真空冷冻干燥草莓的实验研究

摘 要： 本课题研究了真空冷冻干燥草莓的工艺过程，得出草莓在定压和变压两种过程中的最佳冻干曲线并确立了在两种条件下的最佳工艺流程，同时也研究了冻干对草莓色泽的影响、草莓的复水比、用电阻法确定草莓的共晶点等，希望能够为草莓的冻干提供有价值的实验数据。

关键词： 草莓 真空冷冻干燥 冻干曲线

引言

草莓冻干技术的研究是在近期发展起来的，它可以最大限度地保持草莓原有的色、香、味、营养成分和形状。本文试图通过在定压和变压两种情况下对草莓进行真空冷冻干燥，并对两者进行比较，求出草莓的最佳冻干工艺，为草莓真空冷冻干燥的研究提供一些实验依据和基础的数据。

1.材料与方法

1.1材料

a.草莓：新鲜草莓，单果质量为6—11g

b.糖水：质量分数为12%

1.2设备

主要实验设备为宁夏永康干燥设备有限公司生产的板层面积为1.08m2，凝结量为15.00kg的真空冷冻干燥机。

1.3测定方法

a.草莓冻干失水率的测定。“草莓冻干失水率=（草莓始重-草莓终重）/草莓始重×100%”。

b.冻干草莓复水比的测定。将一定量干草莓G浸入水中1min后沥干，称重G复。“复水比=G复/G”［１］。

2.工艺流程和操作要点

2.1工艺流程

选择新鲜草莓→清洗、去柄→沥干→切片→糖浸→装盘、称量→装仓→预冻→冷阱制冷→真空排气→真空升华干燥→出仓→称量→真空包装。

2.2操作要点

2.2.1选料

购买成熟的、无斑点的、无腐烂的新鲜草莓，除去柄及叶子，用清水清洗3—4次，然后沥干，把每个草莓切成3—4片，使每片厚度为6—8mm。

2.2.2糖浸

把刚切好的草莓片放入质量分数为12%的蔗糖溶液中浸泡6—10min，然后取出沥干平放于物料盘中。

2.2.3预冻

将装好盘的草莓放入冻干仓内进行冻结，温度为-35℃，冻结时间为1—2h，使草莓的中心温度达到共晶点温度以下。

2.2.4真空升华干燥（在定压条件下）

首先将冷阱温度预冷至-45℃，当冷阱温度降至-45℃时开启真空泵使真空度达到20pa，并保持这一压力，这时开始给搁板加热，被冻结的草莓开始升华干燥。在升华干燥阶段严格地保持恒定的冷阱温度，而在加热过程中草莓的中心温度不高于其共晶点温度，草莓的表面的温度不高于其所允许的最高温度。当草莓的表面温度和中心温度相接近时，升华干燥结束。草莓的升华干燥一般持续4—5小时。

2.2.5真空升华干燥（在变压条件下）

首先同样将冷阱温度预冷至-45℃，当冷阱温度降至-45℃时开启真空泵，使真空度达到80pa，同时给搁板加热。当加热搁板的温度上升为30℃时，这时开始调整压力，使压力降至40pa并保持一段时间；当搁板温度上升至45℃时，这时调整压力使压力降至20pa并保持到升华干燥结束，时间大约3—4h。

2.2.6解析干燥

解析干燥阶段压力保持在20pa，搁板温度在48℃，时间一般为1—2h。

2.2.7出仓包装

当解析干燥结束，这时停止给搁板加热，同时关闭真空泵、制冷机和冷却水系统并打开放空气阀使冻干箱内的压力恢复到常压，这时开始出仓。出仓后要立即对已冻干完毕的草莓进行无菌包装［２］。

3.结果与讨论

3.1草莓共晶点的确定

草莓的共晶点为-15—-14℃，这就意味着要求我们在升华干燥阶段控制草莓的温度，使其中心温度低于它的共晶点，这样才不会使冻干出来的草莓出现质量上的问题［３］。

3.2草莓冻干厚度的确定

当草莓的厚度减小时所用的冻干时间也随着缩短。但是，当草莓的厚度减小时，冻干机在一个生产周期内生产出的冻干草莓量也将减少，需要耗费的人工量较大，而且汁液流失较多。由于考虑到成本问题，在实际生产过程中，并不是草莓的厚度越小越好，通过以上的分析，发现草莓的最佳冻干厚度为6—8mm。

3.3草莓分段冷冻干燥节能实验

在草莓的冷冻干燥过程中，干燥的前3/5阶段草莓的含水量高，干燥的速率很大；而干燥后的2/5阶段草莓的含水量低，干燥速率很小。所以，我们设想能否把前3/5阶段冷冻干燥后的半成品草莓集中起来，用少量干燥面积进行冻干而把剩余面积继续用于下一批草莓的冷冻干燥，这样可以大大提高草莓的冻干量和冻干机的利用率。但是，考虑到实际性问题：如果在冻干的前3/5阶段集中草莓，这时的草莓并没有结束升华干燥，会导致冻干的失败，将带来很大的损失。然而，如果在冻干的前4/5阶段进行集中，这时升华干燥阶段已经结束开启仓门放入下一批需冻干的草莓并不会对冻干造成很大的影响，还会大幅度提高能源的利用率，具有很高的经济性，值得我们进一步研究和利用。

3.4草莓冻干曲线的制定

在升华干燥阶段，当草莓中心温度接近共晶点温度时，其表面温度低于其所允许的最高温度，而且草莓在升华干燥过程中其表面温度与中心温度始终保持一个恒定的温差。在整个冻干过程中都保持稳定的冷阱温度。但是两者的压力存在着很大的差异；在定压条件下压力始终保持在20pa，各个参数都很稳定，而在变压条件下压力随时间的变化而存在着波动，更好地实现了传热与传质过程，所以大大地降低了其所需的冻干时间。虽然两者是在不同的生产工艺条件下生产出来的产品，但是冻干出来的效果无论是在颜色、形状上都令人非常满意［４］。

4.结语

4.1通过实验得出草莓的最佳冻干厚度为6—8mm。

4.2通过实验验证草莓在变压条件下能够缩短冻干时间，节省了冻干成本，值得我们进一步研究和推广。

4.3通过电阻法测量出草莓的共晶点在-15—-14℃。

4.4在变压条件下压力随时间的变化而存在着波动，更好地实现了传热与传质过程，所以大大地减少了其所需的冻干时间。

参考文献：

［1］赵鹤皋等.冷冻干燥技术与设备［M］.武汉:华中科技大学出版社，2005.

［2］李共国，马子骏.草莓真空冷冻干燥研究［J］.食品与机械，2003，（3）.

［3］张余诚，孙晋快，房士宝.真空冷冻干燥制取脱水草莓片［J］.冷饮与速冻食品工业，1999，（3）.

［4］李光武等.低温生物学［M］.长沙：湖南科学技术出版社，1998.