紅蝦蝦仁的凍干
以紅蝦蝦仁為研究對象,以干燥蝦仁的復水比、復水前后體表彩度C1、C2和復水后硬度、彈性、咀嚼性為基礎的綜合值作為產(chǎn)品的工藝指標,研究紅蝦蝦仁的真空冷凍干燥工藝。
紅蝦(solenoceramelantho),學(xué)名中華管鞭蝦,一年生的底棲甲殼動(dòng)物,分布于中國東海、馬來(lái)西亞等海域,是桁桿拖蝦作業(yè)及沿海定置張網(wǎng)的重要捕撈對象。蝦仁水分含量較多、肌纖維較細、組織蛋白結構松軟、營(yíng)養價(jià)值高、脂肪含量低、肉質(zhì)鮮嫩。
新鮮魚(yú)蝦含水量高,有的可達80%以上,極易發(fā)生腐敗變質(zhì),因此水產(chǎn)品原料必須及時(shí)采取有效的加工措施。干燥是水產(chǎn)品加工的重要方法之一,可提高制品保藏性,同時(shí)又可使產(chǎn)品重量減少,從面降低包裝、儲存和運輸成本。
真空冷凍干燥是將含水物料凍結后,保持冰凍狀態(tài),在真空環(huán)境下加熱,使冰升華成蒸汽并排出,從而脫出物料中水分獲得凍干制品的過(guò)程。通過(guò)對紅蝦蝦仁的真空冷凍干燥參數的研究,確定最佳的蝦仁真空冷凍干燥工藝(表2.7)。
原料→解凍→清洗→挑選→燙漂→瀝水→預凍→真空冷凍干燥→檢測。
解凍:將蝦仁放在5℃冰箱中緩慢解凍。
挑選:解凍清洗后,先剔除殘缺斷損的蝦仁,再挑選個(gè)體完整、長(cháng)度在3cm左右、大小相近的蝦仁。
燙漂:將預處理好的蝦仁放在一定濃度的NaCl溶液中燙漂,燙漂溫度100℃,燙漂時(shí)間取 0min、0.5min、1.0min、2.0min、4.0min、6.0min,從失重率、硬度、彈性、咀嚼性4個(gè)指標中選取3個(gè)最佳參數。燙漂失重率公式:
式中,W為燙漂失重率,%;m1為燙漂前蝦仁的質(zhì)量,g;m2為燙漂后蝦仁的質(zhì)量,g。
預凍:將燙漂好的紅蝦蝦仁放在-30℃冰箱中預凍2.0h。
真空冷凍干燥:開(kāi)啟冷阱并設定加熱板溫度,待冷阱溫度達到-86℃后打開(kāi)真空泵,直到原料的濕基含水率降到3.0%左右,真空冷凍干燥操作結束,取出凍干制品。
在燙漂時(shí)適當添加NaCl,可以使燙漂液滲透壓增加,加快燙漂原料的水分流失,從而縮短燙漂的時(shí)間;同時(shí),NaCl也是食品中重要的添加劑和調味劑,對產(chǎn)品的風(fēng)味具有重要影響,本試驗選用NaCl濃度為1.0%。在燙漂過(guò)程中,肌肉脫水且氫鍵斷裂,蛋白質(zhì)發(fā)生熱變性,對蝦仁蛋白質(zhì)的二級結構產(chǎn)生影響,持水力不斷降低,使得肌肉組織中的吸附水與部分結合水被釋放出來(lái)。
(1)燙漂時(shí)間對失重率的影響 燙漂時(shí)間對失重率的影響如圖2.23所示。由圖2.23可以看出,隨著(zhù)燙漂時(shí)間增加,蝦仁的失重率在不斷增加;其中在0~2.0min內變化速率較快,2.0min之后速率增加較平緩。
(2) 燙漂時(shí)間對質(zhì)構的影響 燙漂時(shí)間對紅蝦蝦仁干燥產(chǎn)品復水后硬度、彈性、咀嚼性的影響如圖2.24所示。由圖2.24可以看出,隨著(zhù)燙漂時(shí)間增加,蝦仁的硬度在不斷增加,而彈性和咀嚼性則先增大后減小,0~2.0min內變化速率快。
(1)不同加熱板溫度下蝦仁干燥曲線(xiàn)和干燥速率曲線(xiàn) 蝦仁在不同的加熱板溫度下的干燥曲線(xiàn)如圖2.25所示。樣品含水率隨干燥時(shí)間增加而降低,隨著(zhù)加熱板溫度升高,所需干燥時(shí)間顯著(zhù)減少。在加熱板溫度分別為10℃、20℃、30℃、40℃和50℃下將相同質(zhì)量的蝦仁干燥至最終水分含量3.0%左右所需的時(shí)間分別為11.1h、9.2h、7.4h、6.5h、6.0h。
在不同的加熱板溫度下的干燥速率曲線(xiàn)如圖2.26所示。干燥速率隨干燥時(shí)間的增加而先增大后減小,隨著(zhù)加熱板溫度升高,峰高越來(lái)越高,曲線(xiàn)也越來(lái)越陡峭。
(2)不同加熱板溫度下蝦仁干制品的復水性、質(zhì)構和體表彩度 如表 2.8所列,在復水性方面,隨著(zhù)加熱板溫度增加,蝦仁的復水性越來(lái)越好。在復水前體表彩度方面,隨著(zhù)加熱板溫度的增加,蝦仁的復水前體表彩度先增大后減小,在30℃時(shí)達到最大值。在復水后體表彩度方面,隨著(zhù)加熱板溫度增加,蝦仁的復水后體表彩度先增大后減小,也在30℃時(shí)達到最大值。在硬度方面,隨著(zhù)加熱板溫度增加,復水后蝦仁的硬度不斷減小。在彈性和咀嚼性方面,隨著(zhù)加熱板溫度增加,蝦仁的復水后彈性和咀嚼性都先增大后減小。
(1)不同真空度下蝦仁干燥曲線(xiàn)和干燥速率曲線(xiàn) 蝦仁在不同的真空度下的干燥曲線(xiàn)如圖2.27所示。樣品含水率隨干燥時(shí)間的增加而降低,隨著(zhù)真空度升高,干燥時(shí)間顯著(zhù)減少。在真空度分別為10Pa、20Pa、30Pa、40Pa、50Pa下將等量蝦仁干燥至最終水分含量3.0%左右,所需的時(shí)間分別為5.3h、6.0h、6.6h、7.2h、8.0h.
在不同的真空度下蝦仁的干燥速率曲線(xiàn)如圖2.28所示。干燥速率隨干燥時(shí)間的增加而先增大后減小,隨著(zhù)真空度升高,峰高越來(lái)越高,曲線(xiàn)也越來(lái)越陡峭。
(2) 不同真空度下蝦仁干制品的復水性、質(zhì)構和體表彩度 不同的真空度對蝦仁干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響如表2.9所列,在復水性方面,隨著(zhù)真空度的減小,蝦仁的復水性先增大后減小。在復水前體表彩度方面,隨著(zhù)真空度的減小,蝦仁的復水前體表彩度先增大后減小,在20Pa時(shí)達到最大值。在復水后體表彩度方面,隨著(zhù)真空度的減小,蝦仁的復水后體表彩度先增大后減小,也在20Pa時(shí)達到最大值。硬度方面,隨著(zhù)真空度的減小,復水后蝦仁的硬度先減小后增大,在20Pa時(shí)達到最小值。在彈性方面,隨著(zhù)真空度的增大,蝦仁的復水后彈性先減小后增大,在30Pa時(shí)達到最小值。在咀嚼性方面,隨著(zhù)真空度的增大,蝦仁的復水后咀嚼性先增大后減小,在30Pa時(shí)達到最大值。
根據Box-benhnken中心組合設計原理,綜合分析單因素試驗,選取對紅蝦蝦仁干燥工藝影響顯著(zhù)的3個(gè)因素:加熱板溫度、真空度和燙漂時(shí)間,設計了3因素3水平的響應面分析試驗,響應面試驗設計因素與水平表見(jiàn)表2.10。
采用 Design-Expert7.0軟件,以加熱板溫度、真空度和燙漂時(shí)間為自變量,綜合值為響應值,對試驗數據進(jìn)行回歸分析,得到回歸方程預測模型為綜合值:
Y=-233.73475+11.48897A+6.89725B+47.05700C-0.026750AB+0.10600AC+0.36600BC-0.17650A2-0.1443982-20.48900C2
此方程的方差分析情況表見(jiàn)表2.11
回歸方程方差分析顯著(zhù)性檢驗表明,關(guān)于紅蝦蝦仁綜合值回歸出的模型極顯P<0.0001,失擬度不顯著(zhù)P>0.05。而且還可以得出R2和校正R2分別是0.9999、0.9998,信噪比遠大于臨界值4,其值為247.800,由此可知該模型的擬合程度良好。其中一次項A、B、C,二次項A2、B2、C2以及交互項 AC、AB、BC對紅蝦蝦仁綜合值都有顯著(zhù)性的影響(P<0.05),所以該模型是非常可信的,可以用來(lái)預測最佳凍干工藝條件。
根據回歸方程,做出響應面分析圖(圖2.29~圖2.31)
為進(jìn)一步確定最佳點(diǎn),在模型數值范圍內選擇出發(fā)點(diǎn),使用快速上升法進(jìn)行優(yōu)化得到的紅蝦蝦仁干燥工藝的最佳方案為:加熱板溫度31.25℃、真空度22.81Pa、燙漂時(shí)間1.43min。在此條件下紅蝦蝦仁干燥產(chǎn)品的綜合值為57.43分,與理論預測值58.1368分相比,其相對誤差約為1.2%,說(shuō)明通過(guò)響應面優(yōu)化后得到的方程具有實(shí)踐指導意義。