沙棘鲜果渣真空干燥技术研究

2019-05-27 12:24王巨成
山西林业科技 2019年1期
关键词:果渣鲜果真空度

王巨成

(山西省林业科学研究院,山西 太原 030012)

沙棘中含有黄酮、原花青素、多糖、脂肪酸、β-胡萝卜素、氨基酸等多种生物活性成分。沙棘果渣是沙棘果实经过压汁后的剩余产物,主要由果皮、种子和残余果肉等组成。沙棘鲜果渣含水量高,且果胶、果糖、不饱和脂肪酸以及游离氨基酸等可溶性物质较多,易腐烂变质,很难长期保存和利用。沙棘鲜果渣经干燥后,水分含量降低,便于贮藏、运输,是提取沙棘黄酮、原花青素等活性成分的良好原料。

沙棘鲜果渣的传统干燥方法有阴干、晒干、烘干等。目前,关于不同干燥方法对粮食、果蔬等农产品品质影响的研究较多,对沙棘鲜果渣影响的研究较少。而真空干燥方法具有传热均匀、干燥温度低、无氧干燥、水分易于去除等优点,能够较好地保证物料的色、形、味,并能有效防止物料中的有效成分发生变性。

笔者选用了不同的干燥温度、真空度和物料厚度对沙棘鲜果渣进行真空干燥试验,测定不同干燥工艺条件下沙棘果渣的干燥特性,并对干燥后的沙棘果渣进行总黄酮和原花青素含量测定,以期为沙棘鲜果渣干燥工艺的确定提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

材料为从吕梁野山坡食品有限责任公司购买的沙棘鲜果渣。

1.2 试验设计

1.2.1 干燥温度

在真空度为80 kPa,物料厚度为1.0 cm的条件下,干燥温度分别设为:40 ℃,50 ℃,60 ℃,70 ℃,80 ℃,研究不同干燥温度对沙棘鲜果渣干燥特性的影响。

1.2.2 真空度

在干燥温度为60 ℃,物料厚度为1.0 cm的条件下,真空度分别设为:60 kPa,70 kPa,80 kPa,90 kPa,100 kPa,研究不同真空度对沙棘鲜果渣干燥特性的影响。

1.2.3 物料厚度

在干燥温度为60 ℃,真空度为80 kPa的条件下,物料厚度分别设为:0.5 cm,1.0 cm,1.5 cm,2.0 cm,2.5 cm,研究不同物料厚度对沙棘鲜果渣干燥特性的影响。

干燥期间每隔1 h迅速取出称重,记录物料质量和外表品质的变化情况,并计算含水率,直至其干燥终点,即含水率<8%.以上试验,每个处理3次重复,取其平均值。以干燥时间为横坐标,含水率为纵坐标,绘制不同干燥参数下沙棘果渣的干燥曲线。以含水率为横坐标,干燥速率为纵坐标,绘制其干燥速率曲线。

1.3 测定指标与方法

采用超声酶双辅助法测定黄酮含量,采用香草醛-盐酸法测定原花青素含量。

2 结果与分析

2.1 真空干燥特性及其影响因素

2.1.1 干燥温度对干燥特性的影响

在真空度为80 kPa,物料厚度为1.0 cm的条件下,不同干燥温度所得的干燥曲线和干燥速率曲线如图1,图2所示。

由图1可知,随着干燥温度的升高,干燥时间缩短,干燥速率升高。在干燥初期2 h内,由于沙棘果渣中的水分从升温到转化为水蒸汽排出需要一个过程,脱水率并不是很快。在干燥中期,由于真空加热完全用于沙棘果渣水分的汽化,果渣的绝大部分水分在此期间排出,干燥曲线下降很快。在干燥后期,随着水汽不断排出,物料含水率减少到一定程度,干燥曲线下降变慢。由图2可以得出,沙棘果渣真空干燥全过程分为加速干燥、恒速干燥和降速干燥3个阶段,而物料失水过程主要处于恒速干燥阶段。

图1 不同干燥温度下的干燥曲线

图2 不同干燥温度下的干燥速率曲线

试验中,温度为80 ℃时所需干燥时间较短,仅为7 h.但在沙棘果渣干燥制品中发现,部分果渣变褐。沙棘果渣中的主要活性成分为总黄酮、原花青素及维生素C等,温度过高时,维生素C容易被破坏。因此,沙棘鲜果渣的干燥温度应在80 ℃以下。

2.1.2 真空度对干燥特性的影响

在干燥温度为60 ℃,物料厚度为1.0 cm的条件下,不同真空度所得的干燥曲线和干燥速率曲线如图3,第21页图4所示。

图3 不同真空度下的干燥曲线

由图3,图4可知,真空度越大,沙棘果渣含水率从初始的56.66%降到8.00%以下需要的时间越短,干燥速率也越大。真空度为60 kPa时,约需10 h;真空度为100 kPa时,约需6 h.在恒速干燥阶段,沙棘果渣在真空度60 kPa时干燥速率最高达0.14 g/min,真空度100 kPa时干燥速率最高达0.22 g/min.从试验结果分析看出,真空度越大,恒速干燥阶段的干燥速率越大,这与传质规律相符合,真空干燥物料的水分传导主要是依靠压力差。

图4 不同真空度下的干燥速率曲线

2.1.3 物料厚度对干燥特性的影响

在干燥温度为60 ℃,真空度为80 kPa的条件下,不同物料厚度所得的干燥曲线和干燥速率曲线如图5,图6所示。

图5 不同物料厚度下的干燥曲线

图6 不同物料厚度下的干燥速率曲线

由图5,图6可知,随着物料厚度的增加,干燥时间明显变长,干燥速率降低。0.5 cm厚的沙棘果渣6 h即可干燥结束。而2.5 cm厚的沙棘果渣,干燥到同样的含水率却需要13 h.这可能是因为在真空状态下,物料层中的热量传递主要是通过传导,物料层越厚,热传导的阻力越大,传热效率越低,物料中水分扩散阻力也越大,干燥时间也就越长。可能下表层的物料已被烘干,而内层和上表层的物料还未被烘干。下表层的物料因受热时间过长,沙棘果渣的品质下降。因此,在沙棘鲜果渣真空干燥中,物料不宜太厚,以1.0 cm~1.5 cm为宜。

2.2 真空干燥对总黄酮和原花青素含量的影响

干燥温度对沙棘果渣总黄酮和原花青素含量的影响见表1.

表1 干燥温度对沙棘果渣总黄酮和原花青素含量的影响

由表1可以看出,随着干燥温度的升高,沙棘果渣的总黄酮和原花青素含量呈先上升后下降的趋势。当温度为60 ℃ 时,沙棘果渣的总黄酮和原花青素含量最高,分别为4.98 mg/g,35.67 mg/g.温度过高或过低,沙棘果渣总黄酮和原花青素含量均较低。可能是由于温度过低,所需的干燥时间较长,对活性成分破坏较大;而温度过高,导致果渣变褐,活性成分直接被破坏。

真空度对沙棘果渣总黄酮和原花青素含量的影响见表2.

表2 真空度对沙棘果渣总黄酮和原花青素含量的影响

由表2可以看出,不同真空度对沙棘果渣总黄酮和原花青素含量影响差异较大。随着真空度的增大,沙棘果渣总黄酮和原花青素含量亦呈先上升后下降的趋势。当真空度为80 kPa时,沙棘果渣的总黄酮和原花青素含量最高,分别为4.97 mg/g,35.62 mg/g.真空度过高或过低,沙棘果渣总黄酮和原花青素含量均较低。

物料厚度对沙棘果渣总黄酮和原花青素含量的影响见第57页表3.

由表3得知,不同物料厚度对沙棘果渣总黄酮和原花青素含量的影响差异较大。当物料厚度为0.5 cm时,沙棘果渣总黄酮和原花青素含量分别为4.28 mg/g,29.53 mg/g;物料厚度增加到1.0 cm时,沙棘果渣的总黄酮和原花青素含量最高,分别为4.96 mg/g,35.64 mg/g.随着物料厚度的进一步增加,沙棘果渣总黄酮和原花青素含量呈下降趋势。可能是由于物料厚度增加,所需干燥时间变长,导致活性成分被严重破坏。

表3 物料厚度对沙棘果渣总黄酮和原花青素含量的影响

3 结论

1) 干燥温度、真空度和物料厚度是沙棘鲜果渣真空干燥的主要技术参数,直接影响沙棘鲜果渣的干燥时间及干燥后的活性成分含量。其中,干燥时间与干燥温度、真空度呈正相关,随着物料厚度的增加干燥时间有所延长。因此,在水分汽化过程中,适宜的温度、真空度和物料厚度有利于沙棘果渣干燥过程的进行。但过高的温度、真空度或物料厚度容易造成沙棘果渣局部受热不均匀,出现焦化现象,导致活性成分受损。

2) 试验结果表明,适宜的沙棘鲜果渣真空干燥工艺为干燥温度60 ℃,真空度80 kPa,物料厚度1.0 cm.干燥后的沙棘果渣总黄酮含量最高达4.98 mg/g,原花青素含量最高达35.67 mg/g.

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