东北大学机械学院导师信息.doc

摘要草菇起源于广东韶关的南华寺中，300年前我国已开始人工栽培，在约在本世纪30年代由华侨传入世界各国，是一种重要的热带亚热带菇类，是世界上第三大栽培食用菌，我国草菇产量居世界之首，主要分布于华南地区。每100g鲜菇含207.7mg维生素C，2.6g糖分，2.68g粗蛋白，2.24g脂肪，0.91g灰分。草菇蛋白质含18种氨基酸，其中必需氨基酸占40.47-44.47%。此外，还含有磷、钾、钙等多种矿质元素。所含粗蛋白却超过香菇，其他营养成分与木质类食用菌也大体相当，同样具有抑制癌细胞生长的作用，特别是对消化道肿瘤有辅助治疗作用，能加强肝肾的活力。它能够减慢人体对碳水化合物的吸收，是糖尿病患者的良好食品。草菇的含水率高，不能做长期的保存，同时也不利于运输及避开淡季缺乏的情况，经济效益就较低。为了克服这些弊端，经常采用干燥的方法对草菇进行加工，目前干燥的方法有很多，主要采用的是日光、热风、真空、真空冷冻、微波冷冻干燥或者组合干燥的方法。微波冷冻干燥技术作为交叉学科发展的产物在食品加工中能保持食品的色、香、味。并在储藏方面有重要的应用。微波真空冷冻干燥具有干燥速度快，能量效率高，易于控制被干燥物料的温度。适合于热敏性物质的干燥，同时具有杀目消毒功救等优点，因而在食品和医药加工等行业有着厂阔的应用前景。综合各方面本次试验采用微波冷冻干燥作为草菇的干燥方式。选定不同的微波功率、草菇体积，进行微波冷冻干燥试验，以草菇收缩率为指标，对微波功率进行回归分析。本试验通过对草菇外观的感官评定对干燥后的草菇收缩模型进行研究。提出了草菇收缩变形较小的微波冷冻干燥工艺参数的最佳组合。关键词：草菇 微波冷冻干燥 微波功率 草菇体积ABSTRACT Mushrooms originated in the Nan Hua Temple in Shaoguan, Guangdong Province, 300 years ago, our country has begun to artificial cultivation in the 1930s and by the overseas incoming countries in the world, is an important tropical and subtropical mushroom is the worlds third largest cultivatedmushroom, straw mushroom production in China is the largest in the world, mainly in southern China. Per 100g of fresh mushrooms containing 207.7mg vitamin C, 2.6g sugar, 2.68g of crude protein, 2.24g fat, 0.91g ash. Straw mushroom protein contains 18 kinds of amino acids, essential amino acids accounted for 40.47-44.47%. In addition, it also contains phosphorus, potassium, calcium and a variety of mineral elements. Contained in crude protein than mushrooms, and other nutrients, and wood edible fungi also roughly the same, also inhibit the growth of cancer cells, in particular the role of adjuvant therapy for gastrointestinal tumors, can enhance the vitality of the liver and kidney. It can slow down the bodys absorption of carbohydrates, is good food for diabetic patients. High moisture content of mushrooms, can not do long-term preservation, is not conducive to the transport and to avoid the off-season lack of low economic benefits. To overcome these drawbacks, often using the dry method for processing the straw mushroom, dry, mainly in the sunlight, hot air, vacuum, vacuum freezer, microwave freeze drying or a combination of dry method. Microwave freeze-drying technology in food processing as a product of the development of interdisciplinary able to maintain food color, smell, ignorant. And have important applications in storage. Microwave vacuum freeze-drying with fast drying, high energy efficiency, and easy to control the temperature of the drying material. Suitable for heat sensitive material drying, but also has the advantages to kill head disinfection power save, plant-wide applications in the food and pharmaceutical processing industries. Integrated all aspects of this experiment, the drying method of the microwave freeze-drying as mushrooms. Selected microwave power, straw mushroom size, microwave freeze-drying test, mushrooms contraction rate index, a regression analysis of the microwave power. In this experiment, the mushrooms appearance of sensory evaluation of dried mushrooms contraction model. The best combination of mushrooms shrinkage deformation smaller microwave freeze-drying process parameters. KEY WORDS: Straw mushroom，Microwave freeze-drying，Microwave power，Mushrooms volume第一章 绪论 1.1 课题意义伞菌科植物草菇的子实体。我国四川、云南、广西、广东、福建、湖南等地区有分布。野生和人工栽培。夏、秋季采收，若为人工栽培者，在“菌蛋”将破裂，露出菌盖顶端时采收。用鲜品，或纵切成两半，烘干或晒干用。中医认为草菇性寒、味甘、微咸、无毒。草菇还能消食祛热，补脾益气，清暑热，滋阴壮阳，增加乳汁，防止坏血病，促进创伤愈合，护肝健胃，增强人体免疫力，是优良的食药兼用型的营养保健食品。尚含一种有抗癌作用的异蛋白物质。一般人群均可食用，更是糖尿病患者的良好食品。草菇是纯天然、高营养、无公害的食疗健身之宝。新鲜的草菇除当作蔬菜用外，主要采取各种干燥方式脱水后储藏或烘干后入药、，它的储存占地面积大、保存时间长。由于新鲜草菇水分含量大，使保藏、远距离运输等都存在困难，所以对草菇进行系列加工研究，有效延长草菇的储藏期、提高草菇产品的附加值，对平衡季节和地区差异、促进草菇产业化的形成具有极其重要的现实意义。1.2文献综述1.2.1草菇的药用及使用价值1.2.1.1 草菇简介 草菇，别名美味草菇、美味苞脚菇、兰花菇、秆菇、麻菇及中国菇等。草菇起源于广东韶关的南华寺中，300年前我国已开始人工栽培，在约在本世纪30年代由华侨传入世界各国，是一种重要的热带亚热带菇类，是世界上第三大栽培食用菌，我国草菇产量居世界之首，主要分布于华南地区。 草菇营养丰富，味道鲜美。草菇为真菌植物门真菌草菇的子实体，属担子菌纲伞菌科。最早栽培于我国，已有二百多年的历史，草菇具有肉质脆嫩，味道鲜美，香味浓郁等特点，素有“放一片，香一锅”之美誉。草菇问世不久，就开始进贡皇家，充作御膳。据说慈禧太后对它“十二分的喜欢”。我国草菇的出口量较大，故国际上称之为“中国蘑菇”。草菇幼嫩时，形如鸟雀的卵，顶端略带黑褐色，向下颜色渐淡，基部白钯，这时菌盖、菌柄被外面一层薄膜包裹着，随着生长发育，顶端的薄膜被突破，露出菌柄，菌托。菌盖初期为伞形，完全展开后呈圆形，菌托肉质，淡褐色，没有菌环。1.2.2.2 草菇的药用及食用价值草菇的维生素C含量高，能促进人体新陈代谢，提高机体免疫力，增强抗病能力。它还具有解毒作用，如铅、砷、苯进入人体时，可与其结合，形成抗坏血元，随小便排出。草菇蛋白质中，人体八种必需氨基酸整齐、含量高，占氨基酸总量的38.2%。草菇还含有一种异种蛋白物质，有消灭人体癌细胞的作用。所含粗蛋白却超过香菇，其他营养成分与木质类食用菌也大体相当，同样具有抑制癌细胞生长的作用，特别是对消化道肿瘤有辅助治疗作用，能加强肝肾的活力。它能够减慢人体对碳水化合物的吸收，是糖尿病患者的良好食品。中医认为草菇性寒味甘。草菇还能消食祛热，补脾益气，清暑热，滋阴壮阳，增加乳汁，防止坏血病，促进创伤愈合，护肝健胃，增强人体免疫力，是优良的食药兼用型的营养保健食品。宜：胃病，包括慢性胃炎，胃及十二指肠溃疡者宜食;体质虚弱，营养不良，神经衰弱者宜食;癌症患者，尤其是食道癌、贲门癌、胃癌患者宜食;心血管疾病患者宜食。一般人群均可食用。草菇无论是罐头制品还是干制品，都应以菇身粗壮均匀、质嫩、菇伞未开或开展小的质量为好。干制品还应菇身干燥，色泽淡黄艳明，无霉变和杂质; 草菇多作为鲜品食用，价格便宜，随处都可以买到，因而不需长期浸泡。但草菇也同其他青叶蔬菜一样，在生长过程中，特别在人工栽培的生长过程中，经常被家药喷洒，因此要想办法清除残毒，或作稍长时间的浸泡，或用食用碱水浸泡。1.2.2 微波冷冻干燥的现状微波冻干技术的应用和发展，与微波加热技术的发展是密不可分的。1965年，美国Crydry公司开发出大功率磁控管后，微波在食品工业加热中的应用才全面展开。尤其是20世纪80年代后，微波能的有效利用和加热体系的不断完善才使微波在脱水干燥、烹调焙烤、微波解冻等方面的应用极大地发展和丰富起来。经文献检索，国外关于微波冻干技术应用于规模化工业生产的报道基本上没有。 我国在微波冻干领域研究及应用方面起步较晚，1987年才开始着手研究微波冻干设备，1993年有大尺寸微波冻干设备用于对蔬菜的干燥。国内微波冻干设备生产厂家主要有：南京华盛微波系统有限公司、南京三乐微波技术发展有限公司和南京亚泰微波能技术研究所等。虽然已有一些公司或研究机构生产、销售微波冻干设备，但真正能将其用于工业生产的产品不多，大多数设备只是用于实验研究。工业化应用进程的受阻，其主要原因是微波冻干技术存在一些问题：首先，微波加热量不好控制，易造成物料温度过高，超过共融点或崩解温度，从而影响冻干的进行；其次，微波加热过程中还会产生辉光放电等现象；再次，为优化和控制微波冻干工艺，需要准确地测量物料干燥过程中的温度变化，但微波场的存在给温度测量带来了困难。常规测温方法(如热电偶和热电阻测温)在微波场中会产生以下问题：一是由于微波场中的元件发热，传感器得到的温度并不能真实地反映物料的温度；二是高频电压和电流对温度信号产生强烈的干扰；三是金属导线在微波场中可能发生短路、放电现象并可能烧毁测温元件。最后在于经济方面的原因，微波冻干尽管在技术上具有优势，但经济上能否获得效益，还需要从技术经济的角度进行分析。以上诸多问题的存在，使得微波冻干技术在大规模工业化应用方面面临着很多困难，因此要进一步发展微波冻干技术，还需要在理论和实验方面进一步深入研究。微波冷冻干燥原理与传统的真空冷冻干燥工艺并无特别的不同，微波对食品物料的加热干燥与传统的加热方式的不同是，它不需要预先创造物料所处的热环境而直接作用，而且，被加热物料也不存在大的温度梯度，加热时间也较传统方法短得多。另外，微波能转化为热能具有即时性。微波对物料加热的即时性使得物料加热无惰性，即只要有微波辐射物料即刻得到加热。同时，在微波加热过程中无需对热介质、设备等作预加热处理因此能量利用率高。微波真空冷冻干燥在我国还处于刚刚起步阶段，需要做的工作还很多。如前所述，微波技术的应用前景广阔，但是目前的微波在真空冷冻干燥中的应用还存在一些问题，主要是：首先，微波升温的不均匀性，由于干燥物料的含水状况复杂，各部分成分状态也不同要完全消除加热不均匀性是不可能的；其次干燥过程的许多干燥工艺参数，如物料的特性、干燥动力学数据、传递系数等在大多数情况下不能由分析得到，必须由充分的实验来测定。实验所用到的技术和方法都是需要解决的问题。还有成本高、运转费用高是微波真空冷冻于燥技术的最大缺点，如何克服这些缺点将是二十一世纪微波波冻干燥技术研究的重要课题。1.2.3微波冷冻干燥草菇一、微波冷冻干燥设备的工作原理微波真空冷冻干燥技术将冻结成固态的含水物质，在真空及共晶温度以下进行升华干燥，并通过微波发生器向处于冻结状态下的待干燥物料提供升华潜热，从而除去被干燥物料中的水分的一种干燥方法。微波真空冷冻干燥中除升华热的提供方式为微波加热外。微波加热属介质加热范畴不同物料介质特性所吸收的微波能量是不同的。这种介质吸收微波能量的选择性为微波能量利用率的提高提供了有利条件。由电磁场理论知，作为微波加热区的箱体是一个多模谐振腔，进入该加热区的微波总功率消耗分为腔体内贮能、允填介质功率损耗和腔壁能耗部分由于谐振腔体为金属材料制成。故腔壁吸收微波的损耗仅占总耗散功率的极小部分。因此，进入腔体的绝大部分微波能量被充填介质吸收耗散从而形成能耗较集中于被加热物料上的能量高利用率的加热特征。根据传热学理沦，在微波电磁场中因物料吸微波能量成为体热源。微波加热时热量传导方向与蒸汽迁移方向相同，是物料加热干燥的最理想状态。 因此，微波加热干燥效率远大于常规加热干燥法。微波加热则是通过微波能对食品物料的直接相互作用将表面和内部一起进行整体加热，不需要高温热源，能克服传统的传导式加热法在真空冷冻干燥应用中的缺陷。二、微波冷冻干燥设备的技术特点1)物料不易氧化变质，同时因低压缺氧及微波环，能灭菌或抑制某些细菌的活力；2)可以最大限度的保留食品原有成分、味道、色泽和芳香；3)由于固体骨架的存在，干制品具有很理想的速溶性和复水性； 。4)避免了因物料内部水分向表面迁移所携带的无机盐在表面析出而造成表面硬化的现象；5)脱水彻底，质量小，适合长途运输和长期保存，在常温下，采用真空包装，保质期可达35年；6)干燥速度快，其干燥速度和热效率是常规加热方法的420倍。经大量实验和模拟表明，用微波作为热源进行冷冻干燥能够有效提高脱水速率和产品总体品质。如果在解析阶段采用微波加热的方法，可以大大缩短干燥时间。微波真空冷冻干燥的主要缺点在其经济性方面：首先，冷冻干燥设备一次性投资成本高；其次，由于其干燥速率低，产品要达到设定的水分含量，耗时相对就要长，制冷系统和真空系统的能耗就增加，结果造成干燥成本提高。因此，目前冷冻干燥仅局限于对具有高附加值产品的应用，微波真空冷冻干燥还处于实验室研究阶段。1.3 研究内容本试验以草菇为试验原料，分别以、干燥风微波电流、草菇质量和草菇体积为单因素对草菇进行微波冷冻干燥，研究了草菇的收缩率和收缩模型，旨在为草菇的加工、保鲜等提供技术及理论支撑，以期解决草菇的贮藏及品质劣变问题。论文在微波电流、草菇质量和草菇体积为单因素微波冷冻干燥试验的基础上，分别研究了草菇的感官品质、收缩率、及正交试验，并得到了各自的感官评定、复水率图、多糖22-23得率图及正交试验分析结果。第二章 草菇含水量测定草菇含水量高达90-99%，为了达到一个较长的保质期和适应产品的加工利用通常将其进行干燥。通过对草菇初始含水量的测定，可大致确定草菇的干燥终点，为下面的试验奠定基础。2.1材料、设备与方法2.1.1 试验材料与仪器试验用的草菇是产自河南洛阳市的新鲜草菇，选择菇体完整、颜色洁白、菇盖未开伞、子实体大小基本一致，无病虫害和机械伤的草菇进行试验。电热恒温干燥箱干燥温度高、速度快且安全可靠，但温度过高时活性物质容易变性，因此可用于初始含水量的测定。电热恒温干燥箱:品牌：光明，型号：202-0EES，类型：恒温干燥箱，材质：普碳钢，温度范围：室温+10250（），功率：1.6KW，工作室尺寸：350*350*350（mm），产自北京市永光明医疗仪器厂。2.1.2 试验方法2.1.2.1 原料预处理用清水将新鲜的草菇表面冲洗干净，切片后进行恒温干燥。2.1.2.2 初始含水率的测定称取草菇样品50 g放入电热恒温干燥箱中，105 烘至恒重，计算初始含水率。 （2-1）式中 初始含水率(%)； G1 干燥前物料重量(g)； G2 干燥后恒重时的物料重量(g)。2.1.2.3 安全含水率的确定水分含量是物料出售、贮藏及加工中要考虑的一个重要因素，干燥的目的也就是将物料中的水分降低到安全贮藏及适合加工的范围内。物料在这个范围内的含水率称之为安全含水率。根据经验值，草菇的水分含量一般控制在4%6%。2.2 测定结果表2-1：草菇初始含水量的测定Table 2-1: The initial water content of mushroom第一次第二次第三次测定含水量92.68%92.45%91.08%平均值92.07%通过上述三次平行试验