云　霞,韓學宏,農紹莊,楊　紅
          (大連輕工業學院生物與食品工程學院,遼寧大連116034)

    摘要:以3 年生刺參( S tichopus japonicus) 為實驗材料,樣品平均體質量125 g。水發后在凍干機上對其進行真空冷凍干燥試驗。通過實驗提出:凍結溫度為( - 25 ±1) ℃,冷阱溫度為- 29～ - 31 ℃,真空度為10～20 Pa ,凍干最終溫度為60 ℃,并給出了對應于海參的冷凍干燥曲線以方便控制升華干燥速度。實驗表明,真空冷凍干燥的海參經復水后口感與水發的海參相同,且保持了海參的營養、色澤和形狀。
    關鍵詞:海參;真空冷凍干燥;工藝

    　海參被稱為海中人參,是高蛋白、低膽固醇,富含多種生理活性物質的營養保健佳品,且具有抗腫瘤及抗凝血的作用。近幾年,遼寧南部沿海地區的海參養殖業發展迅速,隨著養殖產量的增加,如何延長海參的保質期,以及如何簡化海參食用前的處理方法以達到方便食用的目的成為人們關注的焦點。因此,海參的深加工技術已成為國內外同行研究的熱點課題。真空冷凍干燥技術是將含水物料在低溫狀態下凍結,然后在真空條件下使冰直接升華為水蒸氣并排走,從而脫去物料中的水分使物料干燥的一項高新技術,它是隨制冷、真空、生物、電子等技術的發展而迅速興起的一項多學科綜合應用技術,在食品深加工中已有應用[1 - 3 ] ,但在海參中的應用尚未見報道。本研究旨為加工即食凍干海參提供有益的參考。
1 　材料與方法
1.1 　材料
    采用遼寧長海縣3 年生刺參( Stichopus japonicus) ,活海參平均體質量為125 g。
1.2 　樣品處理
    將活海參放入蓄養網箱,置于40～100 cm 深的海水中蓄養1 夜,使之吐盡泥沙。然后,人工刺激使海參吐出腸子,再將吐出腸子后的海參腹部切開1 個1/ 3 體長的小口,取出內臟、洗凈后,進行鹽漬處理。
    挑選品質好、外形完整、肉質厚度相近的鹽漬海參,沿有缺口的一側縱向剖開,去掉海參嘴和筋,清水洗凈。再采用傳統的水發工藝水發海參[4 ] ,要嚴格控制水發海參的大小。
1.3 　分析方法
1.3.1 　收縮率的測定[ 5 ] 　冷凍干燥前后海參的體長差與冷凍干燥前海參的體長之比。
1.3.2 　復水膨脹率的測定　復水前后海參的體長差與復水后海參的體長之比。
1.3.3 　營養成分的測定[6 ] 　粗蛋白質測定采用微量凱氏定氮法;粗脂肪測定采用索氏抽提法;碳水化合物測定采用苯酚硫酸法;粗灰分測定采用重量法;水分測定采用紅外線水分快速干燥法。重復測定3 次。
1.4 　真空冷凍干燥工藝流程設計
    參考食品深加工中所用的工藝技術[7 ] ,設計出圖1 所示的真空冷凍干燥工藝,并按照圖1 的流程進行試驗,對各指標在關鍵點處進行測定。
    凍干機的型號為博醫康LYO - 20E ,加熱功率30 kW ,工作真空度5～50 Pa。料盤面積20 m2 ,具有溫度、壓力自動測試控制系統。
1.5 　條件設定
1.5.1 　冷凍溫度　將水發海參凍結是為真空干燥.做準備。冷凍溫度不同,真空干燥時間會有所不同。為縮短真空干燥時間,并使真空冷凍干燥后的海參有較好的外形,分別選擇冷凍溫度- 20 ℃、- 25 ℃、- 35 ℃和- 40 ℃進行凍結,并使之完全凍結后再進行真空干燥,待溫度傳感器指示干燥結束后,分別統計不同冷凍溫度下所需的真空干燥時間和檢驗海參
的外觀形狀。
             
1.5.2 　冷阱溫度與真空度　真空度與冷阱溫度有著密切的關系。實驗將冷阱溫度分別控制在- 23～- 25 ℃、- 25～ - 27 ℃、- 27～ - 29 ℃、- 29～- 31 ℃和- 35～ - 40 ℃的范圍內,觀察真空度的波動范圍,并分別統計海參在各條件下的真空干燥時間,再由6 個專業人員評判海參的干燥效果和海參的復水效果。
1.5.3 　干燥最終溫度　在冷凍溫度- 25 ℃、真空度10 ～20 Pa 的條件下,將干燥最終溫度控制在40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃和80 ℃進行實驗,以確定適合于海參的真空冷凍干燥曲線。
2 　結果
    針對海參的原料特性,在要求保證其營養成分不損失的前提下,研究能夠使海參外觀形狀保持不變、復水后即可食用的真空冷凍干燥工藝。實驗結果表明,根據圖1 的工藝技術對海參進行真空冷凍干燥時,達到此要求的關鍵是合理地選擇冷凍溫度、真空度、冷阱溫度、物料溫度和升華干燥速度等。
2.1 　冷凍工藝條件的選擇
    按照表1 設定的冷凍溫度進行實驗。結果表明,將冷凍溫度控制在- 25 ℃時凍結海參較為合適,不僅凍干后海參能夠保持原有形狀、海參體壁孔隙適中, 而且真空干燥時間相對較短; 溫度高于- 20 ℃,凍干后的海參體壁空隙較大,影響外觀;溫度低于- 35 ℃,升華干燥速度明顯減慢,且真空冷凍干燥時易使海參體壁產生冰塌,使凍干后的海參變形。實驗得到各冷凍溫度下的真空干燥時間和海參外觀形狀見表1 。
             
2.2 　真空干燥工藝條件的選擇
    將凍結的海參送入真空干燥倉后,需重點控制的參數是真空度、冷阱溫度、物料溫度和升華干燥速度。
2.2.1 　冷阱溫度與真空度的關系
    當海參送入真空干燥倉后,因真空冷凍干燥機抽真空的速率是固定的,因此,真空度的高低取決于冷阱溫度。冷阱溫度越低,真空度就越高(見表2) 。由表2 可以看出,為合理利用冷阱捕捉水的能力及減少加熱能源和制冷能源的消耗,將冷阱溫度控制在- 29～ - 31 ℃范圍內,真空度維持在10～20 Pa ,此時的真空干燥時間最短,僅為18 h ,且海參的干燥效果和復水效果均比其他條件好。

2.2.2 　適合于海參的真空冷凍干燥曲線
    實驗過程中需要記錄海參表面溫度、海參芯部溫度、冷阱溫度、干燥室真空度隨真空干燥時間的變化關系,然后繪制真空冷凍干燥曲線。真空冷凍干燥曲線不僅能反映冷凍干燥機的性能,而且對實際生產具有一定的指導意義。
    海參凍干最終溫度的控制極為重要(見表3) 。從表3 的實驗結果發現如果凍干最終溫度低,真空干燥時間就長;如果凍干最終溫度高,真空干燥時間則短。但此時海參表面的冰還未來得及升華,其內部的冰就已經溶化,也就是海參體壁產生了冰塌現象,造成凍干后的海參變形[1 ,7 ] 。為使凍干后的海參外觀形狀保持不變,并盡量縮短海參的真空干燥時間。在冷凍溫度- 25 ℃、真空度10～20 Pa 的條件下,最佳凍干最終溫度為60 ℃。
                     
    升華干燥速度取決于加熱速度,也就是加熱功率一定要控制適當,尤其是加熱初期。升華干燥速度慢,真空干燥時間就長;升華干燥速快易造成溫度失控,導致加工過程偏離真空冷凍干燥曲線。通常,在真空度達到要求后,控制海參表面在10 h左右達到最佳凍干最終溫度;海參芯部在14 h 左右達到最佳凍干最終溫度,然后保持此溫度至海參出倉。也就是說,如果嚴格按照圖2 所示的海參的真空冷凍干燥曲線控制升華干燥速度,便可保證在較短的真空干燥時間內獲得營養及外觀形狀均佳的凍干海參。
           
3 　凍干海參的質量指標
    按照本實驗研究的真空冷凍干燥工藝加工的凍干海參,其感官與理化指標均與凍干前保持一致。
3.1 　感官指標
3.1.1 　組織結構變化　海參經凍干后體壁空隙適中、基本保持凍干前的體積和形狀,收縮率為(915 ±0145) %。將凍干海參浸泡在25 ℃的蒸餾水中,每隔1 h 觀察1 次復水效果(表4) 。從觀察的結果可以看出,25 ℃復水6 h 后凍干海參的切口處已無白茬,且口感較好,無發棉、發干和發渣感。凍干海參復水后的膨脹率為(913 ±0132) % ,與凍干后海參的
收縮率基本保持一致。