芦荟冷冻干燥的最佳工艺参数的试验研究

芦荟冷冻干燥工艺参数试验研究旨在确定最优的冻干工艺参数，以提高芦荟的干燥效率和改进干燥品质。通过单因素试验以及四因素五水平的二次回归正交试验，研究了冻干室压力、加热板温度、预冻降温速度和物料厚度对冻干时间的影响；建立了各因子与冻干时间关系的回归数学模型；最后利用非线性优化理论与方法，在保证芦荟干燥品质的前提下，得到了芦荟(厚度6～9 mm)冷冻干燥的最佳工艺参数为：干燥室压力108 Pa，加热板温度38～39℃，降温速率-0.47～-0.35℃/min，干燥时间为6～7 h。     

香菇冷冻干燥工艺参数的试验研究

确定了最优的香菇冷冻干燥工艺参数,以提高冻干效率和冻干香菇品质.通过单因素试验以及4因素5水平的二次回归正交试验,研究了冻干室压力、加热板温度、预冻降温速度和物料厚度等因素对冻干时间、干燥前后物料体积收缩率及复水比等几个指标的影响;建立了各指标与试验因子之间的回归数学模型;最后利用多目标非线性优化理论与方法,在保证香菇干燥品质的情况下,得到了香菇(厚度6～10 mm)冷冻干燥的最优工艺参数,干燥室压力111 Pa,加热板温度 42.5℃,降温速率-0.29℃/min.     

真空冷冻干燥过程参数对升华干燥能耗影响的组合试验研究

介绍了真空冷冻干燥过程参数对冻干能耗影响的试验研究，主要进行了对冻干过程影响显著的物料厚度、干燥室压强和加热板温度3个过程参数的二次正交回归组合试验和分析。得到这3个主要影响因素在其它二因素取5个不同水平时对升华干燥时间和干燥能耗的影响曲线和分析结果，表明影响冻干过程能耗的主次因素依次为：冻干物料厚度、加热板温度、干燥室压强，以及冻干时间和冻干能耗与这3个因素按二次规律变化，且变化规律具有明显的一致性。     

干切牛肉冷冻干燥中解析干燥过程的动态模拟及优化

该文通过对干切牛肉冷冻干燥中解析阶段含水率、物料温度的动态模拟及干燥速率与耗能分析,确立干切牛肉冷冻干燥中解析干燥的优化操作条件。通过建立解析阶段中脱除水分所需干燥时间以及相应的物料表面温度、物料中心温度的数学模型,并假设解析干燥过程中物料含水率由升华结束时的10.0%下降到干燥结束的0,以含水率变化为自变量,模拟了物料厚度为6、8、12、15 mm的干切牛肉在干燥室压强10 Pa,加热板温度80℃的操作条件下含水率、物料温度随时间的动态变化。以所建模型预测厚度7、9、10、11、12、13、14 mm的干切牛肉在该操作条件下含水率、物料温度的动态值及解析干燥周期。验证试验表明：预测与实测含水率相对误差小于10%,物料中心温度计算值与实测值的绝对误差小于5℃,说明所建模型可用于模拟、预测6～15 mm干切牛肉冷冻干燥中解析干燥阶段的参数变化。比较不同厚度干切牛肉冷冻干燥中解析干燥阶段的干燥比耗时、干燥效率,结果是采用6 mm厚度切片进行干燥,生产单位产品耗能最低,且生产率最大。     

热板-微波联合真空冷冻干燥茭白工艺优化

为降低新鲜茭白冻干作业能耗,提高冻干成品的品质,以总能耗、体积保留率、复水比、色差值为考察指标,开展了热板冻干、微波冻干、热板-微波联合冻干试验研究。研究表明:35℃热板冻干后茭白品质好,但能耗高;60℃热板冻干能耗低,但水分升华过快对茭白微观结构造成较大破坏,降低了茭白品质;采用35℃热板冻干8 h后,再采用60℃热板冻干或3 k W微波冻干可有效降低冻干能耗,同时冻干后茭白品质良好。在此基础上,采用均匀设计法,开展热板-微波联合冻干工艺参数优化试验研究,通过逐步回归分析,得出了冻干总能耗、体积保留率、复水比、色差关于加热板温度、脱水转换点、微波功率的三元二次回归方程,并通过四维切面等位线图分析了上述4个考察指标受3个试验因素取值变化的影响机理。最后,采用综合加权评分和逐步回归分析得出综合指标关于加热板温度、脱水转换点、微波功率的回归方程,进一步确定加热板温度为30℃、脱水转换点为72%、微波功率为3 k W为最优的热板-微波联合冻干工艺参数,此时综合加权评价指标值76.07,总能耗、体积保留率、复水比、色差分别为90.6 k W·h、51.86%、10.59、4.32。该研究为制定产品优良、高效节能的冻干工艺提供参考。     

子芋冷冻升华干燥最佳工艺研究

研究子芋冷冻升华干燥时的工艺特性，包括降温速率、真空度、加热板温度设定程序以及冷凝器温度对冷冻干燥过程和产品质量的影响，并利用非线性回归分析法对最佳的加热板温度设定程序所对应的物料温度变化曲线的经验公式进行拟合。得出的子芋冻干最佳工艺条件为：快速冷冻到－30℃，降温速率为－0.2℃/min；干燥时真空室的真空度为66.7 Pa；冷凝器温度为－34℃～－40℃；加热板温度的设定程序为：在1.5 h内升温至80℃，恒温5 h，而后在1 h内降温至70℃，恒温1 h，又在1 h内降温至60℃后自动关闭加热器，自然冷却至室温。按此生产的产品感官效果明显好于热风干燥产品，且复水速率高34倍，复水量高1.3倍，体积收缩率仅为热风干燥产品的40.7%，重要营养成分α-VE的保存率提高1.15倍。     

龙眼真空冷冻干燥工艺优化

为了确定龙眼真空冷冻干燥的工艺参数,以“乌龙岭”龙眼为材料,采用电阻法测量龙眼真空冷冻干燥的物料共晶点和共熔点温度,并应用单因素和正交试验,以冻干品形态保持、色泽、生产能耗等指标进行综合评定考察冻干效果,优化龙眼真空冷冻干燥工艺。结果表明：龙眼真空冷冻干燥物料的共晶点温度和共熔点温度分别为-26.0℃和-20.0℃;优化的技术工艺为龙眼果肉剪半或剪成片形,温度段设定为95℃(7 h)→85℃(1 h)→75℃(1.5 h)→65℃(3 h)→55℃(至结束),干燥仓真空值60～70 Pa,物料最高温度为50℃。应用该优化的技术工艺可达到最大限度地节省生产能耗,提高冻干品形态保持率的效果,冻干品外观色泽呈白色至微淡黄色。     

真空微波和冷冻干燥组合降低胡萝卜片的干燥能耗

为减少脱水蔬菜冷冻干燥过程的能耗,以胡萝卜片为试材,采用真空微波和冷冻干燥组合的工艺,即先微波真空后冻干（组合Ⅰ）和先冻干后微波真空干燥（组合Ⅱ）。组合Ⅰ的优化参数为：真空微波阶段微波功率密度1.6 w/g,脱去40个百分点的湿基水,冻干阶段升华干燥4 h,解析干燥3 h;组合Ⅱ的优化参数为：冻干阶段升华干燥7 h;真空微波干燥功率密度选1.0 w/g以下,采用温度控制模式。所干燥胡萝卜片的β-胡萝卜素保留率和复水率等与纯冻干产品接近,体积保留率比纯冻干稍小,但仍能保持平直的外形;2种组合干燥工艺比纯冻干分别节能47.0%和54.2%,且干燥时间可缩短一半。     

真空微波和冻干组合降低胡萝卜片的干燥能耗

为减少脱水蔬菜冷冻干燥过程的能耗,以胡萝卜片为试材,采用真空微波和冷冻干燥组合的工艺,即先微波真空后冻干（组合Ⅰ）和先冻干后微波真空干燥（组合Ⅱ）。组合Ⅰ的优化参数为：真空微波阶段微波功率密度1.6w/g,脱去40个百分点的湿基水,冻干阶段升华干燥4 h,解析干燥3 h;组合Ⅱ的优化参数为：冻干阶段升华干燥7 h;真空微波干燥功率密度选1.0w/g以下,采用温度控制模式。所干燥胡萝卜片的β-胡萝卜素保留率和复水率等与纯冻干产品接近,体积保留率比纯冻干稍小,但仍能保持平直的外形;两种组合干燥工艺比纯冻干分别节能47.0%和54.2%,且干燥时间可缩短一半。     

枸杞真空冷冻干燥动力学的数值模拟及分析

为探究枸杞真空冷冻干燥过程中的热质迁移,克服应力应变现象不能直观获取的问题。该研究通过对鲜枸杞切片试验图像二值化处理,建立了鲜枸杞真空冷冻干燥的热-质-结构耦合的物理模型,对真空冷冻干燥过程中枸杞温度变化、水分变化以及其内部的应力应变进行了热-质-力耦合分析,并对分析结果进行试验验证。模拟分析结果表明,预冻结过程中,细胞始终在膨胀,当细胞完全冻结时细胞所受应力达到最大,而干燥阶段热质传递对应力影响较小。提高真空冷冻干燥过程中的升温速率,在一定程度上能够缩短冻干所需时间,并且真空冷冻干燥过程中的枸杞样本的含水率下降速率随干燥时间的增大而减小,该变化趋势与Wang and Singh模型更加贴合（R2为0.983）。同时试验验证结果表明,该研究建立的模型能够较好反映并预测真空冷冻干燥过程枸杞样本的温度及应力应变的变化趋势（R2为0.857）。研究结果可为真空冷冻干燥系统优化和工艺参数的科学制定提供参考。     

预冻对苹果片真空冷冻干燥特性及品质的影响

预冻是果蔬真空冷冻干燥(Freeze Drying,FD)的必须工艺环节,预冻冻结速率和冻融处理(Freeze Thaw Cycles,FTC)可用于调控果蔬FD干燥效率和改善产品品质。为探究冻结速率和冻融处理对FD苹果片干燥特性和品质的影响,缩短干燥时间并保持原料品质,该研究采用不同温度(-20℃、-80℃、液氮冻结)预冻和1～3次冻融(FTC-1、FTC-2、FTC-3)处理苹果片,探讨预冻处理对FD苹果片冻结特性、干燥特性,及微观结构、色泽、硬脆度和营养功能等核心品质的影响。结果表明,相较快速冻结处理(-80℃),缓慢冻结(-20℃)处理的苹果片FD干燥时间缩短5%,脆度提高50.1%,感官评价得分较高;相比于-20℃预冻组,FTC-1处理的苹果片具有较均匀的大孔隙结构,比孔容提高37.2%,FD干燥时间缩短15.3%,干燥能耗降低约14.6%,脆度增加117.6%;-20℃缓慢冻结联合冻融1次处理可显著提高苹果片干燥效率及综合品质。     

超声波平板冷冻提高胡萝卜冻干速率

为了探究接触式超声波辅助平板冷冻法对固体果蔬冻干过程的影响,该文研究了接触式超声波辅助胡萝卜的平板冷冻过程。首先,利用低温显微镜证实了接触式超声波能够有效促进平板冷冻固体果蔬样品成核,并且冰晶的形态与成核温度呈显著相关性(相关系数0.99),即成核温度越高,冰晶尺寸越大。其次,研究了超声波作用参数(功率,作用时间)对胡萝卜冰晶尺寸以及冻干速率的影响。结果表明,在胡萝卜样品厚度为5 mm,样品冷冻温度为?1℃时施加178.7W功率的超声波10 s能显著提高(P0.05)样品的成核温度,使冻干胡萝卜的孔隙当量直径从无超声波辅助条件下对照组样品的(66.29±3.58)μm提高到了(80.81±3.03)μm,同时干燥至实际含水率为10%时,升华干燥速率提升了29.1%。该研究为接触式超声波辅助平板冷冻用于果蔬样品的冻干过程提供了有益参考。     

不同干燥方式制备海鲜菇物性及营养品质的灰色关联分析

为优选海鲜菇干燥的工业化生产方式,采用不加热冻干、加热冻干、热泵干燥、热风干燥4种方式进行干燥对比试验,以营养成分(蛋白质、氨基酸、还原糖、脂肪、灰分、粗纤维)、活性成分(总黄酮、总多酚、粗多糖)、物性特征(色泽、硬度、咀嚼度、微观结构)为评价指标,应用灰色关联分析法进行综合评价。结果表明,不同干燥方式对海鲜菇蛋白质、氨基酸、还原糖、脂肪、灰分、粗纤维等营养成分的影响较小。不加热冻干条件下海鲜菇的多糖含量(7.04%)和多酚含量(0.60%)最高,热泵干燥条件下海鲜菇的总黄酮含量最高(0.43%),冻干处理后海鲜茹的色泽、质构特征和组织结构较好。灰色关联度分析结果显示,不加热冻干及加热冻干海鲜菇品质较好,热风干燥品质最差。综合考虑,加热冻干是海鲜菇较合适的干燥方式。本研究结果为海鲜菇的进一步加工利用提供了理论依据。     

退火对冷冻干燥固态果蔬食品模拟体系冰晶结构和质构的影响

为探究冷冻过程中退火条件对真空冷冻干燥固体果蔬食品模拟体系冰晶结构、干燥特性、微观结构和质构的影响,该试验通过建立真空冷冻干燥果胶-蔗糖凝胶体系模拟果蔬天然网络结构,考察了不同退火条件对冷冻模拟体系的冰晶结构、冷冻干燥模拟体系的微观结构和质构等品质的影响。结果表明,退火温度范围和退火次数是影响冰晶结构、干燥过程和产品质构的重要因素。研究发现,冷冻模拟体系冰晶的直径均值、冰晶比例随退火温度范围增加和退火次数增加而降低;模拟体系的冷冻干燥速率随退火温度范围和退火次数增加而加快;冻干模拟体系的硬度和脆度随退火温度范围和退火次数增加而降低。采用0 ℃退火3次条件下,干燥时间最短约为14.0 h,此时模拟体系冰晶分形维数为1.616,冰晶直径极差为0.98 mm,直径切尾均值为0.16 mm,冰晶比例为75.00%,在脆度阈值为0.784 N时脆度保留效果最好,峰个数为4.33。相关性分析结果表明,模拟体系的干燥时间与冰晶直径分布的离散程度、直径均值呈正相关,与分形维数呈负相关,与冰晶的直径均值和退火到达温度呈正相关。该研究明确了退火条件对模拟体系冰晶形态和冻干后多孔结构的影响,可为真空冷冻干燥食品预冻过程中控制冰晶形成提供理论依据。     

基于碳纤维红外板加热的干燥装备设计与试验

为探索基于碳纤维红外板加热的真空脉动干燥特性,该文将碳纤维红外干燥技术和真空脉动干燥技术相结合,设计了基于碳纤维红外板的真空脉动干燥装备。该装备由干燥室、真空系统、单层干燥单元、控制系统组成。为便于分析,将实际真空脉动过程划分为4个阶段：抽真空阶段、真空保持阶段、破空阶段、常压保持阶段。设计了基于MODBUS协议的控制系统,以触摸屏为主机,单片机为从机,组成控制器网络。基于干燥室内真空度的监测,采用时序控制,实现干燥室内“真空—常压”的连续转换。基于对碳纤维红外板温度的监测,结合物料内部温度的反馈,实现对干燥温度的有效调控。并以20 mm×20 mm×5 mm的苹果块为试验原料进行试验验证。结果表明：1）该干燥装备设计方案和控制方案可靠,可实现“真空—常压”的连续脉动,并有效干燥物料;2）碳纤维红外板功率1.1 kW/m2,发热面距离料盘上表面3 cm情况下,干燥效果较佳;3）当碳纤维红外板表面温度为65℃时,在真空保持阶段,苹果块内部温度约为31℃,常压阶段,会迅速上升到约37℃。干燥后期,碳纤维红外板表面温度有波动下降趋势,适当降低其温度有助于干燥进行。相比红外热风干燥,苹果块干燥时间缩短30%;4）两种干燥方式下干燥的苹果块色泽存在明显差异,真空脉动红外干燥较优。该文研究的干燥装备和研究结果可应用于苹果块等果蔬物料的干燥,并可为红外干燥技术、真空脉动干燥技术的联合应用提供理论依据。     

基于低场核磁共振技术研究不同干燥方式对海鲜菇复水及品质特性的影响

为探索不同干燥方式对海鲜菇复水及品质特性的影响,分别采用真空冷冻干燥(不加热冻干、加热冻干、热泵干燥、热风干燥4种干燥方式对海鲜菇进行干制,结合海鲜菇干品的质构特性和复水率,通过低场核磁共振技术动态分析海鲜菇干品复水过程中水分的迁移和分布规律,并通过线性回归分析不同干燥方式与海鲜菇干品核磁参数、质构特性与复水率的相关性...     

大豆蛋白热变性程度对速溶豆腐花粉凝胶成型的影响

针对速溶豆腐花粉的制备工艺中需要对大豆进行热处理,热处理过程中大豆蛋白的热变性程度对豆腐花粉凝结的凝胶强度与凝结所需的时间具有显著影响,而现在速溶豆腐花粉的工业生产中还没有对豆浆热处理程度较为合适的标准。该文以大豆、大豆分离蛋白(soybean protein isolate,SPI)、大豆球蛋白(glycinin,11S)、β-伴大豆球蛋白(beta-conglycinin,7S)为原料,研究大豆蛋白热变性程度对速溶豆腐花粉凝胶成型的影响。研究表明11S比7S更难发生完全变性,SPI中的7S和11S比单独存在的7S、11S更难发生完全变性。传统制备方式、前热处理后喷雾干燥或冷冻干燥制备方式、先喷雾干燥或冷冻干燥后热处理制备方式对豆腐花凝结成型影响不同,其中传统方式制备的豆腐花凝胶效果最好,先干燥后热处理制备的豆粉凝胶效果比前热处理后干燥的豆粉好,引起豆腐花凝胶强度差异的主要原因是大豆蛋白中7S和11S热变性程度不同。制备同一凝胶强度的豆腐花,热处理温度越低,所需的热处理时间越长;制备高凝胶强度的豆腐花比制备低凝胶强度的豆腐花所能进行的热处理温度与时间范围小。大豆蛋白的7S处于完全变性而11S处于未完全变性的状态时,适合制备速溶豆腐花粉的大豆蛋白变性程度应控制热处理温度与时间范围为80℃时热处理20~65 min,85℃时热处理15~50 min,90℃时热处理10~35 min,95℃时热处理5~20 min。该研究结果为调控速溶豆腐花粉的凝胶特性提供理论依据。