热风微波耦合干燥胡萝卜片工艺

该文通过对胡萝卜片进行热风微波耦合干燥来研究热风微波耦合干燥工艺的可行性及优异性。采用自行设计的热风微波耦合干燥设备, 在不同的热风温度（50～80℃）、微波功率密度（4.5～1.5 W/g）条件下对胡萝卜片进行干燥,研究这2个因素对耦合干燥的影响。选取热风温度（50、60、70℃）、微波功率密度（3.5、2.5、1.5 W/g）、热风风速（0.5、1.0、1.5 m/s）进行正交试验,试验结果表明：耦合干燥各因素对干燥速率影响的主次关系为微波功率密度>热风温度>热风风速。同时将热风微波耦合干燥与热风干燥、微波干燥进行比较,得出热风微波耦合干燥是一种快速、高效和节能的干燥方式,在农产品和食品的干燥中具有广阔的应用前景。     

干燥介质相对湿度对胡萝卜片热风干燥特性的影响

为了探究相对湿度和阶段降湿对热风干燥过程的影响,该文在干燥温度60℃、风速3.0 m/s条件下,研究了相对湿度(20%、30%、40%、50%)及第一阶段相对湿度50%保持不同时间(10、30、60、90 min),第二阶段相对湿度20%下,胡萝卜片的干燥特性和温度变化规律;利用Weibull分布函数对干燥曲线进行拟合并分析干燥过程,结合尺度参数估算水分有效扩散系数;基于复水比、色泽、干燥时间和能耗对不同相对湿度条件下的干燥过程进行评价。研究结果表明:相对湿度保持恒定条件下,干燥速率先上升后下降,且相对湿度越低干燥速率越大。降低相对湿度有利于缩短干燥时间,热风相对湿度20%比50%条件下干燥时间缩短了27.6%;分段降湿干燥条件下,热风相对湿度50%保持30min后降低为20%,其干燥时间比相对湿度恒定为20%条件下缩短了18.5%,干燥过程出现2个升速阶段;Weibull分布函数可以很好地描述胡萝卜恒定湿度和阶段降湿干燥过程。尺度参数α范围在1.864~3.635 h之间,形状参数β值在1.296~1.713之间,水分有效扩散系数在1.17×10-9~2.92×10-9 m2/s之间。对绿红值、复水率、能耗和干燥时间进行综合评价显示,热风相对湿度50%保持30 min干燥条件下绿红值最高为41.4,能耗相比于恒定相对湿度20%条件下减少了6.0%,复水比较高为3.81,综合评分较高为0.91。该文揭示了干燥介质相对湿度对胡萝卜片干燥特性的影响规律,对于优化干燥介质湿度控制策略以提高干燥速率和品质,降低干燥能耗提供了科学依据和技术支持。     

预处理对红枣分段间歇微波耦合热风干燥特性及品质的影响

为探究分段间歇微波耦合热风干燥红枣最佳工艺,分析不同预处理对红枣品质的影响。该文采用响应面法,优化出最佳干燥工艺为:第一段间歇比为4、水分转换点为1g/g、第二段间歇比为6。此条件下,干燥时间为625.27 min,能耗为5 128 kJ,维生素C质量分数为419 mg/(100g),经验证,模型预测误差小于5%。基于最佳工艺,探究热烫、油酸乙酯结合预冻和高压二氧化碳3种预处理方式对红枣干燥速率、单位耗能及品质的影响。结果显示,油酸乙酯结合预冻处理组干燥时间最短(P0.05)、能耗最低(P0.05);高压二氧化碳处理组干燥后维生素C、总酮、总酚质量分数,抗氧化能力均最高(P0.05);热烫预处理组褐变程度最低(P0.05),组间色泽无明显差异(P0.05)。试验证实,高压二氧化碳联合分段间歇微波耦合热风干燥是一种高效干燥技术,能保证红枣的营养品质,研究为该项技术的推广提供基础数据。     

乙醇耦合其他预处理提高扇贝柱热泵干燥速率及品质

干燥后期速率低、能耗高是限制热泵干燥（heat pump drying, HPD）在水产品干燥中应用的瓶颈。非热力预处理技术在包括水产品的易腐食品干燥中具有提高干燥速率和改善干制品品质的巨大潜力。基于此,该研究以乙醇（E）单独和联合真空（VC+E）、超声波（US+E）、超声波辅助真空（USVC+E）预处理作为处理组,以未经预处理的扇贝柱为对照（CK）,探究其对扇贝柱干燥动力学及干制品品质特性的影响。利用低场核磁共振（LF-NMR）技术,对扇贝柱热泵干燥过程中水分状态及分布进行了研究。结果表明：扇贝柱热泵干燥处于降速干燥阶段,干燥过程受水分内部扩散的控制。Weibull模型能较好地描述扇贝柱热泵干燥过程。与CK相比,乙醇单独处理和US和/或真空联合预处理都能提高水分有效扩散系数（D_eff）,进而提高干燥速率。US+E的D_eff最高,分别比CK提高了25.99%（基于Weibull模型）和28.97%（基于Fick扩散模型）。LF-NMR结果表明,扇贝柱中主要水分为不易流动水;随着干燥进行,各组分的横向弛豫时间向左偏移;不易流动水所占比例降低,而紧密结合水、疏松结合水和自由水所占比例增加。与CK相比,预处理有利于扇贝柱不易流动水向自由水转化,进而提高干燥速率。与CK相比,乙醇单独处理和US和/或真空联合预处理可降低扇贝柱黄度、总色差、收缩率、硬度、弹性和咀嚼性,但是增加了扇贝柱的亮度、红度和复水比。预处理组中,US+E和USVC+E色泽参数（总色差：US+E,7.40 ± 0.22;USVC+E, 6.99 ± 0.16）最佳,收缩率（US+E,35.97% ± 1.29%;USVC+E,34.43% ±1.24%）和硬度（US+E,25.20 ± 1.08;USVC+E,26.68 ± 0.61）最低;而US+E弹性（0.55 ± 0.01）和咀嚼性（7.27 ± 0.30 N）最低,但复水比（1.753 ± 0.022）最高。相比于CK,US+E可显著降低总色差58.24%,收缩率32.75%、硬度23.17%、弹性15.38%、咀嚼性38.91%,但是复水180 min后,能显著提高复水比9.975%。综合考虑,US+E作为一种非热力、绿色预处理技术,可用于强化扇贝柱热泵干燥效率,改善干制品品质。     

60Co γ射线辐照预处理对甘薯热风干燥特性的影响

采用60Co γ射线对甘薯进行辐照预处理,考察辐照、热风温度和切片厚度对其干燥特性和表面温度的影响,同时对不同剂量辐照的甘薯样品进行了显微观察和水分活度测定。结果表明,甘薯的干燥速率和表面温度随着辐照剂量的升高而升高。当干基含水率为150%时,辐照剂量为0、2、5、8和10kGy的样品干燥速率分别为1.92、1.97、2.05、2.28和3.12%/min,表面温度分别为48.5℃、46.3℃、44.5℃、42.2℃和41.5℃;热风温度越高,切片越薄,辐照后甘薯失水速率越大。热风温度为85℃的样品比热风温度为65℃的样品干燥时间缩短170min,切片厚度为3mm的样品比切片厚度为7mm的样品干燥时间缩短了228min;辐照后的甘薯细胞壁变薄出现断裂,液泡破裂,水分活度也随辐照剂量的升高而增大。辐照剂量为0、2、5、8、10kGy的样品水分活度分别为0.92、0.945、0.958、0.969、0.979。辐照对甘薯热风干燥速率表面温度和水分活度等有显著影响,为进一步研究甘薯辐照与热风干燥结合加工工艺提供理论基础。     

不同预处理对铁皮石斛热风干燥特性及品质的影响

为了优化铁皮石斛干燥工艺,降低其品质劣变风险,对热风干燥前的铁皮石斛鲜条进行直接剪切、烫漂和冻融预处理。研究不同预处理条件的铁皮石斛干燥特性和品质变化;利用低场核磁共振技术分析预处理对铁皮石斛干燥过程中水分迁移的影响。结果表明,预处理是影响铁皮石斛热风干燥过程的重要因素。与直接剪切相比,烫漂和冻融预处理提高了水分有效扩散系数,缩短了干燥时间,降低了能耗,尤以冻融预处理最为显著,干燥时间缩短了44.4%,能耗降低了42.76%（P<0.05）。微观结构观察表明,烫漂和冻融预处理使铁皮石斛组织间隙变大,细胞壁受到破坏,减弱了铁皮石斛组织对水分的束缚并增强了水分流动性,引起水分的重新分布,有利于水分迁移。低场核磁共振技术分析显示,干燥过程中去除的主要是自由水,烫漂和冻融预处理均降低了自由水的脱除时间,冻融预处理去除自由水的时间最少,为120 min。与直接剪切相比,冻融预处理提高了铁皮石斛干品中多糖和多酚的含量,分别提高了10.66%和12.32%,而烫漂预处理降低了铁皮石斛多糖和多酚的含量,分别降低了11.73%和14.73%,3种预处理铁皮石斛生物碱含量差异不显著（P>0.05）。总之,冻融预处理方法可以降低铁皮石斛干燥品质劣变风险,研究结果为石斛加工规范化生产提供参考。     

超声预处理对猕猴桃水分状态及热风干燥特性的影响

为了进一步明确超声预处理技术对猕猴桃及其热风干燥的作用效果,该文研究了200～600 W超声功率和10～30 min超声时间对猕猴桃片中水分状态和分布、营养成分和后续热风干燥过程中干燥特性、水分迁移规律,以及干燥后样品的微观结构、色泽和质构特性的影响.超声预处理能够引起猕猴桃片中水分流动的变化和重新分布,从而加快热风干...     

脉冲电场预处理胡萝卜片微波干燥试验

为考察脉冲电场预处理对胡萝卜片微波干燥特性的影响,以胡萝卜片微波干燥单位时间降水率和复水率作为试验指标,设计了4因素（脉冲频率、电场强度、微波功率密度和切片厚度）二次回归正交组合试验,得出经预处理后胡萝卜片微波干燥失水速率曲线。用SPSS软件进行回归分析,得到预处理后胡萝卜片微波干燥动力学方程和各指标回归方程,并对指标进行了综合优化。结果表明：经脉冲电场预处理后胡萝卜片微波干燥动力学方程分段适用Page模型;脉冲频率和电场强度对胡萝卜片微波干燥单位时间降水率影响显著;脉冲频率对复水率影响显著,电场强度对复水率影响不显著;最优工艺组合为脉冲频率30 Hz、电场强度2.0 kV/cm、微波功率密度1.0 W/g和切片厚度4.0 mm;在最优工艺条件下,胡萝卜片单位时间降水率和复水率均得到提高。     

微波热风联合干燥工艺对枸杞品质和表面微生物的影响

为明确微波热风联合干燥工艺对枸杞品质和表面微生物数量的影响,该文检测了微波热风联合干燥和传统热风干燥2种工艺各加工阶段枸杞的主要品质指标（枸杞多糖、总糖、粗蛋白、粗脂肪）和表面微生物数量,并对2种工艺的加工效果进行了比较。结果表明,采用微波热风联合干燥工艺和传统热风干燥工艺加工的枸杞,多糖和总糖损失率差异显著（P<0.05）,联合干燥工艺较传统工艺分别降低了15.44和11.06个百分点,仅为18.46%和20.98%;粗蛋白损失率差异未达显著水平（P＞0.05）,损失率分别为21.46%和20.12%;粗脂肪损失率的差异也不显著（P＞0.05）,分别为10.56%和12.29%。在杀菌率上2种工艺差异显著（P<0.05）,联合干燥工艺为91.26%,传统工艺为82.25%。干燥前的脱蜡处理具有杀菌作用,可杀灭65.24%的表面微生物。干燥阶段完成后,联合干燥工艺的杀菌率为91.26%,较传统工艺的杀菌率提高了9.01个百分点。在模拟大肠杆菌污染枸杞的试验中,脱蜡后喷菌的枸杞经2种工艺加工,联合干燥工艺的杀菌率为83.21%,较传统热风干燥工艺提高了12.93个百分点。因此,微波热风联合干燥工艺较传统热风干燥工艺更多地保留了枸杞的营养成分,杀菌效果更好,有利于枸杞干果的品质和食品安全。但是,对脱蜡后大肠杆菌污染的果实,微波热风联合干燥工艺和传统热风干燥工艺均不能彻底灭菌,需进行工艺改进或结合其他灭菌方法进行处理。研究结果可为微波热风联合干燥工艺在枸杞加工中的应用和改进提供参考。     

红枣微波-热风联合干燥特性及对其品质的影响

为了提高红枣干制品的品质,在分段热风干燥和微波间歇干燥的基础上,采用微波+高温热风+低温热风的联合干燥方式干燥红枣,研究不同干燥方式下红枣的干燥特性和品质。结果表明:联合干燥方式的干燥时间比分段热风干燥缩短11%以上;分段热风干燥的红枣内部温度高于表面温度,微波间歇干燥的红枣温度升高幅度大,干燥速率高。300g红枣在119W下微波干燥12min,间歇4min,重复7次(转换点干基含水率≤99%),然后55℃热风干燥9h(转换点干基含水率≤66%),最终50℃热风干燥12h(干燥方式Ⅳ)的条件下干燥的红枣总维生素C含量最高,褐变系数相对较低,复水效果最好,能耗较低,是较优的红枣微波-热风联合干燥组合。微波-热风联合干燥是适合红枣干燥的较好技术方法。     

苹果冷冻-热风联合干燥体积收缩机制

为降低冻干苹果能耗,同时获得具有良好外观的脱水产品,该研究将冷冻-热风联合干燥应用于苹果脱水加工,并从水分迁移角度探究此过程中产品的收缩机制。选取4个水分转换点（干基含水率分别为1.00、0.76、0.53和0.33 g/g）对苹果进行联合干燥处理,并对脱水产品收缩率、质构特性、微观结构、孔隙分布及样品在热风干燥阶段的水分迁移与分布进行测定及分析。结果表明,联合干燥样品的收缩情况显著（P<0.05）优于单一热风干燥样品,且转换点对样品收缩率影响较大（收缩率6%～45%）,当转换点干基含水率低于0.53 g/g时,联合干燥样品没有出现明显的体积收缩现象。随着转换点干基含水率的升高,样品的收缩程度增大,并出现不同程度的中心塌陷,且孔隙率逐渐减小,但相应能耗降低。产品收缩主要发生在热风干燥过程的升速阶段,在此阶段样品自由水含量大幅减少,结合水与不易流动水未发生明显改变,样品内部水分在湿度差的作用下向表面迁移,这是导致联合干燥样品发生体积收缩的关键机制。该研究结果可为冷冻-热风联合干燥高效生产良好外观的脱水苹果提供数据支撑及理论参考。     

乙醇浸渍对切片茄子干燥特性和品质的影响

为了提高切片茄子的干制品质、缩短干燥时间,对热风干燥前的切片茄子进行了乙醇浸渍处理。以不同干燥温度(45、55、65℃)、预处理乙醇体积分数(0、5%、15%)和茄子切片厚度(1.0、1.5、2.0 cm)为试验因素,以干燥时间及干燥后产品的干燥速率、色泽、复水比和微观结构为评价指标进行正交试验。试验结果表明:干燥温度、乙醇体积分数和切片厚度对干燥时间均有显著影响(P0.05);综合评价的影响顺序由大到小依次为:切片厚度干燥温度乙醇体积分数;切片茄子的干燥过程属于降速干燥,通过费克第二定律得到切片茄子的水分有效扩散系数在2.74×10-9~7.75×10-9 m2/s;切片厚度对干燥后茄子片的复水比有显著影响(P0.05),复水比随着切片厚度的增加而减少;乙醇体积分数对干燥后茄子片的色泽具有显著影响(P0.05),而且可以改变干燥后茄子的微观结构改善物料外观品质。当乙醇体积分数为15%、干燥温度为65℃、切片厚度为1.0 cm时,干燥时间为225 min,复水比为4.93,明亮度为88.24,既有较快的干燥速率又能够得到比较好的色泽。研究表明适宜体积分数的乙醇浸渍预处理能够提高切片茄子的干燥速率、改善色泽,为高品质切片茄子快速干燥提供了理论依据。     

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。     

射频辅助热风干燥对红枣脆片质构特性和微观结构的影响

为解决热风干燥后枣片表面硬化结壳、酥脆性差的问题,该研究在热风干燥过程中加入射频热处理,研究不同温度(55、65和75℃)枣片质构特性和微观结构的变化规律,并从微观角度探索射频热处理对热风干燥枣片质构变化的影响机理.研究结果表明:干燥过程中,枣片硬度与咀嚼性呈现先下降后上升的变化趋势,弹性、内聚性和回复性的变化趋势则为...     

气体射流冲击干燥对脱盐海参理化特性和微观结构的影响

为改善脱盐海参干燥时间长、干制品品质差的问题,该研究将气体射流冲击干燥（air impingement drying, AID）技术应用于脱盐海参干燥,研究了干燥温度（50、60和70 ℃）和气流速度（4、6和8 m/s）对脱盐海参干燥速率及干制品水分分布及状态、微观结构、硬度和皂苷含量的影响,并与热风干燥（hot air drying, HAD）进行对比。结果表明,随着干燥温度的增加,脱盐海参的干燥速率增加。AID不同干燥温度下脱盐海参的干燥时间比HAD 60 ℃的海参干燥时间缩短了6.67%～33.33%。温度为60 ℃时,风速对脱盐海参的干燥时间影响不显著（P>0.05）。微观结构分析表明,温度升高有利于增加物料表面的多孔结构,相同条件下AID海参样品的表面比HAD海参具有更多更大的多孔结构,使得AID海参干燥速率快于HAD。但随着风速的增加,脱盐海参表面因发生结壳现象阻止了形变,使得干海参孔洞结构变小,干燥速率降低。与HAD相比,AID海参的不易流动水弛豫时间向短弛豫时间移动更快,且峰幅度显著降低;干燥相同时间时（6 h）,AID海参的质子密度信号比HAD减少更多,表明AID海参的水分迁移速率快于HAD的海参。随着AID温度和风速的升高,干海参的硬度呈先增加后减小的趋势。AID海参皂苷含量随着温度的升高而升高。AID海参的多孔结构不仅加速了水分迁移,而且利于营养成分渗出,提高了营养成分含量,相同条件下,AID海参的皂苷含量比HAD的海参增加了50.00%。综合考虑干燥效率和品质,温度为70 ℃,风速为6 m/s为脱盐海参AID的较好条件。研究结果有助于阐明AID提高脱盐海参干燥速率和营养成分保留率的机理,为生产高品质干海参提供理论依据和技术参考。     

山药片红外联合热风干燥热质传递收缩模拟与品质

为了准确揭示山药片红外联合热风干燥传热传质机理,在考虑山药片收缩变形特性的基础上,通过有限元软件COMSOL6.1建立了“温度场-湿度场”多场耦合的山药片红外联合热风干燥传热传质模型。模拟研究基于山药片在不同温度（50、60、70 ℃）下收缩变形的传热传质,并通过试验进行验证。分析不同温度对山药片品质（色差、复水比、多糖和尿囊素含量）的影响。结果表明：1）山药片体积比随干燥温度的升高而增加,在干燥温度分别为50、60、70 ℃时,其值分别为34.55%、37.23%、39.04%。2）在干燥温度为50、60、70 ℃时,红外联合热风干燥收缩模型可准确预测山药片干燥过程中干燥温度和含水率,其决定系数R²分别为0.973、0.976、0.981和0.983、0.984、0.974。3）山药片外部温度升高,表面水分开始蒸发,形成水分梯度。随着干燥的继续,红外热量在山药片内部不断积累,导致内部温度升高,水分向外扩散,进而减小了内外水分梯度。随着干燥温度的升高,增加了山药片温度和湿度梯度,促进了热量和质量的传递,提高了水分迁移的速率。4）在60 ℃时,干燥品质最优,其色差为7.49、复水比为2.65 kg/kg、多糖含量为24.17 mg/g、尿囊素含量为2.66 μg/g。该模型为其他物料在红外联合热风干燥技术的模拟研究提供有益借鉴。     

连续式中红外-热风组合干燥设备的研制与试验

为解决现有肉干干燥设备效率低、品质差等问题,研制了一种适合肉干连续化生产的中红外-热风组合(combined mid-infrared with hot air,CMIHA)干燥设备,该设备包括进料段、加热段和出料冷却段3个单元,其中每个加热段均由输送系统、加热系统、对流循环系统和控制系统等组成。通过红外加热波长的定向设计及辐射强度的有效控制,加大红外辐射能的利用率,提高脱水效率。同时通过对连续式CMIHA干燥设备的加热系统、对流系统、冷却系统等主要工艺参数的优化计算,研制出用于肉干连续式脱水的CMIHA干燥设备,并进行生产试验,比较分析该干燥设备与传统热风干燥设备对牛肉干脱水效率及品质的影响。结果表明,在相同条件下(加热功率105 k W,加热温度70℃,热风风速1 m/s,冷却风速3 m/s,加热距离8 cm),与传统热风干燥设备相比,连续式CMIHA干燥设备能够加快牛肉干肌肉蛋白的变性,降低干燥活化能,减少脱水所需的能量,降低干燥耗时,提高生产效率,其活化能和干燥耗时分别降低了10.33%和57.14%,生产效率提高了2倍;同时,连续式CMIHA干燥设备能够减轻牛肉干表面结痂现象,减缓(P0.05)肌红蛋白的氧化,提高氧合肌红蛋白的含量,降低高铁肌红蛋白的含量,使牛肉干具有较好的"咬感"及色泽,其咀嚼性、剪切力、收缩率、红度a*值、色度C*值、色调H*值均显著优于(P0.05)热风干燥设备,赋予了牛肉干较好的感官品质,实现了肉干的高效率、高品质脱水干燥。该研究为风干肉连续式干燥设备的研制提供了参考。