豆腐是我国以及越南、日本等国家常见食材,有“植物肉”的美誉。但豆腐中含大量蛋白质,因而易腐败变质,市场贩卖的板豆腐比成盒包装的豆腐更容易被污染,货架期短而不便贮藏,同时因运输与销售等因素的制约,限制了豆腐及豆制品生产加工行业的发展。
真空冷冻干燥
真空冷冻干燥技术是一种物质干燥的常用手段,真空冷冻干燥能除掉90%以上水分,冷冻干燥物质得以长期储存,利用真空、充氮技术包装冷冻干燥食品,可实现约2 a不腐坏变质。
东北农业大学食品学院的邹晓霜、李佳妮、姜楠等人以填充豆腐为原料,优化冷冻干燥豆腐加工过程中各工艺参数,为生产方便冷冻干燥豆腐及真空冷冻干燥技术在豆腐加工领域的应用及产业化发展提供借鉴。
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豆腐共晶点及共熔点温度确定
由结果可知,豆腐共晶点温度为-22.0 ℃,共熔点温度为-19.0 ℃,由此确定豆腐的最终冻结温度在-22.0 ℃以下,同时应保证冰晶升华期间物料温度不会高于共熔点温度。
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单因素试验结果
2.1物料厚度的影响
物料厚度对冷冻干燥豆腐复水比影响并非十分显着,但对冷冻干燥后质量的影响较大。物料切片厚度越薄,传热传质的阻力便越小,内部水分易于往外部递传递,干燥结束后含水率就越低,复水性也越好,冷冻干燥质量越低;相反,切片过厚,升华干燥阶段后期物料表面温度便越高,冷冻干燥时消耗能源也多,复水效果欠佳。综合分析,选择豆腐物料厚度为8 mm进行优化试验。
2.2预冻降温速率的影响
预冻降温速率不同,其冷冻干燥豆腐的复水比及质量也不相同,且基本符合预冻降温速率越大,复水率越高、质量越低的特点。本实验选择降温速率0.6 ℃/min为最优值。
2.3冷阱温度的影响
冷阱温度对冷冻干燥过程及冷冻干燥效果影响显着,确定冷阱温度的最佳值为-50 ℃。
2.4干燥室真空度的影响
干燥室真空度高低对冷冻干燥效果有较显着影响。结果显示,当干燥室压力高于65 Pa时,增大压强复水比反而略有降低,质量会相应增加。综合考虑,确定干燥室真空度的最佳值为65 Pa。
2.5加热板温度的影响
加热板温度对冷冻干燥豆腐复水比及质量有明显影响。复水比随着加热板加热温度的升高而升高,冷冻干燥后物料质量随之降低。当加热板温度较低时,豆腐得不到足够热量,水蒸气逸出困难,干燥后豆腐水分残留量大,冷冻干燥效果差。随后,加热板温度逐渐升高,在50~55 ℃时复水比效果达到峰值。综合考虑,加热板温度设置为50 ℃将更利于工业化生产。
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响应面试验结果
以物料厚度、预冻降温速率、冷阱温度、真空度及加热板温度为自变量,以冷冻干燥豆腐的复水比(R1)、冷冻干燥后豆腐质量(R2)为响应值进行响应面试验。
选取影响显着的交互作用进行响应面分析
得到最优工艺为物料厚度7.1 mm、预冻降温速率0.62 ℃/min、冷阱温度-51.3 ℃、真空度66.6 Pa、加热板温度50.9 ℃,响应值冷冻干燥豆腐复水比最优值为9.42。
选取极显着影响交互作用做响应面分析
得到最优工艺为物料厚度10 mm、预冻降温速率0.70 ℃/min、冷阱温度-52 ℃、真空度65.3 Pa、加热板温度48.2 ℃,响应值冷冻干燥豆腐质量最优值为0.068 9 g。
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结 论
经复水比与质量的响应面联合求解分析确定豆腐的真空冷冻干燥的工艺条件为:物料厚度9.00 mm、预冻降温速率0.70 ℃/min、冷阱温度-48.7 ℃、真空度70 Pa、加热板温度51.9 ℃。验证实验得到冷冻干燥后豆腐的复水比为9.42,冷冻干燥质量为0.073 1 g,进一步验证本研究的最佳冷冻干燥工艺条件,为方便豆制品开发提供了一定的理论基础。