庆国19的方法,综合评定指标为干燥速率、感官评分、色泽明亮度和硬度 4 个指标的综合值,其权重系数依次是 0.4、0.3、0.2、0.1。按各
15、指标的权重系数与各指标试验测试值的隶属函数值(Y)乘积之和为最终的综合评定值。其中minmaxminiYYYYY=。式中:Yi为指标测定值;Ymin为指标在 20 组试验中 第 14 期 陈君琛等:即食杏鲍菇热风-真空联合干燥工艺优化 333 测定的最小值;Ymax为指标在 20 组试验中测定的最大值。1.3.6 单位能耗计算 热风干燥单位W1能耗计算20-21:11111KPtWM=式中:W1为消耗电功,kJ/g;K=0.1;P1为电功率,kW;t1为消耗时间,s;M1为去除水分的质量,g。真空干燥单位能耗计算:2222PtWM=式中:W2为消耗电功,kJ/g;P2为电功率,kW;t2为消耗
16、时间,s;M2为去除水分的质量,g。1.4 数据统计分析 运用 Designer-Expert.V8.0.6.1 软件进行数据 处理。2 结果与分析 2.1 单因素试验结果与分析 2.1.1 不同热风温度对产品干燥效果的比较 从表 3 的L*和b*值可知,热风干燥温度越高,产品色泽越暗,颜色越黄。即食杏鲍菇在热风干燥时,会因酶促反应和非酶促反应发生褐变。热风干燥温度 80时,干燥出现不均匀的现象,部分产品表面出现褐黑色的硬荚,L*与其他温度相比,差异显著,且测得产品硬度最大,与其他硬度相比,差异显著,符合最低的感官评分;70时,主要是色泽和口感影响感官评分;60,产品表面硬荚薄,硬度力小,色泽
17、好,感官评分最高;50,明亮度L*与 60差异不显著,硬度力也较小,因口感不好而感官评分不高。综上所述,60是即食杏鲍菇热风干燥的最佳温度。表 3 不同热风温度对产品干燥效果的比较 Table 3 Comparison of effect with different hot air drying temperatures 热风干燥温度 Hot air drying temperature/亮度值 L*value 红绿值 a*value 黄蓝值 b*value 硬度 Hardness感官评分Sensory score 80 38.72 1.09c 23.54 11.12a 16.11 2.17
18、a 1.40 0.14a 4.5 0.3b 70 45.95 0.69b 24.21 5.62a 12.84 1.89ab 0.90 0.12b 7.0 0.3b 60 50.70 1.07a 16.77 6.40a 11.89 2.70ab 0.83 0.07bc 8.2 0.1a 50 51.26 1.25a 21.29 3.92a 9.82 0.77b 0.53 0.17b 6.8 0.2bc 注:风速 0.5 m/s、真空度0.09 MPa、杏鲍菇菇头切片厚度 0.60.8 cm、装载量 100 g,下同。热风干燥时间 20 min、真空干燥温度 60。不同字母表示 0.05 水平上差
19、异显著,n=4,下同。Note:Wind speed of 0.5 m/s,vacuum degree of 0.09 MPa,thickness of slices of 0.6-0.8 cm,loading capacity of 100 g,the same as below.Hot air drying time of 20min,vacuum drying temperature of 60.Different letters show significant difference between treatments at 0.05 level.2.1.2 不同热风干燥时间对产品干
20、燥效果的比较 从表 4 知,随热风干燥时间增加,产品L*逐渐降低,b*逐渐增加,产品亮度变暗,色泽变黄。同时,因表面硬夹的形成,硬度值逐渐增加。杏鲍菇菇头经 60热风干燥 20 min 后,产品表面开始形成硬壳,其含水率由 89%降至 80%左右,待硬壳完全形成,干燥速率将迅速下降,产品表面色泽褐变严重,品质变差。20 min 是即食杏鲍菇热风干燥的最佳时间。表 4 不同热风时间对产品干燥效果的比较 Table 4 Comparison of effect with different hot air drying time 热风干燥时间Hot air drying time/min 亮度值
21、L*value红绿值 a*value黄蓝值 b*value 硬度 Hardness感官评分Sensory score 60 36.82 1.35c 22.64 8.12a 16.22 2.39a 1.39 0.24a 4.0 0.2c 40 43.25 0.75b 23.76 5.32a 12.90 1.78ab 0.92 0.32b 6.5 0.3b 20 50.42 1.23a 15.58 5.89a 12.08 2.45ab 0.85 0.17bc 8.0 0.1a 10 52.36 1.05a 22.53 3.02a 9.86 0.47b 0.43 0.27b 6.3 0.2bc 注:
22、热风干燥温度 60、真空干燥温度 60。Note:Hot drying temperature of 60,vacuum drying temperature of 60.2.1.3 不同真空干燥温度对产品干燥效果的比较 从表 5 可知,随真空干燥温度升高,L*值有变小趋势,但彼此之间差异不显著;当真空干燥温度为 60时,产品的色差L*值最大,而a*值最小,b*值与 50接近,此时产品颜色最佳,感官评分也最高。虽感官评价时,产品表面并无明显的硬荚,但温度升高,硬度仍然逐渐增加,这是因为水分在减少,干物质含量相对就多,物料就硬,但其不影响口感。所以 60是较佳的真空干燥温度。表 5 不同真空干燥
23、温度对产品干燥效果的比较 Table 5 Comparison of effect with different drying Vacuum drying temperature 真空干燥温度Vacuum drying temperature/亮度值L*value红绿值 a*value 黄蓝值 b*value 硬度 Hardness感官评分Sensory score 80 55.29 0.50a 24.34 4.72a 14.78 1.73a 0.87 0.06a 7.2 0.2a 70 55.38 1.48a 18.16 1.83ab 11.33 0.97b 0.77 0.03a 7.5 0
24、.2a 60 58.42 1.08a 11.63 3.04b 8.63 0.44bc 0.69 0.05ab 8.5 0.1a 50 57.82 1.46a 12.45 1.53b 7.04 0.77c 0.53 0.13b 7.3 0.2a 注:试验条件为热风干燥时间 20 min、热风温度 60。Note:Hot air drying time of 20min,hot air drying temperature of 60 2.3 响应分析方案及回归模型 采用 Designer-Expert.V8.0.6.1 统计分析软件Central Composite设计了三因素五水平共20个试验
25、点的响应面分析试验,以综合值(Y)为响应值,农业工程学报 2014 年 334 试验方案及结果如表 6 所示。经多元回归分析可知,各试验因子对响应值的影响不是简单的线性关系。经回归拟合后,得到各因素与综合值之间的多元二次回归方程。Y=0.58+0.027X10.018X20.036X30.00188X1X2+0.017X1X30.024X2X30.06X120.051X220.018X32 表 6 试验设计及结果 Table 6 Experimental designs and results 序号 No 热风干燥温度 X1 Hot air drying temperature/热风干燥时间
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