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食品真空低温油炸脱水技术

2012-10-09 | 浏览量: 369 常州市荣发干燥设备有限公司
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摘要:重点讲述了食品真空油炸技术的特点,并从设备、技术、油炸用油的安全性评价几个方面详述了国内外的研究概况,阐明了真空低温油炸技术的应用前景、真空油炸技术今后的发展方向以及优先领域。
关键词:真空;油炸;食品;低温
 
  营养、方便、安全、绿色是当前食品生产发展的趋势。食品的加工生产无论是原料、生产工艺或是生产设备都应力求符合产品的天然、营养、方便要求。真空油炸产品因具有独特的风味、众多的品种、健康的成分而深得世界各国人民的青睐,被誉为是本世纪油炸休闲食品的“绿色革命”。
1、真空低温油炸技术原理及其特点
  真空油炸技术将油炸和脱水作用有机地结合在一起,使样品处于负压状态,在这种相对缺氧的条件下进行食品加工,可以减轻甚至避免氧化作用(例如脂肪酸败、酶促褐变和其他氧化变质等)所带来的危害。在真空度为700mmHg的负压系统中,纯水的沸点可用克劳修斯——克拉佩龙方程算出,沸点大约为40℃。在负压状态,以油作为传热媒介,食品内部的水分(自由水和部分结合水)会急剧蒸发而喷出,使组织形成疏松多孔的结构。但是,食品内部水分还受束缚力、电解质、组织质构、热阻状况、真空度变化等因素的影响,实际水分蒸发情况要复杂得多,具体生产时还应与灭酶所需的温度条件综合起来考虑。
 1.1 真空油炸食品的优点
  保色作用 采用真空油炸,油炸温度大大降低,而且油炸锅内的氧气浓度也大幅度降低。油炸食品不易褪色、变色、褐变,可以保持原料本身的颜色。如猕猴桃极易受热褐变,若采用真空油炸,可以保持其绿色。但是对于油溶性色素,如类胡萝卜素的色素、叶绿素类色素在油炸时,色素易溶出,故在油炸前应对原料进行预处理,以保持色素的稳定。
  保香作用 采用真空油炸,原料在密封状态下被加热。原料中的呈味成份大多数为水溶性,在油脂中并不溶出,并且随着原料的脱水,这些呈味成份进一步得到浓缩。因此采用真空油炸技术可以很好地保存原料本身具有的香味。
  降低油脂劣变程度 炸用油的劣化包括氧化、聚合、热分解,而以水或水蒸汽与油接触产生水解为主。在真空油炸过程中,油处于负压状态,溶于油脂中的气体很快大量逸出,产生的水蒸汽压力较小,而且油炸温度低,因此,油脂的劣化程度大大降低。
 1.2 真空油炸食品的保藏特性
  真空油炸食品的吸湿性 松脆感是真空油炸产品重要的感官指标。要保持产品的松脆状态,其水分含量应控制在5%以内,最好在1%左右。因此,产品在贮存时的吸湿问题是必须认真考虑的。
  真空油炸产品油脂的氧化性 真空油炸产品具有多孔结构,在孔隙的表面会吸附一层油脂。这一层油脂并不能被离心脱油所除去,因此,真空油炸产品都有一定的含油率。油脂和氧接触要发生氧化反应,为此,真空油炸产品包装时要尽可能将空气排除,或充入惰性气体进行包装;对于保质期长的产品,也可添加一些抗氧化剂。
 2、真空油炸技术及其设备的发展状况
  真空油炸是在20世纪60年代末和70年代初发展起来的一项新的食品加工技术,具有许多独到之处和对加工原料的广泛适应性。70年代和80年代,该技术在美国和日本有了很大的发展,国际上已经出售的真空油炸食品有水果类的苹果、猕猴桃、柿子、草莓、葡萄、香蕉等;蔬菜类的胡萝卜、南瓜、西红柿、四季豆、甘薯、土豆、大蒜、青椒、洋葱等;肉食水产类的牛肉干、鱼片、虾等。我国近年来对真空油炸技术的研究开发也很活跃,先后开发了香蕉、苹果等果蔬真空油炸制品。
 2.1 油炸设备的发展概况
  最早关于真空油炸专利文献的报道是1972年的美国专利(US3635722),该文献提出了原始的封闭式油炸模式[1]。1977年,日本专利(No. 28865)提出油炸香蕉设备及工艺,但是油炸产品的脂肪含量太高,产品品质较差。1983年和1985年,日本专利(No. 183048/1983和92718/1985)介绍的真空油炸设备在技术上已作了较大的改进,原料在真空条件下油炸,在真空状态下脱油。由于原先真空油炸技术存在一些缺陷,如产品易变形、皱缩,油炸温度低、时间长等,1989年美国专利US4828859推出了使用预处理技术的真空油炸果蔬产品的方法和设备。1993年,美国专利US5182982提出了连续型真空油炸设备,简化了进料、出料工序,防止了产品在油炸锅内的沉积,改进了产品质量,提高了生产效率。日本和我国台湾省在此项技术上发展较快,其技术与设备出现在东南亚地区,并逐渐向世界各个地区推进。我国的食品科研开发机构在引进技术的基础上,对低温真空油炸技术进行了多方位的吸收与创新。1991年台湾果蔬脆片厂商相继在大陆设厂,1993年列为国家级星火计划开发项目。同年,山东同庆商务有限公司食品工程部在国际同类设备的基础上,经过改进研制成为低温真空油炸设备,被评为国家级新产品。1995年我国成功研制出YZG-5型低温真空加压浸渍油炸机械,它使我国果蔬脆片的生产向着连续化、自动化、密闭式、脂肪含量自动监控方向发展。同年,陈淑梅等在《真空油炸脱油设计》一文中提出了对于各种果蔬脆片在真空状态下进行油炸脱油的设备,并论述了该设备的工作原理、结构特点及设计要求。该设备采用了在真空油炸锅内直接脱油而不需要将加热油排出真空室的真空油炸脱油一机完成技术[2]。1996年,北京星印机械有限公司提出了一项新型真空油炸机的发明专利(CN2223558Y),该设备提高了单机生产率,缩短了生产周期,成品能保持原有色泽、风味和营养。1999年,郑晓等在《回油式真空油炸脱油机设计》一文中介绍了一种回油式真空油炸脱油机及系统的结构、工作原理,并对主要设计参数进行了分析和计算。该设备是实现同罐油炸和脱油的第二代机型中的一种,主要特征是油炸后,炸罐内热油放出至贮油罐,再进行离心脱油[3]。2000年,天津商学院夏德昭等在《双锅交替式真空油炸机的设计》一文中详细阐述了双锅交替式真空油炸机的设计思路与原理。该装置采用双锅、特殊的快速装卸盛料网篮和可以双向过滤的油过滤器,性能优越。另外,还配有单片机作为控制核心,PC机作为集中监控,自动控制技术比较先进[4]。2001年辽宁关逾申请了一项实用油炸设备专利(CN2419834Y),该设备是一种用于蔬菜、水果深加工的低温真空油炸装置。该装置加装了添料器于反应罐中,达到了低温真空油炸操作和脱油处理一次完成的要求。
  综上所述,较为理想的低温真空油炸设备应该具有较高效率,能在较短的时间内处理大量三次蒸汽并能较快建立起真空度不高于92kPa的真空条件;另外还应具有机内脱油装置,以实现在真空条件下脱油,有效降低产品的含油率;同时还必须有温度时间等参数的自动控制装置,以避免人为因素造成产品质量的不稳定。
 2.2 油炸技术发展概况
  从20世纪90年代以来,国外的油炸食品研究文献多侧重于深层油炸技术。其中,主要包括以下几方面的研究:降低产品的脂肪含量,改善产品的品质;研究油炸过程中传热传质规律,建立油炸过程中水分蒸发和脂肪吸收的模型,从而为油炸产品的生产提供科学的理论预测体系。
  目前,低能量食品特别是低脂肪食品的发展极为迅速。公众对膳食营养最为关注的影响因素就是食品中脂肪含量,减少脂肪的摄入被推荐作为提高自身健康的重要途径之一,因此,国内外许多专家学者都致力于降低油炸产品的含油率。降低产品含油率的方法主要有以下四种:第一,涂膜技术,用于油炸食品的可食性涂膜材料主要包括多糖,如改性淀粉、改性纤维素、明胶、果胶、葡聚糖等;蛋白质材料,如大豆分离蛋白、乳清蛋白等[5]。另外,还有一些无毒性的高分子聚合物,如聚乙烯吡咯烷酮、聚羧乙烯、聚氧乙烯等。1990年,William用高稳定性的聚乙烯吡咯烷酮进行涂膜,在原来基础上降低30%的吸油率,同时产品的含水量低于5%,效果比较好[6]。Harish Kumar Sharma etal(1999) [7], M. Rayner etal(2000) [8],Susanne Albert etal(2002) [9]等学者分别对深层油炸技术中各种可食性涂膜进行了研究,并且证明了这些可食性涂膜对降低产品含油率以及提高产品质量有显著效果。第二种方法是在油炸介质油中配入超过50%的为人体不能消化吸收的多元脂肪酸类脂,而使制品所含的可消化吸收的油脂显著降低。1993年,美国宝洁公司推出一项专利,采用24%固态八硬酯酸蔗糖酯、36%液态六油酸山梨糖醇酐酯和40%棉籽油作为油炸介质。经测定,马铃薯片总含脂量44%,其中可消化的甘油脂含量低于20%,油炸产品口感与全食用油油炸薯片无异。第三,可以通过预处理技术提高预炸产品的固形物含量。例如,可以通过热风干燥、微波干燥或渗透脱水等技术提高固形物含量,从而降低产品的脂肪含量。M.H.Gamble和P.Rice(1987年)研究油炸土豆片生产时预干燥处理对脂肪吸收和分配的影响,结果表明:采用热风干燥、微波干燥可以有效地减少脂肪含量,赋予产品更天然的色泽[10,11]。真正得到广泛应用而且更能为消费者所接受的降低含油量的还是物理方法,即采用真空离心脱油和过热蒸汽脱油技术。
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    目前,油炸技术研究重点是油炸过程的传热传质规律,以及如何降低油炸产品中的脂肪含量,并探讨建立油炸过程水分蒸发、脂肪吸收模型,为油炸企业生产低脂、天然、营养、高品质的油炸产品提供科学依据。由于国内真空油炸产品尚存在脂肪含量高、品种单调、贮存品质差、生产成本高等一系列缺陷,技术研究仍主要集中在单一产品的工艺和设备改进方面,缺乏可操作的模型分析和机理探讨。
 2.3 炸用油的安全性评价
  在食品的油炸过程水分不断从食品中释放到热油中,这个过程相当于水蒸气蒸馏,将油中挥发性氧化产品除去。释放出来的水分起到搅拌油与加速水解的作用。由于食品自身或食品与油相互作用产生一些挥发性物质,如马铃薯中硫化合物与吡嗪衍生物。油炸时,食品吸收不同量的油(油炸马铃薯片的含油量为30%~40%),因此必需不断加入新鲜油,以快速达到稳定条件。食品也能释放一些内在的脂肪(如肉制品的脂肪)到油炸的脂肪中,因此,新混合的脂肪的氧化稳定性与原有的油炸脂肪就大不相同。在油炸过程中,油炸用油发生了激烈的化学与物理变化,从氢过氧化物的生成及分解产生了饱和与不饱和醛、酮、烃、内酯、醇、酸以及酯等挥发性化合物;由于自由基的热和氧化联合作用产生二聚和多聚酸以及二聚和多聚甘油,聚合作用的结果使油炸用油的粘度显著提高;三酰基甘油水解生成游离脂肪酸,这些变化使油的粘度与游离脂肪酸含量增加,色泽变暗,碘值与表面张力下降,折射率发生变化,形成泡沫倾向增加。油炸过程发生这些物理与化学变化,有些赋予了油炸产品期望的感官质量,有些却是有害的,如油脂的过度分解将破坏油炸食品的营养与感官质量。这些油炸脂肪的化学与物理变化都要受到各种油炸参数的影响。研究重复油炸后油的安全性评价问题已成为国外学者研究的焦点。Shyi-Liang Shyu etal(1998)研究了重复真空油炸萝卜后油脂的稳定性,指出了真空低温油炸过程不同种类油的稳定性差异以及快速检测油脂酸价、过氧化值、羰基价、极性成分的方法。实验表明:与常压油炸相比,真空炸用油具有较低的氧化降解速率,在油炸的早期阶段,大豆油与猪油、棕榈油有着相近的氧化稳定性,但是油炸24小时后,开始快速降解。与此同时,过氧化值、羰基价、介电常数与油炸时间有着很好的相关性[20]。目前,国内对此缺乏相应的系统性研究。
3、真空油炸技术的发展前景
  我国果蔬资源十分丰富,发展果蔬脆片的生产有着极大的优势,它是我国发展高档、优质、创汇农业的一条新路。但是,与国外真空油炸技术相比,我国的油炸产品还存在脂肪含量高、品种单调、贮存品质差、生产成本高等一系列缺陷,而且其技术的研究主要集中在单一产品的工艺和设备方面,缺乏可操作的模型分析和机理探讨。今后的研究工作需要解决以下几方面的问题;
 ⑴ 解决油炸食品含油率高以及油炸产品单一问题。真空油炸过程热油为加热介质,但它同时也迁移到食品中去,引起人们对健康问题的关注。因此降低油炸食品的脂肪含量应成为食品科研人员以及食品企业界力争达到的目标。简易可行的方案可以通过增加固形物含量以及涂膜技术来实现。另外,还需要研究培育高固形物含量的油炸专用品种。这样既可以降低产品的含油率,也可以降低油炸产品的生产成本,提高贮存稳定性。另外,增加油炸产品的种类,如高营养价值的食用菌、野生植物等真空炸制品。研究符合我国传统的高质量油炸产品,使其能够进入我国的主食市场。
 ⑵ 研究各种功能性油炸产品,如富硒油炸食品。随着人民生活水平的提高、生活节奏的加快,人们将更注重于饮食结构的调整,各种功能性方便食品将具有广阔的应用前景,应加强研究开发。
 ⑶ 建立各种真空油炸食品生产中水分损失和脂肪吸收等重要参数的预测经验方程及数学模型,从而为更准确地掌握真空油炸过程的传热传质规律,为产品的工业化生产提供更精确、科学的预测手段。
 ⑷ 积极展开对各种油炸参数条件下不同类型炸用油在重复油炸后的安全性评价的研究,建立重复油炸后油脂的安全性评价模型,提高油炸产品的质量与安全。
  低温真空油炸脱水技术在食品加工业中的应用十分广泛,低温真空油炸脱水技术作为一项新的食品加工技术,已被我国列入食品工业发展的重点推广计划。低温真空油炸脱水技术的进一步开发,必将推动我国现有食品加工业的技术进步,推动农业产业化的深入发展,使我国丰富的农产品资源通过高科技转化为产品优势,为我国食品工业及高产、高效、优质农业开辟出一条新路。
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