山楂微波干燥过程中品质监测与工艺优化研究

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山楂为“药食两用”水果,富含VC、有机酸和总黄酮等营养成分。新鲜山楂含水率高达80%左右,不易存储,易腐烂变质,需要干燥处理。微波干燥具有干燥效率高、易于控制且能够保证产品质量等优势,在食品加工领域得到广泛应用。山楂干燥过程中品质变化影响着干制品品质,不利的干燥条件会导致产品外观及营养成分劣变。因此,有必要探索山楂相适应的干燥方式,满足对山楂干燥“高效”和“高质”的需求。本文基于搭建的温湿度控制的微波干燥试验系统,探索物料温度和相对湿度对山楂干燥特性和干燥过程中色差、VC含量、有机酸含量和总黄酮含量变化的影响规律;通过变工艺正交试验,分别以色差、VC含量、有机酸含量、总黄酮含量和综合品质为评价指标,针对不同品质指标得出了最优干燥工艺。主要研究内容如下:(1)搭建了温湿度控制的微波干燥试验系统。微波干燥单元能实现在线称重;温度在线检测与控制单元利用光纤传感器检测物料温度,通过反馈控制微波输出功率,实现温度控制;湿度在线检测与控制单元在线测量相对湿度,通过反馈控制加湿阀门开度,完成相对湿度控制;利用Lab VIEW程序对干燥过程数据采集与优化控制,物料温度控制误差为±1℃,相对湿度控制误差为±5%。(2)研究了物料温度(50℃、60℃、70℃)和相对湿度(5%、30%、50%、70%)对山楂微波干燥特性的影响。结果表明,山楂微波干燥过程分为CRP、FFRP和SFRP三个阶段,CRP与FFRP阶段的转换点在湿基含水率为50%?60%之间;升高物料温度和降低相对湿度有利于提高干燥速率、缩短干燥时间、增大有效水分扩散系数;相对湿度越大,所需干燥活化能越高,70%下干燥活化能为54.78 KJ/mol;Weibull模型对不同物料温度和相对湿度下干燥曲线拟合后的R~2均大于0.986,该模型能够很好的描述山楂干燥过程。(3)研究了物料温度(50℃、60℃、70℃)和相对湿度(5%、30%、50%、70%)对山楂干燥过程中色差、VC含量、有机酸含量和总黄酮含量变化的影响。结果表明,干燥前期物料温度越高,相对湿度越低,色差变化越大,VC和有机酸含量减少的越多,总黄酮含量增加越少,温度50℃?60℃、相对湿度50%?70%有利于品质的保留;干燥后期降低温度有利于色差、VC含量、有机酸含量的保留,总黄酮含量显著增加,而减小湿度能够改善色泽、提高总黄酮含量和VC含量的保留,湿度50%?70%有机酸含量保留较多;通过对干后品质分析,物料温度60℃、相对湿度30%下干制品品质较优。(4)进行变工艺正交试验,研究了恒速干燥阶段、降速干燥阶段及转换点对色差、VC含量、有机酸含量、总黄酮含量的影响,综合考虑色差、VC含量、有机酸含量、总黄酮含量,建立了综合品质评价模型,确定了试验因素对色差、VC含量、有机酸含量、总黄酮含量和综合品质的影响顺序,得出满足不同评价指标的最优干燥工艺。
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