全 文 ：文章编号 :100028551 (2007) 052483205
影响柑橘变温压差膨化干燥的因素研究
毕金峰
(中国农业科学院农产品加工研究所 ,北京　100094)
摘 　要 :采用变温压差膨化干燥技术 ,探讨预干燥后水分含量、膨化温度、抽空温度、抽空时间、停滞时间
和压力差等因素对柑橘膨化产品的水分含量、脆度、膨化度和色泽的影响。研究结果表明 :原料预干燥
后含水量、膨化温度和抽空时间对膨化柑橘含水量、脆度、膨化度和色泽有显著影响 ;预干燥后 ,含水量
在 35137 %左右 ,膨化温度为 90 ℃,抽空温度为 80 ℃,抽空时间为 2h 较为合适 ;停滞时间、压力差在一定
范围内对柑橘膨化产品质量的影响不太 ,试验确定停滞时间和压力差分别为 5min 和 011MPa。
关键词 :柑橘 ;变温压差 ;膨化干燥
EXPLOSION PUFFING DRYING BY MODIFIED TEMPERATURE AND PRESSURE FOR CITRUS
BI Jin2feng
( Institute of Agro2food Science and Technology , Chinese Academy of Agricultural Sciences , Beijing 　100094)
Abstract :It was analyzed that the effects of water content after pre2drying , puffing temperature , vacuum drying temperature
and time , dwell time and pressure on explosion puffed citrus quality of water content , crispness ,puffed degree and color of
puffecld products were analyzed by using the technology of explosion puffing drying by modified temperature and pressure. The
results showed that the quality of the products was affected remarkably by the parameters of water content after pre2drying ,
puffing temperature and vacuum drying time. The optimum parameters are water content after pre2drying at 35137 % , puffing
temperature at 90 ℃, vacuum drying temperature at 80 ℃ and vacuum drying time at 2h. The quality of products were not
significantly affected by residence time and pressure difference during puffing drying , and 5min and 011MPa are recommanded
for these two parameters.
Key words :citrus ;modified temperature and pressure ;explosion puffing drying
收稿日期 :2007207216
基金项目 :2006 年科研院所技术研究开发专项 (NCSTE220062J KZX2291)
作者简介 :毕金峰 (19702) ,男 ,吉林省辉南人 ,副研究员 ,博士 ,主要从事果蔬精深加工与现代储运技术研究。Tel :010262815984 ,E2mail :bijinfeng @
1261com　　柑橘为芸香科 ( Rutaceue) 柑橘属 ( Citrus) 植物 ,是热带、亚热带的一种重要水果。柑橘是我国的“三大水果”之一 ,其色泽鲜艳 ,味道鲜美 ,含丰富的糖类、维生素、胡萝卜素、核黄素、柠檬酸、钙、磷等营养成分。柑橘产品有增进食欲、帮助消化、振奋精神、调节体液等作用[1 ,2 ] ,在全世界柑橘的栽培面积达 714188hm2 ,产量达 10252110 万 t ,栽培面积和产量均属水果之首[1～5 ] 。我国柑橘除部分加工成果汁、罐头成品外 ,大部分用于鲜销 ,由于贮存、保鲜、运输等环节技术落后 ,每年有大量柑橘溃烂 ,造成很大经济损失[6 ,7 ] ,所以拓宽柑橘深 加工和综合利用途径势在必行。变温压差膨化干燥又称爆炸膨化干燥、低温气流膨化干燥 ,是近几年刚刚兴起的一种新型果蔬干燥技术。变温是指物料膨化温度和真空干燥温度不同 ,在干燥过程中温度不断变化 ;压差是指物料在膨化瞬间经历了一个由高压到低压的过程 ;膨化过程是通过原料组织在高温高压下瞬间泄压时内部产生的水蒸汽剧烈膨胀来完成的 ,干燥是膨化的原料在真空 (化)状态下抽除水分的过程[8～22 ] 。应用该技术生产的果蔬脆片 ,既解决了真空油炸果蔬脆片含油量高的问题 ,又保留了原果蔬绝大部分风味、色泽
384　核 农 学 报　2007 ,21 (5) :483～487Journal of Nuclear Agricultural Sciences
和营养 ,不须任何添加剂。变温压差膨化干燥设备价
格便宜 ,且可节约能源[8 ] ,这些有利于该项技术在我国
的推广和应用。目前 ,国内外对柑橘变温压差膨化产
品加工的研究均未见报道。本研究旨在以柑橘为原
料 ,探讨一些因素对膨化产品的影响 ,以期寻求优化的
膨化工艺和高品质的膨化产品。
1 　材料与方法
111 　材料
11111 　供试材料 　供试柑橘购于北京市上地小营果
品批发市场 ,为四川无核蜜桔。
11112 　仪器设备 　变温压差果蔬膨化干燥设备 :
QDPH1021 ,天津市勤德新材料科技有限公司 ;电热恒
温鼓风箱 :DHG29123A ,上海精宏实验设备有限公司 ;
物性分析仪 ( texture analyzer) : Ta1XT 2iΠ50 ,英国 ; Foss
FIBERTEC System 2010 :福斯公司 ,丹麦 ;色彩色差仪 :
CR2400 型 ,美能达 ,日本。
112 　方法
11211 　试验设计 　变温压差膨化干燥工艺流程 :柑橘
清洗、去皮 →去桔络、分瓣 →预干燥 →均湿 →变温压差
膨化干燥 →冷却 →分级 →包装 →成品。
对上述工艺中预干燥后水分含量、膨化温度、抽真
空干燥温度、抽真空干燥和停滞时间及压力差 6 个因
素进行逐一的单因子试验 ,考察它们对色泽、膨化度、
酥脆度等感官指标的影响。
11212 　测定方法 　
1121211 　水分测定方法 　直接干燥法[20 ] 。
1121212 　色泽测定方法 　利用色彩色差计 ,以仪器白
板色泽为标准 ,依 CIELAB 表色系统测量柑桔的明度
指数L 3 、彩度指数 a 3 和 b 3 [13 ] 。L 3 = 0 表示黑色 , L 3
= 100 表示白色 ; a 3 、b 3 代表一个直角坐标的两个方
向 , + a 3 值越大 ,颜色越接近纯红色 ;a 3 = 0 时为灰色 ;
- a
3 的绝对值越大 ,颜色越接近纯绿色。 + b3 值越
大 ,颜色越接近纯黄色 ;b 3 = 0 时为灰色 ; - b 3 的绝对
值越大 ,颜色越接近纯蓝色。产品评价以 L 3 、b 3 值越
大 ,产品颜色越偏黄 ,色泽鲜亮 ,越好。
1121213 　膨化度的测定 　比容法 ,即采用固定体积的
超细石英砂和固定容器度量膨化产品膨化前后的体
积 ,计算膨化度。测量仪器自制 ,误差不超过 012ml。
膨化度 = ( V - V0 )ΠV0
式中 : V 为膨化后的体积 ,ml ; V0 为膨化前的体积 ,ml。
1121214 　脆度测定条件和方法 　采用物性分析仪测
定[22 ] ,测定条件如下。
模式 :下压过程中测量力 ;测试前速度 :2mmΠs ;测
试速度 :1mmΠs ;测试后速度 :2mmΠs ;测试距离 :5mm ;数
据采集速率 :500 次Πs ;阈值 :5g ;探头 :PΠ100。
脆度结果用测试产生峰数的多少来表示 ,单位为
“个”。峰数越多 ,产品酥脆度越好 ,反之 ,产品酥脆度
越差。
11213 　统计分析 　单因子实验的指标采用 DPS v7155
专业版进行分析 ;各处理间的差异采用 Duncan 新复极
差比较法分析。
2 　结果与分析
211 　不同烘干温度对柑橘含水量的影响
挑选大小均匀 ,色泽和成熟度一致的柑橘 ,经清
洗、去皮、去桔络、分瓣后 ,取大小一致的桔瓣样品 ,混
匀、整齐地摆放于烘盘上 ,等量放于同一烘箱中同一位
置 ,分别在不同温度下烘干 ,定时取样 ,测定烘干样品
的含水量 ,重复 3 次 ,取平均值 ,结果见图 1。
图 1 　柑桔不同温度下的干燥曲线
Fig. 1 　Drying curves of citrus at different temperatures
从图 1 可以看出 ,桔瓣在 40 ℃、60 ℃条件下 ,失水
很慢 ,烘干 23h 后含水量仍在 80 %以上 ,而在 80 ℃烘
干时 ,高温易使柑桔囊衣细胞结构发生变化 ,使其失水
速度较快。由于长时间低温烘干时营养损失大 ,产品
风味和口感差 ,消耗能源多 ,成本高 ,故在以后的试验
中 ,均选择 80 ℃烘干处理。
212 　单因素对柑橘膨化效果的影响
21211 　含水量的影响 　柑橘预干燥至不同含水量 ,经
过回软后 ,在相同条件下 (即膨化温度 90 ℃,膨化压力
差 012MPa ,停滞时间 10min ,抽空温度 80 ℃,抽空时间
120min ,真空度 - 01098MPa) 进行膨化干燥加工 ,产品
取样进行分析 ,结果见表 1。
从表 1 可看出 ,随着预干燥柑橘含水量的降低 ,膨
化产品的含水量逐渐降低 ,各处理间存在显著性差异 ;
但膨化度值的差异不显著 ,处理 3 略高些 ;脆度值差异
484 核　农　学　报 21 卷
　　　　 表 1 　柑瓣含水量对膨化产品质量的影响
Table 1 　Effect of water content on quality of explosion puffed products
处理号
treatment
含水量
water content ( %)
脆度
crispness
膨化产品含水量
water content of product ( %)
膨化度
puffed degree
L 3 值
L 3 value a 3 值a 3 value b 3 值b 3 value
1 68118 26120 ± 5181Dd 17135 ±0101Aa 1135 ±0144Aa 77136 ±0102Aa 4129 ±0103Cc 43125 ±0102Aa
2 45133 128100 ±23100Cc 13108 ±0102ABb 1150 ±0145Aa 77142 ±0102Aa 4121 ±0103Cc 43118 ±0102A
3 35137 253180 ±20141Aa 9146 ±0101BCbc 1196 ±0159Aa 77152 ±0102Aa 4118 ±0103Cc 43111 ±0102Aa
4 28131 213125 ±29143ABb 8137 ±0102BCc 1186 ±0152Aa 66117 ±0102Bb 6177 ±0109Bb 35139 ±0110Bb
5 19119 196120 ±22159Bb 5190 ±0100Cc 1122 ±0142Aa 65112 ±0112Cc 7156 ±0114Aa 35121 ±0108Bb
注 :数字后小写和大写字母相同分别表示处理间在 0105 和 0101 水平上有显著差异。下表同。
Note :The data followed by common small and capital letters indicated no significant at 0105 and 0101 levels ,respectively1 ±standard deviation1The same as other tables.
较大 ,处理 3 最大 ,并与处理 2 存在极显著差异 ( P <
0101) ,与处理 4 存在显著差异 ( P < 0105) 。产品色泽
方面 ,处理 1、2、3 之间的色泽评价指标 L 3 值、a 3 值、
b 3 值均差异不显著 ,处理 4、5 之间的 L 3 值差异极显
著 ,产品色泽变暗 ,说明预干燥后产品含水量过低 ,导
致质量较差。选择产品指标的优先顺序为 :色泽 > 膨
化度 > 脆度。综上分析 ,确定含水量为 35137 %左右 的处理比较合适 ,此处理产品的明度指数较高、膨化度较大、脆度较好。21212 　膨化温度的影响 　取预干燥水分为 35137 %的柑橘样品 ,采用不同的膨化温度进行膨化 ,膨化压力为012MPa ,停滞时间为 10min ,抽真空度为 - 01098MPa ,抽空时间为 60min。膨化温度对产品质量的影响情况见表 2。
表 2 　膨化温度对产品质量的影响
Table 2 　Effect of explosion puffing temperature on quality of explosion puffed products
处理号
treatment
膨化温度
explosion puffing
temperature ( ℃)
含水量
water content
( %)
脆度
crispness
膨化度
puffed degree
L 3 值
L 3 value a 3 值a 3 value b 3 值b 3 value
1 70 20153 ±0101Aa 220175 ±17145Aa 1172 ±0101De 76103 ±0102Aa 6120 ±0107Bc 39112 ±0106Bb
2 80 11197 ±0101Bb 228167 ±16142Aa 1189 ±0101Cd 75187 ±0107Bb 6160 ±0114Aab 36184 ±0112Cc
3 90 11187 ±0101Bb 233112 ±14121Aa 2101 ±0102Bc 74183 ±0102Cc 6166 ±0111Aa 33111 ±0115Dd
4 100 10192 ±0101Bb 228100 ±18127Aa 2108 ±0102Bb 71174 ±0106Dd 5127 ±0107Cd 36175 ±0106Cc
5 110 9106 ±0102Bc 227175 ±9190Aa 2121 ±0104Aa 69194 ±0111Ee 6147 ±0103Ab 42106 ±0105Aa
　　由表 2 可见 ,随着膨化温度的升高 ,产品的含水量
变化较大 ,处理 2、3、4 之间差异不显著 ,而处理 1、2 之
间差异极显著 ,处理 4、5 之间差异显著 ;膨化度随膨化
温度的升高有增加的趋势 ,处理间差异较大 ,处理 5 的
膨化度较高 ;脆度值差异则不显著 ;产品色泽随膨化温
度的升高 ,L 3 值逐渐降低 ,处理间差异极显著 ,a 3 值差
异不显著 ,b 3 值缺乏明显的规律性 ,总的趋势是产品
色泽逐渐变深。综上分析 ,认为在上述膨化条件下 ,膨
化温度为 90 ℃的处理较为合适 ,该处理产品的亮度、
膨化度及脆度都较好。
21213 　抽空温度的影响 　采用 80 ℃烘干 7h 的柑橘样
品进行试验 ,膨化温度为 90 ℃,停滞时间为 10min ,抽
真空度为 - 01098MPa ,膨化压力为 012MPa ,用不同的
抽空温度抽空 60min。抽空温度对膨化产品质量的影
响结果见表 3。
表 3 　抽空温度对膨化产品质量的影响
Table 3 　Effect of vacuum drying temperature on quality of explosion puffed products
处理号
treatment
抽空温度
vacuum drying
temperature ( ℃)
脆度
crispness
含水量
water content ( %)
膨化度
puffed degree
L 3 值
L 3 value a 3 值a 3 value b 3 值b 3 value
1 60 145129 ±45137Bb 14191 ±0106Aa 0146 ±0142Ab 61105 ±0123Cc 12149 ±0116Aa 36189 ±0126Cc
2 70 197133 ±25114Aa 10151 ±0101Bb 1176 ±0169Aab 73138 ±0104Aa 6138 ±0109Dd 40176 ±0107Aa
3 80 211111 ±1516Aa 9123 ±0103Bb 1182 ±1136Aab 72164 ±0113Aa 7193 ±0114Bb 38160 ±0115Bb
4 90 220133 ±23128Aa 8124 ±0101Cc 2143 ±1176Aa 70137 ±0108Bb 7118 ±0106Cc 34126 ±0109Dd
5 100 218163 ±19126Aa 8157 ±0101Cc 1141 ±0142Aab 69195 ±0107Bb 5153 ±0112Ee 30186 ±0107Ee
584　5 期 影响柑橘变温压差膨化干燥的因素研究
　　表 3 显示 ,随抽空温度的升高 ,产品的含水量逐渐
降低 ,处理 1、2 之间和处理 3、4 之间存在极显著差异 ;
处理 4 的膨化度较高 ,处理 1 的则较低 ,处理间存在显
著性差异 ;处理 1 的脆度明显低于其他处理 ,且差异极
显著 ,说明抽空温度不宜过低 ;随着抽空温度的升高 ,
产品色泽指标 a 3 值和 b 3 值有下降趋势 ,且处理间差
异极显著 ,而 L 3 值规律性不明显 ,处理 2 和处理 3 的
亮度值较高 ,处理 1 的亮度值偏低。综上分析 ,确定在
上述膨化条件下 ,抽空温度为 80 ℃和 90 ℃的处理较为
合适 ,产品亮度、膨化度及脆度均较好。
21214 　抽空时间的影响 　采用 80 ℃烘干 7h 的柑橘样
品进行试验 ,膨化温度为 90 ℃,膨化压力差为 013MPa ,
停滞时间为 10min ,抽空温度为 80 ℃,抽真空度为 -
01098MPa ,抽空不同时间。抽空时间对膨化产品质量
的影响结果见表 4。
表 4 　抽空时间对膨化产品质量的影响
Table 4 　Effect of vacuum drying time on quality of explosion puffed products
处理号
treatment
抽空时间
vacuum drying time (h)
脆度
crispness
含水量
water content ( %)
L 3 值
L 3 value a 3 值a 3 value b 3 值b 3 value
1 0 21180 ±　5126Bb 32152 ±0104Aa 68164 ±0106Cc 9187 ±0107Bb 44110 ±0117Aa
2 1 18160 ±　3178Bb 20186 ±0116Aa 68164 ±0106Cc 9182 ±0109Bb 44107 ±0117Aa
3 2 227183 ±12159Aa 9130 ±0102Bb 68164 ±0106Cc 9162 ±0107Bb 44105 ±0117Ab
4 3 23414 ±23103Aa 8196 ±0101Bb 69113 ±0108Bb 10157 ±0109Aa 44132 ±0101Aa
5 4 242160 ±40125Aa 6178 ±0101Bb 76179 ±0103Aa 6118 ±0105Cc 43168 ±0108Bc
　　从表 4 可见 ,随着预干燥柑橘抽空时间的延长 ,产
品的含水量变化在处理 3、4、5 之间 ,处理 1、2 之间差
异均不显著 ,而处理 2、3 之间差异达极显著 ;产品的脆
度也随抽空时间的延长逐渐增加 ,处理 1、2 之间及处
理 3、4、5 之间差异不显著 ,但处理 2、3 之间差异极显
著 ;产品亮度 (L 3 值)逐渐升高 ,a 3 值变化趋势不明显 ,
b 3 值差异不显著 ,说明产品的色泽逐渐变浅。由于抽
空时间和产品膨化度相关性不大 ,本试验没有测定膨
化度。综上分析 ,确定抽空时间为 2h 的处理对产品的
亮度、脆度及感官的效果均较好。
21215 　停滞时间的影响 　采用 80 ℃烘干 7h 的柑橘样
品进行试验 ,膨化温度为 90 ℃,膨化压力为 012MPa ,停
滞不同时间 , 抽空温度为 80 ℃, 抽真空度为 -
01098MPa ,抽空时间为 60min。停滞时间对膨化产品
质量的影响结果见表 5。
表 5 　停滞时间对膨化产品质量的影响
Table 5 　Effect of dwell time on quality of
explosion puffed products
处理号
treatment
停滞时间
dwell time
(min)
脆度
crispness
含水量
water content
( %)
膨化度
puffed degree
1 0 49167 ±　8196Cc 29178 ±0101Aa 1111 ±0Aa
2 5 110180 ±11148Bb 17180 ±0102Bb 1106 ±0. 12Aa
3 10 112175 ±25172Bb 16121 ±0104Bb 0195 ±0Aa
4 15 157140 ±23121Aa 17115 ±0103Bb 0197 ±0. 30Aa
5 20 163129 ±20111Aa 17122 ±0106Bb 0191 ±0. 06Aa
　　表 5 显示 ,随着停滞时间的延长 ,除处理 1 外 ,其
他处理膨化产品的含水量、脆度、膨化度变化不大 ,无
显著性差异。可见 ,达到膨化温度后不停滞 ,原料内外
温度难以达到一致 ,不利于水分的散失和膨化度的增
加 ,产品脆度也较差 ;停滞时间过长又易使产品焦糊 ,
有损产品质量。综上所述 ,确定停滞时间为 5min 的处
理较为合适。
21216 　压力差的影响 　采用 80 ℃烘干 7h 的柑橘样品
进行试验 ,停滞时间为 10min ,膨化温度为 90 ℃,设置
不同膨化压力条件 ,抽空温度为 80 ℃,抽空时间为
60min。
表 6 　压力差对膨化产品质量的影响
Table 6 　Effect of pressure difference on quality of
explosion puffed products
处理号
treatment
压力差
pressure difference
(MPa)
脆度
crispness
含水量
water content
( %)
膨化度
puffed degree
1 011 88125 ±6121Aa 20151 ±0105Aa 0163 ±0106Aa
2 012 91100 ±4152Aa 20194 ±0103Aa 0170 ±0171Aa
3 013 87150 ±8142Aa 18101 ±0104Aa 0158 ±0142Aa
4 014 91100 ±8176Aa 19124 ±0105Aa 0163 ±0125Aa
5 015 89140 ±6186Aa 21144 ±0106Aa 0164 ±0119Aa
　　膨化压力差对产品质量的影响结果如表 6 所示 ,
压力差大小对膨化产品的含水量、脆度、膨化度影响不
大。但从节约成本的角度考虑 , 可选择压力差为
011MPa 的工艺条件。
3 　结论
通过上述 6 个单因素对柑橘膨化效果的影响分
684 核　农　学　报 21 卷
析 ,膨化原料的含水量是影响柑橘膨化最主要的因素 ,
在抽空温度一定的条件下 ,膨化温度和抽空时间对膨
化产品的含水量、膨化度、脆度、色泽影响较大。本研
究中 ,确定的合适含水量在 35137 %左右 ,膨化温度为
90 ℃,抽空时间为 2h。抽空温度过高易使产品焦糊 ,
过低则不易使产品干燥 ;停滞时间、压力差在一定范围
内对膨化产品质量的影响不显著 ,故本研究确定的抽
空温度为 80 ℃,停滞时间和压力差分别为 5min 和
011MPa。
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