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食品真空低溫油炸脫水技術

信息來源： | 發布日期： 2012-10-09 | 瀏覽量：

關鍵詞：食品真空低溫油炸脫水技術

摘要：重點講述了食品真空油炸技術的特點，并從設備、技術、油炸用油的安全性評價幾個方面詳述了國內外的研究概況，闡明了真空低溫油炸技術的應用前景、真空油炸技術今后的發展方向以及優先領域。

關鍵詞：真空；油炸；食品；低溫

　　營養、方便、安全、綠色是當前食品生產發展的趨勢。食品的加工生產無論是原料、生產工藝或是生產設備都應力求符合產品的天然、營養、方便要求。真空油炸產品因具有獨特的風味、眾多的品種、健康的成分而深得世界各國人民的青睞，被譽為是本世紀油炸休閑食品的“綠色革命”。

1、真空低溫油炸技術原理及其特點

　　真空油炸技術將油炸和脫水作用有機地結合在一起，使樣品處于負壓狀態，在這種相對缺氧的條件下進行食品加工，可以減輕甚至避免氧化作用（例如脂肪酸敗、酶促褐變和其他氧化變質等）所帶來的危害。在真空度為700mmHg的負壓系統中，純水的沸點可用克勞修斯——克拉佩龍方程算出，沸點大約為40℃。在負壓狀態，以油作為傳熱媒介，食品內部的水分（自由水和部分結合水）會急劇蒸發而噴出，使組織形成疏松多孔的結構。但是，食品內部水分還受束縛力、電解質、組織質構、熱阻狀況、真空度變化等因素的影響，實際水分蒸發情況要復雜得多，具體生產時還應與滅酶所需的溫度條件綜合起來考慮。

1.1 真空油炸食品的優點

　　保色作用　采用真空油炸，油炸溫度大大降低，而且油炸鍋內的氧氣濃度也大幅度降低。油炸食品不易褪色、變色、褐變，可以保持原料本身的顏色。如獼猴桃極易受熱褐變，若采用真空油炸，可以保持其綠色。但是對于油溶性色素，如類胡蘿卜素的色素、葉綠素類色素在油炸時，色素易溶出，故在油炸前應對原料進行預處理，以保持色素的穩定。

　　保香作用　采用真空油炸，原料在密封狀態下被加熱。原料中的呈味成份大多數為水溶性，在油脂中并不溶出，并且隨著原料的脫水，這些呈味成份進一步得到濃縮。因此采用真空油炸技術可以很好地保存原料本身具有的香味。

　　降低油脂劣變程度　炸用油的劣化包括氧化、聚合、熱分解，而以水或水蒸汽與油接觸產生水解為主。在真空油炸過程中，油處于負壓狀態，溶于油脂中的氣體很快大量逸出，產生的水蒸汽壓力較小，而且油炸溫度低，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

　　真空油炸食品的吸濕性　松脆感是真空油炸產品重要的感官指標。要保持產品的松脆狀態，其水分含量應控制在5%以內，^好在1%左右。因此，產品在貯存時的吸濕問題是必須認真考慮的。

　　真空油炸產品油脂的氧化性　真空油炸產品具有多孔結構，在孔隙的表面會吸附一層油脂。這一層油脂并不能被離心脫油所除去，因此，真空油炸產品都有一定的含油率。油脂和氧接觸要發生氧化反應，為此，真空油炸產品包裝時要盡可能將空氣排除，或充入惰性氣體進行包裝；對于保質期長的產品，也可添加一些抗氧化劑。

2、真空油炸技術及其設備的發展狀況

　　真空油炸是在20世紀60年代末和70年代初發展起來的一項新的食品加工技術，具有許多獨到之處和對加工原料的廣泛適應性。70年代和80年代，該技術在美國和日本有了很大的發展，國際上已經出售的真空油炸食品有水果類的蘋果、獼猴桃、柿子、草莓、葡萄、香蕉等；蔬菜類的胡蘿卜、南瓜、西紅柿、四季豆、甘薯、土豆、大蒜、青椒、洋蔥等；肉食水產類的牛肉干、魚片、蝦等。我國近年來對真空油炸技術的研究開發也很活躍，先后開發了香蕉、蘋果等果蔬真空油炸制品。

2.1 油炸設備的發展概況

　　^早關于真空油炸專利文獻的報道是1972年的美國專利(US3635722)，該文獻提出了原始的封閉式油炸模式[1]。1977年，日本專利（No. 28865）提出油炸香蕉設備及工藝，但是油炸產品的脂肪含量太高，產品品質較差。1983年和1985年，日本專利（No. 183048/1983和92718/1985）介紹的真空油炸設備在技術上已作了較大的改進，原料在真空條件下油炸，在真空狀態下脫油。由于原先真空油炸技術存在一些缺陷，如產品易變形、皺縮，油炸溫度低、時間長等，1989年美國專利US4828859推出了使用預處理技術的真空油炸果蔬產品的方法和設備。1993年，美國專利US5182982提出了連續型真空油炸設備，簡化了進料、出料工序，防止了產品在油炸鍋內的沉積，改進了產品質量，提高了生產效率。日本和我國臺灣省在此項技術上發展較快，其技術與設備出現在東南亞地區，并逐漸向世界各個地區推進。我國的食品科研開發機構在引進技術的基礎上，對低溫真空油炸技術進行了多方位的吸收與創新。1991年臺灣果蔬脆片廠商相繼在大陸設廠，1993年列為^星火計劃開發項目。同年，山東同慶商務有限公司食品工程部在國際同類設備的基礎上，經過改進研制成為低溫真空油炸設備，被評為^新產品。1995年我國成功研制出YZG-5型低溫真空加壓浸漬油炸機械，它使我國果蔬脆片的生產向著連續化、自動化、密閉式、脂肪含量自動監控方向發展。同年，陳淑梅等在《真空油炸脫油設計》一文中提出了對于各種果蔬脆片在真空狀態下進行油炸脫油的設備，并論述了該設備的工作原理、結構特點及設計要求。該設備采用了在真空油炸鍋內直接脫油而不需要將加熱油排出真空室的真空油炸脫油一機完成技術[2]。1996年，北京星印機械有限公司提出了一項新型真空油炸機的發明專利（CN2223558Y），該設備提高了單機生產率，縮短了生產周期，成品能保持原有色澤、風味和營養。1999年，鄭曉等在《回油式真空油炸脫油機設計》一文中介紹了一種回油式真空油炸脫油機及系統的結構、工作原理，并對主要設計參數進行了分析和計算。該設備是實現同罐油炸和脫油的第二代機型中的一種，主要特征是油炸后，炸罐內熱油放出至貯油罐，再進行離心脫油[3]。2000年，天津商學院夏德昭等在《雙鍋交替式真空油炸機的設計》一文中詳細闡述了雙鍋交替式真空油炸機的設計思路與原理。該裝置采用雙鍋、特殊的快速裝卸盛料網籃和可以雙向過濾的油過濾器，性能優越。另外，還配有單片機作為控制核心，PC機作為集中監控，自動控制技術比較先進[4]。2001年遼寧關逾申請了一項實用油炸設備專利（CN2419834Y），該設備是一種用于蔬菜、水果深加工的低溫真空油炸裝置。該裝置加裝了添料器于反應罐中，達到了低溫真空油炸操作和脫油處理一次完成的要求。

　　綜上所述，較為理想的低溫真空油炸設備應該具有較高效率，能在較短的時間內處理大量三次蒸汽并能較快建立起真空度不高于92kPa的真空條件；另外還應具有機內脫油裝置，以實現在真空條件下脫油，有效降低產品的含油率；同時還必須有溫度時間等參數的自動控制裝置，以避免人為因素造成產品質量的不穩定。

2.2 油炸技術發展概況

　　從20世紀90年代以來，國外的油炸食品研究文獻多側重于深層油炸技術。其中，主要包括以下幾方面的研究：降低產品的脂肪含量，改善產品的品質；研究油炸過程中傳熱傳質規律，建立油炸過程中水分蒸發和脂肪吸收的模型，從而為油炸產品的生產提供科學的理論預測體系。

　　目前，低能量食品特別是低脂肪食品的發展極為迅速。公眾對膳食營養^為關注的影響因素就是食品中脂肪含量，減少脂肪的攝入被推薦作為提高自身健康的重要途徑之一，因此，國內外許多^學者都致力于降低油炸產品的含油率。降低產品含油率的方法主要有以下四種：第一，涂膜技術，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、改性纖維素、明膠、果膠、葡聚糖等；蛋白質材料，如大豆分離蛋白、乳清蛋白等[5]。另外，還有一些無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用高穩定性的聚乙烯吡咯烷酮進行涂膜，在原來基礎上降低30%的吸油率,同時產品的含水量低于5%,效果比較好[6]。Harish Kumar Sharma etal(1999) [7], M. Rayner etal(2000) [8],Susanne Albert etal(2002) [9]等學者分別對深層油炸技術中各種可食性涂膜進行了研究，并且證明了這些可食性涂膜對降低產品含油率以及提高產品質量有顯著效果。第二種方法是在油炸介質油中配入超過50%的為人體不能消化吸收的多元脂肪酸類脂，而使制品所含的可消化吸收的油脂顯著降低。1993年，美國寶潔公司推出一項專利，采用24%固態八硬酯酸蔗糖酯、36%液態六油酸山梨糖醇酐酯和40%棉籽油作為油炸介質。經測定，馬鈴薯片總含脂量44%，其中可消化的甘油脂含量低于20%，油炸產品口感與全食用油油炸薯片無異。第三，可以通過預處理技術提高預炸產品的固形物含量。例如，可以通過熱風干燥、微波干燥或滲透脫水等技術提高固形物含量，從而降低產品的脂肪含量。M.H.Gamble和P.Rice(1987年)研究油炸土豆片生產時預干燥處理對脂肪吸收和分配的影響，結果表明：采用熱風干燥、微波干燥可以有效地減少脂肪含量，賦予產品更天然的色澤[10，11]。真正得到廣泛應用而且更能為消費者所接受的降低含油量的還是物理方法，即采用真空離心脫油和過熱蒸汽脫油技術。

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　　　　目前，油炸技術研究重點是油炸過程的傳熱傳質規律，以及如何降低油炸產品中的脂肪含量，并探討建立油炸過程水分蒸發、脂肪吸收模型，為油炸企業生產低脂、天然、營養、高品質的油炸產品提供科學依據。由于國內真空油炸產品尚存在脂肪含量高、品種單調、貯存品質差、生產成本高等一系列缺陷，技術研究仍主要集中在單一產品的工藝和設備改進方面，缺乏可操作的模型分析和機理探討。

2.3 炸用油的安全性評價

　　在食品的油炸過程水分不斷從食品中釋放到熱油中，這個過程相當于水蒸氣蒸餾，將油中揮發性氧化產品除去。釋放出來的水分起到攪拌油與加速水解的作用。由于食品自身或食品與油相互作用產生一些揮發性物質，如馬鈴薯中硫化合物與吡嗪衍生物。油炸時，食品吸收不同量的油（油炸馬鈴薯片的含油量為30%～40%），因此必需不斷加入新鮮油，以快速達到穩定條件。食品也能釋放一些內在的脂肪（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穩定性與原有的油炸脂肪就大不相同。在油炸過程中，油炸用油發生了激烈的化學與物理變化，從氫過氧化物的生成及分解產生了飽和與不飽和醛、酮、烴、內酯、醇、酸以及酯等揮發性化合物；由于自由基的熱和氧化聯合作用產生二聚和多聚酸以及二聚和多聚甘油，聚合作用的結果使油炸用油的粘度顯著提高；三酰基甘油水解生成游離脂肪酸，這些變化使油的粘度與游離脂肪酸含量增加，色澤變暗，碘值與表面張力下降，折射率發生變化，形成泡沫傾向增加。油炸過程發生這些物理與化學變化，有些賦予了油炸產品期望的感官質量，有些卻是有害的，如油脂的過度分解將破壞油炸食品的營養與感官質量。這些油炸脂肪的化學與物理變化都要受到各種油炸參數的影響。研究重復油炸后油的安全性評價問題已成為國外學者研究的焦點。Shyi-Liang Shyu etal（1998）研究了重復真空油炸蘿卜后油脂的穩定性，指出了真空低溫油炸過程不同種類油的穩定性差異以及快速檢測油脂酸價、過氧化值、羰基價、極性成分的方法。實驗表明：與常壓油炸相比，真空炸用油具有較低的氧化降解速率，在油炸的早期階段，大豆油與豬油、棕櫚油有著相近的氧化穩定性，但是油炸24小時后，開始快速降解。與此同時，過氧化值、羰基價、介電常數與油炸時間有著很好的相關性[20]。目前，國內對此缺乏相應的系統性研究。

3、真空油炸技術的發展前景

　　我國果蔬資源^豐富，發展果蔬脆片的生產有著極大的優勢，它是我國發展高檔、優質、創匯農業的一條新路。但是，與國外真空油炸技術相比，我國的油炸產品還存在脂肪含量高、品種單調、貯存品質差、生產成本高等一系列缺陷，而且其技術的研究主要集中在單一產品的工藝和設備方面，缺乏可操作的模型分析和機理探討。今后的研究工作需要解決以下幾方面的問題；

⑴ 解決油炸食品含油率高以及油炸產品單一問題。真空油炸過程熱油為加熱介質，但它同時也遷移到食品中去，引起人們對健康問題的關注。因此降低油炸食品的脂肪含量應成為食品科研人員以及食品企業界力爭達到的目標。簡易可行的方案可以通過增加固形物含量以及涂膜技術來實現。另外，還需要研究培育高固形物含量的油炸專用品種。這樣既可以降低產品的含油率，也可以降低油炸產品的生產成本，提高貯存穩定性。另外，增加油炸產品的種類，如高營養價值的食用菌、野生植物等真空炸制品。研究符合我國傳統的高質量油炸產品，使其能夠進入我國的主食市場。

⑵ 研究各種功能性油炸產品，如富硒油炸食品。隨著人民生活水平的提高、生活節奏的加快，人們將更注重于飲食結構的調整，各種功能性方便食品將具有廣闊的應用前景，應加強研究開發。

⑶ 建立各種真空油炸食品生產中水分損失和脂肪吸收等重要參數的預測經驗方程及數學模型，從而為更準確地掌握真空油炸過程的傳熱傳質規律，為產品的工業化生產提供更^、科學的預測手段。

⑷ 積極展開對各種油炸參數條件下不同類型炸用油在重復油炸后的安全性評價的研究，建立重復油炸后油脂的安全性評價模型，提高油炸產品的質量與安全。

　　低溫真空油炸脫水技術在食品加工業中的應用^廣泛，低溫真空油炸脫水技術作為一項新的食品加工技術，已被我國列入食品工業發展的重點推廣計劃。低溫真空油炸脫水技術的進一步開發，必將推動我國現有食品加工業的技術進步，推動農業產業化的深入發展，使我國豐富的農產品資源通過高科技轉化為產品優勢，為我國食品工業及高產、高效、優質農業開辟出一條新路。

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