方便面条真空冷冻干燥工艺的研究

1、方便面条真空冷冻干燥工艺的研究张海峰1，张英1，白杰1,21. 宁夏大学农学院，宁夏银川（750021）2. 宁夏食品检测中心，宁夏银川 (750021）E-mail:摘 要：本文对方便面条的冻干生产加工工艺进行研究和分析，并以冻干面条复水后的品质为指标确定了真空冷冻干燥过程中的物料厚度、干燥室真空度、以及干燥最终温度等工艺参数。最佳工艺参数为：方便面条厚度为1.0cm 、真空室压强80Pa 、搁板温度55。 关键词：方便面条；真空冷冻干燥；正交实验随着人们生活节奏的加快和旅游事业的发展，食用方便的各种方便面越来越受到消费者的喜爱。传统的方便面是将蒸熟的面块放入140150的棕榈油中脱水。由于

2、油温较高，面块中的水分迅速气化溢出，达到干燥的目的。目前，油炸方便面占据国内方便面市场总额的90%，油炸后，面条含有20%左右的油脂，易氧化酸败且食用过多的油脂，对人体健康不利1。在经过超高温的蒸熟和油炸干燥过程中，面粉中的营养素破坏极多，尤其是维生素B 族的破坏更为显著。经营养学家研究证实，粮食在加工过程中，硫胺损失29-60%;核黄素和尼克酸损失23-25%；无机盐类矿物质损失70%；蛋白质损失15.7%；脂肪损失42.6%；碳水化合物损失2%。如经过超温蒸煮，维生素B 族还能保存51%；如用油炸处理，维生素B 族的保存率为零。可见，方便面虽有诸多方便，但由于特种加工工艺给粮食中仅存的一些

3、营养素破坏极大，导致营养价值降低1-3。近年来，随着人们由温饱型饮食向健康型饮食迈进的步伐加快，必将对方便面营养化、天然化提出新的要求。因此，有待于开发营养化、天然化、复水性好的方便面，寻找一种合适的干燥方法就成了当务之急，而目前，真空冷冻干燥以其独有的特点，在加工方便面方面成为人们关注的热点。冻干即冷冻真空干燥的简称，它是将含水物质首先冻结成固态，然后在真空条件下使物质中固态冰不经过液态直接升华成汽态，以除去水分，达到保存物质的方法。应用冻干技术生产出来的冻干食品，只需要数分钟的水浸泡，便可恢复到鲜活状态还原食用。与传统的热风干燥，油炸等方法生产出来的食品相比，冻干食品绿色、天然、环保优势突

4、出，还原后营养成分基本不变，口味、口感俱佳。冻干手擀方便面，经国家轻工业质量监督检测，所含植物蛋白、氨基酸、矿物质等有效营养成分和传统手擀面基本一致4,5。1. 材料与方法1.1材料市售的龙须面（水分含量82%）1.2仪器与设备高压锅、ZLG 真空冷冻干燥实验机、电炉、封口机、电子天平。1.3方法首先对面条进行蒸熟，接着将蒸煮后的面条均匀平铺在冻干盘中，放入低温冰箱中进行预冻结；当冻结到预冻结温度时开启压缩机给捕水器降温，当捕水器温度降至-50时，开启真空泵，当捕水器温度稳定在-45后，将装冻好的物料放如干燥仓中，并在物料中插上热电偶计，关闭室门，打开真空室与捕水器之间的真空阀门进行真空干燥，

5、记录冻干过程中的温度随时间的变化；当物料达到干燥终点温度时关闭真空阀，开启真空室放气阀破空后，打开真空室门，取出物料，进行包装。工艺流程图如图1所示： 2. 面条蒸煮预处理蒸煮时间的长短对面的品质有着关键的影响，蒸煮的目的就是使淀粉充分的糊化，产品的糊化程度是反映产品质量的又一个重要指标，其对产品的感官指标、复水性、以及营养吸收都会产生影响。产品糊化度高，说明其中的淀粉糊化彻底，这样对提高面条的粘弹性和筋力是有好处的，同时淀粉的糊化度高，能够改善面条复水后的光滑程度和柔软性。糊化度不仅关系到产品的感官指标和生产成本，而且关系到营养吸收问题，由于淀粉到了人的消化系统，酶很难水解未糊化的生淀粉，而

6、容易水解糊化后的熟淀粉，所以方便面加工的糊化工艺是非常重要的，本试验将购买的生面条均匀平铺在蒸笼里，分别进行15min 、20min 和25min 的蒸熟，在蒸熟过程中为了使面条充分糊化和防止面条粘连，并进行了喷水试验。试验结果如表1、表2所示：表1蒸煮时间对产品品质的影响蒸煮时间15分钟 20分钟 25分钟 效 果面条有夹生现象，冻干后面条品质及复水效果均不佳 面条完全蒸熟冻干后面条品质及复水效果理想。 蒸煮时间略长，面条充分熟透，冻干后面条品质及复水效果比较好。表2蒸煮过程中加水对产品的影响样品 样品1，样品2 样品3 样品4 样品5 样品6 样品7 样品8加水与否否 喷冷水 喷热水 热水

7、浸泡效果蒸出的面条硬，口感差，冻干出来的面条复水时间长 蒸出的面条柔软，口感好，但蒸煮时间长 蒸出的面条柔软，口感好，能有效的缩短蒸煮时间 蒸出的面条极其柔软，且有弹性，品质好，并缩短蒸煮时间2.1真空冷冻干燥实验因素的选取(1料盘装载量 单位面积料盘上被干燥食品的装载量是决定干燥时间和能耗的重要因素。一般，物料堆积的厚度愈薄，传热和传质速度越快，干燥时间愈短。但太薄，冷凝器降温升温，循环介质降温升温所消耗热量相同而不经济，而且单位冻干面积上每批次干燥的物料少，对提高单位冻干面积和单位时间产量不利。当物料较厚时，传热速率和传质速率基本平衡，但平均传热阻力和水蒸气从升华界面逸出的平均传质阻力增加

8、了，从而使传导到升华界面的热量减少，水蒸气的逸出速率减小，升华阶段的干燥时间大幅度增加，加重了冻干机的负荷。单位面积料盘所应装载的物料量应根据加热方式和物料的种类以及干燥效率综合而定，选取一个最佳经济厚度。(2加热搁板温度 在升华过程中，物品中的热量不断被升华热带走，如不能及时供给升华热物品温度就会不断降低，因此在整个升华过程中要供给升华热能来维持升华温度不变。搁板温度低，热通量小，物料升华界面温度低，传质推动力小，干燥时间较长；搁板温度高，热通量大，升华界面温度高，传质推动力大，升华时间显著缩短，物料很快达到解吸温度，干燥时间缩短，干燥效率提高。但加热时搁板温度在升华阶段必须以维持物料冰层不

9、超过共融点为最高限，否则会严重影响冻干过程的进行和冻干食品的质量7。(3真空室压强 升华过程中干燥仓内压力也是需要控制的参数，它的高低与升华、解吸过程的传热、传质速率关系密切。冻结后的物品必须迅速进行真空升华干燥，使真空度很快达到升华压力，保持升华压力低于三相点。当干燥室压力较低时，物料干燥层的有效导热系数较小，而干燥层的有效传质系数较大，有利于传质；反之当压力较高时物料干燥层的有效导热系数较大，而干燥层中的有效传质系数较小，有利于传热。因此只有压力适当，才能有一个经济干燥速率8。基于以上影响因素分析，本试验以物料厚度、真空室压强和干燥温度为试验因素。因素的水平如表1所示：表1 正交试验因素水

10、平fig.1 Orthogonal test design因素 水平A 物料厚度（cm ） B 真空室压强（Pa ）C 干燥温度（） 11.0 100 50 21.5 80 55 32.0 60 602.2正交试验指标的确定感官质量反映了食品与人的感觉器官的关系，在食品的感官质量评定中，感官分析不可能完全被理化分析所取代。再营养，再健康的食物，如果人们在感官上不能接受，那么也是同样没有市场的。所以本试验以面条冻干复水后感官和口感为评定指标。2.2.1感官评分本实验采用60分制评分法，色泽：微黄，给人以添加鸡蛋的感觉，基本不发黑或不发青（4060分）；微黄，捎带有杂色（2040分）；与市售的方便

11、面差别较大，颜色发白或发青（1020分）；风味：干吃硬度适中，无异味（4060分）；干燥过度，口感过硬，无异味，冲泡时有生味（2040分）；未干燥充分或干燥过度，稍有异味（1020分）。2.2.2复水性沸水冲泡67分钟面条软硬适中，复水性良好（4060分）；沸水冲泡3040分钟，面条仍有硬感，复水性差（2040分）。3. 实验结果3.1方便面条的冻干曲线如图2所示： （1）预冻速率对冻干方便面品质的影响预冻是先对蒸出来的面在短时间内将其温度降至共晶点以下，使其中水分全部冻结成冰晶，从而保证升华干燥后的牛肉片具有良好的形态、质构和复水性。对于面条来说，在慢速冷冻方式下，冰晶体积数量少且形状不规则

12、、分布不均匀，慢冻时形成的冰晶大，升华后形成的空隙通道大，水蒸汽逸出阻力小，干燥速度快，时间短，复水速度快；在快速冷冻方式下，食品组织内冰层推进速度大于水移动的速度，冰晶分布接近食品中液态水的分布状态，冰晶细小，干制品的复原性好。但形成的冰晶越小，升华后留下的空隙就越小，使得后续水蒸汽逸出通道窄小，阻力大，造成干燥速度减慢，时间延长，复水速度慢。但是，当冻结速度太快时，食品材料会发生低温断裂，严重影响冻结食品的质量，甚至使食品失去商品价值。对于冻干食品而言，食品物料中冰晶的大小应有一定的适度，并非愈小愈好。基于面条的性质考虑，本实验中控制冻结速度属于慢速冻结，有利于后期干燥6。冷冻速率高将导致

13、细胞间小冰晶的形成甚至细胞内冰晶的形成，这将影响制品的干燥速率以及产品的多孔性及复水能力。预冻终点温度应避免过低或过高，造成冷冻能耗过高或影响产品质量，一般要求预冻温度低于物料共晶点温度510左右9。本试验中将蒸熟的面条移至低温冰箱，冻结到终点温度为-25，并维持2h 左右，可认为达到方便面的共晶点温度以下。（2）干燥阶段对冻干方便面品质的影响干燥阶段分为升华干燥和解吸干燥。升华干燥是除去物料中绝人部分水分的过程，其间料温的控制是关键。料温要保证物料冻结层的温度不超过共熔点及已干层的温度不超过崩解温度或允许的最高温度(即不烧焦或变性 10。同时其它参数要符合试验的要求，冷阱的温度保持在-45左

14、右。升华干燥阶段结后进入解吸干燥阶段。解吸干燥是为了进一步除去物料中的结合水，因此需要足够的能量才能使水分逸出，此时加热板的温度要进步提高，同时干燥仓内的压强要降低，以利于水蒸汽的逸出。物料的温度要控制在已干层温度不超过崩解温度或允许的最高温度，同时保持冷阱的温度在-45左右。本实验中使用的ZLG-真空冷冻干燥实验机的加热方式是利用下面隔板导热和上面搁板辐射的方式给物料加热的，当干燥室真空度一定时，物料受热后，水分向四周扩散，升华界面由物料表面向中心推进。3.2正交实验结果及分析如表2所示表2 正交试验结果及分析fig.2 Results of orthogonal design试验因素试验号

15、 A 物料厚度（cm ） B 真空室压强（Pa ）C 搁板温度（） D 空列复水后感官 和口感鉴定1 1 1 1 1 342 1 2 2 2 583 1 3 3 3 304 2 1 2 3 515 2 2 3 1 426 2 3 1 2 257 3 1 3 2 268 3 2 1 3 389 3 3 2 1 47K 140.667 37.00032.333 41.000 K 239.333 46.00052.000 36.333 K 3 37.000 34.00032.667 39.667R 3.667 12.00019.667 4.667注：K 1，K 2，K 3为同一水平下取代度的和；R

16、为极差4. 结论通过数据分析可以得到：（1）对于感官和口感指标，最佳生产条件是：方便面条厚度为1.0cm 、真空室压强80Pa 、搁板温度55。此工艺条件下冻干的方便面条形状与色泽与冻干前基本无差别，用70的热水复水发现，复水性好、耐泡时间长、无断条，且具有浓郁的麦香味。（2）3个因素中，各因素对指标的影响程度从大到小依次为：C B A ，即搁板温度对冻干方便面条品质的影响最明显，其次是真空室压强，最后是物料厚度。（3）复水时的水温对方便面的品质和复水速度有影响。水温越高，复水时间越短。温度在80-90，复水时间在3-5min 为最优，此条件方便面条复水较为充分。5. 讨论与展望5.1淀粉老化

17、对产品品质的影响油炸是制作油炸方便面的关键性工序。其基本原理是把蒸熟的面块放入自动油炸机的链盒中, 使之连续通过高温的油槽, 面块被高温的油包围起来，水分迅速汽化逸出，固定了蒸熟后的化状态，并进一步提高了化程度，使油炸后的方便面块不会回生老化。而淀粉老化则是冻干方便面生产加工过程中影响最终产品质量的重要因素之一，淀粉老化的温度在-2060之间，其中老化速度最快的温度在110之间，因而在冻干方便面条制作过程中，应尽可能快的通过110这个区间；在方便面冷冻过程中，冷冻要迅速，使其温 度迅速的达到-20以下，尽量的减少整个过程的持续时间。从试验得知，在升华干燥时， 刚开始加热要缓慢，当料温上升到 0

18、后可以进一部提高温度，但不宜太剧烈。0是关键， 加热过大部分冰融化成水，结构破坏，影响复水速度，从而影响整个产品的品质。当料温在 5以上时，则电流可以 100%来加热。这样可以有效的减少整个操作过程所耗用的时间， 防止了老化保护了产品的品质。 5.2 干燥室压强对方便面条冻干速率的影响 升华干燥时，原料为冻结的物料，当冰开始升华时，升华界面首先是在冻结物的表面， 随后向物料内部推进， 形成一个多孔的干燥壳层。 而内部冰升华所需要的潜热有时需要通过 干燥层向内传递， 有时热量从升华界面的背面经过冻结层向升华界面传递。 冰升华的蒸气都 是通过干燥层向外传递的，即传热、传质同时进行，并决定着干物料的

19、干燥速率。干燥室内 压力高低影响到传热和传质的速率，就传质而言，压力越低越好，而对于传热，压力越高越 好。这就迫使我们我们找到一个平衡值，有利于传质，但同是传热也不受到影响。 5.3 捕水器温度对方便面条冻干过程的影响 ZLG0.3 型冻干试验机，其捕水器设计在真空泵和干燥室的管路中间，捕水器和干燥 室之间有蝶阀，预冻过程结束后，压缩机仅对捕水器制冷，之后真空升华干燥开始。从理论 上讲，捕水器温度越低蒸汽压越低；干燥室与捕水器温度差越大，则其蒸汽压差越大，冰晶 升华速率越快。当捕水器温度低于-35后，其对冻干时间的影响趋缓，再降低温度不但浪 费能源，难以操作，事实上也无必要。所以本试验中将捕水

20、器温度维持在-30-35。 随着人类对生活质量要求的提高， 冻干产品越来越受到人们的喜爱。 真空冷冻干燥工艺 在方便食品生产方面具有广阔的应用前景。真空冷冻干燥技术在我国的发展尚处于起步阶 段，与发达国家相比，无论实际应用还是理论研究都还存在较大差距，从业人员也不多。而 且,冻干因其设备复杂、耗能大、产品价格高等原因，其发展受到了一定程度的限制。因此， 如何提高冻干设备生产率、降低能耗，将是冻干技术今后研究的主要方向之一。为使冻干应 用技术能在我国得到更好更快地发展， 我们应当及时了解真空冷冻干燥技术的发展动态， 根 据当前的研究内容以及我们与国际先进水平的差距， 积极开展应用基础研究、 冻干

21、工艺研究 和成熟技术的推广工作10。 -6- 参考文献 1李新华,董海洲主编.粮油加工学M.中国农业大学出版社,2002,7. 2刘玉田主编.淀粉类食品新工艺与新配方.山东科学技术出版社.2002,6. 3赵晋府主编.食品工艺学.中国轻工业出版社.2001,2. 4余淑娴,郝晓霞,罗明.真空冷冻千燥技术及其应用J.食品科技,2007(10:22-26 5霍贞.冷冻干燥的工艺流程及其应用J. 干燥技术与设备,2007,5(5:261-264 6李素云.真空冷冻干燥木须肉试验研究J 广西轻工业,2007(5:6-7 7邵伟,熊泽.速食水饺冷冻干燥的工艺条件J.冷饮与速冻食品工业,2006,12(2:19-24 8王向东.真空冻干方便汤加工技术J.中国食品学报 2006,6(1:157-160 9康东方,何锦风,王锡昌.探讨干燥方法对方便米饭品质的影响J.现代食品科技 2006,23(1;50-53 10韩娜.真空冷冻干燥技术研究进展J.食品工程,2007(3:28-307 The Processing Technology