四环冻干机—红虾虾仁的冻干

红虾虾仁的冻干

以红虾虾仁为研究对象，以干燥虾仁的复水比、复水前后体表彩度C₁、C₂和复水后硬度、弹性、咀嚼性为基础的综合值作为产品的工艺指标，研究红虾虾仁的真空冷冻干燥工艺。

红虾(solenoceramelantho)，学名中华管鞭虾，一年生的底栖甲壳动物，分布于中国东海、马来西亚等海域，是桁杆拖虾作业及沿海定置张网的重要捕捞对象。虾仁水分含量较多、肌纤维较细、组织蛋白结构松软、营养价值高、脂肪含量低、肉质鲜嫩。

新鲜鱼虾含水量高，有的可达80%以上，极易发生腐败变质，因此水产品原料必须及时采取有效的加工措施。干燥是水产品加工的重要方法之一，可提高制品保藏性，同时又可使产品重量减少，从面降低包装、储存和运输成本。

真空冷冻干燥是将含水物料冻结后，保持冰冻状态，在真空环境下加热，使冰升华成蒸汽并排出，从而脱出物料中水分获得冻干制品的过程。通过对红虾虾仁的真空冷冻干燥参数的研究，确定最佳的虾仁真空冷冻干燥工艺(表2.7)。

1.1 红虾虾仁干燥产品的制备流程

原料→解冻→清洗→挑选→烫漂→沥水→预冻→真空冷冻干燥→检测。

解冻：将虾仁放在5℃冰箱中缓慢解冻。

挑选：解冻清洗后，先剔除残缺断损的虾仁，再挑选个体完整、长度在3cm左右、大小相近的虾仁。

烫漂：将预处理好的虾仁放在一定浓度的NaCl溶液中烫漂，烫漂温度100℃，烫漂时间取 0min、0.5min、1.0min、2.0min、4.0min、6.0min，从失重率、硬度、弹性、咀嚼性4个指标中选取3个最佳参数。烫漂失重率公式:

式中，W为烫漂失重率，%;m₁为烫漂前虾仁的质量，g；m₂为烫漂后虾仁的质量，g。

预冻：将烫漂好的红虾虾仁放在-30℃冰箱中预冻2.0h。

真空冷冻干燥：开启冷阱并设定加热板温度，待冷阱温度达到-86℃后打开真空泵，直到原料的湿基含水率降到3.0%左右，真空冷冻干燥操作结束，取出冻干制品。

1.2 烫漂工艺对虾仁干燥的影响

在烫漂时适当添加NaCl，可以使烫漂液渗透压增加，加快烫漂原料的水分流失，从而缩短烫漂的时间；同时，NaCl也是食品中重要的添加剂和调味剂，对产品的风味具有重要影响，本试验选用NaCl浓度为1.0%。在烫漂过程中，肌肉脱水且氢键断裂，蛋白质发生热变性，对虾仁蛋白质的二级结构产生影响，持水力不断降低，使得肌肉组织中的吸附水与部分结合水被释放出来。

(1)烫漂时间对失重率的影响    烫漂时间对失重率的影响如图2.23所示。由图2.23可以看出，随着烫漂时间增加，虾仁的失重率在不断增加;其中在0～2.0min内变化速率较快，2.0min之后速率增加较平缓。

(2) 烫漂时间对质构的影响   烫漂时间对红虾虾仁干燥产品复水后硬度、弹性、咀嚼性的影响如图2.24所示。由图2.24可以看出，随着烫漂时间增加，虾仁的硬度在不断增加，而弹性和咀嚼性则先增大后减小，0～2.0min内变化速率快。

1.3 加热板温度对虾仁干燥的影响

(1)不同加热板温度下虾仁干燥曲线和干燥速率曲线    虾仁在不同的加热板温度下的干燥曲线如图2.25所示。样品含水率随干燥时间增加而降低，随着加热板温度升高，所需干燥时间显著减少。在加热板温度分别为10℃、20℃、30℃、40℃和50℃下将相同质量的虾仁干燥至最终水分含量3.0%左右所需的时间分别为11.1h、9.2h、7.4h、6.5h、6.0h。

在不同的加热板温度下的干燥速率曲线如图2.26所示。干燥速率随干燥时间的增加而先增大后减小，随着加热板温度升高，峰高越来越高，曲线也越来越陡峭。

       (2)不同加热板温度下虾仁干制品的复水性、质构和体表彩度     如表 2.8所列，在复水性方面，随着加热板温度增加，虾仁的复水性越来越好。在复水前体表彩度方面，随着加热板温度的增加，虾仁的复水前体表彩度先增大后减小，在30℃时达到最大值。在复水后体表彩度方面，随着加热板温度增加，虾仁的复水后体表彩度先增大后减小，也在30℃时达到最大值。在硬度方面，随着加热板温度增加，复水后虾仁的硬度不断减小。在弹性和咀嚼性方面，随着加热板温度增加，虾仁的复水后弹性和咀嚼性都先增大后减小。

1.4 真空度对虾仁干燥的影响

(1)不同真空度下虾仁干燥曲线和干燥速率曲线     虾仁在不同的真空度下的干燥曲线如图2.27所示。样品含水率随干燥时间的增加而降低，随着真空度升高，干燥时间显著减少。在真空度分别为10Pa、20Pa、30Pa、40Pa、50Pa下将等量虾仁干燥至最终水分含量3.0%左右，所需的时间分别为5.3h、6.0h、6.6h、7.2h、8.0h.

在不同的真空度下虾仁的干燥速率曲线如图2.28所示。干燥速率随干燥时间的增加而先增大后减小，随着真空度升高，峰高越来越高，曲线也越来越陡峭。

(2) 不同真空度下虾仁干制品的复水性、质构和体表彩度     不同的真空度对虾仁干燥产品品质的影响如表2.9所列，在复水性方面，随着真空度的减小，虾仁的复水性先增大后减小。在复水前体表彩度方面，随着真空度的减小，虾仁的复水前体表彩度先增大后减小，在20Pa时达到最大值。在复水后体表彩度方面，随着真空度的减小，虾仁的复水后体表彩度先增大后减小，也在20Pa时达到最大值。硬度方面，随着真空度的减小，复水后虾仁的硬度先减小后增大，在20Pa时达到最小值。在弹性方面，随着真空度的增大，虾仁的复水后弹性先减小后增大，在30Pa时达到最小值。在咀嚼性方面，随着真空度的增大，虾仁的复水后咀嚼性先增大后减小，在30Pa时达到最大值。

1.5 冷冻干燥工艺响应面分析

根据Box-benhnken中心组合设计原理，综合分析单因素试验，选取对红虾虾仁干燥工艺影响显著的3个因素：加热板温度、真空度和烫漂时间，设计了3因素3水平的响应面分析试验，响应面试验设计因素与水平表见表2.10。

采用 Design-Expert7.0软件，以加热板温度、真空度和烫漂时间为自变量，综合值为响应值，对试验数据进行回归分析，得到回归方程预测模型为综合值:

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况表见表2.11

回归方程方差分析显著性检验表明，关于红虾虾仁综合值回归出的模型极显P<0.0001，失拟度不显著P>0.05。而且还可以得出R²和校正R²分别是0.9999、0.9998，信噪比远大于临界值4，其值为247.800，由此可知该模型的拟合程度良好。其中一次项A、B、C，二次项A²、B²、C²以及交互项 AC、AB、BC对红虾虾仁综合值都有显著性的影响（P<0.05），所以该模型是非常可信的，可以用来预测最佳冻干工艺条件。

根据回归方程，做出响应面分析图（图2.29～图2.31）

为进一步确定最佳点，在模型数值范围内选择出发点，使用快速上升法进行优化得到的红虾虾仁干燥工艺的最佳方案为：加热板温度31.25℃、真空度22.81Pa、烫漂时间1.43min。在此条件下红虾虾仁干燥产品的综合值为57.43分，与理论预测值58.1368分相比，其相对误差约为1.2%，说明通过响应面优化后得到的方程具有实践指导意义。