糖水橘子罐头缩减率变化规律及固重控制

任国平

(宁海县东达食品有限公司，浙江宁海，315602)

糖水橘子罐头缩减率变化规律及固重控制

任国平

(宁海县东达食品有限公司，浙江宁海，315602)

实验比较了不同橘子原料、储藏温度、糖水浓度、杀菌工艺、柠檬酸添加量的条件下，加工生产的糖水橘子罐头，从加工到储藏过程中固形物重量缩减率的变化差异;结合生产经验分析，发现橘子罐头固重缩减率存在:橘瓣从杀菌开始进入快速缩减过程，冷却后储藏过程中缩减率P沿着一定的路径逐渐向最终缩减率Pe接近。储藏温度、糖液浓度、柠檬酸、杀菌工艺都可以在短期内影响缩减率P趋近最终缩减率Pe的速度。但在通常工艺条件下的糖液浓度、柠檬酸添加量、杀菌工艺对最终的缩减率Pe没有显著影响，原料对最终的缩减率Pe有显著影响。

橘子罐头，固形物重量，缩减率

糖水橘子罐头加工中，掌握固形物重量缩减率的变化规律和影响因素是确定橘瓣装罐量的前提，橘瓣装罐量是计算糖水浓度和添加柠檬酸量的基础。已有的共识是橘子原料的成熟度、品种和产地，产品规格、糖水浓度、装罐量、杀菌工艺、添加柠檬酸等环节都是缩减率的影响因素;并且使用糖分和酸分含量高的原料，降低糖液浓度、减少柠檬酸添加量、减轻杀菌强度等都有利于减少缩减率。实验还发现储藏过程中存在一个最终缩减率，除了原料以外的其他因素对它没有显著影响。因此在实际应用中可以根据这些规律确定装罐量和采取相应的措施减缓固重缩减。

1 橘子罐头固重缩减率的变化原理

橘子罐头固重缩减的原理:橘瓣内外液体环境之间存在着渗透压差，橘瓣内部水分向糖液中渗透，糖液中糖分向橘瓣中扩散。随着渗透扩散的进行，橘瓣内可溶性固形物含量Z从装罐时的X升高到最终的Ze，糖水浓度从原来的Y降到最终的Ze，内外渗透压达到平衡。在此扩散过程中，因向外扩散的水分质量ms大于内渗的糖分质量mt而导致装入的橘瓣量mz减少，这就是橘子罐头经过杀菌、储藏以后会存在缩减率P的原理。

假设橘瓣中只有水分外渗不考虑其他成分外渗，上述过程可用下列公式表示:

公式1和公式2结合化简为:

在公式3中，渗透扩散开始时，ms=0，mt=0，Z=X，P=0;在Z＜Ze时渗透扩散一直进行，P在不断增大;渗透扩散结束，Z=Ze，mt达到终点mte，ms达到终点mse，P也达到终点Pe;

根据公式1，在渗透扩散结束时(Z=Ze)，假设mse=0(即糖分单向扩散)，得到mte的最大值Maxmte:

Maxmte=mz×(Ze－X)/(1－Ze);代入公式3求得Pe的最小值MinPe:

MinPe=－(Ze－X)/(1－Ze)，负值意味着是增重;

在渗透扩散结束时(Z=Ze)，假设mte=0(水分单向渗透)，代入公式3求得Pe的最大值MaxPe:

上述理论分析可知，MinPe和MaxPe由橘瓣装罐时的可溶性固形物含量X和最终平衡浓度Ze决定。在实际过程中，渗透和扩散是同时存在的，Pe的取值会在MinPe和MaxPe之间，推测不同的水果因其组织结构不同，存在一个与其对应的Pe。柑橘类水果因其囊瓤中砂囊起着半透膜的作用，水分渗透作用强于糖分扩散，比其他水果的缩减率Pe要大些。同时除了水分的渗透，还存在果肉中营养成分往外扩散，并且是非稳态的扩散过程。因此水果罐头渗透扩散过程比较复杂，下面结合生产实际对采用温州蜜橘加工的全去囊衣糖水橘子罐头固重缩减的情况进行研究。

2 橘子罐头固重缩减率及其变化规律

2.1 杀菌前后及常温储藏下的橘子罐头固重缩减率P的变化规律

采用783#罐型，用同批原料在相同工艺下制作样品，在常温下储藏，每隔一段时间开罐，对理化指标进行分析，其中糖水折光和糖水pH是直接测定糖水所得，平衡折光和平衡pH是橘子和糖水经过打浆机打碎混合以后测定的数据，橘瓣折光是测定糖水折光和平衡折光以后计算所得，数据见表1。

（4）根据教学的需要合理选择案例，难度要适中，不能过难或过于简单，要有一定的代表性。选择的案例要理论联系实际，通过案例教学可以提高学生的综合能力，案例分析不能只停留在表面，分析要不断深入，通过对案例的分析和研究，培养学生发现、分析和解决问题的能力。

表1 常温保存的橘子罐头各项理化指标

从表1可知，经过渗透扩散，糖液折光1周接近平衡，1个月达到完全平衡，pH值经过3 d接近平衡，7 d达到完全平衡，橘子罐头固重在杀菌时缩减最快，几乎占总缩减率的60%以上，隔日开罐时继续缩减，其他时间呈现缓慢的缩减现象(P在逐渐升高)。在到达3 a的保质期(外销)时，最大缩减率(Pe)18.6%。在杀菌阶段，高温加速渗透扩散，固重、可溶性固形物含量、pH值都发生显著的变化。储藏刚开始，橘瓣中可溶性固形物含量和糖液pH值在缓慢的接近平衡，pH值比可溶性固形物含量更快达到平衡，橘瓣固重在缓慢的缩减。随后，橘瓣中可溶性固形物含量和糖液pH值都处于平衡状态，橘瓣固重继续缓慢的缩减，其原因为橘瓣组织在缓慢的分解，营养成分不断溶出。

2.2 在30℃恒温条件下保存的橘子罐头固重缩减P变化规律

与2.1同样条件下加工的样品，30℃恒温保存，每隔1 d开2罐，各项数据取平均值(见表2)。

表2 30℃恒温保存的每d橘子罐头各项理化指标

从表2可知，30℃恒温保存，橘子理化指标的变化趋势与常温下相似，但是到达平衡点的时间缩短:pH值在第3天平衡，橘瓣固重缩减率和糖水的折光在第7～8天稳定;此处糖分的扩散和橘瓣的缩减关系密切，糖分扩散平衡了(Z=Ze)，缩减率也达到了平衡点(P=Pe)。同时，10 d 30℃恒温保存的最终缩减率和常温下2.5 a的缩减率很接近。

2.3 不同处理方式后缩减率Pe的比较

与2.1同样条件下加工的2003年和2004年的样品，用2种方法保存，(1)直接在成品仓库中储藏，(2)先经过30℃恒温条件下保存10 d，再入成品仓库中储藏，3 a后开罐，比较缩减率是否有显著差异(见表3)。

表3数据的方差分析结果表明，对于产品储藏3a以后的缩减率(Pe)，不同年份有显著差别，说明原料不同对最终的缩减率的影响是显著的，而处理方式不同没有显著影响，这结合2.1和2.2可知，储藏过程中，缩减率P是在逐渐增大的，温度升高在短期内加速缩减率P的升高，但是对最终缩减率Pe没有显著影响。

表3 2003年和2004年产品经过保温和未保温2种方式贮藏后的缩减率 %

表4 2003年和2004年产品经保温和未保温2种方式贮藏后缩减率的方差分析

2.4 不同柠檬酸添加量和不同糖水浓度对橘子罐头固重缩减率的影响

2004年2月1日，采用783#罐型，取同样的橘子原料，分别使用生产中常用的范围的不同柠檬酸添加量和糖液浓度试制样品，在常温下储藏2a后开罐检测，比较罐头固重缩减率Pe是否有显著差别。

表5 不同柠檬酸添加量下的橘子罐头固重缩减率

表6 不同糖水浓度下的橘子罐头固重缩减率

表7 不同柠檬酸添加量下橘子罐头固重缩减率的方差分析

表8 不同糖水浓度下橘子罐头固重缩减率的方差分析

根据原有的共识，不同柠檬酸添加量和糖水浓度对隔日开罐的缩减率有明显影响，但是实验结果的方差分析可知，它们对最终缩减量Pe无显著影响。分析其原因是柠檬酸、糖液浓度和温度一样，影响了缩减率P的变化速度。对于糖液浓度的升高，会增加渗透压，增加橘肉中水分渗出，但不容忽视也会加速糖分扩散，减少内外渗透压差，又抑制了水分渗出，这是一个动态过程;同时实验时的柠檬酸用量、糖液浓度局限于生产中的常用范围，超出常用范围的变化规律还不清楚。

2.5 杀菌工艺对橘子罐头固重缩减率的影响

2010年1月28日，采用783#罐型，取同样的橘子原料，在保证产品安全的合理杀菌强度范围内，调整杀菌条件进行实验，分别在隔天和30℃保温10 d后开罐检测，比较罐头固重缩减率P是否有显著差别。实验数据如表9。

表9 隔天和30℃下保温10 d后开罐的缩减率 %

表10 隔天开罐缩减率的方差分析

根据方差分析结果可知，在保证产品安全的合理杀菌强度范围内，调整杀菌时间对隔日开罐的缩减率P和保温10 d后开罐的缩减率P都没有显著影响;调整温度对隔日开罐的缩减率P有显著影响，对保温10 d后开罐的缩减率P没有显著影响;温度和时间的交互作用也对隔日开罐的缩减率P有显著影响，对保温10 d后开罐的缩减率P没有显著影响;由此可知，杀菌时增加温度也对橘子罐头的缩减率的升高起了加速作用，在短期内有显著影响，对长期储藏以后的最终缩减率Pe没有显著影响。

3 生产中经验数据的总结

3.1 隔日开罐、商业无菌和储藏3 a后缩水率的关系

笔者统计了本公司2002年～2007年期间隔日开罐和商业无菌检测结果，留样(3 a)样品开罐检测结果，计算了各种规格产品当年整个产季的平均缩减率P，汇总在表12中。

表12 隔日开罐、商业无菌和储藏3a后缩减率的关系

从表12中可以看出，隔日开罐的缩减率基本上占到总缩减率的60%以上，2003年比较特殊，只有46.6%，这与当年气候比较干旱，橘子原料的糖分比较高有关系，其最终的P也比其他年份的低许多。当年有些厂家根据隔日开罐的缩减率，调低了装罐量，结果在储藏以后发现固重不足。从数据标准差和方差可以看出，储藏时间越久，缩减率的数据越趋向集中。

3.2 不同规格的橘子罐头固重缩减率

笔者统计了本公司2002年～2005年期间隔日开罐和商业无菌检验结果，计算了不同规格橘子罐头相对应的缩减率，将其平均值汇总在表13中。

表13 不同的产品规格的橘子罐头固重缩减率(P)

从表13中可以明显看出，罐型越大，缩减率越高，其原因是随着罐型的增大，杀菌强度在加大，加速了橘子罐头固重的缩减过程;同时本公司3 000 g和850 g的平衡糖度一般比312 g和425 g高1%，这也增大了最终的缩减率P，变化过程中的缩减率P也相应的高了。比较商业无菌和隔日开罐的缩减率的标准差和方差可以看出，经过储藏以后的缩减率P趋向集中。

3.3 不同加工时期的橘子罐头固重缩减率

笔者统计了本公司1998年～2007年期间隔日开罐结果，以周为单位计算了不同加工时期橘子罐头的缩减率，将其平均值汇总在表14中。

表14 不同成品加工时期的橘子罐头固重缩减率(P)

从表14中看出，加工的前期缩减率比较高，中期小，后期有回升，其原因是前期的橘子原料成熟度不足，糖分比较低，所以缩减率比较高，中期原料的糖分和酸分一般高些，缩减率就降低，随后橘子原料在储藏过程中糖分和酸分都在减少，促使缩减率又回升，特别是橘子中酸分的损失比糖分快，添加柠檬酸加速缩减率的回升。从数据上看，前期缩减率比中后期缩减率大，变化也快，在生产中要重点把握好前期原料的装罐量。

根据上述实验结果和生产经验得出:橘子罐头固重缩减率在橘瓣装入容器以后，从杀菌开始进入缩减过程，此时缩减速度最快，然后缩减率P沿着一定的路径逐渐向最终缩减率Pe接近。储藏温度、糖液浓度、柠檬酸、杀菌工艺都可以在短期内影响缩减率P趋近最终缩减率Pe的速度，因此，通常生产中发现的糖水浓度升高、仓储温度升高、糖水中添加柠檬酸、杀菌时升高温度都会引起缩减率的升高。但是实验结果证实在通常工艺范围内的糖液浓度、柠檬酸添加量、杀菌工艺都对最终的缩减率Pe没有显著影响，原料对最终的缩减率Pe有显著影响。

4 结语

首先测定原料的折光和酸度，然后根据客户或者国标的要求确定适宜的目标平衡糖度(Ze)，最后根据所加工的罐型和所处的加工时期，结合历年的数据判断其可能的最终缩减率Pe。

不同产品的保质期要求有些不同，外销产品国外要求铁罐3a玻璃瓶2a，但是国内要求分别是两年和18个月，软包装和塑料杯更短些，因此外销产品的缩减率就应该取最终缩减率Pe，而内销产品的缩减率可以根据保质期取值小于最终缩减率Pe，比如使用商业无菌的缩减率，最后确定合适的装罐量。

橘子品种、可溶性固形物含量(X)和最终平衡浓度(Ze)对最终缩减率Pe起决定作用，因此尽可能使用糖酸分含量高的原料、在标准范围内选择最低平衡糖度对减少缩减率至关重要。同时，在工艺要求范围内，合理的降低杀菌强度，减少柠檬酸添加，从而减缓缩减率P的升高，保持仓库温度稳定在一个较低的范围，有利于减缓缩减率P的升高。

［1］天津轻工业学院和无锡轻工大学合编 食品工艺学(上册)［M］.北京:中国轻工业出版社出版，1997:652－659.

［2］天津轻工业学院和无锡轻工大学合编 食品工艺学(中册)［M］.北京:中国轻工业出版社出版，1993:75－85.

［3］王沛霖、李宗华.桔瓣罐头固形物缺重原因探讨［J］中国柑橘，1989，18(1):42－43.

The Change Rule of Solids Weight Shrinkage of Canned Mandarin Orange in Syrup and How to Control the Solid Weight

Ren Guo-ping
(Ninghai Country Dongda Food Co.，Ltd，Ninghai 315602，China)

In this paper，solids weight lose of canned orange were compared from processing to the storage in the aspects of material，storage temperature，concentration of sugar liquor，sterilization process，and citric acid.Combined with production processing，it was found that the shrinkage(P)of orange disc increased quickly during the sterilization process，and it increases along the certain path to final shrinkage(Pe)during storage after cooling process.Storage temperature，concentration of sugar liquor，citric acid，and sterilization process can influence short－term speed of shrinkage(P)approaching to the final shrinkage(Pe).The experimental results showed that the final shrinkage(Pe)is not significantly affected by the concentration of sugar liquor，citric acid as well as the sterilization process.It is significantly affected by the orange species.

canned mandarin orange，solid weight，shrinkage

大学毕业，工程师。

2010－07－01，改回日期:2010－10－15