一种高保水性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法及其设备技术

本发明专利技术属于食品加工领域，涉及凝胶保水性的研究，特别是指一种高保水性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法及其设备。本发明专利技术在冻结方法上创新提出了沿空间坐标轴三个方向同时对同一区域施加超声场处理的“三向正交超声波场辅助冻结凝胶”方法。利用30W/L密度功率的三向正交超声波场辅助冻结凝胶，使凝胶的冻结时间从1898s缩短至65s，析水率降低了13.97%，持水率提高了17.87%，凝胶强度提高了6.9倍，凝胶内自由水含量降低了4.4%。相较于空气冻结而言，该方法冻结速率更快、空化作用更强、空化区域和声强分布更为均匀，不仅提高了魔芋凝胶在低温区域的保水性，显著降低了解冻损失，还极大的提高了凝胶强度。提高了凝胶强度。提高了凝胶强度。

【技术实现步骤摘要】
一种高保水性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法及其设备


[0001]本专利技术属于食品加工领域，涉及凝胶保水性的研究，特别是指一种高保水性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法及其设备。

技术介绍

[0002]魔芋葡甘聚糖（KGM）作为一种天然的高分子中性多糖，在碱性条件下受热可脱去乙酰基继而形成具有高弹特性的热不可逆脱乙酰魔芋葡甘聚糖凝胶。在食品工业中，该凝胶因其在低温区域的冷冻
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解冻后凝胶强度大幅度增强的独特现象被广泛应用，相关魔芋制品在市场中也受到广泛欢迎。但在冷冻
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解冻增强凝胶强度的过程中，凝胶出水现象严重，且其解冻后凝胶水分易析出，这一缺点限制了其在食品工业中的发展。
[0003]专利CN201710564708.3，公开了一种响应面法优化超声波辅助提取魔芋葡甘聚糖的工艺，给出了利用超声波辅助提高魔芋葡甘聚糖提取的效率，但是利用超声波提高魔芋葡甘聚糖凝胶性能的研究，并未有相关的研究数据。本课题组研究发现三向正交超声波辅助冻结技术具有促进晶核的生成、辅助二次结晶、提高冰晶生长速率、空化作用更强、空化区域和声强分布更为均匀等作用，使物料更快的通过冰晶生成带，此外，三向正交超声波辅助冻结过程中超声波产生的空化作用还具有一定的均质作用，可改善物料内部的结构。然而目前研究发现超声波处理可通过改善魔芋溶胶内部结构的有序性、降低魔芋葡甘聚糖的分子量提高溶胶的性能，目前三向正交超声波场辅助处理凝胶并冻结的方法及其应用还鲜有报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种高保水性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法及其设备，解决了魔芋葡甘聚糖凝胶在低温区域的保水性低的技术问题，提高凝胶强度，改善口感，提升产品品质。
[0005]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种高保水性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，步骤如下：（1）称取魔芋粉质量12%的无水碱盐完全溶解于水中，配制碱液；（2）利用魔芋粉配制一定质量浓度的葡甘聚糖溶胶；（3）将步骤（1）的碱液加入到步骤（2）的葡甘聚糖溶胶中，搅拌均匀，然后加热脱去乙酰基，制得凝胶；（4）将步骤（3）的凝胶浸泡于柠檬酸钠溶液中至凝胶达到一定的pH，然后利用“三向正交超声波场辅助冻结凝胶”方法来冻结凝胶；（5）将经过步骤（4）处理的凝胶置于解冻室空气解冻，即得高保水性魔芋葡甘聚糖凝胶。
[0006]所述步骤（1）中无水碱盐为无水碳酸钠、氢氧化钙或氢氧化钠。
[0007]所述步骤（2）中魔芋粉为包含65wt%以上葡甘聚糖的一级魔芋粉，葡甘聚糖溶胶中葡甘聚糖的质量百分比为2wt%
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4wt%。
[0008]所述步骤（3）中加热脱去乙酰基的条件为90℃加热25
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35min。
[0009]所述步骤（4）中柠檬酸钠溶液的质量浓度为2wt%，pH为4.0
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4.2。
[0010]所述超声波辅助的步骤为：将一定pH的凝胶，放入超声波辅助冻结池中，池中加入10L冻结液，冻结液温度为
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30℃，聚能超声波频率为20kHZ，功率为300W，超声时间5s、间歇时间5s，超声至魔芋凝胶中心温度达到
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18℃。
[0011]所述步骤（5）中空气解冻的温度为25℃、空气相对湿度为80%
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90%，空气解冻后凝胶的中心温度为8℃。
[0012]上述制备方法所利用的三向正交超声波辅助冷冻设备，包括冷水机、温度检测仪、超声波发生器和三向正交聚能超声波探头组件，所述三向正交聚能超声波探头组件包括x传送带、y传送带、z传送带，其中x传送带位于1号T型装配体的横杆的上方，y传送带位于2号T型装配体的横杆的左侧，z传送带位于3号T型装配体的横杆的前方；x传送带的中部设有x聚能超声波探头、y传送带的中部设有y聚能超声波探头、z传送带的中部设有z聚能超声波探头，聚能超声波探头均与超声波发生器相连，温度检测仪与样品相连，样品位于冷水机底部的样品架上。
[0013]所述1号T型装配体、2号T型装配体和3号T型装配体的结构相同，都包括固定杆和横杆，横杆的两端均设有直线往复电机，传送带的两端分别与直线往复电机的输出轴相连。
[0014]本专利技术具有以下有益效果：1、本申请利用三向正交超声波辅助冻结技术加速魔芋葡甘聚糖凝胶通过冰晶生成带的速率，减小的冰晶的生成，另一方面利用三向正交超声波更强的空化作用改善了魔芋凝胶内部片层结构的有序性，减小了凝胶在解冻过程中的析水率，提高解冻完成后的凝胶的持水率，增大解冻后的凝胶强度，使凝胶水分分布更为均匀。
[0015]2、本专利技术利用30W/L密度功率的三向正交超声辅助冻结凝胶，使凝胶的冻结时间从1898s缩短至65s，析水率降低了13.97%，持水率提高了17.87%，凝胶强度提高了6.9倍，凝胶内自由水含量降低了4.4%。本专利技术在冻结方法上提出了相比于空气冻结而言冻结速率更快、空化作用更强、空化区域和声强分布更为均匀的“三向正交超声波场辅助冻结凝胶”方法，保证了魔芋凝胶以更快的速度通过冰晶生成带，又巧妙的利用超声波的空化作用使魔芋凝胶内部的片层结构更为有序，不仅提高了魔芋凝胶在低温区域的保水性，显著降低了解冻损失，还极大的提高了凝胶强度，优化了产品品质，具有较好的实际应用价值。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为三向正交超声波辅助冷冻设备结构示意图。
[0018]图2为不同处理组水分比例。
[0019]图3为不同处理组凝胶微观结构的对比图。
[0020]图4为三向正交聚能超声波探头组件的结构示意图。
具体实施方式
[0021]本申请所用的三向正交超声波辅助冷冻设备结构如图1所示：包括冷水机8、温度检测仪9（多通路温度巡检仪(EX3008)）、超声波发生器3和三向正交聚能超声波探头组件，如图4所示所述三向正交聚能超声波探头组件包括x传送带5
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1、y传送带5
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2、z传送带5
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3，其中x传送带5
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1位于1号T型装配体51的横杆49的上方，y传送带5
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2位于2号T型装配体52的横杆49的左侧，z传送带5
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2位于3号T型装配体53的横杆49的前方；x传送带5
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1的中部设有x聚能超声波探头4
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1、y传送带5
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2的中部设有y聚能超声波探头4
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2、z传送带5
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2的中部设有z聚能超声波探头4
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3，聚能超声波探头均与超声波发生器3相连，为聚能超声探头传输能量，温度检测仪9与样品11相连，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高保水性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）称取魔芋粉质量12%的无水碱盐完全溶解于水中，配制碱液；（2）利用魔芋粉配制一定质量浓度的葡甘聚糖溶胶；（3）将步骤（1）的碱液加入到步骤（2）的葡甘聚糖溶胶中，搅拌均匀，然后加热脱去乙酰基，制得凝胶；（4）将步骤（3）的凝胶浸泡于柠檬酸钠溶液中至凝胶达到一定的pH，然后利用“三向正交超声波场辅助冻结凝胶”方法来冻结凝胶；（5）将经过步骤（4）处理的凝胶置于解冻室空气解冻，即得高保水性魔芋葡甘聚糖凝胶。2.根据权利要求1所述的高保水性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中无水碱盐为无水碳酸钠、氢氧化钙或氢氧化钠。3.根据权利要求1所述的高保水性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中魔芋粉为包含65wt%以上葡甘聚糖的一级魔芋粉，葡甘聚糖溶胶中葡甘聚糖的质量百分比为2wt%
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4wt%。4.根据权利要求1所述的高保水性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中加热脱去乙酰基的条件为90℃加热25
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35min。5.根据权利要求1所述的高保水性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中柠檬酸钠溶液的质量浓度为2wt%，pH为4.0
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4.2。6.根据权利要求5所述的高保水性魔芋葡甘聚糖凝胶的制备方法，其特征在于，所述三向正交超声波辅助冻结凝胶的步骤为：将一定pH的凝胶，放入三向正交超声波辅助冻结池中，池中加入10L冻结液，冻结液温度为
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30℃，聚能超声波频率为20kHZ，功率为300W，超声时间5s、间歇时间5s，超声至魔芋凝胶中心温度达到
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18℃。7.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗俊广，白艳红，许泽宇，徐聪，王昱，张旭玥，马旭阳，李可，望运滔，杜曼婷，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：