山楂營養(yǎng)豐富, 食用不便, 凍干加工成山楂粉, 可作為食品添加劑。為保存營養(yǎng)成分, 節(jié)能降耗, 降低產(chǎn)品成本, 開展了對山楂漿抽真空自凍結(jié), 優(yōu)化干燥工藝的實驗研究, 給出了凍干參數(shù)對凍干速率, 凍干時間, 凍干成本的影響, 為山楂的深加工開辟了一條新途徑。

　　山楂物產(chǎn)豐富, 營養(yǎng)成分很多, 含有大量維生素C, 可加工入藥; 有養(yǎng)神、鎮(zhèn)靜、助消化的功能, 可以加工成保健食品。但是, 沒經(jīng)加工的山楂口感太酸, 不便食用; 而加工山楂的辦法又太少, 目前還只限于山楂罐頭、山楂糕、山楂片等幾種方法。因此, 一方面造成果農(nóng)豐產(chǎn)不豐收,山楂賣不出去, 以致果農(nóng)砍掉山楂樹( 遼寧電視臺報道) ; 而另一方面消費者又吃不到可口的山楂制品。

　　凍干法可以將山楂鮮果打成漿, 凍干成粉,保持其營養(yǎng)成分基本不變, 實現(xiàn)長期貯存和長途運輸。但凍干產(chǎn)品成本太高, 給國內(nèi)消費帶來困難。本文開展山楂漿抽真空自凍結(jié) , 優(yōu)化干燥工藝的方法, 實現(xiàn)節(jié)能降耗, 縮短干燥時間, 降低產(chǎn)品成本的目的, 開辟一條山楂加工的新途徑。

1、山楂漿物性參數(shù)的測定

1.1、共晶點和共熔點溫度的測定

　　選用電阻測定法, 自制的測量裝置如圖1 所示。測量結(jié)果表示在圖2和圖3中。從圖中可以明顯看出, 山楂漿的共晶點溫度為-20℃, 共熔點溫度為-14℃。

1. 電阻指示儀　2. 溫度指示儀　3. 物料　4. 熱電偶　5. 不銹鋼電極　6. 夾緊裝置

圖1 共晶點和共熔點溫度的測量裝置

1.2、含水率的測定

　　利用OHAUS公司生產(chǎn)的MB45型水分測定儀, 對秋季上市的同一品種鮮山楂打漿后及時測量, 取3 次測量結(jié)果的平均值, 確定實驗用的山楂漿的含水率為73.60%。

圖2 山楂漿共晶點溫度測量曲線　圖3 山楂漿共熔點溫度測量曲線

2、山楂漿抽真空凍結(jié)的實驗研究

2.1、實驗設(shè)備及方法

　　采用GLZ-0.4型實驗室用凍干機, 圖4給出了該機的結(jié)構(gòu)示意圖。真空系統(tǒng)主泵為1 臺D16c型雙級旋片式真空泵, 抽速為17 m3/h, 開氣鎮(zhèn)閥極限壓力為6×10^-3 Pa, 關(guān)氣鎮(zhèn)閥極限壓力為3×10^-3 Pa, 泵內(nèi)裝N62 油。制冷系統(tǒng)為復(fù)疊式制冷縮機組; 擱板為間冷式, 最低溫度控制在- 60℃; 捕水器為直冷式, 最低溫度可達(dá)- 75℃。凍干室內(nèi)裝有壓力調(diào)節(jié)閥, 可調(diào)節(jié)真空度; 室內(nèi)裝有3 塊擱板, 總面積為0.4m², 每塊擱板上均裝有測溫探頭, 物料內(nèi)留有測溫探頭。壓力測量選用兩塊儀表, CPCA- 110Z 型電容薄膜式絕對壓力變送器, 量程為0.2 ～0.2 ×10³ Pa, ZDR- I 型數(shù)顯電阻真空計, 測量范圍在1×10⁵～1×10^{- 1} Pa 之間。整機為計算機自動控制, 具有設(shè)定凍干曲線, 實時顯示,記錄存貯, 隨時調(diào)閱修改, 彩色打印輸出等功能。實驗方法是將裝有山楂漿的料盤放在擱板上, 不必制冷擱板, 只給捕水器制冷到- 20℃之后,開啟真空泵直接抽真空。隨著壓力降低, 山楂漿內(nèi)水分蒸發(fā), 外界不提供蒸發(fā)潛熱, 而物料本身自然降溫而實現(xiàn)凍結(jié)。

2.2、物料厚度對真空凍結(jié)的影響

　　圖5 給出了山楂漿厚度分別為3 mm, 5 mm,7 mm, 9 mm 和12 mm 的抽真空凍結(jié)過程時間與溫度關(guān)系的實驗曲線。從圖中可以看出, 山楂漿厚度不僅影響降溫速率, 還影響其最終凍結(jié)溫度。厚度太小, 降溫速率快, 而達(dá)到的最終凍結(jié)溫度較高; 厚度太大, 降溫速率慢, 而達(dá)到最終凍結(jié)溫度也高。顯然, 有一個最佳厚度, 即7 mm 厚時, 降溫速率較快, 可達(dá)4.9℃ /min, 最終凍結(jié)溫度最低, 可達(dá)- 34.7℃。

1.凍干箱　2.水汽凝結(jié)器(冷阱) 　3.阱泵閥　4.真空泵　5.箱阱蝶閥　6.真空調(diào)節(jié)閥　7.循環(huán)泵　8.電加熱器　9.板式換熱器　10.高溫調(diào)溫閥　11.箱供液閥　12.阱供液閥　13.蒸發(fā)冷凝器　14.供液閥　15.低溫機　16.高溫機

圖4 GLZ- 0.4型凍干機結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 山楂漿厚度對抽真空自凍結(jié)的影響　圖6 初始含水率對山楂漿液抽空凍結(jié)的影響

2.3、物料初始含水率對真空凍結(jié)的影響

　　選用漿料厚度為7 mm, 含水量分別為75.62%、73.60%、66.85%、58.93%的鮮山楂漿, 裝在玻璃皿中, 放在凍干箱的擱板上, 測溫探頭放在物料中,偏于物料底部, 關(guān)好凍干箱門。待捕水器制冷到- 20℃之后, 開啟真空泵。在抽真空過程中記錄物料溫度隨時間的變化如圖6 所示。結(jié)果表明,山楂漿初始含水率不僅影響降溫速率, 而且還影響最終凍結(jié)溫度。初始含水率越低, 降溫速率越慢, 最終溫度越高, 越不易凍結(jié)。

2.4 抽真空凍結(jié)實驗現(xiàn)象分析

　　觀察抽真空凍結(jié)實驗發(fā)現(xiàn), 抽真空開始后物料表面有起氣泡和飛濺現(xiàn)象。起泡和飛濺的激烈程度與物料厚度和含水率都有關(guān)系。厚度越厚, 起泡和飛濺越小, 幾乎成正比關(guān)系; 含水量越高, 起泡和飛濺越強烈。物料厚度太薄( 圖5 中3 mm) , 含水率太低( 圖6 中58.93%) , 凍結(jié)最終溫度高于山楂漿共晶點溫度時, 不能夠采用抽真空法自凍結(jié),否則凍干產(chǎn)品的品質(zhì)會受到影響。

　　在抽真空自凍結(jié)過程中, 物料所含自由水分迅速蒸發(fā), 實際上已經(jīng)開始了干燥過程, 使得整個干燥時間縮短, 同時節(jié)省了制冷壓縮機的能量消耗, 實現(xiàn)了節(jié)能的目的。