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1、真空油炸胡萝卜脆片等温吸湿规律的研究范柳萍 张慜（江南大学食品学院，214036无锡）摘要：本文重点研究了脆片在水分活度为0.06-0.95，温度分别为10、25、40条件下的吸湿平衡含水率变化规律。并根据目前在农产品吸湿规律研究中常用的六种模型对三个温度条件下胡萝卜脆片的吸湿试验点进行了模拟比较。以模型的确定系数、标准误以及平均相对预测误差作为评价指标得出了Peleg、Halsey以及GAB模型可以较好地预测胡萝卜脆片不同温度条件下的吸湿规律并确定了它们的模型系数。关键词：真空油炸；平衡含水率；Peleg；Halsey；GAB水分是食品的基本成分，油脂的氧化，微生物的生长，风味物质的产生和消
2、失，质构的改变均和水分有很大的关系。研究食品的稳定性与水分关系的物理量有水分含量、溶液浓度、平衡相对湿度以及水分活度等，其中，食品物料中水分含量与水分活度关系的等温吸附理论成为大家研究的热点。世界各国学者对吸附理论进行了大量研究，提出了许多吸附理论和经验模型来解释水分含量与水分活度的关系1-2。本文重点研究了脆片在不同水分活度、温度条件下吸湿平衡含水率的变化规律，并根据目前在农产品吸湿规律研究中常用的六种模型对不同温度条件下胡萝卜脆片的吸湿试验点进行了模拟比较，从而对建立合理的果蔬脆片贮藏条件提供重要的指导价值。1材料与仪器1.1试验仪器FA1104型电子天平，上海天平仪器厂；SPX智能生化培
3、养箱，南京实验仪器厂；101-1-BS型电热恒温鼓风干燥箱，上海跃进医疗器械厂；康维皿，湖景试剂玻璃公司定做；1.2试验材料胡萝卜片（2mm）在温度100，真空度0.090MPa条件下油炸20分钟，300rpm离心脱油5分钟所得脆片。2试验方法2.1 吸湿平衡含水率的测定本试验采用康维皿静态测试法来确定胡萝卜脆片的平衡含水率。将胡萝卜片研碎后，分别置于预先恒重的样品瓶中，称重后，分别放于一定温度和相对湿度（ERH）的康维皿内室中，使其水分达到平衡。康维皿外室预先放入不同饱和盐溶液以产生不同的平衡相对温度，见表1。密封后置于调定温度的恒温箱中进行平衡试验。每两个小时测一次试样的质量，直到两小时内
4、重量变化小于2mg，则认为其达到平衡，此时将样品从容器中取出，测其含水率则为平衡含水率。其干基平衡含水率（EMC）公式为： 1其中，Gt样品在t时刻的重量；Gg样品的干物质重量。2.2 温度对胡萝卜脆片平衡含水率的影响为考察不同温度和水分活度对胡萝卜脆片吸附特性的影响，本试验分别测定10、25、40条件下样品在不同水分活度条件下的平衡含水率。表1几种饱和溶液在不同温度下的平衡相对湿度Table 1 Equilibrium relative humidity with some saturable solutions at different temperature溶质102540KOH13.0
5、8.06.0KF 2 H2O22.8MgCl2 6H2O343332K2CO34742.842NaBr 2 H2O57.752.4NaNO373.871.5NaCl7675.374.7KNO39592.588 注：物料的水分活度aw = ERH/1002.3 胡萝卜脆片吸湿平衡含水率模型的模拟与比较为进一步研究油炸胡萝卜脆片的吸湿特性，选用目前食品吸附理论中六种普遍的模型进行模拟比较。其六种模型分别如下：1）BET 模型 BET 模型可以成功地运用于aw0.5的亲水聚合物。其方程如下： 2m0单分子层水分，C为模型能量常数，aw为水分活度。2）GAB模型 GAB模型被认为是最广泛应用的模型。可
6、以应用于水分活度0.1aw20）和较高的模型标准误差。在水分活度小于0.5的条件下，BET模型具有较好的适用性。但是不适合于模拟整个水分活度范围内的吸附行为。Henderson 模型具有较高的平均预测误差（20），不适合模拟三种温度条件下胡萝卜脆片的吸附现象。对于胡萝卜脆片不同温度条件下的等温吸湿性的模拟而言，尽管Peleg和Halsey模型也具有较好的预测性，但是它们只是经验或半经验的纯数学模拟，不能对物料的吸湿特性进行深入解释。BET与GAB模型可以反映干燥产品具有最高稳定性时的水分含量，即单分子层水分含量（m0）以及吸附能常数，但是BET模型适用范围太窄，而GAB模型适合于较宽的水分活度
7、范围（0.1-0.9）内平衡含水率的预测。因此，本研究按照GAB模型对胡萝卜脆片的吸湿特性进一步分析。根据物理化学中多分子吸附层理论，物料表面吸附单分子层后，由于气体（水蒸气）分子本身的相互吸引力，还可以发生多分子层的吸附。第一层吸附的气体（水蒸气）分子与固体表面直接发生联系，而第二层以后各层的吸附则是相同水分子之间的相互作用。由表2可知：GAB模型中单分子层水分含量随着温度的升高而下降。当温度升高时，水分子的活化能提高，更趋于不稳定，一部分水分从物料的结合位点处脱离，从而减少了单分子层水分含量。能量常数(c)随温度的升高而降低，表明随着温度的升高，单分子层的结合能逐渐降低。将其随温度的变化值
8、分别代入GAB模型中的方程4、5、6，通过非线性回归，单分子层常数、吸附能常数及其确定系数见表3，可以看出：模型具有较高的确定系数（R2均大于0.999），可用来模拟温度对胡萝卜脆片中单分子层水分含量以及吸附能的影响。其中，Hc表示单分子层和多分子吸附层之间焓的差异5，试验中较大的正值是由于第一层吸附的水蒸气分子与固体表面吸附位点发生很强的放热反应所致；Hk代表水的冷凝热与多分子层吸附热之间的差异5，试验中较小的负值可能是由于一些小分子溶质的吸热溶解作用，从而使多分子层吸附热大于水分的冷凝热。表3 胡萝卜脆片GAB模型参数Table3 Characteristic GAB parameters
9、 for carrot chipsm0HkJ/molC0Hc kJ/molk0Hk kJ/molGAB参数值0.0090515.10.0391210.51.79-1.51R20.99930.99960.9997参考文献1. Mahir Turhan, Sedat Sayar, Sundaram Gunasekaran. Application of Peleg model to study water absorption in chickpea during soaking. Journal of Food Engineering, 2002, 53: 153159.2. Al-Muhtas
10、eb, A.H. McMinn, W.A.M. Magee, T.R.A. Water sorption isotherms of starch powders Part 1: mathematical description of experimental data. Journal of Food Engineering, 2004, 61: 297307.3. Peleg,M. A mathematicl model of crunchiness/crispness loss in breakfast cereals. Journal of Texture Studies, 1993,2
11、5: 403-410.4. Lomauro, C. J., Bakshi, A. S., & Labuza, T. P. Evaluation of food moisture sorption isotherm equations. Part I. Fruit, vegetable and meat products. Lebensmittel-Wissenchaft und Technology, 1985,18: 111117.5. Van der Berg, C. Description of water activity of foods for engineering purposes. In B. M. Mckenna (Ed.), Engineering and food, 1984, Vol. 1 (1st ed., pp. 311321), London.
