击打粉碎对果蔬压挤成效的制约

　　1材料与方法

　　1.1试验材料

　　国光苹果（北京南口产，10月下旬采摘，完熟，无物理损伤、病害及虫蛀鼠咬）；溴酚蓝、中性红、藏红、碱性品红、95%乙醇（均为分析纯）。

　　1.2主要试验设备及仪器

　　6PS-50型齿刀式破碎机（北京颐和中威精密机器有限公司）；6PS-40型冲击式破碎机（北京颐和中威精密机器有限公司）；6TZ-200型榨汁器（北京颐和中威精密机器有限公司）；多功能切菜机（泊头市家佳乐食品机械厂）；XDS-1生物显微成像系统（重庆光电仪器总公司）；JA1003N精密电子天平（分度值0.1 g，上海精密科学仪器有限公司）。

　　1.3试验方法

　　为了考查钝击破碎对苹果果肉组织的破坏程度以及细胞液的游离率，比较钝击破碎与其他破碎方法的压榨效果，采用多功能切菜机、齿刀式破碎机和冲击式破碎机对苹果进行了榨前破碎，利用浸提法测定了不同破碎方法的细胞液游离率，在显微镜下观察了破碎后的果肉细胞的破坏情况，并对经钝击和剪切破碎处理后的果糜进行了压榨试验和出汁率测定。

　　1.3.1劈切破碎

　　采用多功能切菜机进行。转速为1430 r/min，调整切菜机出料口间隙为10 mm，开机后将苹果连续喂入，由出料口收集果糜。

　　1.3.2剪切破碎

　　采用6PS-50型齿刀式破碎机进行。转速为930 r/min，开机后将苹果连续喂入，由出料口收集果糜。

　　1.3.3钝击破碎

　　采用6PS-40型冲击式破碎机进行。转速为1430 r/min，开机后将苹果连续喂入，由出料口收集果糜。

　　1.3.4压榨

　　压榨采用6TZ-200型榨汁器进行。60目尼龙筛网，填料厚度40 mm，压榨方法采用单级恒压压榨（压榨压力1.2 MPa，压榨时间5 min）和3级梯度恒压6次松渣恒压压榨（其中，第1级压榨压力0.15 MPa，第2级压榨压力0.30 MPa，第3级压榨压力0.60 MPa；松渣后恒压压榨压力为0.60 MPa，每次压榨时间1 min）。

　　1.4检测方法

　　1.4.1显微观察方法

　　从劈切、剪切和钝击破碎得到的果糜中随机抽取果肉碎块，分别进行以下3种染色：1）置于藏红溶液3～5 min后用6%乙醇漂洗褪色；2）置于碱性品红溶液浸染10 min用蒸馏水漂洗褪色；3）置于溴酚蓝溶液中浸染10 min，经蒸馏水漂洗褪色，再将其置于中性红溶液中复染后用蒸馏水漂洗褪色。

　　将各种染色方法制备的样品在160倍显微镜下观察。

　　1.4.2游离率测定方法

　　细胞液游离率采用浸提法测定。对果糜进行多次水浸提，直至果糜中无可溶性固形物溶出，汇集浸提液，并依据压榨得到果汁中可溶性固形物含量折算出细胞液游离率。计算方法为：

　　%100y×=QMQMdmjj

　　式中dDD细胞液游离率，%；M jDD浸提液质量，g；Q jDD浸提液水溶性固形物含量，%；M mDD浸提果糜质量，g；Q yDD果汁水溶性固形物含量，%.

　　1.4.3出汁率测定方法

　　出汁率为压榨得到的汁液质量与压榨前果糜质量之比。%100×=yymmq

　　式中qDD出汁率，%；m yDD压榨得到的汁液质量，g；m gDD压榨前果糜总质量，g.

　　2结果与分析

　　2.1不同破碎方式对果实组织的破碎效果

　　对劈切、剪切及钝击破碎得到的果糜进行的显微观察发现：

　　劈切破碎产生的果糜中果肉颗粒为不规则的多面棱体，粒度分布在2～10 mm，除颗粒断裂表面有30%～50%的细胞碎裂外其余仍完整，果肉颗粒基本为完整的果肉块。果糜中可见少量游离果汁，细胞液游离率为22%～26%.

　　剪切破碎产生的果糜中果肉颗粒为不规则的团块状，粒度分布在5～12 mm，颗粒断裂表面的细胞基本碎裂，且颗粒迎击面（受力面）以下0.5～2.0 mm内的细胞有不同程度的碎裂，但其余断裂面下的细胞多为完整，果肉颗粒为表面细胞受损而内部完整的果肉块。果糜中明显可见游离果汁，细胞液游离率为43%～52%.

　　钝击破碎产生的果糜中果肉颗粒为不规则的片状结构，粒度三维尺寸为（8～18）mm×（5～13）mm×3 mm，颗粒断裂表面及颗粒内部的细胞基本全部碎裂，果肉颗粒为细胞残片组成的团絮状结构。果糜中渗流出游离果汁，细胞液游离率为67%～69%.

　　不同破碎方法得到的苹果细胞组织状态显微图片见1.

　　劈切破碎主要是利用刀具切割完成。由劈切时断裂面的应力状态可知，对于硬脆性物料，断裂主要由拉应力造成并发生在刀刃顶端附近，且断裂一般发生在果实组织结合薄弱处，尤其是细胞结合面上。从劈切破碎得到的果肉组织图像可见，除部分受刃口挤压以及受拉破碎的细胞残膜外，在断裂面上及断裂面以下的细胞均保持完整。

　　对剪切破碎而言，物料除受剪断裂外，往往承受施力部件对迎击面上果肉组织的挤压，从图中可见，剪切破碎得到的碎块的断裂面上，既有受剪撕裂的细胞，还有挤碎的细胞（见图中少量的絮状组织），但断裂面下的细胞的完整程度仍很高。

　　而钝击破碎时，苹果组织在0.5×10-3 s的瞬间承受两大曲率钝面间20～30 MPa的挤压力，导致细胞之间原有的立体结构被压溃，尤其是钝面间多次夹挤、擂捶的累积作用使细胞普遍破碎，细胞液充分释放。钝面挤压产生的冲击压力在使液泡状细胞形成的立体结构垮塌、压扁的同时，由于没有拉应力的产生，细胞间的连接仍然维持，形成了所示的絮状细胞残片。

　　钝击破碎产生的这种破碎效果，首先可使压榨过程能够有效地消减固形物间的孔隙率，降低压榨力，同时还可利用絮状细胞残片为骨架在过滤介质表面形成疏松的渣饼助滤层，改善果汁的透过性，利于果汁的充分分离。

　　2.2钝击破碎对压榨效果的影响

　　采用前述3种方法破碎苹果后进行压榨试验发现：1）单级恒压压榨（压榨压力1.2 MPa，压榨时间5 min）劈切破碎后的苹果出汁率仅为36%～42%.

　　2）在0.15 MPa压榨力下对钝击破碎后的苹果进行压榨，1 min内即可使出汁率达到47.28%.

　　3）从2中可看出，采用3级（0.15、0.30、0.60 MPa）梯度压榨工艺时钝击和剪切破碎后各级压榨平衡点（无汁排出）分别位于3.0、2.1、1.6 min和5.8、4.0、3.0 min，具有相同出汁率时钝击破碎压榨工艺较剪切破碎压榨耗时减少近50%.

　　4）采用3级（0.15、0.30、0.60 MPa），钝击破碎出汁率较剪切破碎提高了8.89个百分点（见3）。

　　5）采用3级（0.15、0.30、0.60 MPa）梯度恒压6次松渣恒压压榨（压榨力0.60 MPa，压榨时间1 min）工艺，苹果剪切破碎出汁率为68.99%，钝击破碎的出汁率可达84.20%（见3）提高15.21个百分点。

　　分析试验结果可见：

　　1）采用劈切破碎时，即使在较高的压榨力下出汁率仍旧很低，表明压榨过程对细胞的破碎作用较弱，获得高出汁率须有高细胞破碎率为前提。

　　2）在压榨力相同时，钝击破碎较剪切破碎的出汁率高；在具有相同的出汁率时，钝击破碎较剪切破碎所需的压榨力低、压榨时间短。说明钝击破碎形成的絮状果渣相对剪切破碎的团状果渣受压后更易收缩，并且有更好的助滤作用。

　　3）在具有相同的出汁率的前提下，采用钝击破碎可减少压榨级数，简化压榨流程。

　　3结论

　　1）钝击破碎可造成苹果果实细胞的广泛破坏，并能维持果糜中的细胞残片间的连接，压榨时利于形成疏松滤层和果汁彻底分离。

　　2）钝击破碎可使苹果细胞液游离率达到67%～69%，较目前使用的剪切破碎提高近20个百分点。

　　3）采用试验中的压榨工艺，钝击破碎较剪切破碎可使苹果出汁率提高15.21个百分点。

　　4）在达到相同的出汁率时，采用钝击破碎较其它破碎方法可使压榨级数减少、压榨时间缩短、生产效率提高、产品品质改善。