过热蒸汽干燥在鲱鱼罐头加工中的应用研究

郭 红，毛 毛，衣美艳

（山东东方海洋科技股份有限公司，山东烟台 264003）

过热蒸汽干燥（Superheated steam drying） 是一种利用过热蒸汽作为干燥介质对湿物料直接或间接加热，除去物料中部分水分的干燥方式，具有产品质地均匀、节能效果好、传热效率高等特点[1]。日本等国越来越广泛地将过热蒸汽应用于食品加工领域，尤其是肉类调理食品的加工[2-4]。我国近年来将其应用于鲍鱼、海参等名贵海产干制的研究中，然而在水产罐头干燥脱水中的应用未见报道[5-6]。

鲱鱼罐头一般采用蒸煮法脱水，但采用蒸煮脱水率低，鱼皮、鱼肉容易脱落，鱼体易变形，因此一般将鲱鱼切块后蒸煮脱水，以避免鱼肉、鱼体的破坏和变形，很少用整鱼体来制作罐头。过热蒸汽干燥法传热均匀，对物料产生形变较小且能耗低，应用于水产罐头脱水尤其是整鱼罐头脱水有广阔前景。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

冷冻状态下的鲱鱼（Clupea pallasi），烟台山海食品有限公司提供；调味料，均为市售食品级；PA+CPP多层复合高温高压真空蒸煮袋，烟台永东包装有限公司提供。

1.2 仪器与设备

PL.10型高温高压灭菌釜，山东诸城食品机械有限公司产品；过热蒸汽烤机，日本日立定制产品；YMX-985-06L型真空包装机，泉州亿闽食品商贸公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 鲱鱼鱼体预处理

将体长24～26 cm，平均质量为180 g的鲱鱼原料解冻后，去头去内脏，并使用自来水清洗干净，沥干水分备用。

1.3.2 腌渍

配制食盐质量分数为3.5%和料酒质量分数为6%的腌渍液，用腌渍液将预处理后的鲱鱼完全浸没并腌渍30 min。

1.3.3 过热蒸汽脱水单因素试验

将腌渍好的鲱鱼鱼体进行饱和热蒸汽脱水处理，以鱼体脱水率和感官评分为指标，固定风速0.8 m/s，脱水温度180℃时，将脱水时间设定为4，5，6，7，8 min，对过热蒸汽脱水方法中的脱水时间进行单因素试验；固定风速0.8 m/s，脱水时间6 min，将脱水温度设置为140，160，180，200，220℃，对过热蒸汽脱水方法中的脱水温度进行单因素试验。

感官评分标准见表1。

表1 感官评分标准

图1 脱水温度对鱼体脱水率和感官评分影响

1.3.4 调味

将提前配制好的茄汁风味调料按照比例和脱水后的鱼体一起加入包装容器中。

1.3.5 真空包装

将包装进行抽真空密封。

1.3.6 高压杀菌

将包装好的罐头在115～121℃，1.2 MPa条件下反压处理40～60 min，以得到鱼骨酥烂的产品。

1.3.7 响应面法试验设计

在单因素试验的基础上，采用Box-Behnken设计方案，以脱水温度（A）、脱水时间（B）、高压温度（C） 和高压时间（D） 为试验因素，并以-1，0，+1分别代表变量的水平，以感官评分作为响应值。采用Design Expert软件对试验数据进行回归分析和响应面分析。

感官评价标准见表2。

表2 感官评价标准

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 脱水温度对鱼体脱水率和感官评分影响

脱水温度对鱼体脱水率和感官评分的影响见图1。

2.1.2 脱水时间对鱼体脱水率和感官评分的影响

脱水时间对鱼体脱水率和感官评分的影响见图2。

图2 脱水时间对鱼体脱水率和感官评分的影响

单因素试验结果显示，过热蒸汽干燥法应用于鲱鱼罐头脱水的效率极高，将脱水工序的时间降低到了8 min以下，且能得到较高的脱水率和较好的产品外观。由图1可知，在脱水时间为6 min的前提下，脱水温度180℃时获得了最高感官评分，此时脱水率为30%；随着脱水温度的升高，脱水率上升，感官评分下降，未发生明显的焦煳，鱼体、鱼皮也不产生剧烈形变。由图2可知，脱水温度为180℃时鱼体感官评价与脱水率随脱水时间的变化，6 min时达到最高感官评分；此后随着脱水时间的延长感官评分未明显下降，脱水速度明显放缓。

过热蒸汽干燥和热风干燥一样，也是利用其干燥介质的不饱和性达到干燥目的。过热蒸汽干燥中只有一种气体成分存在，水分从湿表面移动不是通过扩散作用而是通过压力差产生的体积流[7]。水蒸气作为传热介质其热容量比空气大1倍，传热效率高；水蒸气可保持物料表面湿润，不会结成硬壳阻碍水分的蒸发且物料收缩小[8-9]。与空气干燥相比，过热蒸汽干燥存在一个干燥逆转点，当蒸汽温度超过某一定值时，过热蒸汽的干燥速度要高于空气干燥的速度，通常过热蒸汽干燥逆转点温度随干燥物料不同而变化[10]。

蒸煮法脱水时间为30～50 min，脱水率很难达到25%以上；热风干燥法可获得理想脱水率，但需要数小时的脱水时间；油炸法脱水迅速，但需要油脂作为介质且易发生焦煳，产生有害物质与不良风味；过热蒸汽法虽然采用与油炸相仿的脱水温度，但由于传质传热均匀，表面不发生板结，整个鱼体处于接近于匀速脱水的状态，因此在获得了高脱水效率的前提下外皮不易发生焦煳，仅产生适度的美拉德反应。过热蒸汽脱水法最大的优点是均匀传热，物料形变小，能维持鱼体的完整与平滑，避免了传统脱水方法鱼皮皱缩、鱼肉脱落、鱼体扭曲断裂、鱼尾处露骨等缺点，适合整鱼体罐头的生产。

2.2 响应面法试验结果分析

2.2.1 响应面法因素水平的选取及试验方案

根据Box-Behnken试验设计原理[3-4]，综合单因素试验结果，以脱水温度、脱水时间、高压温度和高压时间作为研究因素，采用四因素三水平响应面分析方法。

响应面分析试验因素与水平设计见表3。

表3 响应面分析试验因素与水平设计

2.2.2 多元回归结果分析

以感官评价分数为响应值（Y）进行响应面分析。

设计方案和结果见表4，回归分析结果见表5。

表4 设计方案和结果

利用Design Expert软件对表4数据进行多元回归拟合，得到感官评价分数对脱水温度（A）、脱水时间（B）、高压温度（C） 和高压时间（D） 的二次多项回归模型：

表5 回归分析结果

Y=9.00+1.04A-0.38B+0.083C-0.083D-0.25AB-0.63AC+0.25AD-0.75BC+0.38BD-0.37CD-1.75A2-1.25B2-1.19C2-0.19D2.

由表5可知，回归模型极显著（p＜0.01）；而失拟项不显著（p=0.334 6），表明该模型拟合程度良好，可以用此模型来对鲱鱼罐头工艺条件进行分析和预测。从表5可以看出，A，A2，B2对结果的影响极显著（p＜0.01）。对感官评价分数影响的大小依次为脱水温度＞脱水时间＞高压温度＞高压时间。

2.3 感官评分的响应面分析与优化

脱水时间和脱水温度对鲱鱼罐头感官评分的影响见图3，高压温度和脱水温度对鲱鱼罐头感官评分的影响见图4，高压时间和脱水时间对鲱鱼罐头感官评分的影响见图5。

图3 脱水时间和脱水温度对鲱鱼罐头感官评分的影响

图4 高压温度和脱水温度对鲱鱼罐头感官评价的影响

图5 高压时间和脱水时间对鲱鱼罐头感官评价的影响

利用Design Expert软件，绘制响应面（在考查的区域内），比较3组图可知，脱水温度和脱水时间对感官评分的影响最为显著，表现为曲线较陡，而高压温度和高压时间则相对影响不大，表现为曲线较为平滑，响应值变化较小；且3个响应曲面均为开口向下的凸形曲面，说明响应值存在极大值。结合二次回归模型的分析结果，感官评分最高的工艺条件为脱水温度200℃，脱水时间5.96 min，高压温度117.01℃，高压时间57.34 min，此时鲱鱼罐头工艺条件最优。根据实际条件，选择脱水温度200℃，脱水时间6 min，高压温度117℃，高压时间57 min。过热蒸汽干燥法脱水时间远低于蒸煮与热风干燥等传统脱水方法，且不需要使用油脂作为脱水介质，显著降低了能耗。最优工艺参数下生产的鲱鱼罐头鱼体平滑完整，适度美拉德反应使色泽柔和、不晦暗焦煳，口感饱满有弹性，鱼骨酥烂，风味鲜美有层次感。相比传统罐头生产方法，过热蒸汽干燥法对于鱼罐头的外观有显著改善且风味口感优良，尤其适用于整鱼体罐头的生产。

3 结论

（1）将过热蒸汽干燥法应用于鲱鱼罐头的脱水，可有效节约工艺时间、降低能耗，并显著改善鱼罐头的感官性状，是对传统水产罐头加工方式的一大改进。

（2）采用响应面法对茄汁鲱鱼罐头的加工工艺进行了优化设计，得到最优工艺参数为脱水温度200℃，脱水时间6 min，高压温度117℃，高压时间57 min，所得产品外观显著优于市面同类产品且风味优良。