專利名稱：一種超聲波強(qiáng)化滲透脫水方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波強(qiáng)化滲透脫水方法。
本發(fā)明還涉及一種實(shí)施上述方法的裝置。
背景技術(shù)：
滲透脫水是指果蔬在一定溫度下，放入高滲透壓介質(zhì)中利用膜兩邊的濃度不同而產(chǎn)生滲透壓以除去其中部分水分的一種方法，經(jīng)過滲透脫水的果蔬產(chǎn)品仍具有果蔬應(yīng)有的風(fēng)味、色澤、質(zhì)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，其產(chǎn)品的感官品質(zhì)與新鮮果蔬幾乎一樣。滲透脫水可以作為果蔬加工的一種前處理方式，與果蔬干燥、冷凍、殺菌、儲(chǔ)藏等方法組合使用。通常，滲透脫水是一非常緩慢的過程，因此在不影響果蔬品質(zhì)的前提下有必要采用一定方法加速滲透脫水過程中的質(zhì)量傳遞。

發(fā)明內(nèi)容
已有的研究表面，超聲波對(duì)滲透脫水具有顯著的強(qiáng)化作用，強(qiáng)化機(jī)理可以大致概括為超聲波引起流體的宏觀湍動(dòng)，起到對(duì)溶液進(jìn)行攪拌的作用，保持高濃度溶液的及時(shí)回流；聲沖流能夠削弱固液界面的邊界層，減小雙向擴(kuò)散的外部阻力；超聲波造成局部壓力波動(dòng)，加速物料組織的除氣，使物料實(shí)際參與傳質(zhì)的表面積增加。這些都將加速滲透脫水過程中的質(zhì)量傳遞。本發(fā)明正是利用超聲波的這一特點(diǎn)，提供一種用超聲波強(qiáng)化滲透脫水的方法，以及實(shí)施該方法的裝置。
本發(fā)明提供的超聲波強(qiáng)化滲透脫水方法為在室溫下，將固體蔗糖溶解于水中形成蔗糖溶液，所用蔗糖溶液濃度(重量比)為40-70％。物料為成熟、表皮光滑的新鮮水果，如蘋果、梨等。滲透脫水前，先將物料切成不同厚度的薄片，放入盛有蔗糖溶液的容器內(nèi)，料液比為0.5-2∶10，于室溫下進(jìn)行超聲滲透脫水。脫水后將被脫水的物料取出稱重，然后放入烘箱中烘至絕干后取出來再秤重，最后通過計(jì)算機(jī)對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行處理。物料的脫水率、干物質(zhì)增加率及含水率分別采用式(1)、(2)和(3)進(jìn)行計(jì)算DW=W0-WtDM0---(1)]]>ID=DMt-DM0DM0---(2)]]>CW=WtDM0---(3)]]>式中DW-----物料的脫水率，g水/g初始干物質(zhì)；W0-----物料的初始含水量，g；Wt-----滲透t時(shí)刻物料的含水量，g；DM0-----物料初始干物質(zhì)的含量，g；ID-----物料干物質(zhì)的增加率，g干物質(zhì)增加量/g初始干物質(zhì)；DMt-----滲透t時(shí)刻物料干物質(zhì)的含量，g；CW-----滲透t時(shí)刻物料的含水率，g水/g初始干物質(zhì)。
本發(fā)明用于實(shí)施上述方法的裝置主要為一超聲波發(fā)生器，該發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波經(jīng)超聲換能棒對(duì)料液輸出超聲波。
本發(fā)明可廣泛用于各類水果超聲滲透脫水，與相同條件的滲透脫水相比，采用超聲強(qiáng)化可大幅度提高物料的脫水率。


圖1為本發(fā)明物料含水率與干物質(zhì)增加率隨聲強(qiáng)的變化曲線。
圖2為本發(fā)明物料含水率與干物質(zhì)增加率隨作用時(shí)間段的變化曲線。
圖3為本發(fā)明的超聲波強(qiáng)化滲透脫水的裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明的裝置示意圖。本發(fā)明的超聲波發(fā)生器1可以是但不局限于88-1型超聲波發(fā)生器，超聲波經(jīng)超聲波換能棒2輸入到料液中，其輸出頻率為14-20kHz，聲強(qiáng)在20-50W/cm2范圍內(nèi)，功率在0-250W可調(diào)。需要說明的是，本發(fā)明采用的裝置就其本身來說，是一公知的裝置，但將其用來進(jìn)行超聲波強(qiáng)化滲透脫水未見有報(bào)道。
將純度為99％的優(yōu)質(zhì)固體蔗糖溶解于水中并經(jīng)過充分?jǐn)嚢栊纬删鶆虻恼崽侨芤?，本發(fā)明所用蔗糖溶液濃度按重量比計(jì)可以是40-70％，本例采用40％。將成熟、表皮光滑的蘋果、梨等洗凈、去皮、去核，切成不同厚度的薄片，用電子天平稱重后放入盛有蔗糖溶液的容器3內(nèi)，料液比按重量計(jì)在0.5-2∶10范圍內(nèi)，本例為1∶10。將超聲換能棒2插入容器中，換能棒2的末端距液面保持約2cm。于室溫下進(jìn)行超聲滲透脫水。脫水后將被脫水的物料取出稱重，然后放入烘箱中烘至絕干后取出來再秤重，最后通過計(jì)算機(jī)對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行處理。物料的脫水率、干物質(zhì)增加率及含水率分別采用式(1)、(2)和(3)進(jìn)行計(jì)算DW=W0-WtDM0---(1)]]>ID=DMt-DM0DM0---(2)]]>CW=WtDM0---(3)]]>式中DW-----物料的脫水率，g水/g初始干物質(zhì)；W0-----物料的初始含水量，g；Wt-----滲透t時(shí)刻物料的含水量，g；DM0-----物料初始干物質(zhì)的含量，g；ID-----物料干物質(zhì)的增加率，g干物質(zhì)增加量/g初始干物質(zhì)；DMt-----滲透t時(shí)刻物料干物質(zhì)的含量，g；CW-----滲透t時(shí)刻物料的含水率，g水/g初始干物質(zhì)。
按照上述方法，本發(fā)明進(jìn)行強(qiáng)化滲透脫水的結(jié)果如圖1和圖2所示。圖1為當(dāng)聲強(qiáng)度從0.5A(輸入電功率125W，聲強(qiáng)約40W/cm2)增加到0.9A(輸入電功率225W，聲強(qiáng)約72W/cm2)時(shí)，物料水分含量與干物質(zhì)增加率的變化。其中，物料厚度為5mm，脫水時(shí)間為30min，溶液濃度為40％。
圖2為5mm厚度的物料浸沒在40％的蔗糖溶液中，在0.7A的聲強(qiáng)作用下進(jìn)行超聲波強(qiáng)化滲透脫水的曲線，總脫水時(shí)間為40min，超聲波作用時(shí)間為10min，但作用的時(shí)間段不同，分別作用于脫水開始后的第一個(gè)10min、第二個(gè)10min、第三個(gè)10min和最后10min。由圖可以看出，雖然超聲波的作用時(shí)間均為10min，但由于作用的時(shí)間段不同，其脫水效果有很顯著的差別。作用于脫水開始的第一個(gè)10min的脫水效果好于后三種情況，且作用時(shí)間段越靠前，其脫水效果越好。
權(quán)利要求
1.一種超聲波強(qiáng)化滲透脫水方法，將固體蔗糖溶解于水中形成蔗糖溶液，所用蔗糖溶液其濃度按重量比計(jì)為40-70％；將待脫水處理的物料切成片狀，放入盛有蔗糖溶液的容器內(nèi)，料液比為0.5-2∶10，于室溫下進(jìn)行超聲滲透脫水；脫水后將被脫水物料取出稱重，然后放入烘箱中烘至絕干后取出再秤重，通過計(jì)算機(jī)對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行處理；物料的脫水率、干物質(zhì)增加率及含水率分別采用式(1)、(2)和(3)進(jìn)行計(jì)算DW=W0-WtDM0---(1)]]>ID=DMt-DM0DM0---(2)]]>CW=WtDM0---(3)]]>式中DW-----物料的脫水率，g水/g初始干物質(zhì)；W0-----物料的初始含水量，g；Wt-----滲透t時(shí)刻物料的含水量，g；DM0-----物料初始干物質(zhì)的含量，g；ID-----物料干物質(zhì)的增加率，g干物質(zhì)增加量/g初始干物質(zhì)；DMt-----滲透t時(shí)刻物料干物質(zhì)的含量，g；CW-----滲透t時(shí)刻物料的含水率，g水/g初始干物質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述蔗糖純度為99％。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述物料為成熟、表皮光滑的新鮮水果。
4.一種實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的裝置，為一超聲波發(fā)生器，該發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波經(jīng)超聲換能棒對(duì)料液輸出超聲波，其輸出頻率為14-20kHz，聲強(qiáng)在20-50W/cm2范圍內(nèi)，功率為0-250W可調(diào)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述換能棒的末端距離液面約1-3cm。
全文摘要
一種超聲波強(qiáng)化滲透脫水方法與裝置，室溫下，將固體蔗糖溶解于水中形成蔗糖溶液，所用蔗糖溶液濃度(重量比)為40－70％。物料為成熟、表皮光滑的新鮮水果，如蘋果、梨等。滲透脫水前，先將物料切成不同厚度的薄片，放入盛有蔗糖溶液的容器內(nèi)，料液比為0.5－2∶10，于室溫下進(jìn)行超聲滲透脫水。脫水后將被脫水的物料取出稱重，然后放入烘箱中烘至絕干后取出來再稱重，最后通過計(jì)算機(jī)對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行處理。本發(fā)明用于實(shí)施上述方法的裝置主要為一超聲波發(fā)生器，該發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波經(jīng)超聲換能棒對(duì)料液輸出超聲波。
文檔編號(hào)C13B30/14GK1641300SQ200410001368
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2004年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月7日
發(fā)明者淮秀蘭, 姜任秋, 劉登瀛, 孫寶芝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所