全 文 ：1 9 9 3 年 6 月 农 业 机 械 学 报 第2 4卷 第 2 期
不同含水率刀豆的挤压特性
及对细胞结构的影响
张 悠 王成芝 马小愚 李春丽 桂明珠
【摘要】 进行了不同含水率刀豆的挤压试验 , 得出了其组织在挤压时的力一变形曲 线 、 松 弛
曲线及其流变学模型 。 讨论了不同含水率下挤压对其细胞结构的影响以及对干制品复水 速 率的
影响 。 一 `
叙词 豆类蔬莱 , 挤压 , 细胞结构 , 含水量 一
刀豆 (四季豆 、 豆角 ) 是一种遍布我国南北的大众蔬菜 , 其脱水产品是我国脱水业的出
口拳头产品 , 但脱水刀豆食用前复水时间较长 , 为了研制快餐用脱水菜 , 有必要进行速化复
水处理 ( I sn at nt iz o t io n rP co e s s ) 研究 。 烘干至一定含水率再经挤压是速 化复水处理的一
种主要方法 。 ` ·
1 试验方法及设备
1
.
1 试验方法
1
.
1
.
1 挤压及松弛试验
、 从东北农学院园艺站摘取鲜嫩 、 大小差异不大的东北常见刀豆— 油豆角 , 根据试验需要进行预烫 (或不烫 ) 和预脱水至所需的不同含水率 ,然后以 0 . 16 7 m m / S 的速度加载 , 记录
得出力一变形曲线 。 而采用快速加载的方法 , 挤至所需压力 , 保持变形 , 可测得其松弛曲线 。
1
.
1
.
2 细胞结构的观察
将物料在固定液中浸泡 , 石蜡包埋 , 切片 , 染色 , 用光镜观察细胞形态 结 构 及 显微摄
影 。
。 .
,
.
3 脱太品有太试验二 ’ 二 脚 ,J 、 即民 ” 、 脚聪将不同挤压程度下的样品千燥至含水率 8% * , 称取 20 9 在98 ℃水中进行复水 , 经过所需
时间 , 沥干后称重 。
1
.
2 试验主要指标
变形度 〔 1〕 E E = P L /才孟
黑龙江省科委资助项目
张 忿 北京农业工程大学博士后流动站 博士后 , 1 0 0 0盼 北京市清华东路
王成芝 东北农学院农业工程系 教授 , 1 5 0 03 0 哈尔滨市香坊区
马小且 东北农学院农业工程系 剐教授
李春丽 中国水稻研究所生物技术系 研究生 , 31 0。。 6 杭州市
桂明珠 东北农学院基础裸部 教授
. 文中含水率均以沮基表示 。
农 业 机 械 学 报 19 9 3 年
式中
式中
尸— 某瞬时试样所受的力 , NL , A— 试样的高度 , n l m ; 试样的截面面积 , m ln “又— 该瞬时的变形 , 。 m平均复水比速率豆 , 复水比R, = ` ,/ .G , 令 寸 = 。 时 R , 二 1 , ’则 :
左了= 。 R ,/以 -
c,
, 几— 千制品复水 卜时刻和复奎煎的质量 , 琴△ t— 复水时间区间 , m in3 试验设备
挤压试验所用测量装置如图 1所示 。 测力采用蚌埠半
导体厂生产的 B L : 一 20 型力传 感器 , 可测范围为 0~ 1 96 N ,
灵敏度为 1 . 2 4 o v / N 。 测变形采用南京虹光无线电厂生产
的 L v D T 一 10 型位移传感器 , 可测变形 士 10 m m , 灵敏 度
为 30 Om v / m m 。 记录采用 x 一 Y 函数记录仪 , 即力和变形
信号分别接到记录仪的 Y 和 x 轴上 。
预千燥处理采用东北农学院产 G H S 一 1 型干燥试验台 ,
压 7 8 4 P a , 供热量为 7 5 3 6 k J / h ( 1 8 0 0 k e a l / h ) 。
图 1 挤压试验测量装置简图
1
.松紧传动装置 2 .力传感器 , 3 。位
「 移传感器 4准号放大 .6 电压表
6
. 记录仪 7 . 6 V 直流电源
其最大风量可达 4 j80 。 丫m i。 , 风
复水 用恒温器采用厦门医疗电子仪器厂生产的 H H 一 51 1一 4 型电热恒温水浴锅 , 控制精度
为士 I O e 。
试验结果及分析
不同含水率刀豆挤压及松弛试验
4 种含水率预烫以及新鲜未烫刀豆的力一变形曲线见图 2 ` 从图中可知 , 未 ·预 烫的新鲜
} 广l
加.LF
I
·ólt.,,
{
.10叶642
Z盆\气只
刀豆有一个屈服阶段 (即图中水平 段 ) , 比 相
似含水率的预烫刀豆破坏力大大提高 , 这是由
于预烫使细胞液流失 , 细胞内膨压消失而不抗
压的缘故 , 预烫后的刀豆皆无属服阶段 , 且随
含水率下降 , 其组织耐破坏力显著增加 , 而变
形也明显下降。
为了确定不同含水率刀豆结构上的差异 ,
需建立其相应的流变学模型 , 而确定模型的一
个简便方法是观察常应变下力的松弛变化 。 由
图 2 可知 , 不同含水率刀豆的破坏力值各异 ,
为便于比较 , 现对? 。 二 65 % 、 48 %和 20 %刀豆进
行相 同挤压力尸 二 60 N (略低 于各自的破坏
力值 ) 的松弛试验 , 其力松 弛 曲线 如图 3 。
从图中可知 , 含水率愈高 , 力松弛量愈大 , 这
说明细胞中的水分对力有卸载作用。
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/ 户夯产
~ . 一人
-
-~ ~ 山口 . . - - - 口一
6 7 3 3 4 5
.
0 1 6 6 8 8 3亏
变形 吴 / m m
图 2 不同含水率 (叭 ) 刀豆的力一变形曲线
1
.
, o = 2 0% 2
.
, 0 = 4 8%
4
.甲。 = a 4% (未烫 )
3
· 甲。 = 6 5%
5
. 甲。 = 8 8%
第 2期 不同含水率刀豆的挤压特性及对细胞结构的影响
2
.
2不同含水率刀豆的流变学模型
由图 3可看 出 , 松弛曲线与广义M a x w el l模型 的曲线相似 。 对粘弹性物料来说 , 其松弛
模 量为 〔 , 〕 : = 万。 + 名 二 ` e一 , “
i = 1
式中 E— 变形度刃 ` , 刀 。 , 刀`— 待定系数为了简化模型 , 现只取两项 , 即 : E =
E 。 + E , e 一刀 . ` , 则可求得其模型系数及回归方
程 F 值 、 相关系数 R 如表 1 (计算过程略 ) 。
由表 1 可知 , 不同含水率刀豆的衰减速度差
别不大 ( B :值近似相等 ) , 48 % 的E 。值最小 ,
`
}
6阶一一一一`
{又沈二二宜
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L一二二二…
0 2 0 4 0
ōU0之召\气只
6 0
· 名O
时间 i 厂 :
图 3 不同含水率刀豆的松弛曲线
1
。甲。 二 6 5% , 孟 = 4 . s m m 2 .甲。二 4 8% , 孟 = 3 。 Z o nt
3
。
, 。 二 20% , 孟 , 2 . 8皿 m
说明其最终变形度最小 , “ %的次之 , 20 %的最大 。
裹 , 不同含水率刀豆的筒化流变学摸型今傲
含水率 (% ) E。
2 0 0
。
6 3
4 8 0
。
2 1
6 5 0
。
3 3
E I B宜 F R
2
。
4 6 0
。
0 4 4 1
。
6 一 0。 9 3
2
。
1 3 0
。
0 4 1 1 9
。
6 一 0。 97
0
。
5 5 0
。
0 3 7 3
。
9 一 0。 9 6
3 讨论
_ 一 , )
8
.
1 不同含水率下挤压 、 预赞及千制对细旅结构的影晌
光镜下观察到的不同含水率刀豆受挤压后的细胞结构如图 4 所示 。 从图中可知 , 预烫后
的细胞结构由胞液饱满 (图 4 a ) 变得萎缩 (图 4 b ) , 这说明预烫已使细胞内部分原生质发生
凝固 、 失水 , 造成质壁分离而显得萎缩。 当受到低于破坏力值的挤压时 , 所有含水率刀豆的
细胞结构均有不同程度破坏 , 含水率愈高 , 破坏愈明显 · (图4 d , 4 f , 4 五 ) , 且这破坏使干
制品复水后呈现软糊状态 , 破坏程度愈大 , 软糊的比例愈高 。 未受挤压时 , 由于预干 , 细胞结构也发生萎缩 , 且含水率愈低 (即降水量愈多潘缩现象愈明显啊 b4 ` , c4 , 如 ,邻 ) ,
这说明干制过程与预烫一样 , 能使其质壁分离 , 一但程度要严重得多 。
3
.
2 不同含水率下挤压对复水速率的影晌 -
烫漂后的刀豆经挤压 , 一方面使部分细胞结构发生破坏 , 另一方面 , 由于 “ 榨汁效应 ”
使烫漂后已增大的细胞膜透性进一步加大 , 从而使复水速率进一步加快。 ’
经 60 o N 挤压后烘千至含水率 8% , 再复水 3 o m i n , 测得其平均复水比速率岛见表 2 。 从
表中可知 , 含水率 48 %的晃 I值最小 , 65 %的次之 , 2 0%的最天。 这结果与其流变学模型中E .
的变形规律一致 , 这说明平均复水比速率与物料的终了变形度是一致的 。 变形度愈大 , 复水
后恢复原状愈迅速 , 即复水速率愈大 。 且复水比速率最大值出现在 48 %而不是两端 , 说明挤压
工艺应安排在脱水工艺的一个中间环节电进行 , 这与卜一般速化复水处理工艺是一致的〔` 〕 。
3
.
3 不同含水率下挤压对软糊程度的影晌 -
烫漂后的刀豆经挤压 , 由于部分细胞被破坏 , 复水后有呈软糊状的趋势 。 这是由于挤压
5 2双 业 机 械 学 报 9 9 3 1年
(
a
)?o 二 8 4 %( 未烫对照 ), F = 0 ( b ) , o = 88% , F , ( c ) 甲。 = 2 0% , F =
( d ) 甲。 = 2 0% , F = 6 0 0 N ( . ) 甲。 = 4 8% , F = 0 ( f ) 甲。二 4 8% , F = 60 0 N
( g ) 甲0 . 6 5% , 尸 一 0 ( h ) 甲。 = 6 5% , F = 6 00 N
图 4 挤压对不同含水率刀豆细胞结构 (外皮 ) 的影响
表 2 不同含水率刀豆挤压后复水速率
含水率甲。 (% )
平均复水比速率豆了 ( m ln 一 l) 0。 0 4 6 0。 0 3 3 0 。 0 3 6
后细胞膜透性的增加 , 出现宏观上的 “ 榨汁现象” , 且这过程复水时不可逆 。 含水率越高 , “ 榨
汁现象 ” 越明显 , 复水后软糊程度也越严重 。
4 结论
( 1 ) 预烫后刀豆经挤压 , 屈服阶段消失 , 随含水率下降 , 其组织耐破坏力显著增加 ,
变形也明显下降。
( 2 ) 含水率20 % 、 48 %和 65 %的刀豆经 60 o N 挤压后松弛模型分别为 :
石: o = 0 . 6 3 + 2 . 4 6 e一 o · o `口, 石一 = 0 . 2 2 + 2 . i 3 e一 o · o“ , 召。。 = 0 . 3 3 + o . 5 5 e 一 o · 0 3 企
( 3 ) 讨论了不同含水率下挤压对细胞结构 、 复水速率以及软糊程度的影响 。
今 考 文 献
雷得天 , 马小愚 . 马铃薯组织破坏时的力学性能及其流变学模型 . 农业机械学报 , 1 991 , 2
( 2 )
:
63~ 67
第 2期 不同含水率刀豆的挤压特性及对细胞结构的影响 5 3
2
3
4
马小愚 , 雷得夭 . 大豆籽粒力学性质的试验研究 。 农业机械学报 , 1 9 88 , 19 ( 3 ) : 69 ~ 7 5
赵学笃等著 . 农业物料学 . 北京 : 机械工业出版社 , 19 8 .6
天津轻工业学院等 . 食品工艺学 (上册 ) 。 北京 : 轻工业出版社 , 1 9 8 .4
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m o d e l s 五a v e b e e n o b t a i n e d . T 五e n e f f e e t s o f s q u e e z i n g o n t h e e e l l u l a r o t r u o l . r e
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Ke y w o r d s V
e
g e t几 b l e s o f b e a n , s q u e e z i n g , S t r u e t u r e o f e e l l , M o l s t u r e
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