超声真空干燥及应用研究

Abstract

超声波在食品工业中应用广泛，超声波既可作为预处理应用于其他干燥方法之前，也可与这些干燥方法协同使用。针对现有干燥方法均不同程度地存在干燥时间长，或干燥后产品颜色差、营养成分保留少等问题，将超声波与真空干燥相结合，可以提高有效扩散系数，促进食品的干燥，同时得到品质较高的干制品。本论文对胡萝卜、玛咖、肉苁蓉等根茎类和高粘性枸杞多糖干燥进行了研究，并与其它干燥方法进行了对比，为超声真空干燥的推广应用提供理论基础。取得的主要研究结果如下： （1）超声真空干燥可提高胡萝卜片有效扩散系数，并得到品质好的胡萝卜干片。利用热风干燥、真空干燥和不同功率超声真空干燥（300/500/700 W）对胡萝卜进行处理，有效扩散系数由低到高依次为真空干燥（3.96&times;10－10 m2/s）、热风干燥（8.07&times;10－10 m2/s）、700 W超声真空干燥（8.58&times;10－10 m2/s）；Midilli et al.模型能很好地描述和表达超声真空干燥过程含水率比的变化规律；响应面设计得到胡萝卜片最优超声真空干燥条件为：超声功率500 W，真空度99.89 kPa，干燥温度23.73℃，此时干燥4小时后干基含水率最小为0.868；利用低场核磁技术测定胡萝卜超声真空干燥过程前60 min水分变化，0~20 min内自由水含量显著减少，且总信号幅值下降快，20~60 min胡萝卜中主要为半结合水的脱除；超声真空干燥的胡萝卜片颜色最鲜亮，产品形变最小，内部形成均匀微小孔道，复水比最高；在一定范围内，超声功率越大，形成的微小孔道数量越多，孔径越大；&beta;-胡萝卜素含量由低到高依次为：热风干燥（81.59mg/100g）&lt; 真空干燥（114.18 mg/100g）和300 W超声真空干燥（122.20 mg/100g）&lt; 500 W超声真空干燥（164.79 mg/100g）和700 W（162.58 mg/100g）。 （2）超声真空干燥促进玛咖片干燥过程的水分迁移，并有利于玛咖酰胺的合成。采用与胡萝卜相似研究方法对玛咖片进行干燥。0~700 W 范围内，超声功率增大，干燥后的玛咖微小孔道数量越多，孔径越大，玛咖干片的复水比越高；玛咖酰胺含量由低到高依次为：700 W超声真空干燥（62.89&mu;g/g DM）&lt; 真空干燥（64.10 &mu;g/g DM）&lt; 300 W超声真空干燥（128.58&mu;g/g DM））&lt; 500 W超声真空干燥（189.52&mu;g/g DM）。在第15周时，玛咖酰胺含量由低到高依次为：0 W（244.06 &mu;g/g DM）&lt; 300 W（372.34 &mu;g/g DM）&lt; 700 W（412.05 &mu;g/g DM）&lt; 500 W（422.49 &mu;g/g DM）。 （3）干燥温度20~40&deg;C范围内，干燥温度升高可促进肉苁蓉片的超声真空干燥。在超声功率700 W，真空度100 kPa条件下研究温度对肉苁蓉片超声真空干燥的影响。 Midilli et al. 模型可较好的描述肉苁蓉的超声真空干燥过程；肉苁蓉超声真空干燥的有效扩散系数分别为2.66 m2/s（20&deg;C）、3.24 m2/s（30&deg;C）、3.65 m2/s（40&deg;C）；与热风干燥和真空干燥相比，超声真空干燥不利于松果菊苷和毛蕊花糖苷的保留。（4）超声真空干燥可缩短枸杞多糖干燥时间。利用热风干燥、冷冻干燥和超声真空干燥（700 W）对枸杞多糖进行处理，枸杞多糖的干燥时间由短到长分别为冷冻干燥&lt;超声真空干燥&lt;热风干燥；超声真空干燥得到的枸杞多糖颜色鲜亮，质地疏松，糖损失量小。</p