選取外觀完整的綠豆,分別在 20℃、30℃、40℃和50℃下恒溫水浴下浸泡 2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h 和 16h,浸泡的目的是在冷凍干燥前使綠豆內(nèi)部吸水,得到較好的凍干品質(zhì)。浸泡后考察綠豆的吸水率和破裂率,結(jié)果如圖 7-10 和圖 7-11所示。
由圖 7-10和圖7-11可知,浸泡時間愈長,綠豆吸水率愈高,一定時間后,綠豆充分吸水,吸水率增長速率變慢。當(dāng)綠豆細(xì)胞壁與內(nèi)部細(xì)胞吸水后,在后續(xù)處理過程中可達(dá)到良好的效果。溫度愈高,吸水率愈高,是因為加熱可使植物組織軟化膨脹,同時水的表面張力下降,使水進(jìn)人內(nèi)部的阻力減小,有利于水進(jìn)入綠豆內(nèi)部。因速煮綠豆產(chǎn)品應(yīng)保持良好外觀,且后續(xù)處理過程也對產(chǎn)品外觀有所影響,除吸水率外,應(yīng)同時考慮綠豆種皮破裂程度。實(shí)驗表明,40℃浸泡6h 時綠豆形態(tài)完整且吸水率良好,因此綠豆最佳浸泡工藝為:40℃恒溫水浴中浸泡6h。
預(yù)凍的目的是將綠豆內(nèi)的水分固化,并使其凍干前后具有相同的形態(tài),防止在升華、解析過程由于抽真空而發(fā)生起泡、濃縮、收縮和溶質(zhì)移動等不良變化的發(fā)生。最佳條件下浸泡后,在預(yù)凍時間4h、升華干燥時間30h、解析干燥時間10h不變的條件下,分別在預(yù)凍溫度-35℃,-45℃,-55℃,-65℃,-75℃,-85℃和-95℃,再經(jīng)升華干燥和解析干燥,隨后測定凍干綠豆的復(fù)水時間和復(fù)水比,測定結(jié)果如圖7-12所示。
由圖7-12可知,在-35℃時,復(fù)水時間長是因為慢凍時,物料內(nèi)形成的冰晶較大,當(dāng)外部冰晶升華后,留下大面積連續(xù)的升華通道,有利于內(nèi)部冰晶的升華,從而使制品升華速度加快,但慢凍產(chǎn)生的大冰晶造成細(xì)胞壁及各級宏觀、微觀固體支撐結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重機(jī)械性破壞,造成大多數(shù)細(xì)胞嚴(yán)重收縮而死亡,使得中心結(jié)構(gòu)不能保持原有的狀態(tài),導(dǎo)致最終產(chǎn)品復(fù)水時間長、復(fù)水比降低。而速凍凍結(jié)速度快,在細(xì)胞內(nèi)部和細(xì)胞間隙生成小冰晶,對細(xì)胞的機(jī)械損壞作用小,同時細(xì)胞內(nèi)部的溶質(zhì)遷移效應(yīng)小,干燥后產(chǎn)品能保持原有的結(jié)構(gòu)。在-75℃時綠豆復(fù)水時間顯著減少且破裂率較低,復(fù)水品質(zhì)也較為良好,同時能源消耗較少,綜合上述因素,應(yīng)選擇-75℃作為綠豆預(yù)凍溫度。
升華干燥是將凍結(jié)的自由水直接升華成水蒸氣。實(shí)驗中選擇升華干燥溫度-25℃,-30℃,-35℃,-40℃,-45℃,-50℃和-55℃,考查升華溫度對綠豆復(fù)水比和復(fù)水時間的影響,結(jié)果如圖7-13 所示。
由圖7-13 可以看出,隨著升華干燥溫度降低,綠豆復(fù)水時間相應(yīng)減少,綠豆復(fù)水比隨著升華干燥溫度的降低而增加。在冷凍干燥過程中,相同條件下升華干燥溫度越低,升華干燥過程中豆類中心溫度越低,其升華干燥所需時間越長,但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外觀變化較小。在-40℃后,雖復(fù)水時間略有下降,復(fù)水比略有增加,但因-40℃節(jié)省能源、節(jié)約時間又能達(dá)到較好的凍干效果,應(yīng)選擇-40℃作為綠豆的升華干燥溫度。
冰升華完畢后,制品含水量降至 10%左右,一般吸附在干燥物質(zhì)的毛細(xì)管璧和極性基團(tuán)上,屬未凍結(jié)水,這些水分將為微生物的生長繁殖和某些化學(xué)反應(yīng)提供條件。因此,解析過程就是要讓吸附在干燥物質(zhì)內(nèi)部的水分子解析出來,達(dá)到進(jìn)一步降低制品水分含量的目的,以確保制品長期貯存的穩(wěn)定性。在解析干燥階段,產(chǎn)品的溫度應(yīng)足夠高,只要不造成產(chǎn)品熱變性即可。實(shí)驗中考查了解析干燥溫度為 30℃,40℃,50℃,60℃,70℃,80℃和90℃條件下,解析干燥溫度對凍干綠豆的復(fù)水比和復(fù)水時間的影響,如圖 7-14 所示。由圖7-14可知,將解析溫度提高至80C及以上時,綠豆破裂率高且感官評分低,70℃時綠豆復(fù)水性能良好,外觀品質(zhì)及復(fù)水后感官品質(zhì)好,因此選擇70℃作為綠豆冷凍干燥工藝的解析干燥溫度。實(shí)驗中,綠豆含水量質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 0.5%~1%之間,且保持了良好的感官品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)。
經(jīng)上述實(shí)驗研究,得到速煮綠豆的凍干優(yōu)化工藝為:40℃浸泡6h,-75℃預(yù)凍4h,-40℃升華干燥 30h,70℃解析干燥 10h。經(jīng)過該優(yōu)化工藝處理過的綠豆,復(fù)水后色澤與未處理綠豆相比略淺但顏色自然、顆粒飽滿,與未處理綠豆直接熟制破損程度相近。此優(yōu)化工藝處理的綠豆能夠?qū)崿F(xiàn)與大米共煮同熟,外觀尚好,口感適宜。