香蕉片微波真空干燥特性及干燥工艺的研究_图文

1、分类号:TS205.1密 级:单位代码:10389学 号:40703005福建农林大学硕士专业学位论文香蕉片微波真空干燥特性及干燥 工艺的研究专业类别:工程硕士专业领域:食品工程研究方向:食品加工工艺研究生:雷小琴指导教师:郑宝东教授陈容茂 副研究员完成时间:二00年十月C las s if i ca t iOil No:TS205.1 Conf ident i a 1i ty:驯蚪必 UniverS i ty Code:10389 Student No:40703005Study on theMicrowave Vacuum Drying Characteristics and Drying

2、 Technology Optimization of Banana SlicesSpecial FieId Category:Engineering MasterSpecial i ty: Research Field: Food Eng ineer ingFood ProcesSing TechnologyPostgraduate:Lei XiaoqinSupervi SOt: Submi ttde Date: Professot Zheng Baodong October,2010Col lege of food scienceFuj Jan Agriculture and Forest

3、ry Univers ity Fuzhou,Fuj Jan,P.R.China,350002October,2010独创性声明本人声明,所呈交的学位(毕业论文,是本人在指导教师的指导下独立完 成的研究成果,并且是自己撰写的。尽我所知,除了文中作了标注和致谢中已作 了答谢的地方外,论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成果。与我一同对本 研究做出贡献的同志,都在论文中作了明确的说明并表示了谢意,如被查有侵犯 他人知识产权的行为,由本人承担应有的责任。靴哔蚴敝储糕签稀.哩醐卜m、 胸t骂 r叫7论文使用授权的说明本人完全了解福建农林大学有关保留、使用学位(毕业论文的规定,即学校 有权送交论文的复印件

4、,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部 分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密,在 年后解密可适用本授权书。 口 不保密,本论文属于不保密。 口Z 。 7 必?。/2。弓日期:圳夕./夕多目 录摘 要 Abstract. 第一章引言. 1香蕉的营养及功能特性。 2香蕉干制加工技术现状. 2.1真空油炸干燥一 2.2微波膨化干燥. 2.3真空冷冻干燥. 2.4挤压膨化干燥2.5热风.微波联合干燥.3微波真空干燥技术的研究进展. 3.1微波真空干燥技术的原理及特点 3.2微波真空干燥技术在农产品加工中的应用现状 3.2.1国外研究现状3.2.2国内研究现状4微波真空干燥

5、技术的问题及发展趋势. 4.1微波真空干燥技术存在的问题.4.2微波真空干燥技术应用的发展趋势。5本课题研究的目的与意义. 第二章香蕉片微波真空干燥特性研究. 1材料与方法. 1.1试验材料及预处理. 1.2主要仪器。 1.3试验方法。 1.3.1初始含水率的测定 1.3.2干燥参数的调节 1.3.3干燥特性试验 1.3.4试样.1.3.5数据分析2结果与分析. 2.1微波强度对香蕉片干燥特性的影响.2.2真空度对香蕉片干燥特性的影响12 2.3切片厚度对香蕉片干燥特性的影响。132.4初始含水率对香蕉片干燥特性的影响153d、结l 7第三章微波真空干燥对香蕉片品质影响的研究.18 l材料与方

6、法.18 1.1试验材料与预处理.18 1.2主要仪器。18 1.3评价指标及测定方法。19 1.3.1色差的测定19 1.3.2脆度的测定19 1.3.3膨化率的测定19 1.3.4体积的测定191.4感官质量评价202结果与分析.2l 2.1真空度对香蕉片主要品质的影响。26 2.1.1真空度对香蕉片脆度和膨化率的影响。26 2.1.2真空度对香蕉片色泽的影响。27 2.2切片厚度对香蕉片主要品质的影响。26 2.2.1切片厚度对香蕉片脆度和膨化率的影响26 2.2.2切片厚度对香蕉片色泽的影响.27 2.3微波强度对香蕉片主要品质的影响。26 2.3.1微波强度对香蕉片脆度和膨化率的影响

7、.262.3.2微波强度对香蕉片色泽的影响.263小结27第四章香蕉片微波真空干燥工艺的优化.28 l材料与方法.28 1.1试验材料与预处理.281.2主要仪器.282评价指标及测定方法.28 2.1水分含量的测定.28 2.2色差的测定.29 2.3脆度的测定29 2.4膨化率的测定.292.5香蕉片体积的测定292.6感官质量评价。293结果与分析.29 3.1微波真空干燥香蕉片工艺优化试验。29 3.2微波真空干燥香蕉片试验结果与分析。29 3.2.1微波真空干燥正交试验结果29 3.2.2色差的直观及方差分析30 3.2.3脆度的直观及方差分析31 3.2.4膨化率的直观及方差分析3

8、2 3.2.5感官质量的直观及方差分析33 3.2.6较佳工艺的确定343.3验证试验.354,J、结35第五章结论及建议.36 l 结论36 2进一步研究建议。36参考文献38致谢。42摘要香蕉(Musaparasdisac属巴蕉科(Musaceae巴蕉属(Musa,是热带,亚热带 地区的重要水果,营养丰富,且不含胆固醇,具有祛热润肺、滑肠通便、防止血 管硬化、降压通脉等功效,深受人们喜爱。由于香蕉是一种跃变型水果,质地松 软,不易贮运,货架期短,产后损耗严重,因此脱水干制成为其加工贮存的一个 重要方法。本课题将微波真空干燥技术应用于香蕉片干制膨化加工中,系统研究 香蕉片的微波真空干燥特性,

9、探索不同干燥参数对香蕉片微波真空干燥品质影响 的变化规律,通过正交试验优化工艺参数,并将其最优工艺与真空油炸和微波干 燥技术进行比较,确定微波真空干燥工艺的可行性,为微波真空干燥香蕉片的产 业化生产提供理论依据和科学指导。1、利用微波真空干燥技术对香蕉片微波真空干燥特性进行研究。探讨不同微 波强度、切片厚度、真空度及初始含水率对香蕉片微波真空干燥速率的影响,得 到香蕉片在干燥过程中的水分变化规律。香蕉片微波真空干燥过程可分为升速、 恒速及降速三个干燥阶段。在微波真空干燥过程中,各因素对香蕉片失水速率影 响程度不同,其中微波强度初始水分含量切片厚度真空度。且微波强度越大, 物料失水速率越快,干燥

10、时间越短;真空度越高干燥速率越快,所需的干燥时间 越短,但并非真空度越高越好,因为真空度过高不仅能耗增大,而且易发生击穿 放电现象;切片厚度在微波能穿透范围内,切片厚度越大,初始含水率越低,则 其干燥效率越快,干燥时间越短。2、研究香蕉片微波真空干燥各参数对香蕉片干燥品质(脆度、膨化率、色差、 感官的影响。通过提高真空度,可使干燥温度降低,香蕉片不易焦化,色泽与 感官质量较佳,且其膨化率和脆度也随之增大;增加微波强度,物料所吸收的热 能增大,蒸腾速度变快,促使蒸汽压力产生的膨化动力增大,膨化率和脆度增大, 其感官质量先升高后下降,色泽以12W/g时与鲜样最接近。3、香蕉片微波真空干燥工艺优化的

11、研究。以香蕉片的色差、脆度、膨化率及 感官质量为评价指标,研究真空度、微波强度和切片厚度各因素对微波真空干燥 香蕉片品质的影响,通过进行正交试验及综合优化以确定香蕉片微波真空干燥的 较佳工艺参数,并将该工艺与真空油炸和微波干燥技术进行比较。试验结果表明, 采用真空度为.80kPa,微波强度为12W儋,切片厚度为14mm的工艺参数进行干燥,其干燥品质(如脆度、色差及感官质量等都较微波干燥和真空油炸的优异, 可获得品质较佳的香蕉片干品。因此,采用微波真空干燥技术干制香蕉片,不仅 能改善香蕉片的干燥品质,提高产品的质量,且为香蕉片微波真空干燥技术工业 化应用提供了坚实的理论依据。关键词:香蕉片;微波

12、真空干燥;品质;工艺优化AbstractBanana(Musa parasdisac,belongs to Musaceae,Musa,as an important fruit of tropical and semitropical area,it has rich nutrition but no cholester01.Banana can be used for dispelling thermal and moistening lung,relieving constipation、vith laxatives, preventingvascular sclerosis,depre

13、ssurization and sectors,SO people like it very much. Banana is a climacteric fruit.Owing to the soft texture and shorter storage pedod, storage and transport become difficult,it also loses seriously,SO dehydration becomes an important method of processing and storage.Microwave vacuum drying technolo

14、gy was applied to banana drying in this paper.The microwave vacuum drying characteristics and the rule of quality changes for banana were studied,and the optimal technology parameters were certained by orthogonal experimentand integrated optimization,then compared with vacuum deepfrying and microwav

15、e drying to confirm the feasibility of microwave vacuum drying technology.The purpose of all above Was to provide an important recommendation for practical industrialization of banana by microwave vacuum drying.1、Using microwave vacuum drying technique to research the properties of banana slices mic

16、rowave vacuum drying.The effects of microwave power,vacuum degree and initial moisture content on the drying rate were investigated and the changing rule of moisture during the processes of microwave vacuum drying Was got.Microwave vacuum drying course of banana slices could be divided into three st

17、ages:speedup, constant-speed and speeddown.During the drying course,dehydration rate Was influenced by some factors,and the influence degree of each factor Was different (Microwave powerinitial moisture contentslice thicknessvacuum degree.The stronger microwave power Was,the quicker。dehydration rate

18、 Wasand the shorter drying time Was.The drying rate was faster and the drying time was shorter when vacuum degree Was higher.However,the higher vacuum degree Was not always good. Higher vacuum degree would not only enlarge consumptionbut also make sparkbreakdown.Within the limits of microwave radiat

19、ion,thicker slices and lower initial moisture content would get quicker dehydration rate and the short the drying time.III2、Effects of microwave vacuum drying parameters on main quality of banana slices (fragility,expansion rate,color and sensory qualitywere studied.With the increase of the vacuum d

20、egree,the drying temperature would be decrease,color and sensory quality would be better,and its expansion rate and fragility will be increase;The higer microwave intensity was,the more heat energy absorbed by materials,the faster transpiration rate was,and the higher vacuum degree to promote the po

21、wer of expansion steam pressure,expansion rate and fragility would be improve,the quality of their senses first increases and then decreased.When microwave intensity was 12W/g the color would be closest to the flesh sample.3、The optimization of microwave vacuum drying for banana slices was studied.

22、Taking color,fragility,expansion rate and sensory quality as evaluation indexes, experimental research of microwave vacuum drying on banana slices were carried out to discuss the influence of vacuum,microwave intensity,slices thickness on the product quality.The optimal technology parameters were de

23、fined by orthogonal experiment and integrated optimization,then compared with vacuum fryingand microwave drying.The results showed that when vacuum Was一80kPa,microwave intensity was 12W/g,and slices thickness was 14mm,dried banana slices of the optimal quality was more superior than vacuum fryingS a

24、ndmicrowave dryingS.For these reasons,using the microwave vacuum drying technology can improve the quality of banana slices.These optimal technology parameters could afford theoretical foundation for industrial application of microwave vacuum drying technique of banana.Keywords:banana slices;microwa

25、ve vacuum drying;quality;technology optimizationIV福建农林大学硕士专业学位论文 香蕉片微波真空干燥特性及干燥工艺的研究 第一章 引言香蕉(Musa parasdisac属巴蕉科(Musaceae巴蕉属(Musa,是热带和亚 热带“四大果品”(荔枝、菠萝、椰子、香蕉之一,也是世界上栽培最为广泛的 热带水果。香蕉起源于亚洲东南部,即东南亚、马来西亚一带及中国,是世界上 最古老的栽培果树之一,远在3000-4000多年前已被发现并在4000多年前希腊 已有文字的记载。目前,我国香蕉栽培主要分布在广东、广西、福建、台湾、云 南和海南,年产量近650万吨

26、,是世界第三大香蕉生产副1】.【,国外主要栽培的 香蕉品种大多来自我国。香蕉是热带水果中的“平民”,价格便宜,营养丰富,气 味芬芳,味甜爽口,肉软润滑,老幼皆宜,是百姓水果盘中的“常客”,同时香蕉 还具有促进肠胃蠕动,排便、美容、提高免疫力、抗癌、保护心血管等功效,被 誉为“新的水果之王”。1香蕉的营养及功能特性中医认为,香蕉味甘、性寒,入肺、大肠经,具有清热解毒、润肠通便、润 肺止咳、降低血压及滋补等功效。具本草纲目记载:生食(芭蕉可以止渴 润肺,通血脉,填骨髓,合金疮,解酒毒。根主治痈肿结热,捣烂敷肿;捣汁服, 治产后血胀闷、风虫牙痛、天行狂热,叶主治肿毒初发,但胃痛腹凉、脾胃虚寒 的人应

27、少吃。香蕉不但鲜食美味可口,而且还是医疗保健的佼佼者。香蕉中含有丰富的蛋 白质、脂肪、碳水化合物、胡萝素、钾、钙、镁、铁和被称之为“智慧之盐的 磷,以及维生素A、B、C和E等营养素。近代医学建议,用香蕉可治高血压, 因其含有丰富的钾元素,可平衡人体体内的钠元素,并促进细胞及组织生长;香 蕉中丰富的可溶性纤维,也就是果胶,可帮助消化,调整肠胃机能;香蕉中富含 的维生素A,能有效维护皮肤毛发的健康,对手足皮肤皱裂十分有效,而且还能 令皮肤光润细滑:最有趣的莫过于香蕉所含的泛酸等成分,它是人体的“开心激 素”,能减轻人们的心理压力、排解紧张、提高注意力、排解忧郁,令人快乐开心; 另外,香蕉对失眠或情

28、绪紧张者也有疗效,因为香蕉包含的蛋白质中,带有某种 氨基酸,具有安抚神经的效果,因此在睡前吃点香蕉,可起到镇静作用【3】。福建农林大学硕士专业学位论文 香蕉片微波真空干燥特性及干燥工艺的研究2香蕉干制加工技术现状香蕉足我国特色水果之一,年产量近六百五十万吨,列居世界第三大香蕉生 产国【I】,由于我国香蕉具有独特的香味和风味,受到国内外市场的欢迎。但目前 因我国香蕉的保鲜加工技术和设备条件欠佳,以及香蕉果实富含果胶、糖类、单 宁及各种酶类,生化反应活跃等生理特点使得其受运输和贮藏条件限制,造成产 地“旺产滞销”【41。因此,香蕉的贮藏保鲜与加工显得尤为重要。近年来,食品 研究者针对香蕉生理生化特

29、点已经研究开发了香蕉片、香蕉汁、香蕉粉、香蕉罐 头、果脯、果酱、香精等香蕉加工产品。其中,干燥作为香蕉贮藏的重要手段, 在生产上被广泛应用。目前,生产上一般采用真空油炸、微波膨化、真空冷冻、挤压膨化和热风一 微波联合等脱水技术干制香蕉片。真空油炸是将真空低温干燥和常规油炸技术有机结合在一起的脱水干制技 术。该技术以油脂作为食品脱水热源,使样品处于相对缺氧的负压状态下进行脱 水,可大大降低油炸温度和油锅内的氧气浓度,缩短水份蒸发时间,且油炸样品 不易褪色、变色、褐变,可以保持其原有的颜色,产品具有良好的膨化效果,降 低了传统油炸食品油脂劣变,脂肪酸败、酶促褐变等其他氧化变质所带来的危害。 但真空

30、油炸香蕉片经真空分离后含油量仍然高达百分之五十以上垮J,这对产品的 食用、保藏和生产成本均不利,因此还需采用高速分离机脱油。微波膨化技术是利用电磁波产生的高频电磁场,使物料中的极性分子在电磁 场中随着电磁场的频率不断改变极性方向,来回振动,从而产生摩擦热。湿物料 中液态水介质极性大,能大量吸收微波能并转变为热能,使物料温度持续升高, 且透入物料内部的微波对物料内外同时进行整体加热,水份则由内向外迁移【6】。 微波干燥具有反应灵敏、节能高效、无污染、防霉、杀菌的优点,但也存在干燥 品质设备投资大,干燥终点不易掌控,样品中心部位易焦化等问题。真空冷冻干燥又称冷冻升华干燥,是结合真空干燥和冷冻干燥技

31、术各自优势 发展起来的一项高新技术。该技术能较好地保持食品原有的色、香、味、形及营 养成分,有良好的速溶性和快速复水性rH8,脱水彻底,质量轻,适合长途运输2香蕉片微波真空干燥特性及干燥工艺的研究及长期保存,但真空冷冻干燥生产成本高、效率低,主要适用于具有高价格的高 附加值产品。食品挤压加工技术是集混合、搅拌、破碎、加热、杀菌、膨化及成型为一体 的高新技术,由于其具有效率高、处理量大、易于产业化等显著的优点,而在食 品工业中得到广泛应用【9】。但受淀粉含量限制,挤压膨化技术大多适用于谷物类 食品,在果蔬膨化食品加工中的应用具有局限性。虽然香蕉中淀粉含量较其他果 蔬高,但仍需添加玉米淀粉等调配才

32、能达到较好的挤压膨化效果【2】。热风一微波联合干燥是结合了热风干燥和微波干燥各自特点的一项新技术。他 即克服了热风干燥速率慢,耗时长的问题,又避免了微波干燥样品中心温度高, 易焦化及水分蒸发迅速导致样品组织皱瘪萎缩等不足,具有高效节能等特点。但 是该技术仍存在,设备投资高,技术复杂,产品的感官品质差,营养成分、热敏 性成分保存率较低,在国际市场上竞争力不足。3微波真空干燥技术的研究进展微波真空干燥技术是微波技术与真空技术相结合的一种新型联合干燥技术, 是对干燥过程中物质的物理变化、内外热质交换以及真空条件下水分迁移过程的 深入研究基础上,发展起来的一项新技术、新工艺。该技术应用的微波真空干燥

33、设备是由微波发生器、真空干燥腔、物料旋转盘、真空系统和电子控制系统组成 的一项集电子学、真空学、机械学、热力学、程控学等多学科为一体的高新技术 产品。微波真空干燥技术兼备了微波及真空干燥的一系列特点。真空干燥时真空可 使物体内部水分在无升温或低温状态下,依靠物体内外压力差而蒸发,以期获得 高质量的产品,但是空气对流传热在低气压环境下难以进行,只有依靠热传导的 方式给物料提供热能,而热传导速度慢、效率低,且温度控制难度大,被加热物 料还会产生内外温差等缺点,妨碍了真空干燥优点的发挥【101oJ【111。微波干燥是 利用介电加热原理,依靠高频电磁振荡来引发分子运动,直接对物料内外同时进 行整体加热

34、,使物料迅速加热、干燥,克服了真空状态下常规热传导速度慢的缺 点。因此,微波技术和真空技术的联合使用,可充分发挥其各自的优势。微波可 为真空干燥提供热源,克服了微波真空状态下常规热传导速度慢、干燥周期长、 3福建农林大学硕士专业学位论文 香蕉片微波真空干燥特性及干燥工艺的研究效率低的缺点,真空又使得物料在较低温度下进行干燥,较好地保存了物料营养 成分及在改善了干制品的其他品质(如褐变113.【14】的同时又缩短了干燥时间,提 高了生产效率【15】。干燥作为农产品保藏的重要手段之一,被广泛应用于农产品加工中。农产品 的干燥从最简单的日晒干燥发展到目前各种各样的干燥方法,如:热风干燥、真 空干燥、

35、冷冻干燥、微波干燥及微波真空干燥、真空冷冻干燥等。但是目前传统 的热风干燥已不能满足消费者追求高品质产品的要求,而真空冷冻干燥的产品虽 然品质优良,但存在干燥时间长,设备投资大,生产成本高的问题【15】-【19】。微波加 热干燥农产品时,微波能穿透产品直接进行加热,因此热传递比其他形式的热能 传递更为有效。而真空干燥产生的内外压力差利于提高产品膨化性能,使其口感 酥脆。由此微波真空干燥技术就应运而生,它充分体现出两者的优点,既降低了 干燥温度又加快了干燥速度,产品的口感、风味和复水性都较佳【20】【221。早在20世纪80年代,美、法、日本等国就开始对工业化微波真空脱水干燥技 术及干燥设备进行

36、开发研究,研究单位主要集中在美University of Wisconsin、 Pennsylvania State University、Califomia State University in Fresno,加拿大 University of BritishColumbia,希腊National Technical University等大学【23】。【241,已 取得了良好的研究效果。迄今为止,国外学者在农产品微波真空干燥方面的研究 已有诸多报道,如法国于1979年第一次在工业规模上应用微波真空技术生产的柑 橘粉呈发泡状,易溶解,很好地保持了其天然色、香、味,且维生素的保持率远 高于喷

37、雾干燥。美国DnTll大学研究用微波真空干燥技术生产脱水膨化葡萄,能很 好地保持新鲜葡萄风味、色泽及外形,且由于微波干燥温度低、耗时短,维生素 (Bl、B2、C保留率高【25】。Lin等【26】进行了微波真空干燥小虾的试验,并将微 波真空干燥的小虾与热风干燥及冷冻干燥的小虾进行质量对比评价,发现微波真 空干燥所需干燥时间仅仅为15min,远低于热风干燥及冷冻干燥所需的4h和72h, 且微波真空干燥的小虾比热风干燥的收缩率小,复水性和水分保持能力强,在色 泽、组织和风味等方面与复水冷冻虾接近。Yousif等271人分析了不同干燥方式对 香料风味和组织结构的影响,结果发现,经微波真空干燥的产品其香

38、味和组织结 构与新鲜或经冷冻干燥的产品相比,没有明显差异,而且具有良好的色泽和复水 能力,从而认为微波真空干燥可取代成本高又耗时的冷冻干燥。Yongsawatdigul 4福建农林大学硕士专业学位论文 香蕉片微波真空干燥特性及干燥工艺的研究与GunaSekaran【28】-【291进行了酸莓的微波真空干燥研究,结果表明,利用微波间歇 控制真空,可进一步改善微波加热的均匀性,间歇波较连续波效率更高,微波的 利用除了可以提升干燥速度之外,也可由内部蒸汽压差防止干燥产品收缩变形, 还可由毛细管作用形成孔洞化组织增加复水性。我国对微波真空干燥技术的研究起步较晚,直至上世纪80年代后期微波真空 干燥技术

39、才逐步受到国内学者的重视。马涛【30】等采用微波真空干燥技术替代传统 自然脱水方法干制无核葡萄,结果发现微波真空干燥速率快,在短时间内,其水 分活动即降至0.6以下,有效抑制了葡萄内酶的活性,使干品基本保存原有风味 和色泽,其维生素C保留率高达4.3mg/1009是常规干燥的几十倍。李瑜【311等分 别采用热风干燥、真空干燥、冷冻干燥、微波真空干燥与真空干燥联合干燥法对 大蒜进行干燥,结果发现微波真空干燥时间大大缩短,而干燥后蒜的硫代亚磺酸 酯保留率与冷冻干燥十分接近(达到90%,与真空冷冻干燥蒜的色差差异极小, 甚至比冻干蒜的白度略好,但唯一不足的是蒜质构紧密不如冷冻干燥疏松。另外, 李瑜【

40、32】等进一步通过GC.MS分析得微波真空干燥大蒜中含硫化合物种类和含量 都和冷冻干燥的非常接近。姜元欣【33】等对加工南瓜汁时得到的大量副产品南瓜渣 采用不同微波功率和压强条件进行微波真空干燥,发现在668.37W,4kPa条件下 干燥时,物料中胡萝卜素的保留率最高,可达到92.31%。李远志【弭】等采用微波真 空干燥设备干燥酶解后的澄清型香蕉汁制作速溶香蕉粉,发现经微波真空干燥的 产品从多项指标分析来看均优于热风干燥的产品。张黎骅351等采取微波真空干燥 工艺干燥花椒,不仅使干燥时间缩短了,而且干燥后的花椒呈紫红色、香气浓郁、 麻辣味持久,挥发性油脂保留率大大提高。孙丽娟【36】等发现利用

41、微波真空方式干 燥蜂蜜速度快、温度低,干燥后的固体蜂蜜较好地保留了蜂蜜原有的品质。干燥 过程中不会发生美拉德反应,干燥后的蜂蜜颜色基本没有变化,干燥前后其挥发 性香气成分虽有一定变化,但不影响其原始风味。邓宇【37】等通过对比微波真空干 燥与冷冻干燥、热风干燥后蕨菜的各品质指标,发现微波真空干燥的蕨菜复水性 明显优于冷冻干燥,色泽、维生素C保留率与冷冻干燥十分接近,明显高于传统 热风干燥。目前,国内外还将微波真空干燥技术应用于轻工业、食品工业、化学工业、 农业和农产品加工等领域,诸如造纸、陶瓷、木材、食品、沥青、污水处理、表 面活性剂、香料、化妆品、矿石、药物、混凝土、涂料、油漆等的加工处理。

42、4微波真空干燥技术的问题及发展趋势虽然微波真空干燥在农产品加工中应用广泛,充分体现了高效、节能等优势, 但在生产应用中也逐渐暴露出其自身的一些缺陷。第一,微波加热的均匀性受到原料大小的均一性和其特有的组织结构和分子 极性强弱的制约,使得各部分对微波能吸收的差异,不利于干燥后期微波功率的 控制。另外,需要指出的是,由于物料分子极性越强,越容易吸收微波,因此许 多物质,如蛋白质,淀粉,多糖.油脂类物质,都能够吸收微波。第二,微波真空干燥设备主要是在微波作用下,使微波能被水吸收,水分迅 速迁移和蒸发,然后在真空条件下将气相中的低压水蒸气及空气等含量较少的不 凝结气体,借真空泵的抽吸而除去。但由于真空

43、管数量少、管颈小,以及物料托 盘底部为没有镂空的板材设计,使得水蒸气或空气等往往未经排出就已经凝结在 谐振腔内,或附着在物料底层。第三,微波真空干燥缺少在线快速检测水分和温度的手段,以致干燥后期微 波功率的控制和干燥终点的判断比较困难。自动控制系统和热泵技术有待进一步 完善,以提高干燥设备的性能;开发热回收装置,提高能源利用率;综合研制微 波真空与其他干燥方式的联合干燥设备及电控系统。微波真空干燥技术作为一种高效、节能、环保、且具有消毒、杀菌之功效的 现代高新技术,以其独特的加热特点和干燥机理为农产品干燥加工开辟了一条新 的途径。尤其是对热敏性和易发生酶促褐变的产品具有重大的意义。微波真空干

44、燥的产品品质与真空冷冻干燥接近,可在农产品干燥产业中部分代替真空冷冻干 燥,以降低生产成本,提高生产效率。另外,随着微波真空干燥设备配套的计算 机自动监控系统和自动化机械的发展,微波真空干燥设备在农产品加工中也将发 挥更为广阔的作用。5本课题研究的目的与意义福建省漳州市芗城区天宝镇是盛产香蕉的地方,“天宝香蕉”由此得名,这 里方圆十里都是连片的香蕉园,因此有“十里蕉香的美称。天宝香蕉是福建省 的传统名果,也是中国绿色食品和福建省名牌农产品,具有果个适中,皮薄,肉 质软滑细腻,果肉无心、清甜爽口、香气浓郁等特点驰名中外,倍受海内外广大消费者的喜爱。产品不仅远销祖国的大江南北,而且还出口日本、韩国

45、等。近年 来,漳州市天宝香蕉种植面积已超过了2.4万hm2,产量接近一百万吨,列居全 国香蕉产量第三。芗城区“天宝牌”天宝香蕉于2000年12月获中国绿色食品标 志使用权,2001年5月获福建省名牌农产品【38】。2003年芗城区承担实施了国家 农业部下达的全国第一批“香蕉产业升级”示范项目391。自2007年4月“天宝 香蕉”经国家质检总局第62号公告批准发布为国家地理标准保护产品】后,“天 宝香蕉”就不仅仅是当地农民增收致富的产业,也不仅仅是为福建省出口创汇的 特色农副产品之一了,而一步跃升为“国家级”农产品,美名远播世界。目前,我国香蕉的深加工还比较落后,大部分仍以鲜食为主。但香蕉是一种

46、 跃变型水果,其果实富含果胶、糖类、单宁及各种酶类,生化反应活跃,这些生 理特点使得其果实质地松软,货架供应期缩短,运输和贮藏条件受限,香蕉往往 未经销出就大量变质,造成很大浪费【4】。近年来,我国香蕉产后损耗率高达50%, 远远高于我国果蔬采后的平均损耗率25%和发达国家的5%41J。随着我国加入 WTO和对东盟“零”关税的实施,国外高档香蕉制品涌入,香蕉滞销的问题日 益突出,自2001年以来,香蕉销售价格较低,收购价甚至曾经跌到0.2元/千克 以下,严重影响香蕉产业的效益和农民增收【42】。因此,为解决上述问题,本课题 采用微波真空干燥膨化技术进行香蕉片干制膨化的研究与应用。系统研究香蕉片

47、 的微波真空干燥特性,探索不同干燥参数对香蕉片微波真空干燥品质影响的变化 规律,通过正交试验优化工艺参数,并将其最优工艺与真空油炸和微波干燥技术 进行比较,确定微波真空干燥工艺的可行性,为微波真空干燥香蕉片的产业化生产提供理论依据和科学指导。第二章香蕉片微波真空干燥特性研究摘要:利用微波真空干燥技术,对香蕉片微波真空干燥特性进行研究。探讨不同微波强度、 切片厚度、真空度和初始含水率对干燥速率的影响,以及干燥过程中的水分变化规律。实验 结果表明:香蕉片微波真空干燥过程可分为升速、恒速及降速干燥三个阶段;在干燥过程中 微波强度对香蕉片的干燥速率影响最显著,其次是初始水分含量和切片厚度,而真空度对香

48、 蕉片干燥速率影响最小;且微波强度越大、真空度越高、初始水分含量越低,干燥速率越快, 所需的干燥时间越短。关键词:香蕉片;微波真空干燥;干燥特性微波真空干燥技术是综合了微波干燥和真空干燥两项技术的优势,逐渐发展 起来的一种节能降耗型技术。具有生产速度快、效率高、设备占地面积小、投资 回收期短等特点。它克服了常规真空干燥周期长、效率低的缺点,能较好地保存 物料营养成分及改善干制品的其他品质(如褐变【131【141,同时又缩短了干燥时间, 提高了生产效率。且微波真空干燥技术在医药、食品工业、化工、烟草以及农产 品加工等领域得到了广泛的应用,如微波真空干燥技术干制酸梅【28】、香蕉粉【34】、 花椒

49、【35、苹果片【431、菠萝片】、葡萄【451、龙眼【46】、猕猴桃M、银耳【481和大蒜49】 等。目前我国作为世界第三大香蕉生产国【l】,香蕉资源丰富,但由于香蕉果实富 含果胶、糖类、单宁及各种酶类,生化反应活跃等生理特点,使其受运输、贮藏 条件限制,资源浪费严重【4】。因此,将微波真空干燥技术应用于香蕉的生产加工 显得尤为重要。鉴于微波真空干燥技术与其他干燥方法相比所具有的独特的优点,本章将微 波真空干燥技术应用于香蕉片干制加工中,通过深入研究微波强度、真空度、切 片厚度及初始含水率这四者与时间及失水量之间的关系,探索香蕉片在微波真空 干燥过程中酌水分变化规律,以期为真空干燥香蕉片的产业

50、化生产提供理论依据 和科学指导。1材料与方法香蕉:试验品种为“天宝,挑选新鲜、外形整齐、果实较硬、果皮亮黄色 可略带少许青绿色的七八分熟香蕉,注意成熟度和大小均一,剔除有病虫害、机 械损伤、过熟者。L一半胱氨酸(C3H7N02S:上海华蓝化学科技有限公司生产福建农林大学硕士专业学位论文 香蕉片微波真空干燥特性及干燥工艺的研究预处理:手工剥去香蕉皮,用不锈小钢刀剔除未被剥净的筋络,再根据实验 要求将天宝香蕉切成厚度均片状,最后用浓度为0.08%半胱氨酸的溶液浸泡 10min进行护色,然后取出沥干。香蕉预处理后,称取一定质量的香蕉片单层均匀平铺在微波真空干燥机的物 料盒中进行干燥。干燥过程中定时记

51、录物料质量并换算为干基含水率,直到干至 安全含水率5%(干基为止。工艺流程:香蕉一挑选一清洗一去皮、去络一切片一浸泡护色一沥干一装盘 (单层平铺一微波真空干燥KL.2D.4ZG真空微波干燥设备:凯棱工业用微波设备有限公与福建农林大学 联合监制;DHG.9075A型电热鼓风干燥箱:上海精宏设备有限公司生产:AL204型精密分析天平:梅特勒.托利多仪器(上海有限公司生产;PL602.S型电子天平:梅特勒.托利多仪器(上海有限公司生产。按GB/T5009.3.2003食品中水分的测定方法进行测定。通过调节微波真空干燥进料量的大小,可得到单位质量发射功率,亦称微波 强度。通过调节微波真空干燥系统中调压

52、阀的开启程度,控制干燥腔内真空度的大 小。通过控制热风预干燥的干燥时间,可以得到热风预干燥后、微波真空干燥前 的香蕉片初始水分含量。本试验含水率均采用干基进行计算。选取不同的微波强度、真空度、切片厚度及预处理后香蕉片的初始水分含量,福建农林大学硕士专业学位论文 香蕉片微波真空干燥特性及干燥工艺的研究进行香蕉片微波真空干燥的失水特性试验,测定不同工艺参数条件下香蕉片的干 燥曲线及失水速率变化曲线。干基含水率:w=(m。一mg/mg100%;失水速率:V=m/出;单位质量发射功率:P=W/m。;式中,m厂干物质量,g;m一物料初始质量,g;m一相邻两次测量的失水质量,g;卜相邻两次测量的时间间隔,

53、mira形微波功率,W。应用Excel软件进行数据处理。2结果与分析由于香蕉干燥特性受到微波功率及装载量的共同影响,故以微波强度(微波 功率与装载量的比值为对象,来研究其对香蕉片的失水特性的影响。在切片厚 度为8mm,真空度为.85kPa,初始含水率为80%的实验条件下,进行微波真空干 燥香蕉片的微波强度单因素试验,选用微波强度分别为8W/g、lOW/g、12W/g、 14W/g、16W/g、18W/g,绘制香蕉片的干燥曲线。图2.1是香蕉片干基含水率随 着干燥时间的变化曲线,图2.2是香蕉片干燥速率随着干基含水率的变化曲线。福建农林大学硕士专业学位论文 香蕉片微波真空干燥特性及干燥工艺的研究a g 渤 、./料 蜊长 水 O 510152025时间(rainFig.2-1Drying curves ofdifferent power per gram。一18W/g16W/g14W/g 12W/