真空冷凍干燥生姜粉工藝研究

1、第32卷第3期2011年6月河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）JournalofHenanUniversityofTechnology（NaturalScienceEdition）Vol.32，No.3Jun.2011文章編號(hào)：1673-2383（2011）03-0031-04真空冷凍干燥生姜粉工藝研究張光杰，袁超，李豐（安陽(yáng)工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，河南安陽(yáng)455000）摘要：采用真空冷凍干燥法，以水分含量、得率、水合能力及姜辣素含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)多指標(biāo)正交試驗(yàn)最終確定了真空冷凍干燥生姜粉最佳工藝參數(shù)：物料厚度2mm、預(yù)冷凍溫度-36、干燥時(shí)間36h.將真空冷凍干燥方法與微波干燥和熱風(fēng)干燥進(jìn)行

2、了對(duì)比分析，結(jié)果表明：真空冷凍干燥在生姜粉得率、含水量及感官性能方面都明顯優(yōu)于其他干燥方法.關(guān)鍵詞：真空冷凍干燥；生姜粉；正交試驗(yàn)中圖分類(lèi)號(hào)：TS255.36文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B0前言中國(guó)是世界上生姜產(chǎn)量最多的國(guó)家之一.生姜公司；LKJ6401型離心機(jī)：張家港市長(zhǎng)風(fēng)機(jī)械有限公司；BCD172DC型海爾冰箱：青島海爾電冰MDF192型超低溫冰箱：日本三洋箱有限公司；S7UV1601型紫外分光光度計(jì)：中西遠(yuǎn)大公司；科技有限公司；WD800SL4型微波爐：順德市格KH35A型熱風(fēng)干燥蘭仕微波爐電器有限公司；箱：廣州康諾醫(yī)藥食品化工機(jī)械公司.1.21.2.1方法真空冷凍干燥生姜粉工藝路線原料挑選清洗去皮切片

3、預(yù)冷凍真空冷凍干燥粉碎過(guò)篩檢驗(yàn)包裝成品.1.2.2各工序操作要點(diǎn)木質(zhì)纖維少、具有原料挑選：宜選用肉質(zhì)肥厚、強(qiáng)烈生姜辛辣味的鮮嫩姜，避免選用因過(guò)度擠壓和碰撞而造成較多機(jī)械損傷及已引起酶促褐變的原料.清洗：用流水清洗掉原料表面的泥塊、灰塵等雜質(zhì).去皮：去除原料的表皮，并去除受損及受損斑點(diǎn)等部位.切片：切片厚度應(yīng)盡量均勻一致.資料2表明，姜片過(guò)?。ㄐ∮?mm）雖然可以縮短干燥時(shí)間，但原料中的主要成分姜辣素也易損失；姜片也不宜太），否則將導(dǎo)致原料干燥時(shí)厚（尤其不要超過(guò)4mm間過(guò)長(zhǎng)，而且由于干燥時(shí)原料內(nèi)部和外部受熱顯著不均勻，還極易造成原料干燥后表面硬化、顏色變切片深.通過(guò)預(yù)試驗(yàn)確定姜片厚度為2mm左右

4、，時(shí)盡量保持均勻.預(yù)冷凍：為了使試驗(yàn)準(zhǔn)確，每組試驗(yàn)的預(yù)冷凍皺皮、干癟、變質(zhì)，不宜長(zhǎng)期保存，因此，一易霉?fàn)€、般都是將其加工之后進(jìn)行銷(xiāo)售.在生姜的多種加工產(chǎn)品中，生姜粉是目前國(guó)內(nèi)外利用比較廣泛的.國(guó)外在生姜粉的加工技術(shù)方面較為領(lǐng)先，他們有著成套且成熟的技術(shù)和設(shè)備，有足夠的能力和條件去國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的生姜粉的加工方優(yōu)化工藝條件.目前，法，大多是采用加熱干燥，這種方法生產(chǎn)出來(lái)的姜粉品質(zhì)低劣，尤其是姜辣素?fù)p失量較大.作者采用1真空冷凍干燥方法來(lái)加工生姜粉，旨在通過(guò)科學(xué)的試驗(yàn)及分析來(lái)確定生姜粉真空冷凍干燥的最佳固工藝條件，生產(chǎn)出高品質(zhì)的生姜粉，為調(diào)味品、體飲料、功能性食品等相關(guān)行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)原料.1.1材料與方法

5、材料與設(shè)備生姜：選用市售新鮮優(yōu)質(zhì)原料；香草醛、95%無(wú)水乙醇：分析純.HH.6FW400A型傾斜式高速萬(wàn)能粉碎機(jī)、數(shù)顯電子恒溫水浴鍋：北京中興偉業(yè)儀器有限公FA2004型電子天平：上海恒平科學(xué)儀器有限司；公司；FD2型真空冷凍干燥機(jī)：北京博醫(yī)康有限收稿日期：2011-01-06作者簡(jiǎn)介：張光杰（1982-），男，河北河間人，講師，碩士，從事食品營(yíng)養(yǎng)與檢測(cè)方面的研究與教學(xué)工作.32河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）第32卷的時(shí)間應(yīng)該相同，但一般情況下，預(yù)冷凍時(shí)間越長(zhǎng)效果越好.作者將預(yù)冷凍時(shí)間統(tǒng)一定為1h，具體溫度見(jiàn)1.2.4中的因素水平表.真空冷凍干燥：將預(yù)冷過(guò)的生姜粉放入真空冷真空度0.1kPa，

6、凍干燥機(jī)中進(jìn)行干燥，溫度-55，時(shí)間見(jiàn)1.2.4中的因素水平表.真空冷凍干燥時(shí)，真空冷凍干燥機(jī)一定要密封嚴(yán)，以免漏氣影響干燥.由于本試驗(yàn)是真空冷凍干燥，所以當(dāng)生姜干燥完成破除真空后，大量的空氣進(jìn)入，會(huì)造成干燥后干燥好的生姜應(yīng)該的生姜吸潮.故在試驗(yàn)過(guò)程中，立即放入干燥器中至室溫，以防止由于溫度過(guò)低在干燥過(guò)程中吸濕而影響得率.粉碎和篩分：對(duì)干燥后的姜片進(jìn)行粉碎處理（粉碎過(guò)程中避免局部高溫）.然后采用60目的分表1外觀30分2730（微黃色或乳白色）1826（深黃色）18（褐色）氣味30分2730（生姜辛辣味）1826（味淡）18（焦味）樣篩，去除生姜粉中的大顆粒雜質(zhì)，尤其是未能粉碎的生姜纖維.1.

7、2.3生姜粉相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定方法得率：得率為生姜粉干重與所用新鮮生姜質(zhì)量的百分比.含水率：利用直接干燥法進(jìn)行測(cè)定，即為樣品烘干前后質(zhì)量之差與樣品烘干前質(zhì)量的百分比.水合能力：見(jiàn)文獻(xiàn)3.姜辣素含量：紫外分光光度法4.感官評(píng)價(jià)方法：選10位有經(jīng)驗(yàn)評(píng)委，分別對(duì)3組產(chǎn)品的外觀、氣味、滋味、組織狀態(tài)4個(gè)方面進(jìn)行評(píng)定，評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1.將評(píng)委對(duì)每種生姜粉的最后得分綜合起來(lái)取平均值，該值即為此生姜粉的最后得分.生姜粉感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)滋味20分1720（生姜辣味）1016（稍苦味）10（苦味）組織狀態(tài)20分1720（細(xì)膩均勻一致）1016（有少許硬塊）10（許多）1.2.4真空冷凍干燥工藝優(yōu)化行對(duì)比分析.作者在參考大

8、量資料和試驗(yàn)對(duì)比后，選擇物料預(yù)冷凍溫度和干燥時(shí)間為影響因素，以切片厚度、含水量、溶水性和姜辣素含量為衡量生姜粉得率、品質(zhì)的主要指標(biāo)，通過(guò)L（正交試驗(yàn)來(lái)確定生姜93）42.1結(jié)果與分析真空冷凍干燥工藝的優(yōu)化真空冷凍干燥工藝優(yōu)化的正交試驗(yàn)方案和試粉的最優(yōu)參數(shù)，并選擇合適的因素水平，見(jiàn)表2.表2因素水平表水平123因素A切片厚度/mm123B預(yù)冷溫度/%-18-36-54C干燥時(shí)間/h122436驗(yàn)結(jié)果及極差分析見(jiàn)表3、表4.由表4可看出，對(duì)不同的指標(biāo)而言，因素主次及水平優(yōu)勢(shì)可能相差很大，對(duì)于不同指標(biāo)的各個(gè)因素最優(yōu)組合是不相同的.作者采用排隊(duì)評(píng)分法來(lái)解決多指標(biāo)優(yōu)化的問(wèn)第5號(hào)試驗(yàn)得率8.994%為最題

9、.在試驗(yàn)結(jié)果中，高，給10分；第8號(hào)試驗(yàn)得率6.032%為最低，給1分.對(duì)其他號(hào)試驗(yàn)各指標(biāo)值的得分，視其與該指標(biāo)優(yōu)秀值的差異按比例打分，具體計(jì)算方法見(jiàn)式1.其他3個(gè)指標(biāo)都按相同方法評(píng)分，然后對(duì)每號(hào)試驗(yàn)的所有指標(biāo)的分?jǐn)?shù)相加即得綜合評(píng)分，具體結(jié)得到新果如表5所示.依據(jù)每號(hào)試驗(yàn)的綜合評(píng)分，的正交試驗(yàn)結(jié)果及分析，如表6所示.!#"#$由于本試驗(yàn)選擇姜辣素含量、水分含量、得率及溶水性作為影響指標(biāo)，屬于多指標(biāo)試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，故對(duì)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的分析應(yīng)從各方面考慮，兼顧得失，綜合決定因素主次及最優(yōu)水平組合.常用的多指標(biāo)正交試驗(yàn)分析方法有“綜合評(píng)分法”和“綜5合平衡法”，作者選擇“綜合評(píng)分法”中的“排隊(duì)

10、評(píng).分法”1.2.53種干燥方法對(duì)生姜粉物理性質(zhì)的影響將真空冷凍干燥方法得到的生姜粉與微波干燥及熱風(fēng)干燥得到的生姜粉在得率（%）、水合能力（g.g-1）、姜辣素含量（%）及感官評(píng)分等4個(gè)方面進(jìn)DFij=10+=y-yijcj（1）式（1）中，DFij為第i號(hào)試驗(yàn)第j個(gè)指標(biāo)值的得分（i=1，2，9；j=1，2，3），為比例系數(shù)，yyj、ycj分第3期張光杰，等：真空冷凍干燥生姜粉工藝研究表3正交試驗(yàn)方案及結(jié)果33試驗(yàn)號(hào)123456789A111222333B123123123C123231312空列123312231得率/%8.2938.5248.7658.9898.9947.9737.9936

11、.0328.1331水分含量/%水合能力（/g·g-）姜辣素含量/%5.0434.7474.2385.1534.9955.7625.4179.6985.4793.3033.4533.4763.3953.4023.0263.3392.9843.0470.7690.7360.6950.7310.7890.7780.7630.8030.787表4各因素極差分析試驗(yàn)指標(biāo)k1k2得率k3Rk1k2水分含量k3Rk1k2水合能力k3Rk1k2姜辣素含量k3RA8.5278.6527.3861.2664.6735.3036.8652.1923.4113.2743.1230.2880.7530.76

12、60.7840.031B8.4257.8508.2900.5755.2016.4805.1601.3203.3463.2803.1830.1630.7540.7800.7690.026C7.4338.5498.5841.1516.8315.1264.8831.9483.1043.2983.4060.3020.7830.7550.7640.028D8.4738.1637.9290.5445.1695.3096.3631.1943.2513.2733.2850.0340.7820.7630.7580.024ACBA3B2C1CABA1B1C3ACBA3B2C1ACBA2B1C3因素主次較優(yōu)方案表6

13、排隊(duì)評(píng)分法正交試驗(yàn)結(jié)果及分析表5試驗(yàn)號(hào)123456789得率/%7.878.579.309.9810.006.906.961.007.38/%2.331.841.002.512.253.512.9410.003.05排隊(duì)評(píng)分法結(jié)果姜辣素含量/%7.174.421.004.008.837.926.6710.008.67（/g·g）-1試驗(yàn)號(hào)12324.2024.4121.3025.0129.7320.0924.0622.0021.25456789k1k2k3RA11122233323.3024.9422.442.51B12312312324.4225.3820.884.50C12323

14、131222.1023.5625.032.93空列12331223125.0622.8522.772.29綜合評(píng)分24.2024.4121.3025.0129.7320.0924.0622.0021.25=212.05水分含量水合能力6.849.5810.008.528.651.777.491.002.15綜合評(píng)分別為第j個(gè)指標(biāo)中的最優(yōu)及最差值，yij為第j個(gè)指標(biāo)中最優(yōu)及最差值以外的其他值.由表6可知，綜合考慮得率、水分含量、水合能力及姜辣素含量指標(biāo)，最佳真空冷凍干燥工藝條件為A2B2C3，即物料切片厚度2mm、預(yù)冷凍溫度-36、干燥時(shí)間36h.根據(jù)極差分析可知，3個(gè)因含水量等指標(biāo)的綜合影響順

15、序?yàn)镃>B>素對(duì)得率、A，即干燥時(shí)間>預(yù)冷溫度>切片厚度.2.2不同干燥方法對(duì)生姜粉物理性質(zhì)的影響不同干燥方法對(duì)生姜粉物理性質(zhì)的影響見(jiàn)圖1.34河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）第32卷預(yù)生姜粉的綜合最優(yōu)工藝參數(shù)為：物料厚度2mm、冷凍溫度-36、干燥時(shí)間36h，且3個(gè)因素對(duì)綜預(yù)冷溫度、合指標(biāo)的影響順序依次為：干燥時(shí)間、切片厚度.通過(guò)將真空冷凍干燥法與微波干燥法及熱風(fēng)干燥法進(jìn)行比較可以得出結(jié)論：真空冷凍干燥的生姜粉得率和水合能力較高，水分含量最低，感官注：為便于比較，將得率、水合能力及姜辣素含量3個(gè)指標(biāo)值都擴(kuò)大10倍.性能最好，且易粉碎，故真空冷凍干燥方法整體上明顯優(yōu)于另外

16、兩種干燥方法.圖1不同干燥方法對(duì)生姜粉性質(zhì)的影響參考文獻(xiàn)：從圖1可看出，真空冷凍干燥成品的得率、姜辣素含量及感官評(píng)分都是最高的，而水合能力最低，這是由于水合能力的大小同纖維的持水能力和真空冷凍干燥得到淀粉的含量與性質(zhì)有關(guān).因此，的生姜粉品質(zhì)整體上明顯優(yōu)于微波干燥法和熱風(fēng)干燥法.蘇曉玲，沈雅琴.干姜現(xiàn)代藥理研1張明發(fā)，究概述J.中國(guó)中醫(yī)藥科技，1996（2）：46-48.2朱恩俊.優(yōu)化生姜粉加工工藝的實(shí)驗(yàn)研究J.食品工業(yè)科技，2008（8）：194.王璋，蔡寶玉，等.大豆分離蛋白的組3謝良，成與功能性質(zhì)J.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2000（12）：6-10.J.4朱恩俊.生姜粉加工及品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定中國(guó)調(diào)味

17、品，2009（1）：72-74.湖北汽5苑玉鳳.多指標(biāo)正交試驗(yàn)分析J車(chē)工業(yè)學(xué)報(bào)，2005（4）：53-56.3結(jié)論選擇得率、水分含量、水合能力及姜辣素含量為影響指標(biāo)，以切片厚度、預(yù)冷溫度及干燥時(shí)間為影響因素，運(yùn)用多指標(biāo)正交試驗(yàn)對(duì)真空冷凍干燥生姜粉的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，得到真空冷凍干燥STUDYONTHEVACUUMFREEZE-DRYINGTECHNOLOGYOFGINGERPOWDERZHANGGuang-jie,YUANChao,LIFeng（FacultyofBiologyandFoodstuffEngineering,AnyangCollegeofEngineering,Anyang4

18、55000,China）Abstract：Takingthemoisturecontent,theyield,thehydratabilityandthegingerolcontentastheevaluatingindexes,thepaperdeterminedtheoptimalprocessparametersofthevacuumfreeze-dryingtechnologyofgingerpowderthroughmulti-indexorthogonalexperiments.Theoptimalprocessparameterswereasfollows:materialthickness2mm,pre-freezingtemperature-36anddryingtime36hours.Th