（机械工程专业论文）中等水分蔬菜热风微波组合干燥的研究.pdf

中等水分蔬菜热风厂微波组合干燥的研究 摘要 在果蔬干燥工艺研究中，选择的干燥方法直接影响物料干燥时间的长短和产品质 量的好坏。为了确定干燥中等水分蔬菜的合理的干燥方法和工艺参数，本文以当地胡 萝h 为材料，对试样进行热空气、微波以及热风，微波三种干燥方法的正交试验，对 试验结果进行了分析和研究，得出了干制胡萝h 片干燥特性；对热风干燥进行了薄层 干燥试验，并进行了回归分析，获得了干燥胡萝h 方程，采用p a g e 方程拟合，可较 好的描述干燥过程中物料含水率与干燥时间的关系；随后，对三种干燥方法的制品进 行了复水性能试验和研究，得出复水曲线；最后，对三种干燥方法的干燥速率、干燥 时间、复水能力以及感官质量进行了分析和比较；此外，为寻找热风微波组合干燥 合理工艺，进行了热风，微波组合干燥多因素正交试验研究，分析了各因素对试验指 标的影响，确定了工艺参数合理组合。研究结果表明，热风干燥均发生在降速阶段， 干燥时间长，干燥速率低且产品质量较差；而微波干燥速率较大，干燥时间短，但产 品质量较差；根据被干物料特性以及热风和微波干燥特点，对物料采用先热风后微波 的干燥方式，不但明显缩短干燥时间，而且可以保证产品质量，并且干制品的复水性 能和感官质量都好于常规的热空气干燥和微波干燥的制品。因此，采用热风微波组 合干燥对于大宗中等水分蔬菜的脱水干燥是最佳的方式之一。 关键词： 热空气；微波：干燥特性；数学模型；工艺参数；蔬菜 主箜查坌墓薹垫垦堕垫塑鱼王堡塑堑塞 一 a b s t r a c t d r y i n gm e t h o dw a sc h o s e nw h i c hd i r e c t l yi n f l u e n c e sd r y i n gt i m ea n dq u a l i t yo f p r o d u c t si nt h ep r o c e s so f d e h y d r a t i n gf r u i t sa n dv e g e t a b l e i no r d e rt oe s t a b l i s h a ns u i t a b l e m e t h o da n dt e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e rf o rd r y i n gt h em i d d l em o i s t u r ec o n t e n tv e g e t a b l e ， f r e s hc a r r o tw h i c hi sp o p u l a r l yp l a n t e dl o c a l l yi sc h o s e na sm a t e r i a lf o re x p e r i m e n t t h e d r y i n ge x p e r i m e n t sa r ec a r r i e do u tu s i n gh o ta i r , m i c r o w a v ea n dh o ta i r m i c r o w a v e t h e r e s u l t so ft h e s ee x p e r i m e n t sa r es t u d i e da n dt h ed e h y d r a t i n gc h a r a c t e r i s t i c sw e r eo b t a i n e d ； at e s to fd r y i n gt h i nl a y e ro fc a r r o ts l i c e su s i n gh o ta i rh a sb e e nc o n d u c t e d i ti si n d i c a t e d t h a tt h er e g r e s s i o nm o d e lo f h o ta i rd r y i n go nc a r r o ts l i c e sa c c o r d w i t ht h ee q u a t i o no f p a g e t h ee q u a t i o nc a nd e s c r i b et h er e l a t i o nb e t w e e nm o i s t u r ec o n t e n ta n dd r y i n gt i m ei nt h e p r o c e s so f d e h y d r a t e dt h i nl a y e ro f c a r r o ts l i c e s ；t h e n , t h er e h y d r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f t h e d r i e dc a r r o ts l i c e su s i n gh o ta i r , m i c r o w a v ea n dh o ta i r - m i c r o w a v ed r y i n ga r ei n v e s t i g a t e d a n dt h er e h y d r a t i n gc n r v ew a so b t a i n e d ；f i n a l l y , d r y i n gr a t e ，d r y i n gt i m e ，r e h y d r a f i n g c a p a c i t i e sa n dt h eq u a l i t yo ft h e s ed r y i n gp r o d u c t sw e r ec o m p a r e d i na d d i t i o n ，t h e e x p e r i m e n t so fh o ta i r - m i c r o w a v ed r y h i gi sa l s os t u d i e d t h ei n f l u e n c eo ff a c t o r st ot h e i n d e xi sa n a l y z e d t h et e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r sf o rh o ta i r - m i c r o w a v ea r y i n gw e r e d e t e r m i n e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tm o i s t u r er e m o v i n gi sm a i n l yt o o kp l a c ei nd e c r e a s i n g r a t ed r y i n gp e r i o df o rh o ta i rd r y i n g ，w h i c hl a s t e dl o n g e r d r y i n gt i m e ，l o w e rd r y i n gr a t ea n d t h eq u a l i t yo f t h ep r o d u c ti sp o o r t h em o i s u u er e m o v i n gh a p p e n e di nt h ec o n s t a n tr a t ea n d d e c r e a s i n gr a t ed r y i n gp e r i o d sf o rm i c r o w a v ed r y i n g w h i l ei th a ss h o r t e rd r y i n gt i m ea n d h i g h e rd r y i n gr a t e ，b u tt h eq u a l i t yo ft h ep r o d u c ti sp o o r t h ec o m b i n a t i o no f h o ta i rd r y i n g f i r s ta n dt h e nm i c r o w a v ed r y i n gi sa p p l i e d ，w h i c he v i d e n t l yn o to n l ys h o r t e nt h ed r y i n g t i m e ，m o s ti m p o r t a n t l yt h ed r y i n gp r o d u c th a sv e r yh i g hq u a l i t y t h er e h y d r a t i n gc a p a b i l i t y o ft h ed r i e dp r o d u c t si sm u c ht h a nt h a to fh o ta i rd r y i n ga n dm i c r o w a v ed r y i n g t h e r e f o r e ， h o ta i r - m i c r o w a v ed r y i n gi so n eo ft h eo p t i m a ld e h y d r a t i n gm e t h o dt os t a p l em i d d l e m o i s t u r ec o n t e n tv e g e t a b l e s k e y w o r d s ：h o ta i r ；m i c r o w a v e ；d r y i n gc h a r a c t e r i s t i c s ；m a t h e m a t i c a lm o d e l ； t e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r s ；v e g e t a b l e 第一章绪论 1 1 课题的提出和意义 第一章绪论 果蔬与人们的日常生活休戚相关，实际果蔬产后处理一贮藏一运输一销售一条龙 管理，是商品化生产的必然趋势。果蔬的干制贮藏在我国历史悠久，大量果蔬出1 ：3 外 运，仅大蒜、鲜枣、辣椒干制后外销，每吨可获净利千元以上，- d , 规模的3 n - r 厂每 年产值也可达1 9 0 万元左右i “。随着我国果蔬生产的迅速发展，果蔬产量不断增长， 其保鲜、贮运中对新技术的需求也越来越迫切。而在科技日新月异的今天，人们对食 品的要求越来越高，对于市场供需的果蔬产品，不仅要求具有丰富的营养。而且更注 重果蔬的安全性和便捷性，由此促进了对果蔬的加工工艺和加工手段的不断改进，而 高品质的干燥脱水制品也应运而生。 蔬菜组织中含有大量水分，一般蔬菜含水量在7 5 9 5 范围内 1 1 ，本课题是针 对中等水分( 含水量在8 0 8 9 之间) 的蔬菜进行实验研究，例如胡萝h ( 含水量 为8 8 6 ) 、萝b ( 含水量为8 6 5 ) 、马铃薯( 含水量为8 5 ) 、太蒜( 含水量为8 4 4 ) 等等。这些蔬菜是人们日常生活中不可缺少的营养食品，市场潜力较大。它们大多产 于秋季，产量较大，含水量相对较高，很容易变质，所以通常是采用冷藏和干制的方 法进行贮藏使用。冷藏是将物料存放在冷藏库中进行保鲜，但是保鲜期短，而且微生 物容易滋生，影响了食品的风味和品质；干制脱水蔬菜是将物料加热脱水使之达到安 全贮藏水分，干制后的物料能较大程度地保留原有物料的营养成份，无任何添加剂， 是天然的绿色食品并且体积小，运销方便、成本低，保鲜时间长。能够保证淡季的 市场供需。这些蔬菜的千制品主要用于方便食品的配料、各种食品的营养添加剂以及 日常的营养配餐。因此，高品质的干制品在国内乃至国际市j 毅有广阔的市场前景。 然而我国目前的蔬菜脱水加工，大多采用常规的热风干燥和自然干燥【2 j ，这种技术工 艺手段较落后，干燥时间长，营养损失较大，生产效率低，制品品质较差，因此很难 立足国际市场。近年来，国内外对果蔬脱水干燥技术进行了很多研究，比如真空冷冻 干燥技术，虽然产品质量好，但干燥时间较长，一般为间歇生产，生产效率低，而且 设备复杂操作费用较高，导致了冻干食品的生产成本较高，因此大大的限制了真空冷 冻干燥技术在食品中的应用；微波真空干燥技术，虽然产品质量较高，但投入相对较 大，对于中小型企业来说也有一定的局限性。 第一章绪论 最好的干燥方法是既能满足被干物料性质要求，又能保证干制品品质，而且千制 品费用又低廉合理。为此，售价较低廉的千制品就不宜选用成本较高的干燥方法。根 据干制品的用途，合理选择干燥方法，是物料干燥的关键。因此果蔬脱水加工急需既 能提高产品质量又能降低运营成本的加工技术和设备。 微波加热具有与常规加热不同的独特机理【3 j ，在常规干燥的等速干燥和降速干燥 阶段，微波干燥速率基本不变，这是因为微波具有穿透作用，能量是被物料整体吸收 形成体积热源，从而改变了常规加热过程的物理特性。加热干燥速率在各阶段都比常 规加热速率高，特别是在低水分( r 。，方程回归效果显著。 由此可得p a g e 回归方程为： m r = e x p ( 一k t ”) ( 2 7 ) 其中，k = 1 6 5 + o 0 0 2 3 t 一0 1 0 3 v n = 0 7 6 + 0 0 0 4 2 t 一0 0 3 1 v 式中，丁一热风温度 v 一热风速度m s 从回归结果看，p a g e 模型回归方程效果显著。而且其影响规律与2 3 1 的分析结 果相吻合，因此，p a g e 模型回归方程能有效地描述胡萝卜片的薄层干燥规律。 2 ，3 3 薄层干燥模型方程的拟合比较 利用2 3 2 中所得到的p a g e 模型回归方程来计算拟合方程对试验值的拟合效 果。 l 2 墨o 8 求 * 0 - 4 0 0 1 2 要o 8 套 簧0 4 o 5 01 0 01 5 0 0 时间t ( m i n ) 图2 - 1 85 5 、2 5 m s 时预测值 和试验值比较 fg u r e 2 18c o m p a ris o nb e t w e e n m o d e ia n dt e s ta t5 5 、2 5 m s 5 01 0 01 5 0 时间( m i n ) 图2 1 96 5 、2 5 m s 对预测值 与试验值比较 fg u r e 2 19o o m p a rs o nb e t w e e n m o d e ia n dt e s ta t6 5 、2 5 m s 图2 - 1 8 、2 - 1 9 、2 - 2 0 分别为5 5 。c 、6 5 、7 5 c ，2 5 m s 条件下p a g e 模型方程 的计算值预测定值的比较。从这些图中可以看出，p a g e 模型预测值与试验值在整个干 燥过程中都基本完全重合，它们更直观的验证了2 。3 2 中的结论；因此，p a g e 模型较 适用于胡萝h 片薄层干燥过程。 第二章物料热风干燥试验的研究 2 4 本章，j 、结 本章对物料进行了热风薄层干燥，探讨了胡萝h 薄层干燥的一般规律，通过对物 料干基含水率、水分比、干燥速率等随时间变化规律的分析。得出结论： 1 、干燥介质温度与干燥介质速度对干燥过程均有显著影响。在试验条件范围内， 风温和风速升高，干燥速度加快：否则，干燥速度减慢； 2 、通过多元线性回归分析，推导出了能描述胡萝卜片薄层干燥过程的经验数学 模型。分析与验证结果表明：p a g e 模型较其它模型能更好的描述胡萝h 片薄层干燥过 程。所得到的p a g e 方程如下： m r = e x p ( 一k t “) 其中， k = 1 6 5 + o 0 0 2 3 r o 1 0 3 矿 n = 0 7 6 + 0 0 0 4 2 t o 0 3 式中，7 一热风温度 v 一热风速度m s 1 2 肇0 8 彘 * 0 4 o 图2 - 2 07 5 1 2 、2 5 m s 时预测值 和试验值比较 fjg u r e 2 2 0 c o m p a rs o f tb e t w e e n m o d e ia n dt e s ta t7 5 、2 5 m s 对新鲜胡萝h 片薄层干燥试验值和用p a g e 方程预测值之间的比较，分析结果表 明，本章所求得的p a g e 模型能够正确反映新鲜胡萝h 片薄层干燥规律，可用于实际生 产工艺的基础参考数据。 第三章物料微波千燥试验研究 3 1 干燥试验 第三章物料微波干燥试验研究 微波干燥主要利用的是微波的加热和穿透特性原理对物料进行脱水干燥，本试 验设计安排不同干燥条件下的胡萝h 薄层干燥，基于称重法提取试验数据进行处理， 分析得出物料干燥的规律性。 3 1 1 试验装置 微波干燥试验装置采用家用微波炉，其型号为三星m 9 g 8 9 g ，微波输出功率为 8 5 0 w 频率2 4 5 0 h z ；电子天平型号为j a 3 0 0 3 型，量程为o 3 0 0 9 ，精度为0 0 0 1 9 。 用于称量物料质量。 3 1 2 试验方法 干燥试验前取胡萝卜适量，清洗后更根据需要切成片状的试验样品。依据文献 p ”】对试样进行灭酶处理以防止酶促褐变，即用含盐量为2 、9 5 赫水漂烫杀青， 时间大约2 分钟立即捞出放入冷水中冷却。干燥时首先用滤纸吸去物料表面的水 分，然后放入微波炉中的料盘上进行加热干燥。 进行胡萝卜微波干燥试验的条件是：微波输出功率为1 7 0 w 、2 5 5 w 、3 4 0 w ，样品厚 度为2 m m 、4 m m 、6 m m ，依据文献中的试验设计方法，采用两因素三水平正交试验 设计方案( 见表3 - 1 ) ，试验时间为每组所用干燥时间。 表3 一l 胡萝h 片干燥正交试验因素水平表 t a b l e 3 - 1t h i nl a y e rd r y i n gf o rc a r r o t s l i c e st e s tf a c t o rl e v e l 第三章物料微波干燥试验研究 干燥时间( m i n ) 3 13 62 32 22 42 61 0】61 2 每一试验号取物料试样3 5 9 ，称重后单层摆放到物料盘内开始干燥。前1 4 分钟每 隔2 分钟测定一次物料的重量，随后每隔4 分钟称重一次，直至干燥结束。 3 2 干燥特性分析 3 ，2 1 切片厚度对干燥速率的影晌 图3 1 、图3 3 分别表示了当微波输出功率为2 5 5 w 时物料不同切片厚度的干燥曲 线和干燥速率曲线。从图中可以看出，在干燥进行的前期，当功率一定时，切片越小。 干燥速度就越快；切片越大，干燥速度就越侵。干燥后期，干燥速度没有明显的差别。 从图3 - 3 中还可以看出，干燥速率可分为三个阶段：加速干燥阶段、恒速干燥阶段和 降速干燥阶段，曲线各阶段区别明显。由此可知，在相同干燥条件和相同时间下，随 着切片厚度的增加胡萝卜含水率有所增加。可能由于切片厚度增大，内部的水分向 外层迁移需要个过程，以及微波能在渗透过程中衰减等原因造成。 12 三1 0 芒8 兽6 盎 4 差 ： o1 02 0 时间t ( m i n ) o24681 0 1 2 含水量x ( k g k g ) 图3 一i2 5 5 w 功率下干燥曲线 匿 3 - 32 5 5 w 功率下干燥速率曲线 3 2 2 功率对干燥特性的影响 图3 2 和图3 - 4 分别表示了在相同切片厚度( 4 r a m ) 不同微波输出功率下的干燥 曲线和干燥速率曲线。从图3 - 2 中可以看出，加热功率越高，干燥速度越快；加热功 率越低，干燥速度越慢。从图3 4 可以看出，不同功率干燥过程同样可分为三个阶段： 加速干燥阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段。从三个阶段看，功率越大，失水速率 第三章物料微波干燥试验研究 越大。微波功率增加一倍，干制到安全贮藏水分所需时间减少3 0 左右。 ；1 2 ；8 忑4 * 把0 0 4 81 21 62 0 2 42 8 3 2 时问t ( m i n ) 图3 2 干燥曲线 f i g u r e 3 2d r y i n gc u r v e sb e t w e e np o w e r s 3 3 本章小结 2 5 5 w 3 4 0 w o24681 01 2 含水量x ( k g k gd b ) 图3 4 干燥速率曲线 f i g u r e 3 4d r y i n gr a t ec u r v e s b e t w e e np o w e r s 1 、对物料进行了微波干燥试验，分析了试验结果，表明微波干燥胡萝h 片可分 为干燥加速、恒速、降速三个阶段，曲线各阶段区别明显。 2 、对试验结果进行了干燥特性分析，结果表明，试样切片厚度不同，对干燥脱 水速率有一定的影响，随着切片厚度增加，干燥速率有所下降，但不十分显著： 3 、试验表明微波加热功率对干燥速率影响显著。加热功率增加，干燥速率明显 提高；反之，加热功率降低，干燥速率明显降低； 4 、对干制品感官质量进行了分析， 率越高，干制品的颜色越暗，并易焦糊， 艳，风味越香浓，品质越好。 从试样干制后结果来看，切片厚度越小、功 风味越差；加热功率越低，制品的颜色越鲜 第心章物料热风，微波干燥试验研究 第四章物料热风微波组合干燥试验研究 4 1 热风微波组合干燥试验 热风微波组合干燥是将微波加热与热空气加热相结合的一种干燥方式。本试验 采用先热风干燥，后微波干燥方法，即将胡萝b 片在热风干燥室中干燥脱水到规定含 水量，然后迅速取出放入微波炉中进行设计功率的微波干燥，直至达到安全贮存水分 为止。 本试验采用正交薄层干燥试验方案，对胡萝 片试样进行试验。得出试验基础数 据，探讨了物料的干燥特性和合理的工艺组合，为深床干燥脱水加工提供参考依据。 成。 4 1 1 试验装置 如图4 - 1 所示，本试验装罱由电加热器、离心式鼓风机、微波炉、电子天平等组 干燥室 图4 - 1 热风微波组合干燥试验装置示意图 f i g u r e 4 1e x p e r i m e n td e v i c ec o m b i n e dh o ta i r m i c r o w a v ed r y i n g 陔试验装置在热风干燥装置的基础上增加了一台家用微波炉，型号同微波干燥的 相同。 4 1 2 试验方法 试验开始前，准备好试验所需的物料，物料预处理同前。首先接通电加热器电源 笫四章物科热风微波干燥试验研究 梅加热干燥箱按试验所设计的参数进行调整设定，然后启动风机，对干燥室的空气加 热；调节风机入风口挡板丌度来取得所需的风量，待干燥室入口的j x l 温、风速稳定后 将称好的物料放入盛料网上开始计时干燥。 首先对物料进行热风干燥，定时称量物料的重量，直至设计的含水量的重量为止； 然后将物料快速转入微波炉中进行后期干燥。定时称重，直至达到安全贮藏水分 ( 7 w b ) 。左右为止。 4 2 热风微波组合干燥特性试验 4 2 1 试验方案设计 进行干燥试验的干燥条件是： 热风温度：5 5 、6 5 、7 5 热风风速：2 5 m s 物料厚度：4 m m 热风干燥结束后物料含水量( 干基) ：4 0 、5 0 、6 0 微波加热功率：1 7 0 w 、2 5 5 w 、3 4 0 w 采用三因素三水平试验方案对物料进行2 7 种干燥特性的试验。每一试验号称取 物料3 5 9 ，热风干燥9 0 分钟内每隔1 5 分钟称重一次：直至达到设计的含水量的重量 为止；之后迅速转入微波炉内进行微波干燥，每隔2 分钟称重一次直至干燥结束 ( 7 w b 左右) 。 4 2 2 试验结果分析 ( 1 ) 热风温度对干燥速率的影响 图4 2 表示了热风速度、微波干燥初始含水率及功率不变的情况下。不同风温下 组合干燥的干燥曲线。从图中可以看到，当风速、含水率、微波功率一定时，热风温 度越高，干燥速度越快；而温度越低，干燥速度越慢。 ( 2 ) 微波干燥初始含水率对干燥速率的影响 第凹章物料热风微波千燥试验研究 图4 3 表示了热风微波组合干燥过程中，微波加热时物料不同含水率下的干燥 曲线。从图中可以看出，在热风温度、微波功率一定的条件下，物料含水率对干燥速 度的影响较明显。含水率越高，干燥速度越快；而含水率越低，干燥速度越慢。显然， 这是因为在相同热风干燥条件下，千至物料含水率越高，干燥速率越大，干燥时间就 越短：而干至物料含水率越低，干燥速率越小，干燥时间就越长。此外，微波干燥时， 含水率越高，水分吸收微波能加大，物料加热时间缩短，从而干燥速度加快。 ( 3 ) 微波功率对干燥速率的影响 图4 4 表示了相同风温及干至相同物料的含水率时，不同微波输出功率加热下的 干燥曲线。从图中可以看出，微波加热功率对干燥速度有明显的影响。微波功率越高， 干燥速度越快；微波功率越低，干燥速率越慢。 ：1 2 ：9 薹 6 v 通3 曩0 1 2 。9 蓑萋。6 o 时间t ( m i n ) o3 06 09 01 2 0 4 4 2 关然嚣袭水率、酚。6 5 、1 7 0 w 、8 鞍鸯饕 2 5 5 w 功率下干燥曲线 因。”。、“”、l 胖回“ f i g u r e 4 - 2d r y i n gc u r v e su n d e r2 5 m s f i g u r e 4 3d r y i n gc u r v e sa t6 5 c 、1 7 0 w 4 0 m o is t u r ec o n t e n t2 5 5 w ? d 咕 凹 、 毫 嘧旺 1 2 9 6 3 f i g u r e 4 4d r y i n gc u r v e sa t6 5 。c 、 6 0 9 6m o i s t u r ec o n t e n t 1 懿 鼍0 o o3 06 09 01 2 01 5 01 8 0 时间t ( m i n ) 图4 - 5 干燥曲线 f ig u r e 4 5d r y i n gc u r v e s 笫p u 章物料热风，微波干燥试验研究 1 _ 2 1 量0 8 蒹0 6 * 0 4 0 2 0 03 0 6 0 9 01 2 01 5 01 8 0 时间t ( r a i n ) 图4 - 6 干燥曲线 f i g u r e 4 6d r y i n gc u r v e su n d e r v a r i o u sd r y i n gc o n d i t i o n s ( 4 ) 三种干燥方法干燥速率 03 06 09 01 2 01 5 01 8 0 时闻t ( m i n ) 图4 7 干燥曲线 f i g u r e 4 7d r y i n gc u r v e su n d e r v a r i o u sd r y i n gc o n d i t i o n s 图4 5 、4 6 和4 7 表示了不同干燥方法物料的干燥曲线。从这些图中可以看出， 在相同热风温度、相同微波功率条件下，三种干燥方法其干燥速率具有明显的差别。 微波干燥时，物料的干燥速度最快：微波热风组合干燥物料的干燥速度次之；热风 干燥物料的干燥速度最慢。 图4 8 表示了风温为6 5 、功率为1 7 0 w 时干燥速率随时间变化的曲线。图4 - 9 表示了风温为6 5 c 、功率为1 7 0 w 、不同含水率工况下干燥速率随时间变化的干燥速 率曲线。图4 一1 0 表示了该工况下干燥速率随含水率变化的干燥速率曲线。 o1 0 0 2 0 0 时问t ( m i n ) n 4 84 0 ( w - b ) 1 7 0 w 下干：碗斡童率曲线 f i g u r e 4 8d r y i n gr a t ec u r v e su n d e r 4 0 m o i s t u r ec o n t e n t 、1 7 0 w 霾 0 2 0 1 0 03 06 09 01 2 0 时闯t ( m i n ) 图4 _ 96 5 c 、1 7 0 w 干燥速率曲线 f i g u r e 4 9d r y i n gr a t ec u r v e s a t6 5 、1 7 0 w 8 6 4 2 o o 0 a a c苫口口昱暑荸 j褂删蝼卜 第四章物料热风厂傲波干燥试验研究 从图4 8 中可以看出，微波干燥下，物料的干燥速率最大。干燥时间最短：热风 微波组合干燥下当进行微波干燥时，干燥速率增加，从而缩短了干燥时间：热风干 燥速率最小，故干燥时间最长。从图4 9 和图4 一1 0 中可以看出，热j x l 干燥阶段干燥速 率逐渐下降：当微波干燥时，干燥速率急剧增加，这是因为物料含水率越高。干燥速率 越大，反之越小。由于整体干燥时间缩短，因此提高了干燥效率。 赢 2 0 1 o 02 46810l2 禽水率x ( kg k gd b ) 图4 10 65 、170w 、干燥速率曲线 f i g u r e 4 一i 0d r y i n gr a t ec u r v e sa t6 59 c 、1 7 0 w 4 3 热风微波组合干燥合理工艺试验 4 3 1 试验方案设计 所示： 进行热风微波组合干燥试验选用厶( 3 4 ) 正交表【4 2 1 安排试验，因素水平见表4 - i 表4 1 胡萝卜片组合干燥正交试验因素水平表 t a b l e 4 1c o m b i n e dd r y i n gf o rc a r r o ts l i c e st e s tf a c t o rl e v e l 斟鹫卜 第p q 带物科热风，微救十燥试验珀f 究 试验方案见表4 - 2 所示 表4 2 胡萝卜片组合干燥试验方案表 t a b l e 4 2c o m b i n e dd r y i n ge x p e r i m e n tp l a nf o rc a r r o ts li c e s abc 误试验指标合计 i 列号差 i 123 得分 干燥 感官 试验武 4 速率 品质 i l11l16 39 l5 7 2l2226 98 46 2 313338 65 06 2 42 l 237 28 87 2 5 223 l8 2 7 47 8 623127 57 86 8 731328 95 06 8 8 32l 39 3 9 01 1 6 9 332】9 87 81 1 4 k i 1 8 11 9 72 4 12 4 9t = 6 9 7 也 2 1 82 5 62 4 81 9 8 y = 7 7 4 k 】 2 9 82 4 4 2 0 8 2 5 0 | i i 6 0 36 5 68 0 38 3 4 第四章物料热风德波干燥试验研究 k 2 7 2 68 5 38 2 66 6 k 3 9 9 3 8 1 36 9 38 3 3 s ， 1 5 9 0 14 3 3 72 0 2 13 9 2 ，2总平方和s ，= 2 6 1 8 2 2 4 3 3 试验指标 评价干制品的质量不但要具有良好的感官质量，而且还要由高的生产效率和低的 能耗。即具有好的性价比，这样才能具有市场竞争力。优质的胡萝h 片应该在含水率、 营养成份及色泽上达到要求。对合理的干燥工艺而言，它不仅应使干燥后的胡萝h 片 含水率降到安全水分区，营养损失少，无变色现象，香味不消失，还应具备高的脱水 效率，低能量消耗的特点。为寻求这优化工艺，特在试验中确定以下几个指标，分 别研究风温、含水率和微波输出功率三因素对干燥速率和感官质量的影响情况。本试 验采用综合平衡法，将各个单项指标进行计算和分析，再将各指标的分析结果进行综 合评分，变成综合的考核指标，然后用方差分析因素的显著性，最后确定合理的工艺 参数。 试验指标为： 夺干燥时间f h 指物料干燥开始到干燥结束所需要的时间。 夺干燥速率u ( k g k gd b h ) 单位时间内平均降低的含水率为： u = ( x i 一2 ) ， 式中， x ，一开始干燥时物料含水量，k g k gd b x 2 一干燥结束时物料含水量，k g k gd b f 一干燥时间，h 第心章物抖热风，微波十燥试验研兜 夺 感官品质：指干制品的风味、色泽及形态。用百分数表示。根据物料的质量 要求，以制品的特性( 如风味、色泽、形态) 的重要性来制定评分标准，总分为 i 0 0 分。 表4 3 干制胡萝h 感官质量评分表 t a b l e 4 3s e n s eo r g a n sq u a i t ye v a l u a t i o no nd r i e dc a r r o ts l i c e s 项目特性得分 风味( 1 ) 气味香浓、无异味 5 0 4 8 ( 5 0 分)( 2 ) 气味较香，但无异为 4 7 3 8 ( 3 ) 气味较差，有异味 3 5 2 0 色泽( 1 ) 颜色鲜艳( 接近原料) 4 0 一3 8 ( 4 0 分)( 2 ) 颜色稍有变褐 3 7 _ 一2 8 ( 3 ) 颜色变褐较重 2 5 1 0 形态( 1 ) 形状稍卷曲1 0 一8 ( 1 0 分)( 2 ) 形状卷曲较重 7 4 干燥速率：以8 o k g 陆o k gd b h 为标准，每增加0 1 ，加2 分；每降低0 ，1 ，减 2 分。把干燥速率与感官质量的得分合计作为各指标综合得分见表4 - 2 。 表4 4 方差分析表 t a b l e 4 4a n a l y s i so fv a r i a n c e 方差平方和自由度均方s ff 值临界值显著性 来源 s a1 5 9 0 1 227 5 9 0 63 6 4 8 f o o l = 6 0 1 宰术 笫p u 茕物料热风，微波十燥试验研究 b4 3 3 7 22z 1 6 8 69 9 5 f 0 0 5 2 3 5 5 宰木 c2 0 2 i 221 0 1 10 64 6 3 v o l2 2 6 2 士 误差 3 9 2 2 61 82 1 7 9 总和2 4 f = 苦罴f 嘛， ) ， 尼= 扁+ 矗 4 3 3 试验结果分析 对正交试验结果进行方差分析和显著性检验结果见表4 4 。表4 - 4 结果表明，影 响产品质量、干燥速度的因素主次为a 、b 、c ，较合理的工艺参数是a ， b 2c ，。 由此可以确定合理的工艺参数为：热风温度为7 5 ，微波加热时的物料初始含水率 ( 即热风干燥结柬时物料的含水率) 为5 0 ，微波输出功率为1 7 0w 。 试验结果说明热风温度、微波加热时物料含水率对干燥制品具有显著的影响i 而 微波功率也是比较重要的影响因素。温度越高、含水率越大，功率越强干燥速率越快， 但过高的风温、含水量和功率反而会影响制品的质量( 如复水性降低、制品褐变等) 。 因此，干制时应选择低功率低水分、适当的风温有利于制品的质量。 4 4 本章小结 通过上述热风微波组合干燥试验可以得到如下结论： l 、热风温度、含水率、微波加热功率对干燥速率及干制品感官质量都有显著影响； 2 、当物料含水率、微波加热功率、风速一定时，热风温度越高，干燥速率越大， 制品的感官质量相对差些( 色泽变暗，形状卷曲较重) ；热风温度越低，干燥速率越 小，制品的感官质量相对好些( 色泽较鲜艳，形状卷曲较轻) 。 3 、当热风温度、微波加热功率一定时，热风干燥结束时的物料含水率越高，干 燥速率越大，但制品感官质量相对差些；物料含水率越低，干燥速率越小，制品感官 质量越好。 第四章物料热风，微波干燥试验研究 4 、当热风温度、微波加热时物料含水率一定时，微波加热功率越高，干燥速率越 大，但制品感官质量越差( 色泽褐变) ：微波加热功率越低，干燥速率越小，制品感 官质量越好( 色泽较鲜艳，气味香甜，形状卷曲较轻) 。 5 、通过正交试验得出合理的干燥条件：热风温度为7 56 c 、热风干燥结束时物料 含水率为5 0 、微波加热功率为1 7 0 w 。 第五章干制品复水试验 第五章干制品复水试验 5 1 干制品复水试验 干制品一般都在复水后才食用。干制品复水后恢复原来新鲜状态的程度是衡量干 制品品质的重要指标p ”l 。干制品的复水性就是新鲜食品干制后能重新吸回水分的程 度，一般常用干制品吸水增量的程度来衡量，而且这在一定程度上也是干制过程中某 些品质变化的反映。为此，干制品复水性也称为干制过程中控制干制品品质的重要指 标。 复水性主要用复水比( r ，) 或复水率来衡量。复水比简单的来说就是复水后沥干 重( g ，) 和干制品试样重( g 。) 的比值9 1 2 0 驯： r ，= g r c g 复水率为： r = g ，g g 。1 0 0 复水比( 或复水率) 越大，说明干制品的复水性越好：复水比越小，干制品的复 水性越差。 5 2 试验方法 物料干制品复水性的测定方法【1 9 ( 1 ) 准确称取3 9 干制品放入2 5 0 m l 烧杯中； ( 2 ) 加入1 5 0 m l 、6 0 0 温水至盛有样品的烧杯中，同时开始计时； ( 3 ) 将烧杯保持在6 0 c 水浴中，直到预定复水时间( 3 0 m i n ) ； ( 4 ) 此时取出烧杯将样品倒在铁筛网上沥水5 m i n 同时不断摇动筛网，使样 品问多余水分能顺利滴下； ( 5 ) 将沥过水的样品均匀的铺在一张吸水纸上，放置i m i n 以去除样品表面未被 吸附的水分，然后将此时的样品称重； ( 6 ) 按上述步骤反复进行4 次试验，测得相同时间沥干重。 第五章十制品复水试验 5 。3 试验结果分析 1 0 蛊8 5 3 1 热风干燥复水试验薰6 对切片厚度为4 n u n 、温度为4 5 、5 5 、6 5 x 斟； 的胡萝h 干制品按上述试验方法进行复水试验，0 将试验数据处理分析得到复水曲线。 o3 06 09 01 2 01 5 0 时间t ( m i n ) 图5 1 热风干燥复水曲线 fig u r e 5 1r e h y d r a tn gb e h a vio u r o fh o ta ird r y in g 图5 - 1 表示了水温在6 0 时不同风温的制品的复水曲线。从图中可以看出，在试 验条件范围内，风温越高，复水比越小，即复水性越差；风温越低，复水比越大，即 复水性越好。风温为4 5 。c 和5 5 c 的干制品的复水比没有明显的差别。温度越高，复 水性越差，而且高温下干燥时间越长，复水性就越差，这是因为制品细胞组织严重破 坏而影响复原能力所致。 5 ，3 2 微波干燥复水试验 图5 - 2 表示了水温在6 0 时不同微波功率加热下干制品的复水曲线。从图中可以 看出，微波功率越高，复水比越小复水性越差；微波功率越低，复水比越大，即复水 性越好：功率为2 5 5 w 和3 4 0 w 制品的复水比差别不明显。这是因为微波功率越高，物 料温度越大，对内部组织破坏就越强，影响了物料的复原性，从而造成上述结果。 5 3 3 热风微波组合干燥复水试验 图5 - 3 表示了水温在6 0 c 下热风干燥结束时物料不同贪水率的组合干燥制品的复 水曲线。由图中曲线可以看出，在热风温度、微波功率一定的情况下，物料含水量越 高，复水比越大，即复水性越好；物料含水量越低，复水比越小，即复水性越差。换 句话说，热风干燥时间越长，复水性越差；热风干燥时间越短，复水性越好。这是因 为热风干燥时间长物料内部细胞和毛细管萎缩变形大，因此恢复原来的程度就越小， 更主要的是物料失水后，鼎分增浓以及热的影响就会促使蛋白质部分变性，失去了再 吸水的能力或水分相互结合，同时还会破坏细胞壁的渗透性1 7 1 。 4 7 丝墨翌型苎墨查堕堕一 萝一三耋4 6 f ig u r e 5 2r e h y d r a ti n gc u r v e so f m i c r o w a v ed r y i n g 图5 4 表示三种干燥方法干制品 8 复水曲线。从图中可以看出，不同 。 委b 干燥方法相同风温、功率条件下的 盖4 复水能力具有明显差别。热风微波， 组合干燥制品的复水比最大，微波干0 燥制品次之，热风干燥制品最小。 o1 53 04 56 0 时间( m i n ) 图5 3 微波热风干燥复水曲线 f ig u r e 5 3r e h y d r a tin gc u r v e s c o m b i n e dd r y i n g 03 06 09 0 1 2 01 5 0 时问t ( m i l l ) 图5 4 三种干煤复水曲线 f i g u r e 5 4r e h y d r a t i n gc u r v e so fd i f f e r e n t d r y i n gw a y s 5 4 本章小结 由上述试验结果对三种干燥方式下制品的复水试验可以得出以下结论 1 、热风干燥时，热风温度越高，干制品的复水比就越小，复水性就越差；热风 第五章十制品复水试验 温度越低，复水比就越大，复水性就越好。温度过高，会降低物料的复水率，影响复 水后的风味、口感和色泽，而且高温下干燥时间愈长，干制品的复水性就越差。 2 、微波干燥时，加热功率越高，于制品的复水比越小，复水性就越差；加热功 率越低，干制品的复水比就越大即复水性就越好。 3 、微波热风组合干燥时，热风干燥时间越长( 此时物料含水量就越低) ，微波 干燥后，制品的复水比就越小，复水性就越差：热j x l 干燥时间越短( 此时物料含水量 就越高) ，微波干燥后，制品的复水比就越大。复水性就越好。 4 、对三种干燥制品复水能力比较，结果表明组和干燥制品的复水性能最好，微 波干制品次之，热风干燥制品复水性能较差。 5 、感官质量方面：热风干燥脱水的制品具有较明显的收缩现象，颜色变浅，复 水后口感较有噘劲；微波干燥脱水的制品比热风干燥脱水