張 旋，孟 佳，史宣明，方曉璞，魯海龍

中糧工科(西安)國際工程有限公司 (西安 710082)

核桃，又稱胡桃、羌桃，為胡桃科植物。核桃仁是核桃的種仁，其表面有一層緊密的褐色薄皮衣，也稱之為核桃內(nèi)種皮，酚類物質(zhì)含量豐富，占核桃仁總酚含量的90%以上，成熟干制后呈金黃色，有苦澀味[1]。核桃內(nèi)種皮中的主要成分是纖維素、果膠質(zhì)、單寧和色素等。單寧又稱鞣制，是一種具有沉淀蛋白質(zhì)性質(zhì)的水溶性多元酚類化合物，多酚與唾液蛋白結(jié)合時(shí)，會(huì)使舌頭上皮組織細(xì)胞收縮，產(chǎn)生澀味口感[2]。單寧主要存在于核桃內(nèi)種皮中，約占其單寧總量的92%[3]。研究表明：核桃仁中含有的單寧是產(chǎn)生苦澀味和褐變的主要原因，單寧含量越高，澀味越重，同時(shí)影響核桃蛋白的品質(zhì)和穩(wěn)定性，因此核桃加工過程中去除核桃內(nèi)種皮非常有必要[4-5]。

目前，常規(guī)去核桃內(nèi)種皮的方法主要有烘烤去皮法、堿液去皮法和沸水去皮法。Sze-Tao等通過綜合分析和對(duì)比，認(rèn)為對(duì)核桃仁進(jìn)行烘烤去皮能增加核桃香味，但基本起不到去皮的效果；沸水去皮法可以有效去核桃內(nèi)種皮，但熱燙處理溫度過高，較大影響核桃仁中蛋白質(zhì)的品質(zhì)，不利用核桃仁的綜合開發(fā)利用；當(dāng)用濃度為0.3%的脫皮劑和1%的NaOH溶液混合液進(jìn)行浸煮處理2 min，核桃仁的去皮效果較好，但經(jīng)堿液去皮處理后的核桃仁中不飽和脂肪酸減少，同時(shí)產(chǎn)生大量廢水，廢水處理成本高[6]。為了解決現(xiàn)有核桃脫皮法帶來的上述問題，提出開發(fā)一種新的核桃脫皮工藝—干法脫皮工藝，即先將核桃整仁壓榨提取油脂，再將得到的核桃餅經(jīng)研磨到一定細(xì)度利用皮和粉比重的不同依靠風(fēng)選分離去除核桃皮，實(shí)現(xiàn)節(jié)約投資，零廢水排放和降低核桃蛋白變性的可能。

1 常規(guī)核桃仁去種皮方法的探究

核桃仁外形凹凸不平，機(jī)械化去除核桃內(nèi)種皮相當(dāng)困難。目前，常規(guī)去核桃內(nèi)種皮的方法主要有堿液去皮法、沸水去皮法、烘烤去皮法，也有真空冷凍干燥法、鹽液浸漬去皮法和超聲波去皮法的相關(guān)研究應(yīng)用。

1.1 堿液去皮法

目前，國內(nèi)核桃加工企業(yè)多采用堿液去皮法對(duì)核桃仁進(jìn)行去皮，堿液去皮法是將核桃仁用Na2CO3溶液、NaOH溶液、Ga(OH)2溶液或者其混合溶液的稀堿液在一定溫度下浸泡不同時(shí)間，然后清水洗至中性。

影響核桃仁去皮率的主要因素有：堿液濃度、堿液溫度和浸泡時(shí)間，隨著堿液濃度、溫度的升高，浸燙時(shí)間的延長，去皮效果提高，當(dāng)堿液濃度達(dá)到一定值后，去皮效果反而降低；堿液濃度和浸泡時(shí)間同時(shí)會(huì)影響核桃仁的色澤。

核桃仁堿液去皮的基本原理是以稀堿液在一定溫度下浸泡核桃仁，其皮與仁之間的果膠層先被溶解，然后整皮脫落，皮塊易去掉，易于漂洗干凈。堿液浸泡法的去皮效果好是因?yàn)楣z質(zhì)在堿的作用下會(huì)發(fā)生水解，一部分果膠質(zhì)被解聚，從而提高了在水中的溶解度；另一方面，果膠酸在堿的作用下轉(zhuǎn)變成水溶性較好的果膠酸鈉等鹽類，所以堿泡可以較徹底地去除果膠質(zhì)，核桃仁皮從而脫落[7]。低濃度堿液在中等溫度下浸泡核桃仁，有利于保證核仁質(zhì)地不受破壞；高濃度堿液由于腐蝕性較強(qiáng)，應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)低溫下浸泡去皮，但在短時(shí)間內(nèi)浸泡核仁，因還未來得及潤濕核仁表皮而達(dá)不到理想的去皮效果，長時(shí)間浸泡又會(huì)腐蝕核仁使其質(zhì)地變差、造成質(zhì)量損失；高濃度堿液在低溫下也不易完全去皮，高溫時(shí)同樣存在會(huì)腐蝕核仁使其質(zhì)地變差的現(xiàn)象。因此，低濃度NaOH溶液在中等溫度下較短時(shí)間內(nèi)浸泡山核桃仁，既可以達(dá)到去皮的目的，又可以保證核桃仁質(zhì)地較為完好。

核桃仁堿液去皮車間所排廢水呈黑黃色、較渾濁，表面伴有大量懸浮物和白色泡沫，并含有核桃仁碎末、蛋白質(zhì)和脂類等有機(jī)物。趙聰?shù)萚8]研究指出，堿液去皮后，不僅核桃仁中的不飽和脂肪酸顯著減少，而且廢水污染指標(biāo)較差。由表1可以看出，堿液去皮廢水的各項(xiàng)指標(biāo)與國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)相比，差距較大。其中COD高達(dá)21 100 mg/L、SS高達(dá)4 500 mg/L，分析原因可能是該廢水中含有大量核桃內(nèi)種皮和核桃仁碎渣的原因。高濃度有機(jī)廢水，具有強(qiáng)堿性、色澤深、SS含量高、氣味大等特點(diǎn)，其廢水處理費(fèi)用高。

表1 堿液去皮工藝廢水的污染指標(biāo)

堿液的去皮率相對(duì)于其他去皮方法雖高，但堿液有一定的腐蝕性，且產(chǎn)生大量廢水，經(jīng)堿液處理后的果仁外表面一定程度發(fā)綿，并且該法對(duì)核桃仁營養(yǎng)成分的影響較大，已成為核桃產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸，新的去皮工藝還有待開發(fā)研究[9]。

1.2 沸水去皮法

沸水去皮法是將核桃仁置于100 ℃沸水中熱燙處理一定時(shí)間，冷水處理后取出手工去皮。

熱燙處理時(shí)間是影響去皮效果的因素，實(shí)驗(yàn)表明熱燙4～6 min時(shí)較容易去皮，核桃仁質(zhì)地較脆，隨著熱燙時(shí)間的延長，去皮效果越好，但核桃仁質(zhì)地會(huì)變軟[10]。

沸水去皮法操作簡便、較堿液去皮法污染小，但存在去皮效果不徹底等缺點(diǎn)，而且由于沸水溫度高，很難保持核桃仁的質(zhì)地和顏色，同時(shí)會(huì)影響核桃仁中蛋白質(zhì)的品質(zhì)，不利于核桃的綜合開發(fā)利用。

1.3 烘烤去皮法

烘烤去皮法有烘箱和微波爐加熱兩種方式。烘箱去皮法，即將核桃仁放入一定溫度的烘箱中，烘烤加熱一定時(shí)間取出。微波去皮法，即將核桃仁放入一定溫度的微波爐中，微波加熱一定時(shí)間取出。有的烘烤前增加浸泡處理工序，即將核桃仁與常溫清水按一定質(zhì)量比浸泡一定時(shí)間，再進(jìn)行烘烤處理。

浸泡時(shí)間、烘烤溫度和烘烤時(shí)間是影響去皮效果的主要因素。在一定范圍內(nèi)(1～11 min)，隨著浸泡時(shí)間的延長去皮率提高，當(dāng)浸泡時(shí)間達(dá)到11 min的時(shí)，去皮率達(dá)到93%，之后隨著浸泡時(shí)間的延長去皮率反而降低；隨著烘烤溫度的升高，去皮程度有所提高，但是核桃仁色澤逐漸由原來的乳白色變?yōu)楹诤稚?，核桃仁逐漸產(chǎn)生焦糊味[11]；在一定時(shí)間內(nèi)，去皮率隨烘烤時(shí)間的延長升高，超過一定時(shí)間，去皮率隨烘烤時(shí)間的延長下降，烘烤時(shí)間過長，會(huì)將核桃仁烤焦，核桃仁發(fā)黑。

烘烤加熱不易控制，加熱效果不均勻，容易導(dǎo)致部分核桃燒焦，因此烘烤去皮法效果較差，易造成核桃的浪費(fèi)，生產(chǎn)上不宜大規(guī)模采用[12]。

1.4 真空冷凍干燥法

核桃仁真空冷凍干燥是在真空環(huán)境下，將核桃仁冷凍到一定溫度，進(jìn)而進(jìn)行干燥過程，使核桃仁的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而達(dá)到簡易脫皮的目的。

核桃仁真空冷凍干燥的工藝流程包括前處理、預(yù)凍、升華干燥以及解析干燥過程[13]。復(fù)水時(shí)間、升華干燥時(shí)間、解析干燥時(shí)間、干燥溫度，是影響核桃仁凍干脫皮效果的因素。汪亮等[10]通過實(shí)驗(yàn)研究得到，復(fù)水時(shí)間2 h，升華干燥時(shí)間4 h、解析干燥時(shí)間4 h、干燥溫度30 ℃條件下，核桃仁脫皮較容易。

隨著真空度的升高，水的沸點(diǎn)將大幅降低，一般使沸點(diǎn)降低到0 ℃以下，這樣核桃仁和種皮內(nèi)水分在冰點(diǎn)以下大量蒸發(fā)，一方面迅速降溫會(huì)使種皮迅速冷凍，由于冰的密度比水要小，種皮會(huì)有一定的膨脹，另一方面水的大量揮發(fā)會(huì)使種皮產(chǎn)生大量的孔洞和裂紋，由于種皮含有韌皮組織，具有一定的韌性，部分水分子會(huì)從種皮和核桃仁之間經(jīng)過會(huì)產(chǎn)生一定寬度的縫隙。由于上述現(xiàn)象的存在，會(huì)使種皮在干燥復(fù)水后軟化，同時(shí)種皮的膨脹和這兩者之間的縫隙形成都構(gòu)成兩者相分離的條件，最后達(dá)到去皮的目的。

1.5 鹽液浸漬去皮法

鹽液浸漬去皮法是配置一定量的復(fù)合鹽溶液并加熱至一定溫度，將核桃仁浸泡其中一定時(shí)間，瀝水后用高壓氣槍將核桃仁氣動(dòng)吹射去皮。

經(jīng)鹽液浸漬去皮法處理后的核桃仁，粗蛋白和粗脂肪含量明顯多于堿液去皮法得到的核桃仁，核桃仁中不飽和脂肪酸的相對(duì)百分含量降低較少，種皮種含有較多的多酚和黃酮。鹽液浸漬去皮法較堿液去皮法能夠更多的保留核桃仁的營養(yǎng)成分[8]，核桃仁種皮更易于收集，但加工成本較高，用高壓氣槍將核桃仁氣動(dòng)吹射去皮，不利于工廠化操作。

1.6 超聲波去皮法

近年來也有超聲波去除核桃內(nèi)種皮方面的研究，超聲波去皮是因?yàn)槌暡ň哂幸欢ǖ哪芰?，在一定條件下可以將核桃仁與核桃皮分離[14]。超聲波是一種頻率高于20 000 Hz的聲波，在媒質(zhì)中能形成介質(zhì)粒子的機(jī)械振動(dòng)，從而引起媒介的相互作用，可以產(chǎn)生熱作用、機(jī)械傳質(zhì)作用和空化作用[15]。

沸水去皮法、烘烤去皮法、真空冷凍干燥法、鹽液浸漬去皮法和超聲波去皮法去皮效果不理想，相比之下堿液去皮法去皮效果較好，但這種濕法脫皮存在以下缺點(diǎn)，一是堿水浸泡產(chǎn)生大量廢水，于環(huán)保不利；二是烘干消耗大量蒸汽能源，工藝不節(jié)能。而且清洗不干凈的核桃仁殘留堿液還會(huì)帶來食品安全問題。堿水浸泡還會(huì)帶來一定程度的蛋白變性，降低蛋白的營養(yǎng)價(jià)值和功能特性。

2 核桃仁去種皮方法的研發(fā)

為了解決濕法脫皮帶來的上述問題，開發(fā)一種新的核桃脫皮工藝—干法脫皮工藝，即先將核桃整仁壓榨提取油脂，再將得到的核桃餅經(jīng)研磨到一定細(xì)度利用皮和粉比重的不同依靠風(fēng)選分離去除核桃皮，實(shí)現(xiàn)節(jié)約投資，零廢水排放和降低核桃蛋白變性的可能。

(1)干法脫皮技術(shù)路線

打包←核桃皮←清粉機(jī)→核桃粉→打包

核桃餅→破碎→篩分→松粉機(jī)→篩分→撞擊磨→篩分→磨粉機(jī)→脫皮核桃粉→包裝→入庫

(2)干法脫皮工藝概要

核桃仁經(jīng)液壓榨油機(jī)，得到核桃壓榨餅，核桃餅干基含油≤15%，含水≤12%。從壓榨車間送來經(jīng)過粉碎機(jī)的核桃餅，由氣力輸送進(jìn)入高方篩(40目)進(jìn)行第一次分離篩分分離，然后核桃粉進(jìn)入松粉機(jī)撞擊后，進(jìn)入高方篩(60目)進(jìn)行第二次分離，分皮后的核桃粉進(jìn)入撞擊磨使核桃皮仁進(jìn)一步分離，再進(jìn)入高方篩(80目)進(jìn)行第三次分離。脫皮后的核桃粉經(jīng)磨粉機(jī)加工成100目的細(xì)粉，包裝后入庫儲(chǔ)存。三次分離的皮進(jìn)入清粉機(jī)使核桃皮和核桃仁細(xì)粉分離后，皮打包儲(chǔ)存，核桃粉進(jìn)行包裝儲(chǔ)存。

(3)主要產(chǎn)品指標(biāo)

核桃仁：含皮4%，含油63%，粗纖維含量2.4%；液壓榨核桃餅：蛋白含量52%，含油14.21%，粗纖維含量5.62%；核桃粉：蛋白含量56%，粗纖維含量0.96%，脫皮率82%。

(4)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

缺點(diǎn)：測定中試試驗(yàn)脫皮率82%左右，脫皮率低。

優(yōu)點(diǎn)：干法脫皮是利用種皮與胚物理性質(zhì)的差異使皮與胚脫離，再借助外力(破碎與風(fēng)選等)將皮與仁相分離，干法脫皮技術(shù)實(shí)現(xiàn)污水零排放，大大減少污水排放；未經(jīng)堿液、高溫等處理，大大降低了蛋白變形的可能性，蛋白、維生素E等活性物質(zhì)得以最大程度保留，產(chǎn)品質(zhì)量高。本技術(shù)的提出是結(jié)合多年工程經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)小試、中試試驗(yàn)驗(yàn)證。本技術(shù)的提出旨在為提高行業(yè)加工技術(shù)水平提供理論參考。