第一节 豆清豆腐
豆清豆腐,顾名思义,是以豆清发酵液为凝固剂生产豆腐的方法。该法起源于湖南省邵阳地区,20世纪80年代开始向外传播,现重庆、内蒙古、河南等地也逐渐使用。以豆清发酵液为凝固剂,按照熟浆工艺生产的豆腐结构致密、持水性和弹性好,具有豆清发酵液特殊的风味。豆清发酵液点浆工艺真正实现了豆清液的有效利用,大大减少了废水的排放,做到清洁生产、绿色生产,实现了生态循环,并且最终产品pH值相对低,一定程度上抑制了菌落总数。
一、生产工艺流程
1.工艺流程
大豆→预处理→浸泡→去杂→制浆→浆渣分离→点浆→破脑→压榨制坯→切块→成品
2.制浆和点浆工艺
制浆为二次浆渣共熟制浆工艺(图2-1),点浆为豆清发酵液点浆工艺(图2-2)。
图2-1 二次浆渣共熟制浆工艺流程
图2-2 豆清发酵液点浆工艺
二、主要生产设备
1.浸泡设备
(1)浸泡工艺流程 浸泡工艺流程立面示意图见图2-3。
图2-3 浸泡工艺流程立面示意图
(2)浸泡设备的特点 斗式提升机是垂直提升,优点是提升能力大、能耗低、维护简便。干豆分配小车的容积与泡豆桶的生产能力相等,可减少小车来回推拉次数,提高效率。
泡豆桶是采用大斜锥体侧面卸豆形式,这种泡豆桶在放豆时流动性好,节约用水。底部配备有曝气式装置,可在浸泡时翻动清洗黄豆,并使浸泡时各处温度均匀。可实现自动进水、排水,并设置报警系统,可在断电、缺水、故障等情况下自动报警。
去杂淌槽采用V形结构,提高大豆的流动性,节约冲豆用水。槽内设有密集横向间隔且加装强效磁铁的去杂坑。当水连同大豆经过时,由于旋水分离作用,局部涡旋将相对密度和离心力较大的石豆、砂石、铁块沉入坑内,而合格大豆顺利通过;这样既可保护磨浆机砂轮片,又可防止异物进入产品,保障食品安全。双层沥水筛能有效分离石豆和碎豆,提高大豆原料利用率。
2.制浆设备
(1)制浆工艺流程 二次浆渣共熟制浆工艺流程立面示意图见图2-4。
图2-4 二次浆渣共熟制浆工艺流程立面示意图
(2)二次煮浆设备特点
①磨浆机 磨浆机装有湿豆定量分配器,可保证水、豆按一定比例添加,减少了人为因素对豆汁浓度的影响,豆浆浓度控制偏差小于±0.3°Brix,为后道工序的点浆奠定了良好的基础。
整个磨浆工序的各种容器容积都较小,物料在容器内存量很少,维持系统的动态平衡,减少豆浆在空气中的暴露时间,即减少了豆浆中脂肪氧化酶的反应程度和被微生物感染的概率,有利于提高产品品质。容积泵的应用大大减少了泡沫的产生,无须在此工序添加消泡剂,降低了生产成本。
此外,加装飞轮装置,起到动平衡检测作用;低速磨制,豆糊温升小,减少了大豆蛋白提前变性程度,提高了出品率。
②熟浆挤压分离系统 本设计所生产的产品为高档豆制品,所用二次浆渣共熟制浆工艺在生产设备上的独特性之一是两次煮浆后均经过熟浆挤压分离系统处理。熟浆挤压分离系统的核心装置为立式挤压机。豆糊经泵入圆锥体挤压室,螺旋挤压绞龙将含渣豆浆逐渐推向挤压室底部的同时不断提高水平方向的压力,迫使豆糊中的豆浆挤出筛网,经管道流入高目数滚筛得到生产用豆浆。挤压机的动作是自动连续的,随着物料不断泵入挤压室,前缘压力的不断增大,当达到一定程度时,将会突破卸料口抗压阈值,此时纤维素等不溶物从卸料口进入豆渣桶中,实现浆渣分离。
在我国,采用熟浆工艺生产豆制品的工厂大部分仍使用离心机进行浆渣分离。为了防止熟浆中一些多糖类物质(如吸水膨胀的纤维素)堵塞筛孔,通常选用较高的离心速度。在强大离心力作用下,当纤维素分子的横截面积小于筛孔面积时,纤维素会从筛孔甩出进入到豆浆中,给产品带来了粗糙的口感。
另外,离心分离工艺不可避免会产生泡沫,而挤压工艺不会出现明显泡沫。
采用熟浆挤压分离工艺,不但保留了熟浆工艺优良的产品品质和口感,也弥补了熟浆工艺得率不高的缺点;同时,减少了豆渣含水量和蛋白质残留量,为豆渣综合利用打下有利基础。
③微压密闭煮浆系统 微压密闭煮浆系统是利用密闭罐加热豆浆。豆浆泵入密闭罐时,排气孔打开,在常压下加热豆浆。煮浆温度由温度传感器测定,煮至设定温度后,指示电气元件做出打开放浆阀门和关闭排气阀门动作,使罐内形成密封高压,把豆浆全部压送出去,然后停止冲入蒸汽,完成一次煮浆。
通过多次煮浆,增加了纤维素的胀润度,使纤维素分子体积增大,大大减少进入豆浆中的粗纤维含量,使豆腐口感细腻;同时促进了多糖的溶出,增加豆腐中亲水物质的含量,有利于豆腐保持高水分。此外,这些亲水物质在受到凝固剂作用时,可作为蛋白质分子的空间障碍,有效防止大豆蛋白分子间的聚集,从而保证豆腐的嫩度,减少了豆腐中“孔洞”的出现。
④往复式熟浆筛 往复式熟浆筛利用偏心结构带动平筛在轨道上运动,平筛下面自带储浆池,细豆渣靠惯性自动排列到设备端口处的漏斗口,一般用高目数筛网可将粗纤维进一步过滤。
3.点浆设备
(1)点浆工艺流程 豆清发酵液点浆工艺流程立面示意图见图2-5。
图2-5 豆清发酵液点浆工艺流程立面示意图
(2)点浆设备特点
①连续旋转桶式点浆机 此点浆机专门配套豆清发酵液点浆工艺,由32个容积120L浆桶循环点浆,以实现自动连续生产,配置放浆、点浆、辅助点浆、豆清蛋白液回收、破脑、倒脑等操作机位和机械手装置。系统采用可编程逻辑控制器(PLC)控制,便于对豆浆量、豆清发酵液注入量、凝固时间、搅拌速度、破脑程度进行设定。
②发酵罐 此发酵罐是半自然发酵装置。带有聚氨酯发泡材料的保温层、加热管、万向清洗球、pH值在线监测器、测温计等装置,可控制发酵条件,如pH值、温度等,且具有原位清洗(CIP)功能。
4.压榨制坯系统设备
(1)压榨制坯工艺流程 压榨制坯工艺流程立面示意图见图2-6。
图2-6 压榨制坯工艺流程立面示意图
(2)压榨制坯系统设备俯视图 见图2-7。
图2-7 压榨制坯系统设备俯视图
(3)压榨制坯系统设备特点 连续旋转桶式点浆机在压框输送线的固定机位将豆腐脑倒入已摆好包布的压框中,运转至转盘液压机,机械手叠加若干板豆腐脑进行自重预压,豆腐而后进入液压机,按照设定的压力和时间开始逐步对豆腐脑施加液压压力,同时液压机旋转,到达出框机位,泄压,豆腐成型。压榨系统所产生的豆清蛋白液全部收集后由气动隔膜泵送入豆清蛋白液发酵系统。
豆腐成型后,机械手将豆腐框依次送上压框输送线,在固定机位进行翻板、剥布等操作,豆腐则进入切块机,压框由输送线运至与点浆机倒脑机位对应的位置,至此,完成一个工作循环。豆腐送入切块机,完成切块后,由输送带送入干燥工序。
转盘液压机为近年来逐渐推广应用的豆腐压榨设备。利用液压原理,通过液压泵站提供液压油给液压机,压力油缸产生压力传递至豆腐,实现压榨成型的目的。由10个压榨机位组成,工作时,第1个上榨,第10个出榨,压榨机位公转的同时进行压榨,附加压框循环输送线实现自动化生产。多框豆腐叠加依靠自重进行预压榨可减少能耗,同时,由于豆清蛋白液从上往下流出,既起到了保温作用,也避免了豆腐出包时的粘包和表皮破损的发生。
自动切块机通过光电感应装置精准下刀,电动机带动刀片在横向和纵向依次切块,得到规格尺寸均一的豆腐。该设备的运用,极大地避免了人工切块的误差,保证了产品稳定性。
三、操作方法
1.大豆原料的预处理
大豆历经收获、储藏及运输会混入杂质,如草屑、泥土、砂石和金属等,存在物理性食品安全风险;大豆组织坚硬,经过浸泡吸水软化才可磨浆,所以大豆必须经过预处理才可进行加工。
大豆清理有人工清理和机械清理两种方法。
①人工清理 适合于作坊和小规模豆腐加工厂,人工除杂后经清洗进入浸泡工序。
②机械清理 分干法和湿法两种方式。干法清理一般靠振动筛和密度除石机实现,缺点是难以除去裂豆和虫蛀豆;湿法清理是利用干豆与杂物因相对密度不同、所受浮力不同而导致沉降速度存在差异的原理进行分离。
从目前应用的情况来看,一般采用湿法去杂,浸泡的大豆经过一段流水去杂淌槽可去除杂物和石豆。但无论采取哪种方法都应加装磁铁以除去细小的金属杂质,以保护磨浆机和保障食品安全。
2.浸泡工艺
在豆腐加工过程中,干豆的浸泡效果对大豆蛋白的抽提率和豆腐品质有重要影响。磨豆前对大豆要加水浸泡,使其子叶吸水软化,硬度下降,组织细胞和蛋白质膜破碎,从而使蛋白质、脂质等营养成分更易从细胞中抽提出来。大豆吸水的程度决定了磨豆时蛋白质、碳水化合物等其他营养成分的溶出率,进而影响到最终豆腐凝胶结构。同时,浸泡使大豆纤维吸水膨胀,韧性增强,磨浆破碎后仍保持较大碎片,减少细小纤维颗粒形成量,保证浆渣分离时更易分离除去。
大豆品种、浸泡用水水质、浸泡用水水温、浸泡时间、豆水比等因素影响浸泡的工艺参数。张平安等认为,浸泡时间12h,浸泡温度22℃,豆水比1∶12,此时的豆腐凝胶强度最大,含水率较高,口感细腻,颜色白皙,且富有弹性。张亚宁认为生产豆乳时最佳浸泡处理条件为水温25℃,浸泡8h,pH值8.5。赵秋艳等研究发现适当提高水温可以缩短泡豆时间,当温度为20~40℃时,蛋白质提取率随温度的升高而增大,在40℃时大豆蛋白的提取率最大。李里特等研究表明用20℃的水浸泡大豆后,在加工过程中发现其浆液中固形物和蛋白质损失较少,豆腐的凝胶结构和保水性较好。
最佳浸泡时间判断标准:将大豆去皮分成两瓣,以豆瓣内部表面基本呈平面,略微有塌陷,手指稍用力掐之易断,且断面已浸透无硬芯为浸泡终点。
(1)浸泡的水质 依据GB 14881—2013《食品企业通用卫生规范》中规定食品企业生产用水水质必须符合GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》要求,若能在符合标准水质的基础上,进行软化或反渗透处理得到的软化水或反渗透水泡豆则更佳。
(2)浸泡用水温度和时间 经过长期调查,从表2-1~表2-3可得知,浸泡温度不同,浸泡时间也不同。水温高,浸泡时间短;水温低,浸泡时间长。其中冬季水温为2~10℃时,浸泡时间为13~15h;春秋季水温为12~28℃时,浸泡时间为8.0~12.5h;夏季水温为30~38℃时,仅需6.0~7.5h,并且期间应更换泡豆水一次。
表2-1 冬季(水温2~10℃)浸泡时间
表2-2 春秋季(水温12~28℃)浸泡时间
表2-3 夏季(水温30~38℃)浸泡时间
大豆浸泡后,子叶由于吸水而膨胀软化,其硬度显著降低,细胞和组织结构更易破碎,大豆蛋白等更容易从细胞中抽提出来。与此同时,泡豆使纤维素吸水、韧性增加,保证磨豆后纤维以较大的碎片存在,不会因为体积小而在浆渣分离时大量进入豆浆中,影响产品口感。浸泡时间过短,水分无法渗透至大豆中心。但浸泡时间过长,则会使一些可溶固形物流失,增加泡豆损失;长时间浸泡也导致pH值下降,不利于大豆蛋白溶出,甚至会因微生物繁殖而导致酸败,造成跑浆,无法形成豆腐凝胶。
夏季因为气温高,在浸泡水中宜添加0.4%食用级碳酸氢钠(以干豆质量计),防止泡豆水变酸,并且可提高大豆蛋白抽提率。
(3)豆水比 根据笔者对三家豆制品生产企业的调查,干豆重量与浸泡用水量比值见表2-4。
表2-4 干豆重量与浸泡用水量比值
虽然大豆品种差异导致的吸水程度不同,但三家企业的豆水比在0.244~0.262之间,取平均值得最适豆水比为0.253,约为1∶4。泡豆水量较少会导致大豆露出水面,浸泡不均匀;在工厂用水和排污水费高昂的情况下,泡豆水量太多则造成浪费,提高生产成本。
3.磨浆
磨浆是将浸泡适度的大豆,放入磨浆机料斗并加适量的水,使大豆组织破裂,蛋白质等营养物质溶出,得到乳白色浆液的操作。磨浆的水质应符合GB 5749—2006相关要求。从理论上讲,减少磨片间距,大豆破碎程度增高,与水分接触面积增大,有利于蛋白质溶出;但在实际生产中,大豆磨碎程度要适度,磨得过细,纤维碎片增多,在浆渣分离时,小体积的纤维碎片会随着蛋白质一起进入豆浆中,影响蛋白质凝胶网络结构,导致产品口感和质地变差。同时,纤维过细易造成离心机或挤压机的筛孔堵塞,使豆渣内蛋白质残留含量增加,影响滤浆效果,降低出品率。
4.煮浆
煮浆即通过加热,使大豆蛋白充分变性,一方面为点浆创造必要条件,另一方面消除胰蛋白酶抑制剂等抗营养因子,破坏脂肪氧化酶活性,消除豆腥味,杀灭细菌,延长产品保质期。
在二次浆渣共熟工艺中,2次煮浆的温度、时间、加热方式决定了煮浆的效果(表2-5、表2-6)。
表2-5 第一次煮浆温度和时间
表2-6 第二次煮浆温度和时间
调查表明,工厂现行的两次煮浆的温度和时间为90.0~94℃和3~6min时,所得浆液无豆腥味和烧焦味,在适宜条件下点浆时无“白浆”残留,且未有或极少有微生物检出。取平均值得最适煮浆温度和时间分别为第一次92.2℃、4.7min,第二次92.5℃、4.4min,即两次煮浆最适的温度均在92℃以上,维持4~5min。若只加热到70~80℃或只加热1~2min,尽管部分细菌已被杀死,但抗营养因子及豆腥味生成物如脂肪氧化酶等还未得到抑制;这样的温度下,尤其是分子量大的蛋白质的高级结构还未打开,凝胶化性较差,当点浆时因持水性差会造成豆腐凝胶结构散乱,没有韧性,甚至无法形成豆腐。当煮浆至90℃以上时,除原料中极少量土壤源芽孢菌还残存外,其他影响食品安全的微生物及豆腥味物质均已消除;保证了与大豆蛋白加工性能密切相关的7S和11S大豆球蛋白充分变性,蛋白质的凝胶特性明显增加,在凝固剂的作用下即可形成结合力很强、有弹性的蛋白质胶凝体,制得的豆腐组织细腻,结构坚实,有韧性,即已达到煮浆的基本目的。
5.浆渣分离
将生浆或熟浆进行浆渣分离的主要目的就是把豆渣分离去除,以得到大豆蛋白质为主要分散质的溶胶液——豆浆。人工分离一般借助压力放大装置和滤袋,滤袋目数一般以100~120目为宜;机械过滤一般选择卧式离心机(生浆)或挤压机(熟浆),加水量、进料速度、转速、筛网目数决定着分离效果。
在二次浆渣共熟工艺中,经3次浆渣分离后,得到的豆浆浓度稳定,适合以豆清发酵液为凝固剂进行点浆。
经过对浆渣分离的筛网目数测量表明,邵阳地区大部分优质豆腐生产中所用筛网为120目。目数太高会造成分离过滤的阻力过大,反而影响分离效果;目数太低则会分离不彻底,造成大量豆渣残留豆浆中。
6.点浆
点浆是指向煮熟的豆浆中按一定方式添加一定比例凝固剂,使大豆蛋白溶胶液变成凝胶,即豆浆变豆腐脑的过程,是豆腐生产过程中最为关键的工序。将发酵好的豆清发酵液,按照一定的比例添加至豆浆中,以天然发酵的豆清发酵液作为凝固剂生产的豆腐,具有安全、营养、美味等特点。
(1)豆浆浓度 最佳点浆用豆浆浓度的判断标准:在豆清发酵液点浆时不出现整团大块的豆腐脑,水豆腐含水量适中有弹性,此豆浆浓度即适合豆清发酵液点浆。笔者调查的三家豆制品生产企业所用豆浆浓度见表2-7。
表2-7 豆浆浓度
调查发现,三家企业豆浆浓度在5.2~5.8°Brix之间,加入凝固剂后形成的脑花大小适中,豆腐韧性足。从表2-7计算平均值,豆浆浓度在5.5°Brix左右为最适点浆的浓度。低于5.5°Brix时,蛋白质分子结合力不够,持水性差,豆腐没有弹性,出品率低。单从蛋白质加工性能看,豆浆浓度在5.5°Brix以上,浓度越大,蛋白质聚集越容易,生成的豆腐脑块大,持水性上升,富有弹性。但实际生产中发现,当豆清发酵液与浓度过高的豆浆混合时,会迅速形成大块整团的豆腐脑,持水性明显下降,造成点浆结束时仍有部分豆浆无法凝固的现象,也无法得到清亮透明的上清液(新鲜豆清蛋白液),影响后续生产。
(2)点浆温度和时间 豆清发酵液全部加入豆浆中之后,温度计感应端插入豆腐脑内部测量温度,以开始加入豆清发酵液至开始破脑的时间为点浆时间(表2-8)。
表2-8 点浆温度和时间
最佳点浆温度判断标准:随着凝固剂加入,豆浆凝固均匀,形成的豆花大小适中,所得水豆腐持水性好,既有弹性又不失韧性。
最佳点浆时间判断标准:在静置保温过程中,待豆腐脑已稳定,再轻洒少许酸豆清发酵液,未有明显豆花沉淀,则判断为点浆终点。
由表2-8可知,邵阳休闲豆干企业采用的点浆温度和时间分别为76.5~78.5℃和38.5~40.5min,豆腐凝胶形成较好,豆清蛋白液已澄清,且无白浆残留。点浆温度和时间密切相关,点浆时维持在78℃左右,加入豆清发酵液后静置保温40min,点浆效果最好。温度过高,会使蛋白质分子内能跃升,一遇到酸性的豆清发酵液,蛋白质就会迅速聚集,导致豆腐持水性变差、凝胶弹性变小、硬度变大。如果凝固速度过快,豆清发酵液点浆又是分多次加入凝固剂,稍有偏差,凝固剂分布不均,就会出现白浆现象。当温度低于78℃甚至低于70℃时,凝固速度很慢,凝胶结构会吸附大量水分,导致豆腐含水量上升,韧性不足。
(3)豆清发酵液pH值和添加比例 在豆清发酵液混入豆浆之前,取少许豆清发酵液测量pH值;通过计量豆浆量和豆清发酵液添加量计算豆清发酵液添加比例(凝固剂/豆浆)(表2-9)。
表2-9 豆清发酵液pH值和添加比例
最佳豆清发酵液pH值和添加比例判断标准:豆清发酵液加入后凝固彻底,未出现白浆现象,制得豆腐口感良好,无酸味,且温度未显著降低。
测量表明,在适合的豆浆浓度、点浆温度和时间条件下,当豆清发酵液pH值和添加比例分别为3.97~4.14和40.7%~42.5%时,豆腐凝胶结构紧密,且无白浆和过多新鲜豆清蛋白液出现。豆清发酵液pH值与豆清发酵液添加比例也有密切的相关性。加入pH4.10左右及物料比42%的豆清发酵液时,豆腐脑块均匀,凝固效果好,制得豆腐口感细腻,韧性好,并富有弹性。豆清发酵液pH值较高时,难以使混合液pH值调整至大豆蛋白等电点pI=4.5附近,蛋白质分子表面离子化侧链所带净电荷无法完全中和,排斥力仍然存在,导致蛋白质分子难以碰撞、聚集而沉淀,豆浆凝固困难。而pH偏高则不可避免要加入较多(60%以上)豆清发酵液用以调整混合液pH值,但是随着大量低温豆清发酵液的加入,点浆温度必然下降,影响着点浆效果。若豆清发酵液过酸,pH值过低时,大豆蛋白质溶解度反而升高,同样不利于点浆。
(4)凝固时间 豆浆的凝乳效果和凝固时间有很大关系。当凝固时间小于10min时,不能成型。凝固时间一般控制在15~20min。凝固时间过长会影响生产效率。
(5)凝固温度 把豆浆用蒸汽加热到80℃左右开始点浆,温度直接影响蛋白质胶凝的效果。适宜的温度也可以使酶和一些微生物失活,达到一定的杀菌效果。
(6)蹲脑 蹲脑又称为养浆,是大豆蛋白质凝固过程的后续阶段。点浆开始后,豆浆中绝大部分蛋白质分子凝固成凝胶,但其网状结构尚未完全成型,并且仍有少许蛋白质分子处于凝固阶段,故须静置20~30min。养浆过程不能受外力干扰,否则,已经成型的凝胶网络结构会被破坏。
(7)压榨制坯 这是我国豆腐脱水最常采用的技术,豆腐的压榨具有脱水和成型双重作用。压榨在豆腐箱和豆腐包布内完成,使用包布的目的是使水分通过,而分散的蛋白凝胶则在包布内形成豆腐。豆腐包布网眼的粗细(目数)与豆腐制品的成型密切相关。传统的压榨一般借助石头等重物置于豆腐压框上方进行压榨,明显的缺点是效率低且排水不足;单人操作的小型压榨装置则在豆腐压框上固定一横梁作为支点,用千斤顶或液压杠等设备缓慢加压,使豆腐成型。
目前国内压榨的半自动化设备大多使用汽缸或液压装置,并用机械手提升豆腐框,以叠加豆腐框依靠自重压榨的方式提高效率。
全自动化设备目前仅有转盘式液压机,多个压榨组同时压榨并旋转,起到了输送的作用;同时压框循环使用,自动上框、回框,实现自动化。
压榨的时间30min~12h不等,依产品特点和产地而异,湖南豆腐的压榨时间通常在30min左右,四川、重庆、安徽等地压榨时间较长。
四、豆清豆腐的工艺技术研究结果
1.一浆和二浆配比对豆腐品质的影响
由图2-8可知,随着一浆和二浆配比的增大,豆腐感官评分和持水率先增大后趋于稳定。由于一浆和二浆配比较小时,点浆时豆浆浓度较低,形成的大豆蛋白絮状物较小,不利于形成致密的凝胶网络空间结构,制备的豆腐过于松软,不易成型,所以豆腐感官评分和持水率都比较低。当一浆和二浆配比增大时,豆浆浓度逐渐提高,越来越利于形成稳定的大豆蛋白凝胶,豆腐感官评分和持水率也提高,直到一浆和二浆配比达到3∶1时,豆腐感官评分和持水率最好。一浆和二浆配比继续增大时,豆浆浓度不再大幅度升高,所以豆腐感官评分和持水率趋于稳定。
图2-8 一浆和二浆配比对豆腐感官评分和持水率的影响
由图2-9可知,随着一浆和二浆配比的增大,豆腐的硬度和弹性不断增大,然后趋于稳定。由一浆和二浆配比对豆腐感官评分和持水率的影响分析可知,一浆和二浆配比较小时,制备的豆腐过于松软,所以豆腐弹性和硬度都比较小。一浆和二浆配比增大时,豆腐硬度和弹性也不断增大,直到一浆和二浆达到3∶1时,豆腐硬度和弹性最好。一浆和二浆配比继续增大时,豆腐硬度和弹性趋于稳定。
图2-9 一浆和二浆对豆腐质构的影响
由图2-10可知,随着一浆和二浆配比的增大,豆腐蛋白质含量和得率先增大后趋于稳定。由一浆和二浆配比对豆腐感官评分和持水率的影响分析可知,一浆和二浆配比只有1∶2和1∶1时,混合豆浆浓度较低,蛋白质含量少,成型和保水效果差,制得的豆腐蛋白质含量和得率也低。继续提高一浆和二浆配比,豆腐蛋白质含量和持水率提高,直到趋于稳定。综合考虑,选择一浆和二浆配比3∶1作为较优水平。
图2-10 一浆和二浆配比对豆腐蛋白质含量和得率的影响
2.一渣和水配比对豆腐品质的影响
由图2-11可知,随着一渣和水配比的增大,感官评分呈现先缓慢升高后迅速下降的趋势。当一渣和水配比为1∶1时,豆腐感官评分较低,一是因为这个配比的水不能和一渣充分混合,加热时不能使得一渣中残留的蛋白质等成分充分溶解到水中,得到的二浆感官品质稍差,豆浆浓度也稍低,所以与一浆混合后点浆制得的豆腐感官评分较低。当一渣和水配比为1∶2时,豆腐感官评分达到最高,继续增大一渣和水配比,混合加热得到的二浆浓度越来越低,和一浆混合后,得到的混合豆浆浓度也越来越低,点浆得到的豆腐持水率不断下降,感官评分也降低。
图2-11 一渣和水配比对豆腐感官评分和持水率的影响
由图2-12可知,随着水添加量的不断增大,豆腐的硬度和弹性不断减少,主要是因为过多的水使得二浆的浓度不断降低,与一浆混合的点浆豆浆浓度也降低,不利于质构的提高,硬度和弹性都较小。
图2-12 一渣和水配比对豆腐质构的影响
由图2-13可知,一渣和水配比从1∶2开始,混合豆浆浓度下降,制得豆腐的蛋白质含量和得率也不断下降。综合考虑,选择一渣和水配比1∶2作为较优水平。
图2-13 一渣和水配比对豆腐蛋白质含量和得率的影响
3.混合豆浆加热温度对豆腐品质的影响
由图2-14~图2-16可知,当加热温度只有80℃时,豆腐感官评分、持水性、硬度、弹性、蛋白质含量和得率都较低,随着加热温度的提高,这些指标数值也不断提高,加热温度为95℃时豆腐各项指标均达到最大值,继续提高加热温度,豆腐指标开始下降。主要原因是,豆浆的加热温度不够高时,大豆蛋白变性不充分,蛋白质分子上的化学基团和疏水区域无法充分暴露出来,蛋白质之间的相互作用不足以促使蛋白质分子形成稳定的空间网络结构,所以制得的豆腐持水性较差,蛋白质含量低,豆腐得率低,豆腐弹性和硬度都比较小,感官评分也低。当加热温度为95℃时,蛋白质变性充分,形成的豆腐网络结构最稳定,持水性最高,蛋白质含量高,得率高,豆腐弹性和硬度也最大,感官评分也最高。当加热温度为100℃时,温度过高,蛋白质会过度变性,形成失去凝胶能力的亚溶胶,降低蛋白质空间网络结构的稳定性,持水性变差,蛋白质含量降低,得率降低,豆腐硬度和弹性下降,豆腐感官评分下降。综合考虑,选择混合豆浆加热温度为95℃作为较优水平。
图2-14 混合豆浆加热温度对豆腐感官评分和持水率的影响
图2-15 混合豆浆加热温度对豆腐质构的影响
图2-16 混合豆浆加热温度对豆腐蛋白质含量和得率的影响
4.不同混合豆浆加热时间对豆腐品质的影响
由图2-17~图2-19显示,当混合豆浆的加热时间只有1min时,豆腐的感官评分、持水性、硬度、弹性、蛋白质含量都较低,随着加热时间的增加,这些指标数值也不断增大,加热时间为5min时,豆腐品质最佳,豆腐各项指标均达到最大值,继续增加加热时间,豆腐各项指标开始下降。主要原因是,加热时间太短时,不能使大豆蛋白充分充分变性,蛋白质分子上的化学反应基团和疏水区域无法充分暴露出来,蛋白质分子之间无法结合充分,形成的蛋白质凝胶结构不够紧密和稳定,所以制得的豆腐持水性较差,豆腐弹性和硬度都比较小,蛋白质含量也较低,感官评分也低。适当的加热时间可以使蛋白质变性充分,形成的豆腐网络空间结构最稳定,持水性最高,蛋白质含量最高,豆腐弹性较大,硬度适当,感官评分也最高。过长的加热时间,使得蛋白质会过度变性,形成失去凝胶能力的亚溶胶,降低蛋白质空间网络结构的稳定性,持水性变差,豆腐硬度和弹性下降,豆腐感官评分下降。但是,加热时间对豆腐得率的影响较小。综合考虑,选择混合豆浆加热时间5min作为较优水平。
图2-17 混合豆浆加热时间对豆腐感官评分和持水率的影响
图2-18 混合豆浆加热时间对豆腐质构的影响
图2-19 混合豆浆加热时间对豆腐蛋白质含量和得率的影响
5.正交试验优化二次浆渣共熟工艺
由单因素试验,确定一浆和二浆配比A,一渣和水配比B,混合豆浆加热温度C,混合豆浆加热时间D为变量,进行L9(34)正交试验,试验因素水平见表2-10,通过豆腐感官评分和蛋白质含量确定二次浆渣共熟制浆的最佳工艺条件,正交试验结果见表2-11,方差分析表见表2-12。
表2-10 正交因素水平设计表L9(34)
表2-11 正交试验结果
由表2-11中极差R1大小可知,各因素对豆腐感官质量的影响程度大小依次为C>B>D>A,即混合豆浆加热温度>一渣和水配比>混合豆浆加热时间>一浆和二浆配比。由感官评分不同水平的平均值k可知,工艺工艺最优组合为A2B2C2D1,即:一浆和二浆配比6∶2,一渣和水配比1∶2,混合豆浆加热温度95℃,混合豆浆加热时间3min。
由表2-11中极差R2大小可知,各因素对豆腐蛋白质含量的影响程度大小依次为C>B>A>D,即混合豆浆加热温度>一渣和水配比>一浆和二浆配比>混合豆浆加热时间。由蛋白质含量不同水平的平均值k可知,工艺最优组合为A3B2C2D3,即:一浆和二浆配比8∶2,一渣和水配比1∶2,混合豆浆加热温度95℃,混合豆浆加热时间7min。这和以感官评分为豆腐评价指标得到的工艺最优组合不完全一致。
由上述分析可知,两个指标单独分析得到的优化条件存在不一致的情况,需要综合考虑,确定出最佳工艺组合条件。一是在两组豆腐蛋白质含量相差不明显的情况下,从市场营销角度分析,感官评分高的产品更受消费者青睐,二是从节约资源和能源的角度分析,与8∶2的一浆和二浆配比相比,6∶2的一浆和二浆配比更能够充分利用二浆的量,减少二浆的浪费,同样3min的混合豆浆加热时间比7min的混合豆浆加热时间更加节省用电和用汽,另外3min的混合加热时间在工厂生产中更能提高生产效率。
综合以上分析,选定二次浆渣共熟制浆的最佳工艺组合为A2B2C2D1,即:一浆和二浆配比6∶2,一渣和水配比1∶2,混合豆浆加热温度95℃,混合豆浆加热时间3min。
表2-12 方差分析表
注:*表示显著,**表示极显著。
由方差分析表2-12可知,因素C对豆腐感官质量的影响高度显著,因素B对豆腐感官质量的影响显著,而因素A和因素D对豆腐感官质量的影响不显著;因素B和因素C对豆腐蛋白质含量的影响显著,而因素A和因素D对豆腐蛋白质含量的影响均不显著。
综上,选定二次浆渣共熟制浆的最佳工艺为A2B2C2D1,即:一浆和二浆配比6∶2,一渣和水配比1∶2,混合豆浆加热温度95℃,混合豆浆加热时间3min。在此工艺条件下,按照试验方法进行3次验证试验,结果如表2-13所示。
表2-13 豆腐理化指标和质构指标表
由表2-13可知,3次验证试验制得豆腐感官评分为73.33±0.47分,蛋白质含量为(7.43±0.05)g/100g,豆腐的品质良好,二次浆渣共熟制浆工艺优化效果好。