黑加仑果片微波真空膨化工艺及品质研究

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黑加仑果实富含多种营养成分,风味独特,黑加仑制品是市场潜力很大商品。采用微波真空膨化方法加工的黑加仑脆片是一种新型的浆果制品,营养成分保留率高,口感酥脆。本研究通过单因素试验,分析了不同因素对黑加仑微波真空膨化特性的影响规律,并利用计算机仿真技术构建出膨化过程中果片温度、水分及形状变化的数学模型,得到以下结论:1.在膨化时间方面:随着微波强度及微波功率的增加,果片膨化时间减少;随着真空压强的增加,膨化时间先增加后减少;而随着初始含水率的增加,膨化时间增加。2.在果片水分变化方面:在膨化过程的前10 s,果片处于加速脱水阶段。此后,初始条件不同,脱水速率也不相同。当初始含水率为25%或真空压强为15 kPa时,果片处于恒速脱水阶段;当初始含水率为35%,或真空压强为30 kPa,或微波功率为0.93 kW,或全部微波强度水平时,果片先恒速脱水,而后降速脱水;当微波功率为1.57 kW和2.48 kW时,果片先处于加速脱水阶段,而后变为降速脱水阶段;当初始含水率为45%时,果片先降速脱水,而后恒速脱水;而当真空压强为45 kPa时,果片先处于加速脱水阶段,之后进入恒速脱水阶段,最后变为降速脱水阶段。3.在果片温度变化方面:随着膨化时间的增加,果片的温度不断上升,而温度上升速率逐渐减小。4.在果片形态变化方面:除微波功率为2.48 kW时,果片膨化过程分为前期的体积迅速膨胀和后期的体积恒定两个阶段外,在其他因素水平下,果片的膨化过程均可分为三个阶段:第一阶段,在膨化过程的初期,果片体积不变,但形状发生变化,果片直径增加,厚度减少,而45 kPa的真空压强在此阶段则出现果片厚度和直径减小,体积收缩的现象;第二阶段,果片体积急剧膨胀,膨化率迅速增加,果片的直径迅速减小,厚度迅速增加;第三阶段:在膨化过程的中后期,果片直径、厚度和体积无明显变化,而真空压强较高或较低时,果片在此阶段均出现体积收缩现象。5.计算机模拟仿真:根据傅里叶传热方程,模拟出果片的温度变化规律,得出:随着时间的增加,果片的温度逐渐增加,并且前期温升较快,后期较慢;对于同一时刻来说,果片的温度由内到外逐渐升高。根据水分扩散方程,模拟出果片水分的变化规律,得出:随着时间的增加,果片含水率下降;在任意时刻,果片各处的水分扩散速度相同,含水率没有差异。根据应力-应变的形变方程,模拟出果片形状的变化过程,得出:果片在前10 s时,轴向发生收缩,之后开始膨胀。对比研究了微波膨化和微波真空膨化两种方式加工出黑加仑脆片的品质,结果表明:与微波膨化相比,微波真空膨化后的脆片体积大,膨化率高,脆片微观组织由许多小分子颗粒组成,结构疏松,层次感强,脆片内部出现中空现象,脆片硬度小,脆性大,色泽明亮,花青素损失少,整体品质明显优于微波膨化后的脆片。本研究通过试验方法确定出黑加仑鲜片的最佳配制方案为绵白糖添加10%,小苏打添加1%。在此基础上,利用中心组合试验方法进行响应曲面分析,得出各因素与膨化后脆片品质的回归模型,并优化出最佳的微波真空膨化工艺参数。1.各因素交互作用对脆片品质指标的影响:在膨化率方面,单因素对其影响程度依次为,初始含水率>微波功率>真空压强>膨化时间,在回归模型中,初始含水率一次项和二次项、及初始含水率与其余三个因素的交互项对膨化率影响显著,其余均不显著;在色泽方面,单因素对其作用顺序为,膨化时间>微波功率>初始含水率>真空压强,在回归模型中,膨化时间一次项,微波功率和真空压强与初始含水率的交互项、及微波功率与膨化时间的交互项,真空压强、初始含水率及膨化时间二次项对色泽的影响显著;在花青素含量方面,单因素对其的影响程度依次为,初始含水率>微波功率>膨化时间>真空压强,在回归模型中,真空压强与初始含水率和膨化时间的交互项,以及初始含水率的二次项对花青素影响达到显著水平;在最终含水率方面和感官分数方面,只有微波功率,初始含水率及膨化时间的一次项对二者的回归模型影响显著,在单因素作用顺序中,对最终含水率的作用大小为,初始含水率>微波功率>膨化时间>真空压强,而对感官分数的作用依次是,微波功率>膨化时间>初始含水率>真空压强;在质构特性指数方面,单因素对其作用顺序为,膨化时间>初始含水率>微波功率>真空压强,在回归模型中,微波功率一次项、初始含水率和膨化时间的一次项与二次项,以及微波功率和初始含水率与膨化时间的交互项对质构特性指数影响显著。2.黑加仑脆片微波真空膨化的最佳工艺参数:微波功率3.35 kW,真空压强23 kPa,初始含水率35.59%和膨化时间100 s,所得结果为:膨化率200%,色泽31.44,花青素47.73,最终含水率10.62%,感官分数9.08,质构特性指数2.51。与理论预测值相比,验证结果最大相对误差小于10%,表明优化参数合理。本文得到的黑加仑果片微波真空膨化机理及最佳工艺参数,可为实际加工提供理论依据和指导,膨化后的脆片可丰富浆果深加工种类。
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