微波干燥桃脯、苹果脯的影响因素和节能效果的研究.pdfVIP

第14卷 第3期 1998年9月 农 业 工 程 学 报 T ransactions of the CSA E Vol . 14 No. 3 Sept.1998 收稿日期: 1998205207 王 玫,讲师,北京市德外朱辛庄 北京农学院食品科学系, 102206 微波干燥桃脯、 苹果脯的影响因素和节能效果的研究 王 玫 陈璧州 伍 军 艾启俊 (北京农学院) 摘 要 干燥周期过长是果脯生产过程中亟待解决的问题。选择先微波间歇干燥后热风干燥的组 合方法对桃脯和苹果脯进行了干燥影响因素及节能水平实验。实验证明,微波间歇时间对干燥速率 有显著影响。当苹果脯处于风速为3. 57 m?s的空气中进行间歇干燥时,所需时间比在静止空气 中显著缩短。采用组合方法干燥苹果脯,比完全热风干燥能耗降低30. 4 % ,时间缩短31 %。 关键词 微波 干燥 果脯 果脯是北京久负盛名的传统食品。果脯生产的干燥环节目前仍在热风烘房中进行,干燥通常在温度为 6570,相对湿度平均为80 %左右的高温高湿条件下延续10多个小时,有的品种甚至长达30多个小 时。 因此果脯生产的周期长,劳动强度大,生产效率低,严重影响了这一传统食品的发展,亟待加以改进。 为 探讨将微波干燥技术应用于传统食品生产的可能性,我们用桃脯和苹果脯分别进行了加热和间歇时间的 筛选,间歇过程中的气流条件对微波间歇干燥的影响及组合干燥与传统热风干燥的能耗比较实验。 1 实验条件和方法 1. 1 实验设备 实验用微波炉为日本SHARP R23A 65家用微波炉, 2450M Hz驻波场,输出功率850W。分布场强37 kW?m 3。失水率测量使用千分之一电子天平。气流条件的调整使用自制可加热风道, 包括160W轴流风机和 5001000W可调加热电阻,风道直径150mm,长度1140mm。风速测量使用300mm Y型毕托管(测速管 ), YYE 2002B型斜管压力计。热风干燥选用DGF20022型自动控温鼓风干燥箱,人工加湿模拟烘房条件。 表1 桃脯试样分组干燥过程 试样编号 加热时间 ?s 间歇时间 ?s B6 1545 B7 1560 B815 75 B2 1160 B1 1145 B3 1175 B4 1190 B5 11120 1. 2 实验材料 桃脯系采用新鲜大久保桃在常压下煮制而成,果坯含糖量为 59 % ,干基含水量为56. 7 %。 苹果脯系采用冬贮国光苹果在常压 条件下煮制而成,果坯含糖量为57 % ,干基含水量为69. 4 %。两 种果坯的最大厚度为22mm ,平均厚度均为16. 5 mm。干燥过程 中果坯单层摆放。 1. 3 实验方法 1) 微波加热时间和间歇时间对干燥速率的影响 实验材料 为桃脯。干燥过程按微波加热间歇加热间歇反复进行。试 样分组见表1。每组做15个平行样,每样5片,平均144. 4 g。 2) 微波干燥的间歇过程中气流条件对干燥速率的影响 实 验材料为苹果脯,干燥过程同上。微波加热时间选用15 s,由不同的间歇时间、 间歇过程中的空气流速、 空 气温度组成9组实验。每组为10个平行样。考虑15 s内称量的可能性,每个样取3片果脯,平均122. 1 g。 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 试样分组见表2。 3) 微波、 热风组合方法与传统热风方法干燥苹果脯的能耗比较实验 预备实验表明,完全微波干燥不 能得到果脯应有的表面干燥状态;先热风后微波的组合使热风干燥形成的干燥表面受到破坏。因此确定采 用先微波后热风的组合。 微波选用 2) 中的 A 1 条件,每组4片,平均157. 3 g,重复10次,干燥至失重达10 %12 % ,中心未出 现焦糊即转入热风干燥。 热风干燥的条件为62,相对湿度为53 %。 完全热风干燥亦采用此条件,原料质 量为1403. 6 g,一次完成。两种干燥方法使用同批果坯,均以果坯失重约20 % ,表面达到预期干燥状态为 干燥终点。 图1桃脯微波干燥失水率与 加热次数关系曲线 2 实验结果与分析 2. 1 加热和间歇时间对微波干燥的影响 将桃脯各组试样的平均失水率1与加热次数绘成图1 关系曲线,并进行方差分析。图1显示在微波间歇干燥桃脯 的失水率随加热次数呈直线变化,基本表现为恒速干燥。t 检验结果表明,在微波间歇干燥过程中,间歇时间是影响干 燥速度的显著因素。加热时间不同,要求的间歇时间也不 同。 B6 组干燥速率最大。 2. 2 间歇过程中,气流条件对干燥速率的影响 表3列出苹果脯各组试样的平均失水率。t检验结果表 明,在微波干燥的间歇过程中,空气流速从0提高到3. 5 7m ?s范围,可以显著缩短干燥时间,但在3. 5 7m ?s范围内,空气流速的变化对失水率的影响不显著。温度在1527间及相对湿度在10 %56 %范 围内变化,对失水率也无显著影响。 表2 苹果脯试样分组 试样编号 间歇时间 ?s 空气流速 ?ms- 1 干球温度 ? 相对湿度 ?% A 3 1571548 A 5 1572710 A 415 72119 A 2 153. 51556 A 1 4501562 A 545 72710 A 4 4572119 A 3 4571548 A 2 453. 51556 表3苹果脯微波间歇干燥的失水率 试样 编号 失水率Xi?% X4X8X12 加热重复 次数? 次 终了干基含 水率?% A 38. 75618. 989 29. 658 1219. 22 A 59. 72520. 462 30. 665 1217. 52 A 49. 87920. 416 30. 468 1217. 85 A 29. 45219. 581 29. 945 1218. 74 A 19. 80023. 210 33. 540 1212. 64 A 511. 250 20. 960 29. 480 1510. 36 A 47. 69016. 230 24. 870 1517. 53 A 37. 70516. 290 24. 220 1519. 02 A 28. 13915. 324 24. 136 1519. 38 X4、X8、X12分别为第4、8、12次间歇干燥的失水率。 2.3 两种干燥方法的能耗比较 测定苹果脯在完全热风干燥过程中的失水率,结果表明,果脯在热风中很快进入降速干燥,恒速干燥 阶段表现不明显。从表4的比较可以看出,先微波后热风方法干燥苹果脯,所用时间为完全热风干燥的31 % ,能耗为后者的30. 4 % ,且产品的感观品质基本相同。 在实验过程中,全部试样在微波干燥阶段没有干表面形成,中心水分向外扩散的阻力很小,呈恒速干 燥过程。 而进入热风场时,果片中心的大部分水分已经散失,仅需要在产品表面形成干表面。 此时的热风干 燥只要求表面水分散失,处在热风干燥失水速率高的阶段。由于没有更多的能量消耗在克服干燥表面形成 452 农业工程学报 1998年 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 的扩散阻力上,因而节能效果显著。 表4 两种干燥方法的能耗比较 干燥方法 微波加热时间 ?s 微波能耗 ?kWh 热风干燥时间 ?h 热风能耗 ?kWh 总能耗 ?kWh 总干燥时间 ?h 产品干基 含水率?% 成品能耗 ?kJg- 1 微波热风 组合法 1500. 5634. 00. 8001. 3634. 1535. 643. 119 热风法 13. 54. 0004. 00013. 536. 4710. 259 3 结 论 1) 桃脯干燥的最优条件( B6) 也适用于苹果脯干燥。可以认为在实际生产中只要果片的几何尺寸基本 相同,同一干燥生产线可以加工不同的果脯产品。 2) 微波干燥可应用于果脯生产,并能显著缩短干燥时间。微波干燥过程应在流动的空气中间歇进行, 以利于水分扩散。在实际生产中可考虑使用3. 5 7m ?s间较低的流速,并且不需要附加设施控制空气的 温湿度,以降低设备成本和能耗。 3) 先微波后热风的组合干燥方法应用于苹果脯加工是合理的,且节能效果显著。 若在生产中考虑微波 加热的功率合理匹配,微波干燥的能耗还可以进一步降低。 参考文献 1 王 玫,陈璧州,伍 军等.微波技术在果脯干燥中的应用.北京农学院学报, 1998, 13(3): 6268 2 王绍林.微波食品工程.北京:机械工业出版社, 1994. 2443, 139142 3 J Yongsawatdigul, S Gunasekaran. M icrowave2vacuum drying of cranberries part 1 energy use and efficiency. J of Food Processing and Preservation , 1996, 20(6): 121140