1、1蒸发浓缩过程中梨汁芳香物质损失研究摘要：以梨汁为实验原料，对蒸发过程中芳香物质的损失进行了研究，建立了恒容热过程中梨汁芳香物质的动力学模型，并分析了梨汁中的主要芳香物质，本文得到的损失动力学模型对新型蒸发器的开发设计以及浓缩果汁的参数优化具有一定的参考价值。 关键词：梨汁 蒸发浓缩 损失动力学 芳香物 液体食品加工，一般都要经过加热、冷却、杀菌等过程，这些过程往往会影响食品的品质，因此近年来关于食品品质损失动力学的研究一直是国内外研究者广泛关注的课题，与此相关的报道也较为常见1，2。浓缩是生产果汁的重要单元操作之一，浓缩汁褐变、后浑浊、营养物质损失和芳香物质的逸散是浓缩过程中较为常见的问题。
2、其中，芳香物损失是最难解决的问题之一，加热过程使果汁原料中小分子芳香物质逸散，热敏性的芳香物质分解失去天然水果的自然风味，从而严重影响了果汁的品质。近年来，国内外风味科学家都积极地进行风味品质的研究工作，主要在梨、苹果、哈密瓜、猕猴桃等水果成熟与储藏等非热力浓缩状态下芳香成分的散失等方面开展工作3，4，5，多数研究者注重测量在不同的操作工艺下，芳香物质组分含量多少或者寻找使芳香物质损失减少的操作工艺，而忽略了研究操作中造成损失的原因6。对热加工中芳香物损失的研究，虽已涉足，但还很不充分7。本文以梨汁为实验介质，在化学反应动力学的基础上，研究在恒容热过程中梨汁芳香物的损失，2建立其品质损失动力学
3、模型，为进一步开发新型蒸发器和优化果汁浓缩工艺提供一定依据。 1 实验研究 1.1 实验装置及方法 本实验采用德国生产的 Heidolph LABOROTA 4001 型旋转薄膜蒸发器作为主体设备，该装置包括循环冷凝器、水浴旋转加热器、冷凝水收集器三个主要部分。由于果汁为热敏性物料，为了保证果汁品质，采用真空浓缩，为测量水浴温度，在装置中加入 XMZ 型数字测温仪，精确测取水浴温度。 在实验过程中，首先采用离心榨汁机将梨榨汁，后进入蒸发器进行浓缩，研究在不同处理量、不同温度、不同转速下梨汁中芳香成分的损失情况，制备各种实验条件下的浓缩汁，再将制备好的浓缩汁通过VARIAN 4000 型气相色谱
4、-质谱联用仪测定其芳香物成分和含量，并用面积归一法表示，最后建立芳香物损失动力学模型。 1.2 实验条件 通过分析影响梨汁中芳香成分的主要因素，本实验确定的具体操作参数见表 1。 2 恒容热过程中梨汁芳香物质的损失动力学模型 为了研究蒸发浓缩过程中芳香物质的损失，首先要建立恒容热过程中其损失的模型，对于热敏性物料，在遭受热破坏的过程中，是符合一级反应动力学规律的，其模型可用下式表示： A=A0e-kt（1） 3式中：A果汁中芳香物质的含量，v?s/ml； A0果汁中芳香物质的初始含量，v?s/ml； t时间，min； k芳香物质损失速率常数。 营养物质损失速率常数 k 表明在食品加工过程中营养
5、物质的损失快慢程度，较为常见的有 Arrhenius 模型、Z 值模型、H-E 反应速率模型、Kooij 模型等811。在恒容热过程中，影响果汁中芳香物质损失的因素很多，如温度、加工时间、物料处理量、转速（流速） 、果汁 pH 值、周围环境和贮藏时间等。为了更好地描述芳香物质的损失情况，采用将Arrhenius、Z 值、H-E 反应速率、Kooij 四种关系式统一起来的新建关系式描述损失速率常数，即： Ink=m+nInT+pT+qT-1（2） 式中：T 为蒸发温度，m、n、p、q 均为转速 、物料处理量 W 的函数，可通过实验数据回归得到。由数据回归分析可知，1/T 对损失速率常数影响很小，
6、可忽略不计，则 q 值为 0，而系数 m、n、p 的值通过回归表示如下： m=520.2421-3.83443-6.33078W+0.046499?W（3） n=-153.423+1.128664+1.870727W-0.01377?W（4） p=1.89597-0.0139-0.02327W+0.000173?W（5） 式（1） 、 （2） 、 （3） 、 （4） 、 （5）为恒容热过程中梨汁芳香物质损失动力学模型。 3 恒容热过程梨汁芳香物质损失动力学模型验证 4采用与恒容热实验相同的实验装置和实验方法，以 W=130ml，T=83，=90r/min 条件下的恒温恒容实验数据与理论模型得出
7、的预测值进行比较，结果如图 1 所示。 由图 1 可以看出：预测值与实验值吻合良好，说明模型的精度较高。4 梨汁中芳香物质主要成分分析 本实验中所测得的梨汁芳香物质有 20 种化合物（见表 2）通过计算机检索与标准质谱图对照，鉴定出 18 种化合物，其中 10 种酯类物质、2种烷类物质、2 种醇类物质、2 种烯类物质、2 种醛类物质，主要芳香成分有：乙酸乙酯、乙酸丁酯、己醛、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、己醇、辛酸乙酯、1-（1-甲氧基-1-丙氧基）-乙烷、1-辛烷等。 在蒸发浓缩过程中，梨汁中大多数芳香成分如乙酸乙酯，丁酸乙酯等含量呈下降趋势，且趋势较为明显，但辛酸乙酯、反 2-顺 4-癸二烯
8、酸乙酯两种物质，随着时间的延长含量无明显变化，说明这两种物质不具有热敏性和时敏性。 香气值是说明一种物质对食品香气影响程度高低的一个参数，在数值上它等于香气成份在某一食品中存在的浓度与该成分香气阀值的比值。当香气值等于 1 时，表明该组分对食品的香气起着直接的作用，当香气值小于 1 时，说明凭借人体直接嗅觉无法感觉到该物质的存在，香气值越大，说明该组分对食品香气的影响越大。从表 3 中可以看到梨汁中，人体嗅觉能直接感触的芳香物质主要为己醛、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙5酯。 5 结论 在实验条件下，建立了恒容热过程中梨汁芳香物损失动力学模型：A=A0e-kt Ink=m+nInT+pT+qT-1
9、m=520.2421-3.83443-6.33078W+0.046499?W n=-153.423+1.128664+1.870727W-0.01377?W p=1.89597-0.0139-0.02327W+0.000173?W 其中：q=0。 在实验条件下，得出梨汁的主要芳香物质有乙酸乙酯、乙酸丁酯、己醛、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、己醇、辛酸乙酯、1-（1-甲氧基-1-丙氧基）-乙烷、1-辛烷等，人体嗅觉能直接感触的芳香物质主要为己醛、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯。 参考文献： 1田玮，徐尧润.食品品质损失动力学模型J.食品科学，2000，21 （9）：14-18. 2徐尧润，高彦祥，刘振
10、义.红甜菜萃取液蒸发浓缩过程研究（）红甜菜萃取液蒸发浓缩过程质量评估J.食品科学，2000，21（3）：13-15. 3Chen J L，Yan S J，Gao H Y.Changes in the Volatile Compounds and Chemical and Physical Properties of Xinjiang 6Kuerle Fragrant Pear（Pyrus serotina）during storageJ.CIGR International conference，Beijing session II，2004：126. 4涂正顺，李华.猕猴桃果实采后香气成分的
11、变化J.园艺学报，2001，28（6）：512-516. 5陈计峦.梨香气成分分析、变化及理化特征指标的研究D.中国农业大学，2005. 6陈计峦，周珊，闫师杰.丰水梨、砀山梨、南果梨的香气成分分析J.园艺学报，2005，32（2）：301-303. 7杜玉雪，宋继田，刘振义.果汁芳香物提取与分离研究初探A.过程装备与控制工程C.北京：化学工业出版社，2006：215-218. 8Hirai T.and Komasawa I.Separation of Rare Metals by Solvent Extraction Employing Reductive Stripping Techniq
12、ueJ.Min.Pro.Ext.Met.Rev.，1997（17）：81-107. 9Hiroshi Fujikawa and Takeshi Itoh.Thermal Inactivation Analysis of Mesophiles Using the Arrhenius and Z-value ModelsJ.Food Protection，1998，61（7）：910-912. 10Chen C.S.and Wu M.C.Kinetics Models for Thermal Inactivation of Multiple Pectinesterases in CitrusJ.Food Sci.，1998，63（5）：747-750. 11Combes E.Sella C.Bauer D.et al.Precitation-Stripping of Yttrium Oxalate Powders from Yttrium-Loaded HDEHP Organic Solutions Using an Ultrasonic StirrerJ.7Hydrometallurgy，1997（46）：1-12. 作者简介： 杜玉雪（1982-） ，女，天津人，天津职业大学，讲师，硕士，研究方向：机械制造。
