真空冷却预处理应用于微波冻干中的试验研究

本文在分析微波冻干工艺过程及真空冷却技术特点的基础上,提出采用真空冷却预处理的微波冻干加工工艺方案,并以WDG-5型微波冻干设备为平台,试验研究其可行性。重点开展了真空冷却预处理工艺试验以及三组不同工艺方法对微波冻干的影响研究：A.真空冷却后再冷库冻结;B.真空冷却后无冷库冻结;C.无真空冷却处理。真空冷却工艺试验中,在处理22min后胡萝卜片达到冰点,物料失水16.5％,在处理60min后,物料表层和芯部温度分别为-41.2、-29.5℃,物料总失水20％。三组冻干试验中,A、B两组干燥初期微波安全加载功率相对较高,冷冻干燥时间比C组缩短了2h,总耗电比C组分别节省19.9%、17.3％;三组试验的冻干胡萝卜片在水分含量、复水率、颜色等指标方面均无显著差异,A、B两组胡萝卜片Vc保存率达到82.5％,而C组Vc保存率为68％。结果表明,在微波冻干工艺中应用真空冷却预处理技术,可简化加工工艺,有效改善了冻干初期的微波低压放电问题,缩短干燥时间,降低能耗,并提高Vc保存率。     

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。     

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。     

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。     

玫瑰花的微波真空干燥试验研究

通过实验性微波真空干燥设备对玫瑰花进行干燥,比较了不同真空度和微波功率对玫瑰干花品质的影响。研究结果表明,真空度越高,物料体内水分蒸腾而干燥的速度越快,物料温升越低。随着微波功率增加,干燥时间大大缩短。综合考虑玫瑰干花形态变化,颜色和干燥时间和温度等指标,并与热风干燥相比,选择真空度0.1MPa,微波功率200W,干燥时间80min的微波真空干燥工艺为最适宜的干燥条件,研究结果将为玫瑰花的干燥和工业化生产提供一定的理论依据。     

玫瑰花的微波真空干燥试验

为了提高玫瑰干花品质,减少干燥时间。该研究通过试验性微波真空干燥设备对玫瑰花进行干燥,比较了不同真空度和微波功率对玫瑰干花品质的影响。研究结果表明,真空度越高,物料内水分蒸腾而干燥的速度越快,物料温升越低。随着微波功率增加,干燥时间大大缩短。综合考虑玫瑰干花干燥时间、温度、形态变化和颜色等指标,并与热风干燥相比,选择真空度0.10 MPa,微波功率200 W,干燥时间80 min的微波真空干燥工艺为较适宜的干燥条件,研究结果为玫瑰花的干燥和工业化生产提供一定的理论依据。     

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。     

杏鲍菇真空微波干燥特性及动力学模型

为了解杏鲍菇在真空微波干燥过程中水分含量的变化,进行了真空微波干燥试验,获得了不同真空度(-50、-70、-85kPa)、微波功率(250、750、1250W)及装载量(50、100和150g)对杏鲍菇真空微波干燥特性的影响。结果表明,杏鲍菇真空微波干燥过程符合Page方程(P<0.05),该模型可较准确地预测杏鲍菇在真空微波干燥过程中的含水率和失水速率。本研究为杏鲍菇真空微波干燥过程的优化和控制提供了理论依据。     

蕨菜微波真空干燥特性和品质试验研究

为了快速干燥蕨菜这种营养价值高但难于鲜藏的特色山野菜,利用微波真空干燥技术,对蕨菜进行正交干燥试验,研究蕨菜干燥特性;并与冷冻干燥、热风干燥方法相比较,分析不同干燥方法对蕨菜干品品质的影响.在蕨菜的微波真空干燥过程中,微波功率对干燥速度的影响要高于真空度,并且提出了蕨菜含水率与微波功率、干燥时间和真空度之间的回归模型;对3种方法干燥后的蕨菜在颜色、维生素C含量和复水性方面进行对比,结果表明:微波真空干燥的蕨菜的复水性优于热风干燥和冷冻干燥;微波真空干燥后的蕨菜品质与冷冻干燥几乎相同,明显高于传统的热风干燥品质.微波真空干燥技术是适合蕨菜脱水的有潜力的干燥技术.     

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。     

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。     

穿刺协同乙醇预处理对胡萝卜片热风干燥特性影响

干燥效率低导致的能耗高、品质劣变是果蔬热风干燥加工面临的严峻挑战。为改善胡萝卜热风干燥特性,该研究以横切和纵切方式获得的胡萝卜片为研究材料,对其进行穿刺（perforation pretreatment,PT）、乙醇浸渍（alcohol pretreatment,AT）和穿刺协同乙醇浸渍预处理（perforation synergistic alcohol pretreatment,PAT）。研究发现：同未预处理的胡萝卜片相比,PT、AT和PAT预处理技术的应用均显著提高了胡萝卜有效水分扩散系数及热风干燥速率,并将干燥时间缩短10.61%～50.00%,其中PAT样品干燥时间最短。相同预处理方式下,纵切的胡萝卜片相比于横切表现出较高的有效水分扩散系数、较快的干燥速率及较短的干燥时间。进一步,我们提出了PAT预处理具有较高干燥效率的“三重奏机制”：预脱水降低干燥负荷、毛细管流促进水分传质、细胞通透性的增强降低水分传质阻力。在品质方面,PAT预处理显著改善了纵切胡萝卜片的体积收缩、复水性、色泽、总类胡萝卜素和抗坏血酸含量、抗氧化活性及风味等品质特性。因此,为高效获得品质相对较优的脱水胡萝卜,可在其纵向切片后进行PAT预处理。该研究为改善胡萝卜热风干燥提供了一种简单有效的预处理技术,同时也为其他果蔬提质、增效、节能干燥提供参考。     

微波干燥胡萝卜片工艺试验研究(简报)

通过胡萝卜片微波干燥功率与切片厚度失水特性试验,获得胡萝卜片微波干燥失水特性;进行了3因子(发射功率、切片厚度、缓苏时间)4指标(品质质量、复水比、单位时间降水率与单位耗电量)的二次正变回归试验,得出各指标的回归方程,并对3因子对4指标影响的显著性分析,以获取因子对指标最优化;采用了非线性规划对各指标进行目标优化,得出各目标函数的发射功率、切片厚度、缓苏时间的最优组合;通过固定在综合优化点上,进行降维处理后,分析说明各因子与品质质量、复水比、单位时间降水率与单位能耗量之间的关系,以供生产实际参考.     

双孢菇微波冷冻干燥特性及干燥品质

为获得干燥时间短、产品质量高的蘑菇制品,采用微波冷冻干燥技术对双孢菇进行干燥处理,研究其在不同微波比功率(0.25,0.5,0.75 W/g)和系统压强(50,100,150 Pa)下的干燥曲线、有效水分扩散系数、复水比、收缩率、白度、维生素C保存率、能耗及基于模糊数学推理法下感官评定的变化规律;通过非线性拟合建立了适用于双孢菇微波冷冻干燥的数学模型;基于干燥能耗、干燥时间及部分品质指标对不同条件下双孢菇微波冷冻干燥过程进行加权综合评价。结果表明:微波比功率对干燥速率及干制品物理品质指标影响比对其他指标的影响更显著(P0.05);系统压强对干制品营养含量指标、干燥能耗以及感官评定的影响比对干燥特性的影响显著(P0.05);采用Henderson and Pabis模型能够准确(R20.9)描述干燥过程中水分变化规律;双孢菇有效水分扩散系数在10-10 m2/s数量级且受微波比功率影响更明显(P0.05);微波比功率和系统压强过高会造成双孢菇干制产品不被消费者接受;当微波比功率和系统压强分别为0.25 W/g和100 Pa时双孢菇微波冷冻干燥的综合评分值最高为0.67847,该条件较适合应用于双孢菇微波冷冻干燥中。研究探索了不同微波冷冻干燥条件下双孢菇干燥及品质特性的变化规律,为双孢菇微波冷冻干燥较优工艺参数组合的选择提供了理论依据。