蜂蜜粉冷凍干燥工藝參數(shù)的研究實(shí)驗(yàn)介紹
摘要：蜂蜜是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的天然滋補(bǔ)品。為了提高我國(guó)的蜂蜜深加工水平，采用正交試驗(yàn)的方法對(duì)冷凍干燥工藝參數(shù)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：冷凍干燥最佳工藝參數(shù)是麥芽糊精比例為30%，可溶性固形物為10%，加熱溫度為100℃，真空為50Pa。冷凍干燥前后蜂蜜中主要營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)不變。
關(guān)鍵詞：蜂蜜；冷凍干燥；工藝參數(shù)
Study on theechnics parameters of the FD powdered honey
Zhou zhide1, Zhang jun2
(1.Orient Science&technology College ofHunan Agricultural University, Changsha,hunan 410128;
2.Yunnan Evergreen Biological Corporation ,kunming yunnan 650106 )
Abstract: Honey is a kind of invigorant which is rich in a lot of nutrition. To develop the level of honey processingand ,The technics parameters of the powdered honey by freeze drying was evaluated by orthogonal test. The major factor is the mass percent of powdered honey. The results show that ？？ The main nutrition of honey is not changed.
Key words: honey powder; freeze drying; technics parameter
0 前言
蜂蜜是一種黏稠的透明或半透明的膠狀液體[1]。蜂蜜的主要成分中含水量在20%以下，糖類包括葡萄糖(24.73%~46.40%) 、果糖(24.35%~ 48.16%)、蔗糖(0~11.00%)和麥芽糖(0~6.00%)等�？偤繛�75%~80% ，灰分0.03%~0.09%左右，還有微量的維生素、氨基酸類、酶類、酵母花粉粒和蠟質(zhì)等物質(zhì)，是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的天然滋補(bǔ)品[2,3]。蜂蜜是一種呈酸性的膠狀液體，易遭受金屬的污染，且含水量高，吸潮性強(qiáng)，易發(fā)酵變質(zhì)，不便于儲(chǔ)藏和運(yùn)輸。將蜂蜜固體化就能很好地解決這個(gè)問(wèn)題，為此國(guó)內(nèi)外專家對(duì)固體蜂蜜技術(shù)進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)。蜂蜜固體化的方法主要有冷凍干燥、噴霧干燥和滾筒干燥。由于采用傳統(tǒng)制藥冷凍干燥法生產(chǎn)固體蜂蜜成本昂貴，滾筒干燥法加工固體蜂蜜時(shí)輔料添加量多（30%-70%），并且溫度高（110℃-200℃），導(dǎo)致蜂蜜固體粉顏色很深、純度很差，酶活性基本破壞。噴霧干燥法輔料多，輔料占50%以上，配方復(fù)雜，導(dǎo)致蜂蜜粉的純度下降，酶活性低，相應(yīng)成本增高[4,5]。本文采用食品冷凍干燥設(shè)備，對(duì)蜂蜜粉加工工藝以及采用正交實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)冷凍干燥的操作參數(shù)進(jìn)行了研究得到一種便于實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的加工方法。
1 試驗(yàn)材料與方法
1.1 材料
紫云英蜂蜜：食品級(jí)，湖南省明園蜂業(yè)有限公司，可溶性固形物78%；
麥芽糊精：食品級(jí)，濟(jì)源市華玉淀粉糖業(yè)有限公司生產(chǎn)，DE值≥12%。
1.2 儀器
糖度儀、電子天平、日本JIRCAS 公司；
JMS膠體磨：廊坊通用機(jī)械有限公司；
電熱恒溫水浴鍋：北京市長(zhǎng)風(fēng)儀器儀表公司；
JDG－0.2真空凍干機(jī)：蘭州科近真空凍干有限公司
1.3 工藝流程
蜂蜜調(diào)配 均質(zhì) 冷凍干燥
1.4 操作要點(diǎn)
1.4.1在蜂蜜中加部分水，攪勻。
1.4.2加入麥芽糊精，然后用水調(diào)節(jié)固形物的含量到10%
1.4.3 均質(zhì) 用膠體磨磨3 次。
1.4.4冷凍干燥 將均質(zhì)好的混合物進(jìn)行裝盤(pán)，按照1kg/盤(pán)進(jìn)行裝盤(pán)（10mm厚），將裝好的盤(pán)放入凍干倉(cāng)中，開(kāi)啟冷凍機(jī)進(jìn)行制冷，冷凍到物料溫度為－30℃以下，并維持0.5小時(shí)干燥。然后開(kāi)啟真空，加熱，進(jìn)行冷凍干燥[6]。
1.4.5粉碎、包裝。
2 結(jié)果與討論
2.1 凍干操作工藝
食品冷凍干燥設(shè)備的加熱方式主要是通過(guò)輻射加熱，加熱溫度可以高于物料溫度，加熱板與物料盤(pán)沒(méi)有直接接觸，和醫(yī)藥凍干設(shè)備相比，優(yōu)點(diǎn)是干燥時(shí)間較短，產(chǎn)量較大，成本較低。一般是先將物料速凍到-30℃以下，完全凍透，然后開(kāi)啟真空，加熱。真空一般控制在10Pa-100Pa，加熱溫度一般控制在50℃-120℃，干燥時(shí)間在16小時(shí)左右，盡量縮短。在基本工藝條件下，凍干時(shí)的加熱溫度和真空對(duì)凍干速度和質(zhì)量影響較大。因此加熱溫度和真空是影響的主要因素[7,8]。
2.2純蜂蜜實(shí)驗(yàn)
將紫云英蜂蜜做4次實(shí)驗(yàn)，直接冷凍干燥，用溫水稀釋成可溶性固形物為5%，10%，20%，30%；50%，分別進(jìn)行冷凍干燥，發(fā)現(xiàn)20%，30%；50%，直接冷凍干燥的樣品干燥不完全，干燥實(shí)驗(yàn)不成功，5%，10%的樣品能干燥，共晶點(diǎn)分別為0℃—-10℃，-1℃—-12℃，但是出倉(cāng)時(shí)很快吸潮，難以工業(yè)化生產(chǎn)，因此需要加入適當(dāng)輔料。
2.3加輔料實(shí)驗(yàn)
對(duì)于蜂蜜凍干，目標(biāo)是輔料添加盡量少，不加其它添加劑，成本盡量低。采用常見(jiàn)的添加劑麥芽糊精來(lái)做實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)麥芽糊精的添加比例為10%,20%,30%,40%,然后將樣品都稀釋成可溶性固形物為10%的水溶液，進(jìn)行冷凍干燥，結(jié)果如表1
表1 麥芽糊精不同比例結(jié)果
Table 1 The result of differ standard maltdextrin
|
麥芽糊精比例% |
10 |
20 |
30 |
40 |
|
結(jié)果 |
不能干燥 |
能干燥，吸潮很快 |
能干燥，吸潮快 |
能干燥，出粉 |
2.4 正交試驗(yàn)
在正常工藝條件下，對(duì)蜂蜜凍干的主要因素有麥芽糊精的比例（A）、 凍干時(shí)可溶性固形物含量(B)、凍干時(shí)加熱溫度(C)以及凍干時(shí)真空(D)，分別設(shè)置3個(gè)水平，采用4因素3水平的L9（34）正交試驗(yàn)進(jìn)行配方優(yōu)選，確定最佳的配方和工藝條件；試驗(yàn)結(jié)果用綜合評(píng)價(jià)方法來(lái)評(píng)價(jià)，實(shí)行綜合打分見(jiàn)表2；因素水平見(jiàn)表3；正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。
表 2 綜合評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
Table 2 The synthesis evaluation standard
|
分 值 |
外觀形態(tài)（30分） |
時(shí)間（30分） |
成本（40分） |
總 分（100分） |
|
優(yōu) |
21—30
凍干后呈蜂窩塊狀，全部干燥，不易吸潮 |
30—40
12小時(shí)以內(nèi) |
21—30
較低 |
75分以上 |
|
中 |
11—20
淡黃色塊狀，基本干燥，吸潮可以控制 |
15—29
12-18小時(shí) |
11—20
成本一般，可以接受 |
35—74分 |
|
差 |
0—10
塊狀，有不干的現(xiàn)象，吸潮很快 |
0-14
18小時(shí)以上 |
0—10
成本太貴，不能接受 |
35分以下 |
表3 L9(34)正交試驗(yàn)因素水平選擇
Table 3 The level of orthogonal experiment factors
|
水平 |
因素 | |||
|
真空（Pa）A |
加熱溫度℃ B |
可溶性固形物（%）C |
麥芽糊精比例（%） D | |
|
1 |
20 |
60 |
10 |
20 |
|
2 |
50 |
80 |
20 |
30 |
|
3 |
80 |
100 |
30 |
40 |
表4 L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果
Table 4 Results of L9(34) orthogonal experiment
|
序號(hào) |
A |
B |
C |
D |
綜合評(píng)分 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
68 |
|
2 |
1 |
2 |
2 |
2 |
85 |
|
3 |
1 |
3 |
3 |
3 |
66 |
|
4 |
2 |
1 |
2 |
3 |
76 |
|
5 |
2 |
2 |
3 |
1 |
52 |
|
6 |
2 |
3 |
1 |
2 |
90 |
|
7 |
3 |
1 |
3 |
2 |
69 |
|
8 |
3 |
2 |
1 |
3 |
64 |
|
9 |
3 |
3 |
2 |
1 |
70 |
|
K1 |
219 |
213 |
222 |
190 |
|
|
K2 |
218 |
201 |
231 |
244 |
|
|
K3 |
203 |
226 |
187 |
206 |
|
|
k1 |
73 |
71 |
74 |
63.3 |
|
|
k2 |
72.7 |
67 |
77 |
81.3 |
|
|
k3 |
67.7 |
75.3 |
62.3 |
68.7 |
|
|
R |
5.3 |
8.3 |
11.7 |
18 |
|
由表3可知，由各因素的極差R可以看出，在實(shí)驗(yàn)因素水平范圍內(nèi)，麥芽糊精（D）的添加比例對(duì)綜合評(píng)分影響大小的影響最大，其次是凍干時(shí)可溶性固形物，加熱溫度，真空；這4個(gè)因素的主次關(guān)系為：D﹥C﹥B>A。最佳配方組合為 A2B3C1D2 ，即凍干時(shí)真空為50Pa，加熱溫度為100℃，可溶性固形物為10%，麥芽糊精為30%。在最佳水平條件下進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)分，結(jié)果為90分。
2.2 冷凍干燥前后主要指標(biāo)的對(duì)比[9,10]
將蜂蜜凍干前后的蔗糖、還原糖、總糖含量、淀粉酶分別檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表5
表 5 凍干前后結(jié)果
Table 5 The result front and back of FD honey
|
指標(biāo) |
蔗糖% |
還原糖% |
總糖% |
淀粉酶mL/( g.h) |
|
凍干前 |
4.67 |
47.2 |
53.4 |
6 |
|
凍干后 |
4.13 |
48.5 |
54.7 |
5.5 |
由表5可知冷凍干燥前后蜂蜜中主要糖含量變化不大
3 結(jié)論
3.1 在正常凍干工藝條件下，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定蜂蜜冷凍干燥工藝參數(shù)為麥芽糊精比例為30%，凍干時(shí)可溶性固形物為10%，凍干時(shí)加熱溫度為100℃，真空為50Pa。在此工藝條件下，蜂蜜粉的水分含量< 2 %，溶解性能良好。
3.2 冷凍干燥前后蜂蜜中主要營(yíng)養(yǎng)成分還原糖，淀粉酶活性等基本沒(méi)有變化，較好地保持了主要營(yíng)養(yǎng)成分。
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標(biāo)簽：
冷凍干燥工藝
- 實(shí)驗(yàn)室超低溫冷凍機(jī)壓縮機(jī)故障診斷與應(yīng)急處理方案
- 凍干邊緣效應(yīng)解析：MicroFD裝置實(shí)現(xiàn)小批量與大規(guī)模凍干精準(zhǔn)匹配
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