不同尺寸干燥皮蛋粒加工工艺研究

李林笑，汪兰，张依洁，吴文锦，丁安子，熊光权，孙静，杜金平

（1.湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所/湖北省农业科技创新中心农产品加工研究分中心，湖北武汉430064；2.华中农业大学楚天学院食品与生物科技学院，湖北武汉430070；3.广西大学动物科技技术学院，广西南宁530000）

不同尺寸干燥皮蛋粒加工工艺研究

李林笑1，2，3，汪兰1，*，张依洁1，吴文锦1，丁安子1，熊光权1，孙静1，杜金平1

（1.湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所/湖北省农业科技创新中心农产品加工研究分中心，湖北武汉430064；2.华中农业大学楚天学院食品与生物科技学院，湖北武汉430070；3.广西大学动物科技技术学院，广西南宁530000）

以新鲜皮蛋为原料，研究热风干燥和真空冷冻干燥两种干燥方式对不同尺寸皮蛋粒品质的影响，从复水性，色泽，弹性和硬度等指标对比，经真空冷冻干燥的脱水皮蛋粒品质上要好于热风干燥；对不同尺寸皮蛋粒的热风干燥进行了干燥动力学的研究并绘制了干燥曲线，发现皮蛋粒尺寸越小，其干燥速率越大。建立了皮蛋粒干燥动力学模型，得出Logarithmic模型对不同尺寸皮蛋粒的拟合效果最好。

热风干燥；真空冷冻干燥；干燥曲线；干燥动力学

皮蛋又称松花蛋、变蛋、灰包蛋等，是一种汉族传统风味蛋制品。口感鲜滑爽口，色香味均有独到之处，它不但是美味佳肴，而且还有一定的药用价值。

目前，国内对皮蛋的研究都主要集中在腌制工艺［1-3］，风味［4］，保鲜工艺［5］以及储藏工艺［6］的改进与优化上，而对皮蛋的干燥技术的研究较少。通过参考相关文献，得知皮蛋在25℃下储藏至105 d，就失去其食用价值。储藏120 d出现异味，变质［6］，保质期较短。而干燥正是有效解决去皮皮蛋保质期短的有效途径。经过脱水的皮蛋颗粒水分含量降至30%，水分活度控制在0.7以下，使微生物和酶处于失活状态，经密封或真空包装后保存期可达2年～3年；与新鲜原料相比，质量减轻3倍～4倍［7］。这一特性使脱水皮蛋粒能应用到方便皮蛋瘦肉粥，速食皮蛋汤等快捷食品当中去。因此，对皮蛋干燥工艺的研究是十分有必要的。

干燥动力学是一门研究物料含水率随时间的变化规律，为干燥设备的选择、干燥工艺参数的确定和产业化工业生产提供理论依据的学科［8］。

本文从热风干燥与真空冷冻干燥对干燥皮蛋粒品质的影响和不同尺寸皮蛋粒热风干燥动力学模型的构建这两方面来研究皮蛋粒的干燥特性，对比不同干燥方式对皮蛋粒品质的影响，并对皮蛋粒热风干燥动力学进行模拟，建立干燥动力模型，对皮蛋粒干燥过程进行检测和控制，为新型皮蛋制品的保存及加工提供理论依据和技术参考。

1材料与方法

1.1试验材料

皮蛋：荆州市离湖禽蛋有限公司提供。

1.2主要试验装置

BHX-I热风干燥箱：中国艾博公司；Delta1-24LSC christ冻干机：Martin Christ；JY1002电子天平：上海舜宇恒平仪器厂；CR-400色差仪：柯尼卡；TA-XTPlus食品物性测试仪：英国SMS公司。

1.3方法

1.3.1干燥方式

热风干燥：将新鲜皮蛋带壳预煮后分别制成0.5、1、1.5 cm的正方体颗粒，分别在50℃下干燥，每隔1 h测定质量变化，每个样品重复3次［9-10］。

真空冷冻干燥：将新鲜皮蛋带壳预煮后分别制成0.5、1、1.5 cm的正方体颗粒，在-40℃冰柜中冷冻48 h。冷冻干燥条件：5℃，151 mbar（1 mbar=100 Pa）的压强下主干燥10 h；45℃，103 mbar的压强下后干燥20 h。称量2 g干燥后的项目进行复水试验，测定皮蛋粒复水比，复原率，色泽及弹性，对比两种干燥方式对皮蛋品质的影响［11-12］。

1.3.2不同尺寸皮蛋粒干燥动力学的研究

将新鲜皮蛋带壳预煮后分别制成0.5、1、1.5 cm的正方体颗粒，分别在50、55、60、65、70℃下干燥，每隔1 h测定质量变化，每个样品重复3次。依据不同温度下的重量变化数据，绘制出相应的含水量随干燥时间的变化曲线。并利用Origin 8.5软件，对试验所得的干燥曲线进行非线性回归拟合，选择合适的干燥动力学模型用于拟合皮蛋的干燥过程［8］。

1.3.3干燥动力学模型的建立［8］

利用Origin 8.5软件，对试验所得的干燥曲线进行非线性回归拟合，选择3种常用的干燥动力学模型用于拟合皮蛋的干燥过程，即Newton模型：MR=exp（-Ax），Logarithmic模型：MR=a+bexp（-kx），Wang and Singh模型：MR=1+at+bt2。试验数据和数学模型的匹配程度用相关系数R2和x2衡量，其中R2越高，x2越小，数学模型的匹配程度越好。R2和x2的计算公式分别为：

其中：MRexp，i为任意时刻含水率的试验值；MRpre，i为任意时刻含水率的预测值；为为含水率试验值的平均值；N为观察值的个数；n为模型中待定系数的个数。

1.3.4皮蛋品质的分析

取样干燥后的皮蛋粒样品2 g，加入沸水，使皮蛋粒充分复水。15 min后滤去沸水，用滤纸吸干皮蛋粒表面的多余水分。

1.3.4.1色度分析

色度色差计用标准白板校正后，调成lab模式，然后对不同尺寸皮蛋粒的蛋黄和蛋清部分分别进行色度测量，并记录其数据。

1.3.4.2质构分析

物性测试仪进行高度矫正后对不同尺寸的皮蛋粒样品的TPA特性中的弹性和硬度进行测试，采用P-36R柱形探头，测试速度5 mm/s，测试形变量50%［13］。

1.3.4.3复水比与复原率

复水比与复原率的计算称取皮蛋颗粒20 g，再进行热风干燥后准确称量干燥后的总质量，记为M1（g）。称取脱水皮蛋颗粒2 g于500 mL烧杯中，加入足量沸水，塑料密封、室温放置15 min后沥出，用滤纸吸干颗粒表面的水分，再称其复水后的质量，记为M2（g）［7，14］。

式中：R为试样的复水比；M1为20 g试样干燥后的质量；M2为2 g干燥样品复水后质量；M3为2 g干燥样品对应的鲜重，g；Kb为试样的复原率。

2结果与分析

2.1热风干燥和真空冷冻干燥对皮蛋粒干燥效果的对比

2.1.1两种干燥方式对皮蛋粒复水比和复原率影响的对比

两种干燥方式对皮蛋粒复水比和复原率的影响如表1和表2所示。

不同尺寸下热风干燥的复水比与复原率均低于真空冷冻干燥样品，说明真空冷冻干燥有利于皮蛋粒复水。而皮蛋粒的尺寸对干燥影响显著，皮蛋粒尺寸越大，干燥后复水比和复原率越低，说明小尺寸有利于皮蛋粒的干燥。

表1　两种干燥方式对皮蛋粒复水比影响的对比Table 1The contrast of the water reabsorbing capacity of preserved egg particles by two kind of drying methods

表2　两种干燥方式对皮蛋粒复原率影响的对比Table 2The contrast of the water reabsorbing capacity of preserved egg particles by two kind of drying methods

2.1.2两种干燥方式对皮蛋粒色泽影响的对比

两种干燥方式对皮蛋粒色泽的影响如表3所示。

表3　两种干燥方式对皮蛋粒色泽影响的对比Table 3The contrast of the preserved egg particles color by two kind of drying methods

从蛋黄部分来看，不同尺寸下的皮蛋粒热风干燥l值和a值与冷冻干燥值样品相比区别不大，而热风干燥的b值却明显大于冷冻干燥的b值，说明两种干燥方式对皮蛋蛋黄的亮度影响不大，且冷冻干燥下蛋黄颜色比热风干燥的浅，冷冻干燥对蛋黄色泽影响优于热风干燥。而皮蛋粒尺寸对色泽的影响并不明显；从蛋清部分来看，不同尺寸下的皮蛋粒热风干燥的L值和与冷冻干燥值样品相比要小，而热风干燥的a值却明显大于冷冻干燥的a值，两种干燥方式的b值无明显规律，说明冷冻干燥的蛋清比热风干燥的亮，且色泽更接近墨绿色。而尺寸大小对蛋清的色泽也有影响，皮蛋粒尺寸越大，l值和b值越小，说明尺寸越小，蛋清的色泽越好。冷冻干燥对皮蛋粒的色泽影响优于热风干燥，且皮蛋粒尺寸越小，色泽越好。

2.1.3两种干燥方式对皮蛋粒弹性影响的对比

两种干燥方式对皮蛋粒弹性的影响如表4所示。

表4　两种干燥方式对皮蛋粒弹性影响的对比Table 4The contrast of the preserved egg particles springiness by two kind of drying methods

从弹性值来看，热风干燥与真空冷冻干燥两种方式对皮蛋粒弹性的影响不大；尺寸对皮蛋粒弹性的影响也不明显。

2.1.4两种干燥方式对皮蛋粒硬度影响的对比

两种干燥方式对皮蛋粒硬度的影响如表5所示。

表5　两种干燥方式对皮蛋粒硬度影响的对比Table 5The contrast of the preserved egg particles hardness by two kind of drying methods

不同尺寸下热风干燥的硬度均高于真空冷冻干燥样品，说明真空冷冻干燥有利于皮蛋粒复水。而皮蛋粒的尺寸对硬度的影响也十分显著，皮蛋粒尺寸越大，干燥后复水的硬度越高，说明小尺寸皮蛋粒复水后品质更好。

综上所述，复水性上，真空冷冻干燥处理后的皮蛋粒在复水比上要好于热风干燥，在复原率上略优于热风干燥。色度上，综合蛋黄和蛋清部分，冷冻干燥方式优于热风干燥，弹性上，两种干燥方式的弹性值找不到明显规律且相差不大，硬度上，经真空冷冻干燥处理的皮蛋粒硬度远小于热风干燥，而在两种干燥方式对弹性影响不大的前提下，就硬度而言，冷冻干燥对皮蛋粒的影响要优于热风干燥。所以，真空冷冻干燥工艺对皮蛋粒品质的影响要优于热风干燥。且尺寸较小的皮蛋粒各项品质指标上要优于尺寸较大的皮蛋粒。

2.2不同尺寸皮蛋粒的热风干燥动力学模型

2.2.1不同尺寸皮蛋颗粒的干燥曲线

不同尺寸皮蛋颗粒的干燥曲线如图1、图2、图3所示。

图10　.5 cm皮蛋颗粒的干燥曲线Fig.1Drying curves of 0.5 cm preserved egg particles

图21　cm皮蛋颗粒的干燥曲线Fig.2Drying curves of 1 cm preserved egg particles

图31　.5 cm皮蛋颗粒的干燥曲线Fig.3Drying curves of 1.5 cm preserved egg particles

随着干燥时间的延长，水分含量逐渐下降，温度越高，水分下降越快。经相同时间干燥，干燥温度越高，皮蛋含水量就越低。这是因为温度越高，空气的相对湿度就越低，空气与皮蛋颗粒之间的水分含量差异就越大，传质的推动力就越大，干燥速率也就越大，达到平衡所需要的时间就越短，即干燥所需要的时间就短。因此，提高干燥温度对干燥过程十分有利，但出于对皮蛋中营养成分的保护，干燥温度不宜过高。而且尺寸越小，含水率降低的越快，皮蛋颗粒越先达到恒重，原因是皮蛋颗粒的体积越小，表面积越大，与热空气的接触也越充分，所以失水速率增大。

2.2.2干燥模型的拟合及统计分析

不同尺寸皮蛋粒干燥模型的拟合见表6及图4、图5、图6。

表6　不同尺寸皮蛋颗粒干燥模型的拟合Table 6The matching of drying model of preserved egg particles by different size

图4　0.5cm皮蛋颗粒不同温度下Logarithmic模型实测值与预测值的对比Fig.4The contrast of'measured value and predicted value of Logarithmic model of 0.5 cm preserved egg particles in different temperature

图5　1cm皮蛋颗粒不同温度下Logarithmic模型实测值与预测值的对比Fig.5The contrast of'measured value and predicted value of Logarithmic model of 1 cm preserved egg particles in different temperature

图6　1.5cm皮蛋颗粒不同温度下Logarithmic模型实测值与预测值的对比Fig.6The contrast of'measured value and predicted value of Logarithmic model of 1.5 cm preserved egg particles in different temperature

为了研究不同尺寸皮蛋颗粒的干燥动力学模型，选用Newton，Logarithmic和Wang and Singh模型3种经典的薄层干燥模型对试验数据进行拟合。获得的试验数据首先换算成MR，然后用Origin 8.5软件分析，进行模型的拟合。经拟合分析，Newton和Wang and Singh这2种模型R2值低于0.9，拟合度不高；而不同尺寸Logarithmic模型的R2值均高于0.95，拟合度很高。Logarithmic模型的拟合效果如图4、图5、图6所示。结果表明，3个图的拟合效果都很好，说明Logarithmic模型可以很好地预测不同尺寸皮蛋粒的干燥过程。

根据表6，还可看出相同温度的干燥条件下，k值随尺寸的增大而减小，说明尺寸越小的皮蛋粒干燥速率越大，达到干燥平衡的时间越短。

3结论与讨论

试验结果表明，经真空冷冻干燥处理的皮蛋粒在复水比，硬度和色泽上要好于热风干燥，而从复原率和弹性上来看，两种干燥方式对皮蛋粒品质影响不大。通过综合对比，真空冷冻干燥对皮蛋粒品质的影响要优于热风干燥，但从能耗的角度上考虑，通过热风干燥的方式来处理方便皮蛋粒也可行。皮蛋粒尺寸越小，干燥速率越大，达到干燥平衡所需的时间越短，复水性能和色泽越好，硬度越小，而皮蛋粒尺寸对皮蛋弹性无明显影响。实际生产中，将皮蛋粒尺寸定在1 cm左右比较合适。干燥曲线和数学模型拟合的统计分析结果表明，Logarithmic模型的拟合度最高，在各个尺寸下的试验值和预测值都有很好的匹配性，能较好地预测皮蛋粒的干燥过程。

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The Study on the Drying Process of Preserved Egg Particle with Different Size

LI Lin-xiao1，2，3，WANG Lan1，*，ZHANG Yi-jie1，WU Wen-jin1，DING An-zi1，XIONG Guagn-quan1，SUN Jing1，DU Jin-pin1
（1.Research Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear-Agricultural Technology，Hubei Academy of Agricultural Sciences/Agricultural Products Processing Subcenter of Hubei Agricultural Science&Technology Innovation Center，Wuhan 430064，Hubei，China；2.College of Food Science and Technology，Chutian College Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，Hubei，China；3.College of Animal Science and Technology，Guangxi University，Nanning 530000，Guangxi，China）

The study was to investigate the effect of hot air drying and vacuum freeze drying on the preserved egg particles with different size.The results showed that the water reabsorbing capacity，color，springiness and hardness of preserved egg particle dried by vaccum freeze was better than that of hot air drying.The hot air drying kinetics research on the preserved particle with different size exhibited that the smaller size preserved egg particle，the greater the drying rate was.The logarithmic model could fit the drying curve of preserved egg particle with different size.

hot-airdrying；vacuumfreezedrying；dryingcurve；dryingdynamics

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.19.019

2015-07-07

国家水禽产业技术体系（nycytx-45-14）

李林笑（1994—），男（汉），助理研究员，本科，研究方向：农产品加工。

汪兰（1981—），女（汉），副研究员，博士，研究方向：农产品加工和天然产物化学。