山楂营养丰富, 食用不便, 冻干加工成山楂粉, 可作为食品添加剂。为保存营养成分, 节能降耗, 降低产品成本, 开展了对山楂浆抽真空自冻结, 优化干燥工艺的实验研究, 给出了冻干参数对冻干速率, 冻干时间, 冻干成本的影响, 为山楂的深加工开辟了一条新途径。

　　山楂物产丰富, 营养成分很多, 含有大量维生素C, 可加工入药; 有养神、镇静、助消化的功能, 可以加工成保健食品。但是, 没经加工的山楂口感太酸, 不便食用; 而加工山楂的办法又太少, 目前还只限于山楂罐头、山楂糕、山楂片等几种方法。因此, 一方面造成果农丰产不丰收,山楂卖不出去, 以致果农砍掉山楂树( 辽宁电视台报道) ; 而另一方面消费者又吃不到可口的山楂制品。

　　冻干法可以将山楂鲜果打成浆, 冻干成粉,保持其营养成分基本不变, 实现长期贮存和长途运输。但冻干产品成本太高, 给国内消费带来困难。本文开展山楂浆抽真空自冻结 , 优化干燥工艺的方法, 实现节能降耗, 缩短干燥时间, 降低产品成本的目的, 开辟一条山楂加工的新途径。

1、山楂浆物性参数的测定

1.1、共晶点和共熔点温度的测定

　　选用电阻测定法, 自制的测量装置如图1 所示。测量结果表示在图2和图3中。从图中可以明显看出, 山楂浆的共晶点温度为-20℃, 共熔点温度为-14℃。

1. 电阻指示仪　2. 温度指示仪　3. 物料　4. 热电偶　5. 不锈钢电极　6. 夹紧装置

图1 共晶点和共熔点温度的测量装置

1.2、含水率的测定

　　利用OHAUS公司生产的MB45型水分测定仪, 对秋季上市的同一品种鲜山楂打浆后及时测量, 取3 次测量结果的平均值, 确定实验用的山楂浆的含水率为73.60%。

图2 山楂浆共晶点温度测量曲线　图3 山楂浆共熔点温度测量曲线

2、山楂浆抽真空冻结的实验研究

2.1、实验设备及方法

　　采用GLZ-0.4型实验室用冻干机, 图4给出了该机的结构示意图。真空系统主泵为1 台D16c型双级旋片式真空泵, 抽速为17 m3/h, 开气镇阀极限压力为6×10^-3 Pa, 关气镇阀极限压力为3×10^-3 Pa, 泵内装N62 油。制冷系统为复叠式制冷缩机组; 搁板为间冷式, 最低温度控制在- 60℃; 捕水器为直冷式, 最低温度可达- 75℃。冻干室内装有压力调节阀, 可调节真空度; 室内装有3 块搁板, 总面积为0.4m², 每块搁板上均装有测温探头, 物料内留有测温探头。压力测量选用两块仪表, CPCA- 110Z 型电容薄膜式绝对压力变送器, 量程为0.2 ～0.2 ×10³ Pa, ZDR- I 型数显电阻真空计, 测量范围在1×10⁵～1×10^{- 1} Pa 之间。整机为计算机自动控制, 具有设定冻干曲线, 实时显示,记录存贮, 随时调阅修改, 彩色打印输出等功能。实验方法是将装有山楂浆的料盘放在搁板上, 不必制冷搁板, 只给捕水器制冷到- 20℃之后,开启真空泵直接抽真空。随着压力降低, 山楂浆内水分蒸发, 外界不提供蒸发潜热, 而物料本身自然降温而实现冻结。

2.2、物料厚度对真空冻结的影响

　　图5 给出了山楂浆厚度分别为3 mm, 5 mm,7 mm, 9 mm 和12 mm 的抽真空冻结过程时间与温度关系的实验曲线。从图中可以看出, 山楂浆厚度不仅影响降温速率, 还影响其最终冻结温度。厚度太小, 降温速率快, 而达到的最终冻结温度较高; 厚度太大, 降温速率慢, 而达到最终冻结温度也高。显然, 有一个最佳厚度, 即7 mm 厚时, 降温速率较快, 可达4.9℃ /min, 最终冻结温度最低, 可达- 34.7℃。

1.冻干箱　2.水汽凝结器(冷阱) 　3.阱泵阀　4.真空泵　5.箱阱蝶阀　6.真空调节阀　7.循环泵　8.电加热器　9.板式换热器　10.高温调温阀　11.箱供液阀　12.阱供液阀　13.蒸发冷凝器　14.供液阀　15.低温机　16.高温机

图4 GLZ- 0.4型冻干机结构示意图

图5 山楂浆厚度对抽真空自冻结的影响　图6 初始含水率对山楂浆液抽空冻结的影响

2.3、物料初始含水率对真空冻结的影响

　　选用浆料厚度为7 mm, 含水量分别为75.62%、73.60%、66.85%、58.93%的鲜山楂浆, 装在玻璃皿中, 放在冻干箱的搁板上, 测温探头放在物料中,偏于物料底部, 关好冻干箱门。待捕水器制冷到- 20℃之后, 开启真空泵。在抽真空过程中记录物料温度随时间的变化如图6 所示。结果表明,山楂浆初始含水率不仅影响降温速率, 而且还影响最终冻结温度。初始含水率越低, 降温速率越慢, 最终温度越高, 越不易冻结。

2.4 抽真空冻结实验现象分析

　　观察抽真空冻结实验发现, 抽真空开始后物料表面有起气泡和飞溅现象。起泡和飞溅的激烈程度与物料厚度和含水率都有关系。厚度越厚, 起泡和飞溅越小, 几乎成正比关系; 含水量越高, 起泡和飞溅越强烈。物料厚度太薄( 图5 中3 mm) , 含水率太低( 图6 中58.93%) , 冻结最终温度高于山楂浆共晶点温度时, 不能够采用抽真空法自冻结,否则冻干产品的品质会受到影响。

　　在抽真空自冻结过程中, 物料所含自由水分迅速蒸发, 实际上已经开始了干燥过程, 使得整个干燥时间缩短, 同时节省了制冷压缩机的能量消耗, 实现了节能的目的。