立项背景：

炒货行业是一个有着极其悠久历史的传统制造行业，整个行业是从传统制造发展而来，在目前的加工过程中，无论是机械设备还是工艺流程，都是根据手工经验发展而来。这就造成了炒货加工在生物科学领域的知识空缺，限制了炒货行业的创新与发展。

目前炒货行业的加工过程中，对产品吸水脱水率、酥脆度、调料口味、出称率等指标的控制，各个厂家水平参差不齐、而且大部分技术人员不了解生物细胞在此过程中的变化及影响。

详细科学技术内容

1、坚果是由细胞构成的

细胞是植物生命活动的结构与功能的基本单位。我们常见的所有坚果，几乎都是植物的果实，而所有的植物果实，从微米（um）级别看来，都是由一个个细胞构成的。

2、植物细胞的基本情况

通常植物细胞由原生质体和细胞壁两部分组成。原生质体是细胞壁内一切物质的总称，主要由细胞质和细胞核组成，在细胞质或细胞核中还有若干不同的细胞器，此外还有细胞液和后含物等。植物细胞一般很小，坚果类植物中，其直径通常为20～50μm。植物细胞的形态多种多样，常见的有圆形、椭圆形、多面体、圆柱状和纺锤状……。它们的基本结构是由原生质体和细胞壁组成。

坚果植物细胞的细胞质可分为膜(质膜及液泡膜)、透明质和细胞器(内质网、质体、线粒体、高尔基氏体和核糖体等)。透明质为细胞质的无定形可溶性部分，其中悬浮着细胞器及各种后含物。质膜是细胞质的境界，紧贴细胞壁，细胞壁有许多小孔，因此相邻细胞的细胞质是互相贯通的，这也为坚果干燥过程中的水分等物质蒸发脱出提供了条件。质体是真核细胞中所特有的细胞器，其功能同能量代谢、营养贮存和植物的繁殖都有密切关系，而坚果为人类提供的各种营养元素都储存在质体里面。

一些原生质体代谢活动所产生的后含物，如淀粉、蛋白质、脂肪、无机盐晶体、单宁、色素、树脂、树胶、植物碱等，存在于液泡和细胞质中。胞壁为植物细胞特有的结构，具有保护原生质体、维持细胞一定形状的作用。植物细胞之间有许多细胞质丝通过细胞壁，形成胞间连丝，使相邻细胞原生质体连成统一的整体，在细胞间起着运输物质与传递刺激的作用。

3、坚果加工中的细胞水分变化

坚果由果实（种子）阶段经过晾晒或者预烘干之后达到生产加工条件的水分含量约为10~20%，这部分水分就在液泡当中。坚果在煮制入味过程中，水分子和各种调料成分也会因为压差或者温度的变化而通过细胞壁和质膜上的小孔渗透进细胞内部，这时，坚果细胞中的水分含量会升高至30~40%左右。

坚果的干燥制熟过程基本就是让60%左右的水分从植物的细胞内和植物纤维间隙中脱出的过程。烘干完毕后，坚果的水分一般在3%左右。

创新发现点

在实际生产过程中，我们发现了不同的加工工艺、不同的温度变化曲线对坚果细胞会有不同的影响，从而影响了坚果成品的口感、酥脆度和出称率等指标。

1、初始干燥温度对坚果成品的影响：

在干燥初期的脱水阶段，我们让坚果受热，坚果细胞壁内部的水分开始蒸发，这个蒸发过程中，水分子汽化，体积会膨胀，一部分水分子因为内部压力高而通过细胞壁的小孔渗透出细胞。

A、这个加热过程的温度如果适宜，水分子按照理想状态脱离细胞，那么细胞还能保持住加工前的形状，这时细胞已经成为了一枚空壳，细胞中的淀粉、蛋白质、脂肪、无机盐晶体、单宁、色素、树脂、树胶、植物碱大部分还存在于细胞内。这时的坚果，是由一枚一枚空壳构成，果仁的体积没有产生变化，我们咀嚼的时候，牙齿的咬合力让细胞壁碎裂，坚果的酥脆度非常完美。同时坚果细胞中的原生质体、煮制中渗透进来的香料成分大部分得到了保留，这些质体中的营养成分得到了保留，质体和香料成分本身的重量也是坚果出称率的保证。

B、这个加热过程的温度如果过高，水分子汽化速度过快，细胞壁的小孔无法迅速排出水分减小压力。这时会出现两种情况：

①细胞壁无法承受压力而破裂，整个细胞无法维持原状而萎缩。此时细胞中原生质会失去细胞壁和内膜的过滤作用，随着水分子的迅速蒸发而被带出坚果。这时坚果的果仁会萎缩、坚果果仁会变硬、坚果的营养成分会大量流失、煮制中的香料成分也会随之流失。

②整个细胞因为超高温度而产生膨化效应，细胞壁会涨开并且维持住膨化状态。此时细胞中原生质会失去细胞壁和内膜的过滤作用，随着水分子的迅速蒸发而被带出坚果。这时坚果的果仁会膨胀、坚果果仁会变酥脆、坚果的营养成分会大量流失、煮制中的香料成分也会随之流失。

C、加热过程中，如果坚果受热的温度变化波动剧烈，坚果的细胞壁会因为忽冷忽热而形成细胞壁不均匀地热胀冷缩，继而导致硬脆的细胞壁因自身应力而破裂，整个细胞无法维持原状而萎缩。此时细胞中原生质会失去细胞壁和内膜的过滤作用，随着水分子的迅速蒸发而被带出坚果。这时坚果的果仁会萎缩、坚果果仁会变硬、坚果的营养成分会大量流失、煮制中的香料成分也会随之流失。

生产应用

针对以上现象原理，我们可以大幅优化各种坚果的生产工艺，以提升产品品质及生产稳定性。

A、煮制烘干葵花籽、巴旦木、碧根果

这几种产品的烘干温度一般维持在110℃为最佳、而且温度波动越低越好。热风110±1℃，物料细胞受热稳定，水分汽化自然，脱水稳定，能够很好的保持住坚果的营养成分和香味，出称率高。

B、脱皮葵花籽、原味葵花籽、小而香西瓜子、瓜蒌子

这几种物料在炒制过程中的温度要求较高，坚果锅壁接触率为10%的时候，锅壁温度在500~700℃为最佳，急剧的高温受热能让坚果细胞产生完美的膨化效应，产品的酥脆度能达到很高的水平。

C、花生、夏威夷果、核桃

这几种对酥脆度要求近乎苛刻的大果仁产品，烘干温度都必须又低又稳，一般维持在80±0.5℃为最佳，而且这种大果仁产品的细胞排列紧密、总量大，过快的水分蒸发也会让外层的细胞因内部水分挤压而破碎，所以温度越低、波动越小、烘干时间越长，产品的酥脆度、营养成分、调料成分、出称率都能得到很好的保证。

与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

国内外对此理论的研究都处于空缺状态，应属于世界领先水平。

应用相关

此理论可以应用于所有坚果炒货企业的生产以及理论研究。