真空冷冻干燥水产品的技术分析_徐瑛

真空冷冻干燥水产品的技术分析

徐瑛,陈天及,谢堃

(上海水产大学食品学院,上海200090)

摘要:通过对水产品特点的剖析,阐述了水产品真空冷冻干燥中前处理、预冻、升华干燥及解析干燥四个过程的工艺特点和技术参数。在对鱼、虾、贝三大类水产品进行差异分析后,得出了不同种类水产品真空冷冻干燥工艺上的区别。同时,针对上述分析指出了水产品冻干过程中存在的一些技术难点。

关键词:真空冷冻干燥;水产品;冻干工艺;技术参数

真空冷冻干燥过程是通过调节冻干机的板层控制温度,将湿物料冻结到共晶点温度以下,在保证物料中水分完全冻结成小冰晶的情况下对冷阱进行降温,当降至适当温度时,使用真空泵对箱体抽真空,使箱体内部维持在一个较低的真空度,这一过程使物料中的水分由固态冰直接升华成气态水蒸气。然后再用真空系统的冷阱将水蒸气冷凝,降低物料中的水分含量,从而获得干燥脱水制品。

水产品由于其风味独特,含有丰富的蛋白质等营养物质,但这些营养物质在高温条件下,很容易发生变化,致使食品腐败变质。而水产品低温脱水加工技术能较好地保持水产品原有的品质。经过真空冷冻干燥技术的加工,可以提高产品的质量,延长产品的保质期,方便长途运输、贮藏和消费。

1 水产品真空冷冻干燥过程特点

水产品真空冷冻干燥的工艺流程分为前处理、预冻、升华干燥、解析干燥及后处理(主要指真空包装)等过程,各个过程的特点如下:

1.1 前处理

真空冷冻干燥一般不宜带骨刺和脂肪干燥。骨刺会大大延长干燥所需时间,而鱼类脂肪组织的熔点较低,在干燥时间长、干燥温度偏高时会发生熔化。脂肪组织含水较少,即使是冻干初期,食品表面冰晶升华后,如干物料的温度升高时,表层脂肪组织也有可能熔化,液体油脂会堵塞冻干层中的空穴,阻碍冰晶升华,从而导致产品崩塌[1]。另外,鱼肉脂肪经冻干加工后自由表面积大大增加,会导致干品迅速氧化腐败。所以,冻干前应剔除过多的脂肪。

沥水过程对水产品冻干来说是不可缺少的一步,它可以去除产品中部分水分,减少后续冻干的负荷,但沥水时间不宜过长,以免水产品氧化变质。装盘过程中,应注意对鱼体色泽容易消失的鱼类,如黄鱼,尽可能避免其带色部分与空气接触,否则会氧化变色,影响冻干成品外观。一般将物料分为上下两层,底层带色部分向上,上层带色部分向下。带鱼背部的色素与空气接触后容易变红,应将其腹部向外,背部朝内[2]。

1.2 预冻

水产品开始冻结的温度为-0.6~-2 ,当通过最大冰晶生成带(-1~-5 )后,约有80%的水冻结,当降温至-18 时,水产品的冻结率为95%。因此,水产品的共晶点一般在-20-25 ,预冻温度一般选为共晶点以下5 为宜[3]。

水产品的含水量一般为70%~85%,通过最大冰晶生成带后,从初温降至冰点,在此温度范围内微生物和酶的作用不能抑制。若在此阶段停留时间过长,水产品的品质就会下降,从-5 到终温,微生物和酶要到-15 以下才能抑制,故也必须加速通过此阶段。此外,鱼肉肌球蛋白在-2~-3 变性最大, 淀粉的 化在1~-1 进行最快,所以,必须快速通过-1~-5 温度区域[4]。但快速冻结时鱼体内外温差应力会导致鱼体结构的急剧破裂,从而降低复水的速率。慢速冻结冰晶升华后遗留下来的孔隙较大,有利于后续水蒸气的排出,也有助于冻干后期水蒸气向表面迁移及冻干产品的复水。但慢冻形成的大

冰晶会挤破鱼肉的组织细胞,造成复水后水产品的汁液流失,品质下降,复水性差。结合以上两方面,水产品真空冷冻干燥的预冻方式应选为中快速冻结。

1.3 升华干燥

真空箱内真空度一般在10m i n内应达到设定的真空度,以防止水分升华过慢而导致物料升温崩塌。当产品温度为-30 时,冰所对应的饱和蒸气压约为38Pa,所以箱体真空度必须控制在38Pa以下,否则冰晶难以升华,无法完成一次干燥[5]。同时,在此温度下,冰的升华潜热为2771kJ kg-1,有必要对板层进行适当加热,补给水产品中冰晶升华时所需的热量,以免因过度消耗自身热量而造成产品彻底冻结。实验研究表明,真空冷冻干燥水产品时,干燥室的压力在30 ~35Pa为宜。

1.4 解析干燥

鱼虾贝肉组织中的肌动球蛋白在解析干燥过程中会催化腺嘌呤核苷酸(ATP)水解为腺嘌呤核苷二磷酸和无机磷酸盐。干燥温度为50 时,水产品ATP-ase的活性残存率为75%~80%,持水能力约为1.00g水/(g固形物),但当干燥温度升高至80 时,ATP-ase的活性残存率仅为55%~ 60%,持水能力下降为0.87g水/(g固形物)[6]。可见,解析干燥过程的干燥温度将会大大影响水产品的蛋白质变性和持水能力。因此,这一阶段产品温度不宜高于50 ,且升温速度不宜过快,以免导致箱压过高,产品表面出现焦糊现象。

2不同水产品真空冷冻干燥差异分析

由于不同种类水产品的组织结构、水分含量及冻干工艺均有较大差异,因而真空冷冻干燥工艺也有着显著区别。

2.1 鱼类

水产原料中鱼类的水分含量一般在75%~ 80%,浸出物含量为1%~5%。鱼肉组织主要由肌肉纤维构成。切割时应使切割面垂直于肌纤维的方向,使冻干时冰的升华界面的移动方向与肉的纹理一致,并保持与热流方向平行,这样对传热和传质都有利。当热量垂直于肉的纹理方向传递时,升华的水蒸气难以向外扩散外逸,导致干燥速率降低,冻干产品复水较难[7]。

鱼类死后的僵直先于畜禽类,这一阶段鱼肉的新鲜度高,但肌肉变得僵硬,组织紧密,失去弹性,冻干品复水后口感差,消化率低,不宜食用。僵直期过后,鱼肉开始软化,恢复原有弹性,由于鱼类含水多、组织柔嫩,经过软化后很快就会腐败变质,因此应在其软化前进行冻干。实验证明,鱼类死后12~24h内冻干,复水后的肉质弹性、口感均较满意。

鱼肉经预冻处理后,其肌球蛋白就会变性。因此在对食用肌原纤维不稳定的鱼肉进行冻干加工时,需要加强对原料鱼肉的处理,防止肌原纤维蛋白的变性。

相比之下,乌贼、鱿鱼类的胴体和头腕部基本上均可食用;无大的骨骼,故净肉率高。肌纤维密集,结构紧致,冻结时其组织几乎不受损伤。由于此类水产品的肌肉具有橡胶状的弹性特征,解析干燥阶段加热温度可提高至60 ,提高冻干效率。乌贼、鱿鱼冻干复水后能保持原有的风味和持水能力,冻干成品具有一定硬度,便于运输和保藏。

2.2 虾类

虾类水分含量为76%~78%,脂肪含量低。虾肉肌纤维比较细,组织蛋白质结构松软,既无鱼腥,也无骨刺。日本龙虾的含壳率高,故其出肉率只有40%~43%;而壳不发达的斑节虾,其出肉率为54%~56%,基围虾的出肉率可达60%,比较适合作为真空冷冻干燥的原料。冻干解析阶段加热温度不宜超过35 。冻干虾仁复水烹调后,其色、香、味和营养与烹调鲜虾仁相当。

2.3 贝类

淡水贝类多以鲜活品上市,而海产贝类鲜活品相对较少,多以冷冻品、干制品等形式上市。因此,真空冷冻干燥海产贝类比较符合市场需求。

贝类水分含量大约在75%~85%,肌肉中浸出物含量为10%~12%。其质量组成各有特点,与鱼类大不相同。相比较其他水产品,贝肉肌肉较嫩,但贝类的肉和内脏难以区分,出肉率较低。鲍鱼除内脏后的出肉率可达50%左右,文蛤为25%左右,蛤仔为15%左右。作为真空冷冻干燥原料,应尽可能选择出肉率和营养价值高的贝类。

贝肉较易腐败变质,开壳后的工艺流程最好在低温下进行。采用冷冻干燥对贝类进行干制处