CN108651937A - 一种基于超声波喷雾冷冻干燥生产高汤调味粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于超声波喷雾冷冻干燥生产高汤调味粉的方法，所述方法通过以下技术方案予以实现：调味高汤的制备、包埋、趁热均质、超声波喷雾、冷冻干燥。本发明所得高汤调味粉微观结构光滑，无缝隙，无破裂，比表面积大，溶解性好，流动性好。所述基于超声波喷雾冷冻干燥生产高汤调味粉的方法以麦芽糊精为包埋剂，将超声波喷雾和冷冻干燥技术相结合，有效的避免了调味高汤在干燥过程中挥发性物质的损失，所得高汤调味粉风味纯正浓郁。
Description
技术领域：
本发明涉及食品加工技术领域，特别涉及一种基于超声波喷雾冷冻干燥生产高汤调味粉的方法。
技术背景：
水是各种微生物生长和酶作用的决定性因素，新鲜食品由于水分存在而很快变质。为延长食品的储存时间，早在三千多年前人们就借助阳光、风等自然条件使水分从食品内部脱离出来。随着人类社会的进步和科学技术的发展，人们创造出很多种脱水技术，如热风干燥、喷雾干燥、真空冷冻干燥、喷雾冷冻干燥等，先进的食品干燥技术可以改善食品外观，形成特别的风味的同时保持食品原有的营养价值。
目前，大多数固体粉末是利用喷雾干燥技术制备的，少数利用真空冷冻干燥技术制备。喷雾干燥技术以干燥速率快而被广泛应用，其缺点是干燥后的粉末具有明显的哈喇味。喷雾干燥温度高，热敏物质降解及醛类等低沸点挥发性成分损失是哈喇味产生的原因。真空冷冻干燥技术使原料在低温下冷冻，避免了低沸点组分的损失，使干燥颗粒具有较高的品质，但其具有处理周期长、能源消耗大、工艺要求高、生产成本高的缺点。
超声波为频率高于20kHz以上的声波，是一种机械振动在媒质中的传插过程，其传播过程中，超声波与媒质的相互作用，可以使超声波的相位和幅度等发生变化。超声波具有多种物理和声化学效应，应用广泛。由于超声波有许多特殊的物理性能，且无化学残留、安全性高、简便有效，因此超声波技术已经在化学、化工、医药、医疗和农药方面得到广泛的应用。近年来，在食品工业中的应用也日益受到关注。食品工业中的超声提取、超声灭菌、超声干燥、超声过滤、超声清洗等方面进展迅速，超声波技术在食品添加剂的合成、微生物代谢、酒类发酵、食品检测、控制结晶等方面也得到最新应用。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明提供一种基于超声波喷雾冷冻干燥生产高汤调味粉的方法。利用超声波对液料进行雾化，产生的雾滴精确，更容易控制，颗粒尺寸小，可以得到多孔性结构、比表面积大的颗粒，增加了颗粒的溶解性和稳定性，生产的粉体团聚程度小。同时降低能源消耗，即需要一种利用超声波进行喷雾制备固体粉末的装置。
为了达到上述目的，包括以下步骤：
S1调味高汤的制备：制备调味高汤，调味高汤冷冻保存或继续进行处理；
S2包埋：以麦芽糊精为包埋剂进行包埋，其添加量为高汤可溶性固形物含量的15％～25％，50～100℃下搅拌10～20min，使调味高汤与麦芽糊精混合均匀；
S3趁热均质：将S2所得产物趁热均质1次，均质压力为60MPa；
S4超声波喷雾：将S3所得产物在流量3～5mL/min，超声波功率1～3W条件下进行超声波喷雾，经超声波喷雾后的小雾滴直接进入液氮中固化，液氮中设有搅拌装置，防止固化的小雾滴凝聚，在搅拌装置的带动下进行连续喷雾；
S5退火：将保温装置内的液氮和固化的小液滴转移至冰箱中，在-20～-40℃条件下，退火3～7h；
S6冷冻干燥：将步骤S5所得产物转移到真空冷冻干燥机中进行干燥，冷冻干燥压力为1kPa，隔板温度为-25℃保持30小时，升温至-15℃保持1小时，升至-5℃保持1小时，升温至5℃保持1小时，升至20℃保持10小时，得到高汤调味粉；
S7将调味粉在干燥环境下迅速转移至铝箔袋中，置于干燥条件下储存。
具体的，步骤S1中所述调味高汤以畜禽骨、肉、皮为原料，沸水焯2min，将焯水后的畜禽骨、肉、皮添加水、黄酒、桂圆、香辛料，使用传统铁锅进行熬制，添加调味料进行调味。
具体的，步骤S1所述调味高汤由以下重量百分数的原辅料制成：猪筒骨34.2％、鸭肉8.5％、鸡爪3.5％、猪蹄10.2％、猪皮3.5％、猪腱肉8.5％、鸡架17.1％、牛腱肉8.5％、金华火腿片0.6％、干贝1.1％、黄酒3.5％、桂圆肉0.3％、陈皮0.1％、白胡椒粒0.2％、桂皮0.2％；原辅料与水的重量比为1:2。
具体的，步骤S2中麦芽糊精的添加量为调味高汤可溶性固形物含量的15％。
具体的，步骤S2中麦芽糊精的添加量为调味高汤可溶性固形物含量的25％。
具体的，步骤S4所述超声波喷雾流量为3mL/min，超声波功率为2W。
具体的，步骤S4所述超声波喷雾流量为5mL/min，超声波功率为3W。
具体的，步骤S5所述退火温度为-30℃，退火时间7h。
具体的，步骤S5所述退火温度为-40℃，退火时间5h。
具体的，步骤S6所述冷冻干燥压力为1kPa，隔板温度-25℃保持30小时，升温至-15℃保持1小时，升温至-5℃保持1小时，升温至5℃保持1小时，升温至20℃保持10小时，得到高汤调味粉。
本发明的有益效果是:
本发明易获得较小粒径分布的高汤调味粉产品，所得粉体微观结构光滑，无缝隙，无破裂，具有尺寸可控，溶解性好，流动性好，稳定性好等优点。超声波喷雾冷冻干燥工艺有助于制备比表面积大、结构均匀稳定的粉体。调味高汤蛋白含量较高，这种非常稳定的蛋白质使干燥期间颗粒收缩不破裂。生产的高汤调味粉，粉体团聚程度小，所得粉体由于在喷雾后直接进入冷却液进行冷冻，有效的避免了挥发性物质的损失，风味保持较好。
附图说明
图1为超声波喷雾冷冻干燥方式对粉体表观形态的影响。
具体实施方式：
本发明将通过以下实施例作进一步说明。
实施例1：
S1调味高汤的制备：取高汤100mL解冻；
S2包埋：根据高汤可溶性固形物含量，添加15％麦芽糊精到解冻好的调味高汤溶液中，50℃搅拌20min，使调味高汤与麦芽糊精混合均匀；
S3趁热均质：将S2所得产物趁热均质1次，均质压力为60MPa；
S4超声波喷雾：将S3所得产物进行超声喷雾，进样量为100mL，进样流量为3mL/min，超声波功率为2W，经超声波喷雾后小雾滴直接进入液氮进行迅速固化，液氮中设有搅拌装置，防止固化的小雾滴凝聚，在搅拌装置的带动下进行连续喷雾；
S5退火：将保温装置内的液氮和固化的小液滴转移至冰箱中，在-30℃条件下，退火7h；
S6冷冻干燥：将步骤S5所得产物转移到真空冷冻干燥机中进行干燥，冷冻干燥压力为1kPa，隔板温度为-25℃保持30小时，升温至-15℃保持1小时，升至-5℃保持1小时，升温至5℃保持1小时，升至20℃保持10小时，得到高汤调味粉；
S7将调味粉在干燥环境下迅速转移至铝箔袋中，置于干燥条件下储存。
将制备后的高汤调味粉进行挥发性风味物质的测定。不同干燥方式下的挥发性风味物质对比见表1，结果显示未经干燥处理的调味高汤中共检测出36种挥发性风味物质，其中醇类6种、醛类7种、酮类1种、酯类4种、杂环4种、烷烃类14种。经超声波喷雾冷冻干燥的样品中共检测出40种挥发性风味物质，其中醇类7种、醛类7种、酮类1种、酯类4种、杂环8种、烷烃类13种。经真空冷冻干燥的样品中共检测出34种挥发性风味物质，其中醇类5种、醛类7种、酯类3种、杂环5种、烷烃类14种。经喷雾干燥的样品中共检测出32种挥发性风味物质，其中醇类5种、醛类8种、酮类2种、酯类2种、杂环5种、烷烃类10种。未经干燥处理的样品和经超声波喷雾冷冻干燥处理的样品中都检测出对二甲苯，而在冷冻干燥和喷雾干燥处理的样品中并未检出；在未经干燥处理、经超声波喷雾冷冻干燥和经冷冻干燥处理的样品中都检测出3-甲基-1-丁醇，而经喷雾干燥处理的样品中并未检出。醇类中，未经干燥处理的样品中对总体风味贡献的物质有3-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-戊醇、1-辛醇、苯乙醇、1-壬醇和α-萜品醇，其中苯乙醇贡献程度最大，为183.42ng/g，其次是3-甲基-1-丁醇(45.54ng/g)和3-甲基-1-戊醇(14.40ng/g)；经超声波喷雾冷冻干燥处理的样品中对总体风味贡献的物质有3-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-戊醇、1-辛烯-3-醇、2-乙基-1-己醇、芳樟醇、苯乙醇和左旋醇，其中2-乙基-1-己醇贡献程度最大，为268.82ng/g，其次是苯乙醇(186.88ng/g)和3-甲基-1-丁醇(29.26ng/g)；经冷冻干燥处理的样品中对总体风味贡献的物质有3-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-戊醇、苯乙醇、2-丁基-1-辛醇和(E)-3-苯基-2-丙烯-1-醇，其中苯乙醇(178.19ng/g)贡献程度最大，其次是3-甲基-1-丁醇(45.43ng/g)；经喷雾干燥处理的样品中对总体风味贡献的风味物质有3-甲基-1-戊醇、(1α,2β,5α)-2-甲基-5-(1-甲基乙基)-二环[3.1.0]己-2-醇、1-辛醇、芳樟醇和苯乙醇，苯乙醇贡献程度最大，为79.82ng/g。由结果可得，4种样品中都检测出苯乙醇，且该物质在醇类物质中对这四种样品贡献程度较大，经超声波喷雾冷冻干燥和经冷冻干燥处理的样品与未经干燥处理的样品物质含量较接近，经喷雾干燥处理的样品中含量较小；同理，醇类物质中，贡献程度较大的物质还有3-甲基-1-丁醇，但在经喷雾干燥处理的样品中并未检出。综上，经超声波喷雾冷冻干燥处理的样品相比真空冷冻干燥和喷雾干燥处理的样品在挥发性化合物种类和含量上都能更好的还原调味高汤的总体风味。
表1不同干燥方式下的挥发性风味物质对比
注：样品1：未经干燥处理的样品；样品2：经超声波喷雾冷冻干燥处理的样品；样品3：经冷冻干燥处理的样品；样品4：经喷雾干燥处理的样品。
实施例2:
S1调味高汤的制备：取高汤200mL解冻；
S2包埋：根据高汤可溶性固形物含量，添加25％麦芽糊精到解冻好的调味高汤溶液中，50℃搅拌20min，使麦芽糊精与调味高汤混合均匀；
S3趁热均质：将S2所得产物趁热均质1次，均质压力为60MPa；
S4超声波喷雾：将S3所得产物进行超声喷雾，进样量为200mL，进样流量为5mL/min，超声波功率为3W，经超声波喷雾后小雾滴直接进入液氮进行迅速固化，液氮中设有搅拌装置，防止固化的小雾滴凝聚，在搅拌装置的带动下进行连续喷雾；
S5退火：将保温装置内的液氮和固化的小液滴转移至冰箱中，在-40℃条件下，退火5h；
S6冷冻干燥：将步骤S5所得产物转移到真空冷冻干燥机中进行干燥，冷冻干燥压力为1kPa，隔板温度为-25℃保持30小时，升温至-15℃保持1小时，升至-5℃保持1小时，升温至5℃保持1小时，升至20℃保持10小时，得到高汤调味粉；
S7将调味粉在干燥环境下迅速转移至铝箔袋中，置于干燥条件下储存。
干燥产品的物理以及化学性质，如流动性、速溶性等由粉体的表观结构决定。利用冷场发射扫描电子显微镜(SU8010/PP3010T)将制备后的调味粉进行微观结构分析。如图1所示，颗粒微观结构光滑，无缝隙，无破裂现象，雾化后直接冻结形成的颗粒球形度好，粉体的流动性高。粉体稳定性良好，颗粒形状越平滑表面积越小颗粒越稳定，控制颗粒形态大小能够影响产品的稳定性。
实施例3：
S1调味高汤的制备：取高汤300mL解冻；
S2包埋：以麦芽糊精作为包埋剂，按照调味高汤可溶性固形物含量，添加25％的麦芽糊精进行包埋，50℃搅拌20min，使麦芽糊精与调味高汤混合均匀；
S3趁热均质：将调S2所得产物趁热均质1次，均质压力为60MPa；
S4超声波喷雾：将S3所得产物进行超声喷雾，进样量为300mL，进样流量为5mL/min，超声波功率为3W，经超声波喷雾后小雾滴直接进入液氮进行迅速固化，液氮中设有搅拌装置，防止固化的小雾滴凝聚，在搅拌装置的带动下进行连续喷雾；
S5退火：将保温装置内的液氮和固化的小液滴转移至冰箱中，在-40℃条件下，退火5h；
S6冷冻干燥：将步骤S5所得产物转移到真空冷冻干燥机中进行干燥。冷冻干燥压力为1kPa，隔板温度为-25℃保持30小时，升至-15℃保持1小时，升至-5℃保持1小时，5℃保持1小时，升至20℃保持10小时，得到高汤调味粉；
S7将调味粉在干燥环境下迅速转移至铝箔袋中，置于干燥条件下储存。
利用500nano XY粒度粒形分析仪将制备后的调味粉进行粒度分析，结果显示经超声波喷雾冷冻干燥技术制备的调味粉，颗粒球形度好，流动性高。超声波喷雾冷冻干燥粉体粒径约19.109μm。喷雾冷冻干燥由于整个干燥过程在低温条件下利用升华来完成，冰液滴的形态很难由于升华而发生变化，但是水分的升华使得最后的产品形成了残留的蒸发通道，使得粉体拥有较好的粒形。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于超声波喷雾冷冻干燥生产高汤调味粉的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1调味高汤的制备：制备调味高汤；
S2包埋：以麦芽糊精为包埋剂进行包埋，麦芽糊精添加量为高汤可溶性固形物含量的15％～25％，50～100℃下搅拌10～20min，使调味高汤与麦芽糊精混合均匀；
S3趁热均质：将S2所得产物趁热均质1次，均质压力为60MPa；
S4超声波喷雾：将S3所得产物在流量3～5mL/min，超声波功率1～3W条件下进行超声波喷雾，经超声波喷雾后的小雾滴直接进入液氮中固化，液氮中设有搅拌装置，在搅拌装置的带动下进行连续喷雾；
S5退火：将液氮和固化的小液滴转移至冰箱中，在-20～-40℃条件下，退火3～7h；
S6冷冻干燥：将步骤S5所得产物转移到真空冷冻干燥机中进行干燥，冷冻干燥压力为1kPa，隔板温度-30～-20℃保持10～30小时，升温至-18～-12℃保持0.5～2小时，升温至-8～-2℃保持0.5～2小时，升温至2～8℃保持0.5～2小时，升温至15～25℃保持8～15小时，得到高汤调味粉。
2.根据权利要求1所述基于超声波喷雾冷冻干燥生产高汤调味粉的方法，其特征在于，步骤S1中所述调味高汤以畜禽骨、肉、皮为原料，沸水焯2min，将焯水后的畜禽骨、肉、皮添加水、黄酒、桂圆、香辛料，进行熬制，添加调味料调味。
3.根据权利要求1所述基于超声波喷雾冷冻干燥生产高汤调味粉的方法，其特征在于，步骤S1中所述调味高汤由以下重量百分数的原辅料制成：猪筒骨34.2％、鸭肉8.5％、鸡爪3.5％、猪蹄10.2％、猪皮3.5％、猪腱肉8.5％、鸡架17.1％、牛腱肉8.5％、金华火腿片0.6％、干贝1.1％、黄酒3.5％、桂圆肉0.3％、陈皮0.1％、白胡椒粒0.2％、桂皮0.2％；原辅料与水的重量比为1:2。
4.根据权利要求1所述基于超声波喷雾冷冻干燥生产高汤调味粉的方法，其特征在于，步骤S2中麦芽糊精的添加量为调味高汤可溶性固形物含量的25％。
5.根据权利要求1所述基于超声波喷雾冷冻干燥生产高汤调味粉的方法，其特征在于，步骤S2中麦芽糊精的添加量为调味高汤可溶性固形物含量的15％。
6.根据权利要求1所述基于超声波喷雾冷冻干燥生产高汤调味粉的方法，其特征在于，步骤S4所述超声波喷雾流量为3mL/min，超声波功率为2W。
7.根据权利要求1所述基于超声波喷雾冷冻干燥生产高汤调味粉的方法，其特征在于，步骤S4所述超声波喷雾流量为5mL/min，超声波功率为3W。
8.根据权利要求1所述基于超声波喷雾冷冻干燥生产高汤调味粉的方法，其特征在于，步骤S5所述退火温度为-30℃，退火时间7h。
9.根据权利要求1所述基于超声波喷雾冷冻干燥生产高汤调味粉的方法，其特征在于，步骤S5所述退火温度为-40℃，退火时间5h。
10.根据权利要求1所述基于超声波喷雾冷冻干燥生产高汤调味粉的方法，其特征在于，步骤S6所述冷冻干燥压力为1kPa，隔板温度-25℃保持30小时，升温至-15℃保持1小时，升温至-5℃保持1小时，升温至5℃保持1小时，升温至20℃保持10小时，得到高汤调味粉。
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