一種三階段常壓微波噴動干燥快速制備果蔬脆粒的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三階段常壓微波噴動干燥快速制備果蔬脆粒的方法，涉及果蔬脫水加工，屬于果蔬食品加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來果蔬脆粒因其口感松脆、低脂肪、高纖維、富含維生素和多種礦物質(zhì)，攜帶方便，保質(zhì)期長等特點，成為非常流行的休閑果蔬食品，深受廣大消費者喜愛。目前市場上仍以油炸型膨化果蔬脆粒為主，由于在常壓條件下進(jìn)行油炸，導(dǎo)致油溫較高，致使產(chǎn)品的營養(yǎng)成分損失嚴(yán)重，色、香、味較差，而且生產(chǎn)用油進(jìn)行高溫加工重復(fù)使用，容易引起油的氧化和酸敗，經(jīng)常食用會對人的健康造成不利影響。
[0003]非油炸膨化方法的研究，是目前休閑食品加工研究的熱點之一。在所有的技術(shù)研究當(dāng)中，微波干燥的應(yīng)用無疑是非常高效、普遍，且具有發(fā)展?jié)摿Φ囊豁椉夹g(shù)。其特點是穿透能力強，能深入物料內(nèi)部，從內(nèi)到外實現(xiàn)對物料的整體加熱，尤其對含水量偏小的物料，能大幅度縮短干燥時間，提高干燥脫水的效率，降低干燥成本，提高果蔬脆粒的膨化率。
[0004]微波是頻率在300MHZ到300GHZ的電磁波。其加熱物料的基本原理在于由于微波屬于電磁波范疇，極性分子在微波場內(nèi)隨著微波頻率的改變而不停地擺動、摩擦，微波電場能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能，使物料溫度升高，水分迅速由內(nèi)而外擴(kuò)散。由于物料內(nèi)部極性分子分布不均以及微波場在干燥過程中的分布問題，使得普通微波干燥有不均勻現(xiàn)象產(chǎn)生。為了克服微波干燥的不均勻性，本發(fā)明采用脈沖噴動結(jié)合微波進(jìn)行干燥處理，通過間歇性地向干燥腔中進(jìn)氣而形成壓力差，從而產(chǎn)生噴動的氣流，使得物料在干燥腔內(nèi)不斷改變位置而減輕了加熱不均的現(xiàn)象，避免了燒焦點的出現(xiàn)，提高了產(chǎn)品的品質(zhì)。三階段干燥生產(chǎn)工藝簡單，操作方便，能滿足工業(yè)化生產(chǎn)；同時，三階段干燥能夠有效地改善物料裝載量和能耗利用率，為微波干燥技術(shù)及裝置在農(nóng)產(chǎn)品及食品領(lǐng)域方面規(guī)模化、連續(xù)化及自動化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
[0005]陳燕等(2004)針對荔枝熱風(fēng)干燥中存在的問題，應(yīng)用自制的微波干燥試驗測試系統(tǒng)，采用間歇干燥工藝，試驗研究了荔枝微波干燥特性及干燥條件對干后品質(zhì)、能耗的影響。結(jié)果表明，荔枝微波干燥主要出于恒速階段，干燥速度取決于不同的間歇比；溫度變化可分為上升和趨于穩(wěn)定兩個階段；微波間歇時間對干后品質(zhì)有顯著影響，干燥能耗受間歇比的影響，但主要影響因素是加熱時間。該研究采用間歇式微波干燥控制加熱速率，使熱點集中的熱量得以向周圍擴(kuò)散，然而此方法對提高微波加熱的均勻性是非常有限的。本發(fā)明則采用了微波噴動的方式，噴動氣流不僅能帶給產(chǎn)品較好的干燥均勻性，還能降低干燥后期產(chǎn)品的表面溫度。
[0006]馬先英等(2007)采用了不同參數(shù)組合對胡蘿卜片進(jìn)行熱風(fēng)與微波組合的干燥試驗，研究了胡蘿卜的干燥特性，并用多因素正交試驗方法，分析了各因素對試驗指標(biāo)的影響。結(jié)果表明用熱風(fēng)與微波組合干燥胡蘿卜的最佳工藝參數(shù)為熱風(fēng)溫度65°C，微波功率為170W，轉(zhuǎn)換點物料含水率為60% ;用熱風(fēng)與微波組合干燥的干燥速率較常規(guī)的熱風(fēng)干燥速率提高1.4倍以上，干制品的質(zhì)量明顯提高。該研究采用熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥對胡蘿卜進(jìn)行干燥，轉(zhuǎn)換點不易控制。此外，由于樣品處于靜止?fàn)顟B(tài)，沒有噴動起來，微波加熱的不均勻性會影響干后產(chǎn)品的品質(zhì)。而本發(fā)明在加工工藝以及改善微波加熱的均勻性問題上更具新穎性。
[0007]宋賢聚等(2009)采用真空微波-真空油炸-真空微波三階段聯(lián)合脫水工藝生產(chǎn)低含油率馬鈴薯脆片，并對三階段聯(lián)合脫水工藝進(jìn)行優(yōu)化，得出三階段聯(lián)合脫水工藝的最佳轉(zhuǎn)換點。三階段聯(lián)合脫水過程的優(yōu)化工藝條件為:前期微波強度1.4W/g在真空度0.06MPa下真空微波預(yù)干燥8min，然后，在100°C和0.09MPa條件下真空油炸15min，最后在微波強度
2.4ff/g和真空度0.095MPa條件下干燥4min。三階段聯(lián)合脫水工藝的轉(zhuǎn)換點對應(yīng)馬鈴薯的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為68% (濕基)和10% (濕基)左右。而本發(fā)明是在非油炸的情況下，制得的產(chǎn)品色澤、體積以及松脆性也能達(dá)到上述要求，一些感官指標(biāo)可能還優(yōu)于上述工藝制得的產(chǎn)品；與此同時，本發(fā)明整個干燥過程在同一個設(shè)備中完成，工藝流程簡便，經(jīng)濟(jì)效益高，更具有新穎性。
[0008]章虹、馮宇飛等(2012)通過單因素實驗和正交實驗確定萵苣微波噴動干燥的最佳工藝參數(shù)，并將產(chǎn)品和熱風(fēng)、噴動、真空冷凍、真空微波干燥的產(chǎn)品進(jìn)行比較，旨在發(fā)現(xiàn)微波噴動干燥的優(yōu)勢所在。產(chǎn)品的質(zhì)量主要通過復(fù)水率、葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、色澤、能耗、感官評定等方面來衡量。實驗結(jié)果表明萵苣最佳微波噴動干燥參數(shù)為干燥前期(lOmin)，微波功率為300W，熱風(fēng)溫度為68~78°C，噴動風(fēng)速為8m/s ;干燥后期(45min)微波功率為200W，熱風(fēng)溫度為68~78°C，噴動風(fēng)速為6m/s。然而本發(fā)明在其原有的基礎(chǔ)上對干燥設(shè)備以及工藝進(jìn)行了改進(jìn)，多腔分段干燥不僅能夠有效地改善物料裝載量，而且更利于一體化生產(chǎn)，節(jié)能環(huán)保。
[0009]王建中等(2012)以茭白為原料，復(fù)水率為評價指標(biāo)，采用響應(yīng)面法優(yōu)化干燥工藝參數(shù)，探討茭白顆粒熱風(fēng)-微波聯(lián)合噴動干燥的效果。不同噴動干燥方式研究表明:熱風(fēng)-微波聯(lián)合噴動干燥條件對茭白復(fù)水率影響顯著(P〈0.05)。響應(yīng)面優(yōu)化最佳參數(shù)表明，進(jìn)風(fēng)溫度52°C，顆粒大小8mm，微波功率2.7W/g。在此最佳條件下，茭白復(fù)水率達(dá)到3.05，試驗結(jié)果與模型預(yù)測值吻合度達(dá)99%。方差分析表明，顆粒大小、微波功率對茭白復(fù)水性影響極顯著(P〈0.01)，溫度(A)與顆粒大小(B)交互項對復(fù)水率影響顯著(p〈0.05)。在干燥中期以及后期，由于物料含水率以及本身介電特性的變化，導(dǎo)致其對微波能的吸收能力降低。而本發(fā)明通過分段干燥來控制脈沖頻率以及微波功率的變化，其更加節(jié)約干燥時間及能耗，具有高效節(jié)能的優(yōu)點。
[0010]經(jīng)檢索與本發(fā)明密切相關(guān)的專利，具體分析如下:
楊方銀、姜曉文等人公開“一種熱風(fēng)干燥脫水調(diào)理萵苣片的加工方法(專利號:200910101525.3)”，該發(fā)明采用箱式熱風(fēng)干燥機(jī)對萵苣片進(jìn)行分段干燥處理。在第三階段中，利用低溫強風(fēng)除去部分毛細(xì)結(jié)合水和結(jié)合水，防止產(chǎn)品吸潮，并適當(dāng)降低萵苣品溫，避免產(chǎn)品變色焦化。與本發(fā)明相比，此專利中干燥時間為7~10個小時，期間一直需要人工翻炒，故極其耗費人力物力。而本發(fā)明采用常壓微波噴動干燥，在各階段中只需改變微波的功率以及脈沖噴動頻率即可，不僅省時省力，而且產(chǎn)品亦可以保持高品質(zhì)。
[0011]張慜、孫金才等人公開了 “一種提高微波噴動干燥中顆粒狀果蔬均勻膨化效果的分段方法(專利號:200910213559.1 )”，該專利通過熱風(fēng)與微波噴動干燥分段方法使得顆粒狀果蔬在微波場受熱均勻，水分蒸發(fā)迅速，干燥之后果蔬呈多孔性結(jié)構(gòu)，有效地提高了產(chǎn)品的膨化度，在顆粒狀果蔬被迅速干燥的同時也提高了產(chǎn)品的膨化效果并保證產(chǎn)品均勻膨化，營養(yǎng)成分保存好，色澤、感官等品質(zhì)好的特點。但是該專利將熱風(fēng)干燥與微波噴動干燥聯(lián)合干燥，轉(zhuǎn)換點不易控制，會導(dǎo)致膨化效果不易一致。而本發(fā)明的工藝流程更加簡化，不需要前期的預(yù)處理如熱風(fēng)干燥；脈沖噴動的氣流為常溫氣體，更加節(jié)約能耗。
[0012]張慜、王玉川公開了“一種負(fù)壓微波均勻化噴動干燥裝置及應(yīng)用(專利號:201010572843.0)”，該專利研究了由于物料在負(fù)壓下能夠?qū)崿F(xiàn)噴動，采用該裝置可實現(xiàn)物料在真空微波干燥條件下噴動、旋轉(zhuǎn)、流動，達(dá)到物料高效、均勻干燥的目的，同時縮短了干燥時間40%以上，降低了生產(chǎn)的成本，此專利主要側(cè)重于噴動干燥裝置的設(shè)計，對其應(yīng)用的參數(shù)描述較少。與本發(fā)明相比，其在真空條件下對物料進(jìn)行噴動干燥，對設(shè)備的要求更高，而且此專利的裝載量不能夠滿足工業(yè)化生產(chǎn)的要求。本發(fā)明采用三階段多腔常壓微波噴動干燥，有效地改善物料裝載量和能耗利用率。
[0013]孫金才、張慜等