楊立軍黨新安曾秋敏張昌松袁越錦

（1.陜西科技大學(xué)，陜西 西安 710021；2.云和仙宮果業(yè)有限責(zé)任公司，浙江 云和 323600）

板栗真空爆殼工藝條件的優(yōu)化

楊立軍1黨新安1曾秋敏2張昌松1袁越錦1

（1.陜西科技大學(xué)，陜西 西安 710021；2.云和仙宮果業(yè)有限責(zé)任公司，浙江 云和 323600）

以浙江麗水產(chǎn)的新鮮板栗為原料，對影響板栗真空爆殼效果的預(yù)熱溫度、預(yù)熱時(shí)間、爆殼溫度、爆殼時(shí)間等主要因素進(jìn)行試驗(yàn)研究，優(yōu)化板栗真空爆殼工藝條件。結(jié)果表明，其最佳工藝參數(shù)為預(yù)熱溫度80℃，預(yù)熱時(shí)間20min，爆殼溫度75℃，爆殼時(shí)間120min。該工藝條件下，板栗的爆殼率可達(dá)到90%以上，而栗仁失水率低于3%，保持生鮮完好。

板栗；真空爆殼；工藝參數(shù)；優(yōu)化

由于板栗的外殼與花生、瓜籽、松籽、核桃等硬殼類干鮮果不同，其外層堅(jiān)殼沒有結(jié)合縫，內(nèi)皮軟薄，與栗仁結(jié)合緊密，這使板栗的機(jī)械自動(dòng)脫殼去內(nèi)皮難以實(shí)施?，F(xiàn)有的板栗脫殼方法有手工、化學(xué)、熱力、機(jī)械、能量法等，各有優(yōu)劣［1］。

板栗真空爆殼技術(shù)是利用真空和溫度綜合作用機(jī)制［2，3］，在真空條件下，含有相當(dāng)水分的生板栗加熱到一定溫度時(shí)，在真空泵的抽吸作用下，果仁因加熱失水而收縮，與內(nèi)皮、外殼自行分離；并且由于栗仁的水分汽化后無法從外殼內(nèi)逸出，使殼內(nèi)的壓力進(jìn)一步升高，達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，就會使外殼和內(nèi)皮爆裂。然后再借助于一定的機(jī)械，即可在保證果仁色澤不變，外形完整的情況下，脫去栗子的內(nèi)外皮層，為后續(xù)的深加工做好了優(yōu)質(zhì)的原料準(zhǔn)備［4，5］。影響板栗真空爆殼的主要因素有預(yù)熱溫度、預(yù)熱時(shí)間、真空爆殼溫度、真空爆殼時(shí)間等，這些因素是相互關(guān)聯(lián)的，在選取時(shí)應(yīng)綜合考慮。本試驗(yàn)對這些主要因素進(jìn)行試驗(yàn)研究及機(jī)理分析，并針對浙江麗水產(chǎn)的新鮮板栗進(jìn)行試驗(yàn)研究，優(yōu)化出最佳爆殼工藝參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

新鮮生板栗：產(chǎn)于浙江麗水地區(qū)。

1.2 主要設(shè)備

真空爆殼設(shè)備：本實(shí)驗(yàn)室自制。它主要包括預(yù)熱箱、真空泵、真空爆殼箱、加熱水箱等部件。真空爆殼箱中布置有通過熱水加熱的多層散熱器，板栗放置在加熱盤中，加熱盤放置在散熱器層間。加熱水箱利用電加熱管加熱，熱水從真空爆殼箱上端利用水泵注入散熱器中，熱交換后然后從下端回流入水箱中。爆殼箱上部安裝有真空表和溫度表，讀取箱內(nèi)的真空度與溫度。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

生板栗→預(yù)熱→加熱并抽真空→爆殼→篩選→栗仁

1.3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 選取大小基本一致的生板栗為試材（每次試驗(yàn)取10kg），以板栗爆殼率和栗仁失水率為考察指標(biāo)，分別探討預(yù)熱溫度與時(shí)間、爆殼溫度與時(shí)間對板栗爆殼效果的影響，其試驗(yàn)條件如下：

（1）預(yù)熱溫度：預(yù)熱時(shí)間20min，爆殼溫度75℃，爆殼時(shí)間90min，預(yù)熱溫度分別為0（不預(yù)熱），70，80，90，100℃，進(jìn)行預(yù)熱溫度對爆殼率與栗仁失水率的影響試驗(yàn)。

（2）預(yù)熱時(shí)間：預(yù)熱溫度為80℃，爆殼溫度75℃，爆殼時(shí)間90min，預(yù)熱時(shí)間分別為0（不預(yù)熱），10，20，30，40min，進(jìn)行預(yù)熱時(shí)間對板栗爆殼率與栗仁失水率的影響試驗(yàn)。

（3）爆殼溫度：在80℃下預(yù)熱20min后進(jìn)行真空爆殼，爆殼時(shí)間為90min，爆殼溫度分別為60，65，70，75，80，85℃，研究爆殼溫度對板栗爆殼率與栗仁失水率的影響規(guī)律。

（4）爆殼時(shí)間：在80℃下預(yù)熱20min后進(jìn)行真空爆殼，爆殼溫度選擇75℃，爆殼時(shí)間分別為60，90，120，150，180min，研究爆殼時(shí)間對板栗爆殼率及栗仁失水率的影響規(guī)律。

1.3.3 技術(shù)指標(biāo) 試驗(yàn)的主要技術(shù)指標(biāo)是爆殼率和失水率，分別按式（1）、（2）計(jì)算。

試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是，在保證栗仁生鮮無熟化的前提下，要求板栗爆殼率越大越好（≥85%），栗仁失水率越小越好（≤4%），并盡可能提高爆殼效率。

2 結(jié)果及討論

2.1 預(yù)熱溫度的影響

預(yù)熱溫度對板栗爆殼效果的影響見圖1。由圖1可知，在一定溫度范圍內(nèi)，預(yù)熱溫度升高，爆殼率升高，栗仁失水率降低，有利于爆殼。但預(yù)熱溫度并非越高越好，預(yù)熱溫度過高時(shí)（≥90℃）栗殼組織結(jié)構(gòu)失水收縮過大甚至出現(xiàn)脆裂現(xiàn)象，密實(shí)性降低，爆殼率反而降低，同時(shí)由于溫度過高栗仁失水也增大［6］，故預(yù)熱溫度應(yīng)控制在80℃左右。板栗預(yù)熱過程中，預(yù)熱溫度較低時(shí)，栗殼失水速率緩慢，其組織結(jié)構(gòu)變化小，熱質(zhì)將傳遞栗仁中的水分不斷補(bǔ)充到栗殼，以平衡栗殼表面的失水，導(dǎo)致栗仁失水較多而使栗殼難以形成脆而密實(shí)的結(jié)構(gòu)，爆殼率較低。預(yù)熱溫度升高，栗殼失水速率較快，組織結(jié)構(gòu)易收縮，栗仁失水較少栗殼水分散失較快，栗殼表面干燥失水充分使之變得脆而密實(shí)。

圖1 預(yù)熱溫度對板栗真空爆殼的影響Figure 1 The influence of preheat temperature for vacuum－bursting

2.2 預(yù)熱時(shí)間的影響

預(yù)熱時(shí)間對板栗爆殼效果的影響見圖2。由圖2可知，預(yù)熱時(shí)間在20min以內(nèi)，隨著預(yù)熱時(shí)間的延長，爆殼率呈上升趨勢，增幅明顯；預(yù)熱時(shí)間為20min左右時(shí)，達(dá)到最大爆殼率（91%）；繼續(xù)延長預(yù)熱時(shí)間，爆殼率變化不明顯，并呈下降趨勢，但栗仁失水率卻急劇增加。在一定的預(yù)熱溫度下，對應(yīng)一個(gè)最佳的預(yù)熱時(shí)間，預(yù)熱溫度越高，最佳預(yù)熱時(shí)間應(yīng)越短，在最佳預(yù)熱溫度80℃時(shí)，最佳預(yù)熱時(shí)間為20min。預(yù)熱時(shí)間對爆殼的影響機(jī)理與預(yù)熱溫度類似，預(yù)熱時(shí)間增大，栗殼干燥充分，其組織結(jié)構(gòu)收縮脆性及氣密性增大，再經(jīng)真空作用時(shí)，栗果內(nèi)部產(chǎn)生的蒸汽壓容易達(dá)到栗殼承受壓力的極限值，可提高爆殼率，但預(yù)熱時(shí)間過長，會導(dǎo)致栗殼的氣密性降低，從而對爆殼產(chǎn)生負(fù)面影響，降低爆殼率，同時(shí)栗仁失水率增加，品質(zhì)降低。

圖2 預(yù)熱時(shí)間對板栗真空爆殼的影響Figure 2 The influence of preheat time for vacuum－bursting

2.3 真空爆殼溫度的影響

爆殼溫度對板栗爆殼效果的影響見圖3。

圖3 爆殼溫度對板栗真空爆殼的影響Figure 3 The influence of vacuum－bursting temperature for vacuum－bursting

由圖3可知，板栗爆殼溫度越高，爆殼率越高。但同時(shí)由于溫度升高，也使得栗仁的失水率增大，當(dāng)溫度超過75℃時(shí)，爆殼率增加不明顯，而失水率增加顯著，出現(xiàn)栗仁褐變甚至熟化，最佳爆殼溫度應(yīng)控制在75℃。板栗在一定溫度下加熱時(shí)，栗殼中的水分先吸收能量而汽化溢出，纖維成分則因失水收縮而脆性增大，同時(shí)不斷的加熱，栗仁因高溫失水收縮，從而栗殼和栗仁之間就產(chǎn)生了具有一定壓力的水蒸氣，板栗爆殼溫度越高，栗殼和栗仁之間的水蒸氣膨脹越大，氣體的壓力越大，而栗殼外處于真空狀態(tài)，從而能很快到達(dá)板栗的破殼極限壓力差，使得更多板栗能在同一時(shí)間爆開，提高爆殼率。但同時(shí)由于溫度升高，失水率增加顯著，栗仁又會出現(xiàn)褐變甚至熟化。

2.4 真空爆殼時(shí)間的影響

爆殼時(shí)間與爆殼溫度對爆殼的影響機(jī)理基本類似。爆殼時(shí)間對板栗爆殼效果的影響見圖4。

圖4 爆殼時(shí)間對板栗真空爆殼的影響Figure 4 The influence of vacuum－bursting time for vacuum－bursting

由圖4可知，在一定的溫度下，隨著爆殼時(shí)間的延長，大多數(shù)板栗在某一時(shí)刻前幾乎同時(shí)爆殼，爆殼率不斷提高，提高幅度顯著，失水率增大，但未褐變或熟化。隨著爆殼時(shí)間的進(jìn)一步延長，只有剩余少部分未爆開的板栗繼續(xù)爆開，爆殼率提高并不明顯，同時(shí)由于大部分已爆開的板栗繼續(xù)被加熱，栗仁更易失水，失水率顯著增加，以至發(fā)生褐變甚至熟化。因此，爆殼時(shí)間在爆殼溫度下應(yīng)有一個(gè)最佳值：爆殼溫度75℃，爆殼時(shí)間120min。

3 結(jié)論

板栗真空爆殼技術(shù)與設(shè)備是在保證板栗質(zhì)量前提下，引入真空和溫度綜合作用機(jī)制實(shí)現(xiàn)爆殼，實(shí)現(xiàn)板栗真空爆殼應(yīng)該同時(shí)具備兩個(gè)條件：① 需要栗殼失水收縮，形成脆性大、密實(shí)的外殼；② 栗仁中所含水分迅速汽化，提供足夠的蒸汽壓力，在栗殼內(nèi)外形成使其破裂的內(nèi)外壓差。從本試驗(yàn)分析可知，影響板栗真空爆殼的主要因素有預(yù)熱溫度、預(yù)熱時(shí)間、真空爆殼溫度、真空爆殼時(shí)間等，這些因素是相互關(guān)聯(lián)的，在選取時(shí)應(yīng)綜合考慮。

1 袁越錦，徐英英，黨新安，等.板栗脫殼技術(shù)與破殼機(jī)理研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.食品工業(yè)科技，2008，29（10）：301～304.

2 張德翱，黨新安，文懷興，等.真空設(shè)備的熱工過程及其控制［M］.西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1997.

3 黨新安，陳巧富，楊立軍，等.板栗真空爆殼設(shè)備的設(shè)計(jì)［J］.食品與機(jī)械，2011，27（2）：74～77.

4 黨新安，張艷華，楊立軍.板栗真空爆殼機(jī)及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.輕工機(jī)械，2002（4）：51～53.

5 黨新安，張昌松，葛正浩.板栗真空爆殼技術(shù)與設(shè)備的研究［J］.糧油加工與食品機(jī)械，2001（3）：28～29.

6 陳從貴，王屋，張莉，等.無損傷栗果的微波爆殼工藝研究［J］.食品科學(xué)，2004，25（11）：150～152.

Research on technology of the vacuum－bursting for Chinese chestnut shell

YANG Li－jun1DANG Xin－an1ZENG Qiu－min2ZHANG Chang－song1YUAN Yue－jin1

（1.Shaanxi University of Science＆ Technology，Xi’an，Shaanxi710021，China；2.Yunhe Asgard Fruit－manufacturing Ltd.，Yunhe，Zhejiang323600，China）

Using chestnut of Lishui city，Zhejiang province as the experimental material，the main factors were studied such as preheat temperature，preheating time，vacuum－bursting temperature and vacuum－bursting time influencing the vacuum－bursting effects.Then the optimized process conditions were obtained.The results showed that the selection of optimum process parameters were：preheat temperature 80℃，preheating time 20min，vacuum－bursting temperature 75 ℃，and vacuum－bursting time 120min.Under the optimum conditions，the practice has shown the vacuum－bursting ratio amount to more than 90%，the lost water ratio of the chestnut kernel less than 3%and chestnut seed kept fresh and good.

Chinese chestnut；vacuum－bursting；technological parameters；optimization

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.04.047

浙江省科技廳面上農(nóng)業(yè)項(xiàng)目（編號：2009C32102）

楊立軍（1974－），男，陜西科技大學(xué)副教授，碩士。E－mail：yanglijun＠sust.edu.cn

2011－04－01