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        白烏魚方便湯粉的工業(yè)化鼓風干燥工藝

        2023-03-03 13:12:46焦曉磊王林果母運龍張崟鄧語吳俊
        食品工業(yè) 2023年2期
        關鍵詞:烏魚干燥箱肉湯

        焦曉磊,王林果,母運龍,張崟*,鄧語,吳俊

        1. 四川省內江市農業(yè)科學院(內江 641099);2. 成都大學肉類加工四川省重點實驗室(成都 610106)

        白烏魚是四川省內江市農業(yè)科學院新培育的特色經濟魚種,其營養(yǎng)價值高[1-3],民間就有熬煮白烏魚湯,并用于幫助術后病人的傷口愈合,促進產后母乳的分泌等應用[4-5]。但是白烏魚熬煮制湯時,不僅耗時耗能,而且魚骨中的營養(yǎng)物質不能通過傳統(tǒng)的熬煮方法充分溶出,這嚴重制約白烏魚的市場價值開發(fā)。因此,為提升白烏魚中營養(yǎng)物質在熬煮過程中的充分溶出,試驗采用高壓輔助酶解及微粉碎技術[6-7],制得白烏魚漿,并對其工業(yè)化鼓風干燥工藝進行研究。

        盡管國內外已開展一些關于魚肉湯粉制備工藝研究,如:李欣[8]對烏鱧魚頭經過常壓熬煮后,利用酵母發(fā)酵脫腥;蔣麗施等[9]研究常壓熬煮白烏魚及所得湯粉的噴霧干燥工藝;吳代武等[10]以金槍魚為原料,研究不同干燥工藝對于魚粉質量的影響。但是國內外有關白烏魚湯粉的工業(yè)化鼓風干燥工藝研究較少,導致工業(yè)化加工方便魚肉湯粉產品的干燥工藝缺失。因此,為建立適合工業(yè)加工用的白烏魚方便湯粉的干燥工藝,試驗對白烏魚湯粉的工業(yè)化鼓風干燥工藝進行研究。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料與設備

        白烏魚(質量500±20 g,體長均為30±3 cm);高壓蒸煮鍋(100 L,美瑞機械有限公司);膠體磨(JMS-50,廊坊冠通有限公司);恒溫干燥箱(CTC-O,江陰創(chuàng)新機械有限公司);粉碎機(WCSJ-20 IVV,宏達有限公司);分樣篩(HC-1000-3S,化成機械有限公司);天平(LE104E/02,梅特勒-托利多儀器有限公司);色差儀(NH310,深圳市三恩時科技有限公司)。

        1.2 試驗方案

        1.2.1 魚肉湯粉加工工藝流程[11]

        根據前期建立的微粉碎骨粉的制作工藝,對白烏魚胴體進行熬煮和微粉碎,具體工藝流程:新鮮白烏魚→去頭去尾去內臟→清洗→高壓蒸煮→膠體磨粉碎處理→鼓風干燥→粉碎→過篩→成品包裝。

        1.2.2 干燥箱采溫點

        干燥箱溫度分別設置為70,90和110 ℃,用溫度傳感器分別測量干燥箱的上(A點)、左(B點)、后(C點)、右(D點)、下(E點)五壁附近及料盤上(F區(qū))、中(G區(qū))、下(H區(qū))層共8個區(qū)域的溫度分布情況。測定溫度恒定后干燥箱的溫度分布,探究最適干燥溫度。烘箱溫度分布情況點如圖1所示。

        圖1 干燥箱溫度測定分布圖

        1.2.3 高壓蒸煮鍋的溫度和壓力關系

        將預處理后的白烏魚放入高壓蒸煮鍋中,加水蒸煮,在蒸煮過程中,記錄高壓蒸煮鍋的溫度變化,同時記錄高壓蒸煮鍋因溫度變化而產生的壓力變化,并用Excel 2016對溫度和壓力進行回歸分析。

        1.2.4 魚肉湯粉得率

        將預處理后的白烏魚稱重并記錄,用量杯加入定量的水,計算其總質量為初始質量。每個加工環(huán)節(jié)結束后利用臺秤稱取全部樣品質量并記錄,計算每個環(huán)節(jié)樣品得率。得率按式(1)計算。

        式中:η為得率,%;mt為t時刻魚肉湯粉質量,kg,m為初始質量,kg。

        1.2.5 水分測定

        將經過膠體磨粉碎的樣品,均勻放入樣品盤中,裝載量為1.5 kg/盤,以保證樣品盤中樣品的厚度一致。每個樣品盤質量為1.45 kg,烘箱溫度設置為90℃,在上、中、下3層各選相鄰3個樣品盤記錄初始質量,每2 h稱取樣品盤的質量并記錄,直到干燥結束。計算每2 h樣品盤內水分[12]。

        1.2.6 干燥速率計算

        在5 min間隔排氣下,對魚肉湯粉的干燥速率進行計算,干燥速率是指在干燥過程中單位時間內物料中水分的變化速率[13],其表達式如式(2)所示。

        式中:DR為魚肉湯粉的干燥速率,%/h;Mt+Δt為t+Δt時刻魚肉湯粉含水率,%,Mt為t時刻魚肉湯粉含水率,%。

        1.2.7 色澤測定

        干燥箱溫度設置為90 ℃,在上、中、下3層各選相鄰3個樣品盤上的6個位點,測定其色度值,每2 h測量樣品的色度值并記錄,直到干燥結束,多次測定取平均值作為最終測定結果。

        1.2.8 感官評價

        干燥箱溫度設置為90 ℃,在上、中、下3層各選相鄰2個樣品盤記錄其初始感官評分,每2 h測量樣品的感官評分并記錄,直到干燥結束。感官評分標準見表1。

        表1 腥味感官評分表

        1.2.9 微生物及理化指標檢測

        根據NY/T 1323—2017《綠色食品固體飲料》標準對過篩后的產品進行微生物檢測和理化檢測[14]。產品檢測樣品在規(guī)定條件下(樣品處理、培養(yǎng)基及其pH、培養(yǎng)溫度與時間)培養(yǎng),菌落總數按照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》[15]測定,大腸桿菌群按照GB 4789.3—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗大腸菌群計數》[16]測定,霉菌按照GB 4789.15—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗霉菌和酵母計數》[17]測定,蛋白質按照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》[18]測定;水分按照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》[19]測定,鉛按照GB 5009.12—2017《食品安全國家標準食品中鉛的測定》[20]測定,錫按照GB 5009.16—2014《食品安全國家標準食品中錫的測定》[21]測定,苯甲酸及其鈉鹽、山梨酸及其鉀鹽、糖精鈉按照GB 5009.28—2016《食品安全國家標準食品中苯甲酸、山梨酸和糖精鈉的測定》測定[22],甜蜜素按照GB 5009.97—2016《食品安全國家標準食品中環(huán)己基氨基磺酸鈉的測定》[23]測定,赭曲霉毒素A按《食品安全國家標準食品中赭曲霉毒素A的測定》[24]測定。

        1.2.10 數據分析

        采用SPSS 9.0對試驗數據進行統(tǒng)計分析,采用Excel 2016繪圖。

        2 結果與討論

        2.1 方便湯粉的制作工藝

        2.1.1 高壓鍋溫度和壓力的關系

        高壓蒸煮白烏魚時,蒸煮壓力和溫度對所得魚肉湯粉的粒徑有重要影響[25]。為建立蒸煮壓力與溫度之間的量化關系,對工業(yè)用高壓蒸煮鍋壓力與溫度的關系進行分析(圖2)。圖2顯示,蒸煮壓力和蒸煮溫度呈二次相關(y=-0.000 268 04x2+0.076 783 51x-5.205 463 92,R2=0.998 792 47)。通過對比不同蒸煮壓力和溫度下所得魚肉湯粉的易碎程度,在0.25 MPa、130 ℃條件下,所得魚肉湯粉蒸煮效果最好。

        圖2 高壓鍋頂部溫度和壓力的關系

        魚骨與畜禽骨相比,在高溫高壓條件下容易脆化[25-26],這為高壓蒸煮后經過膠體磨微粉碎制作魚肉湯粉提供良好基礎。但是過高的溫度和壓力會導致蒸煮能耗及制作成本增加。因此,為控制魚肉湯粉的制作成本、降低能耗,當魚胴體中最硬的脊骨在蒸煮后手捏易碎時,即停止高溫高壓蒸煮。

        2.1.2 加工過程中樣品的得率

        為評估各加工環(huán)節(jié)原料的質量損失,對白烏魚胴體在高壓蒸煮、膠體磨粉碎及魚肉湯粉干燥各環(huán)節(jié)的得率進行計算(表2)。由表2中各階段的得率可知,加工初始時魚肉和水總質量為87.50 kg,進入蒸煮鍋進行高壓蒸煮得到產品85.83 kg,得率為98.09%,造成損失的原因可能是蒸煮過程中,溫度升高導致水分蒸發(fā),或者蒸煮過程中破壞魚肉組織,造成產品損失。將經過蒸煮后的魚肉過膠體磨得到產品83.75 kg,相較于初始時,得率為95.71%。造成損失的原因可能是魚肉經過膠體磨時,魚肉組織進一步被破碎,在樣品回收過程造成部分粉碎魚漿丟失。經過干燥和粉碎過篩后,產品質量為14.48 kg,得率為25.18%。經過烘箱干燥,產品中絕大部分水分蒸發(fā),產品質量減少,粉碎過篩后產品相較于初始時得率為25.18%。該得率為工業(yè)化制作魚肉湯粉產品的工藝控制及加工廠的放大設計提供了依據。

        表2 加工過程中樣品的得率

        2.2 白烏魚湯粉的干燥

        2.2.1 干燥箱的溫度分布

        為分析工業(yè)級鼓風干燥箱空載時的溫度分布,以確定托盤中的樣品裝載量和放置位置,對鼓風干燥箱空載時各位點(圖1)的溫度進行測定(表3)。由表3可知:鼓風干燥箱的上壁溫度最高,下壁溫度最低;樣品車中托盤的溫度與烘箱空載時的溫度分布一致,上層溫度最高,中層溫度較下次溫度略高。鑒于100 ℃以上的高溫不僅容易引起魚肉湯粉的褐變,而且能耗高的缺點,所以選擇90 ℃作為鼓風干燥溫度。

        表3 干燥箱的溫度分布 單位:℃

        造成鼓風干燥箱內溫度存在差異性的可能原因是出風口位置的不同。干燥箱的進風口位于干燥室頂部,熱風進入干燥室后,由頂部向底部流動,因此干燥室中上壁溫度相較于下壁溫度高。進風口位于干燥箱內左右兩側,在干燥過程中兩側溫度較高于后壁溫度,在設定溫度越高的情況下,越明顯。樣品盤中上層、中層、下層出現溫度差異,也可能是由烘箱從頂部到底部熱風流動造成的。

        2.2.2 魚肉湯粉水分與干燥速率變化

        干燥過程中魚肉湯粉的水分變化見圖3。結果表明,在魚肉湯粉進行熱風干燥過程中,樣品的水分隨干燥時間增加而減少,各層之間不存在明顯差異,不同干燥時間水分存在差異性(P<0.05)。其中,上層樣品盤水分變化最快,下層樣品盤水分變化較慢,魚肉湯粉水分變化結果與樣品盤推車上、中、下層的溫度分布相符,溫度越高,干燥能力越強,水分減少越快。

        圖3 魚肉湯粉在干燥過程中水分的動態(tài)變化圖

        干燥過程中魚肉湯粉的干燥速率的變化見圖4。樣品干燥速率隨著干燥時間呈現先升高后降低趨勢,上層和中層料盤均在第2小時時,干燥速率增大到最高值,下層料盤在4 h時干燥速率達到最大。由于料盤在干燥箱的不同位置,而干燥箱不同位置的溫度存在顯著差異(P<0.05),這可能是導致上層、中層和下層料盤的干燥速率存在差異的主要原因。

        圖4 魚肉湯粉在干燥過程中干燥速率的動態(tài)變化圖

        2.2.3 魚肉湯粉干燥過程中色澤的變化

        色澤是食品最重要的品質指標[27],加熱溫度不同會導致蛋白質不同程度的變性和降解。脂質可在干燥過程中被氧化,產生酸和酮,以及與游離氨基酸發(fā)生美拉德反應等因素,導致被加熱物色澤的變化。為分析魚肉湯粉在不同干燥階段的色澤變化,對魚肉湯粉不同干燥時間的色度值進行測定(表4)。數據顯示,干燥時間0~2 h時,魚肉湯粉的色度變化不明顯,干燥時間達到4 h時,魚肉湯粉的色度值隨著干燥時間增加而不斷上升,并存在顯著性差異(P<0.05)。干燥12 h時,魚肉湯粉的a*值、b*值和L*值均達到最大。在干燥14和16 h時,魚肉湯粉的色度值呈現下降趨勢。這可能是由于長時間干燥引起美拉德反應,進而導致魚肉湯粉的顏色變深[28-29]。這一結果與Zhu等[30]對魚片干燥中出現的現象一致。

        表4 不同干燥時間對色度的影響

        2.2.4 魚肉湯粉干燥過程中水分與色度值之間的相關性分析

        為探究魚粉在干燥過程中水分變化與色度值之間的關系,采用SPASS 9.0軟件,對魚肉湯粉的水分與色度值進行相關性分析,所得結果見表5。數據顯示,在魚肉湯粉干燥過程中,魚肉湯粉在干燥過程中水分與色度值(r=-0.866,P<0.01)和干燥時間(r=-0.979,P<0.01)均呈負相關,干燥時間與色度值呈正相關(r=0.768,p<0.05)。

        表5 水分與色度值相關性分析

        色度值與水分、干燥時間之間的相關性分析結果表明,在魚肉湯粉干燥過程中,色度值受水分和干燥時間影響大。這一結果與2.2.3中隨著干燥時間增加魚肉湯粉的色度值增加的結果一致。因此,在魚肉湯粉干燥過程中,應該重點控制魚肉湯粉的水分和干燥時間,以防止魚肉湯粉色澤的劣變。

        2.2.5 魚肉湯粉干燥過程中感官評價的動態(tài)變化

        魚肉湯粉在干燥過程中感官評價的動態(tài)變化見圖5。結果表明:魚粉在90 ℃干燥過程中的感官評分總體上隨著干燥時間的增加而增加,但是上層的感官評分增加程度大于中、下2層的增加程度,且有顯著性差異(P<0.05),2和4 h時感官評分出現下降。這可能是因為此時物質處于固液共存狀,部分樣品干燥過程中產生的氣體無法即時排出,導致感官評分下降。試驗表明隨著魚粉干燥過程的不斷進行,干燥時間越久,魚粉的感官評分越好,這可能是因為在干燥過程中,美拉德反應快速,使魚粉中產生有利于感官品質的物質,減少魚粉原有的腥味。

        圖5 魚肉湯粉在干燥過程中感官評價的動態(tài)變化圖

        2.3 微生物測定與理化檢測

        白烏魚湯粉的微生物和理化檢驗指標見表6。根據GB 4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》對魚粉中的菌落總數進行測定,魚粉產品中菌落總數指標結果小于10 CFU/g,符合食品標準要求。根據GB 4789.3—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗大腸菌群計數》對魚粉中的大腸桿菌進行測定,魚粉產品中大腸桿菌指標結果小于10 CFU/g,符合食品標準要求。采用GB 4789.15—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗霉菌和酵母計數》的方法對霉菌測定,檢出結果顯示霉菌<10 CFU/g,符合國家標準規(guī)定的≤50 CFU/g。白烏魚魚粉中理化檢測中蛋白質含量為68.5 g/100 g,水分為2.12%,鉛含量為0.17 mg/kg,均符合相應國家標準,錫、苯甲酸及其鈉鹽、山梨酸及其鉀鹽、糖精鈉、甜蜜素、赭曲霉毒素等均未檢出,符合國家標準[31-32]。

        表6 微生物測定與理化檢測

        3 結論

        以白烏魚為原料,建立魚肉方便湯粉工業(yè)鼓風干燥工藝:在干燥溫度90 ℃、干燥時間16 h、間隔排氣5 min、裝載量每盤1.5 kg條件下鼓風干燥,魚肉湯粉在干燥過程中水分與色度值(r=-0.866,P<0.01)、干燥時間(r=-0.979,P<0.01)均呈負相關,干燥時間與色度值呈正相關(r=0.768,P<0.05)。干燥速率隨著干燥時間的增加呈現先增大后降低趨勢,上層和中層料盤的干燥速率較下層料盤較早達到峰值。經過干燥后的魚肉湯粉,感官評分高,沖后泡具有該產品應有的色澤、香氣和滋味,無異味,無外來雜質。蛋白質含量為68.5 g/100 g,水分為2.12%,鉛含量為0.17 mg/kg,菌落總數、大腸菌群、霉菌均低于國家規(guī)定,符合國家標準。錫、苯甲酸及其鈉鹽、山梨酸及其鉀鹽、糖精鈉、甜蜜素、赭曲霉毒素等均未檢出,干燥制備的魚肉湯粉符合國標要求。

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