苹果片气体射流冲击干燥技术研究

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我国是世界苹果产量最大的国家,苹果中含有苹果多糖、膳食纤维、矿物质、硫胺素、尼克酸、胡萝卜素、多种维生素元素和人体必需的氨基酸等多种营养成分,因此被称为“全方位的健康水果”。干燥是延长苹果保质期的有效加工方法,可减轻重量、节省储藏空间。但现有苹果的干燥方式主要有油炸或热风干燥,油炸苹果片成品油脂含量过高,并且存在加工成本高、营养损失严重等缺点,而热风干燥又相对干制时间长,能耗高;因此有必要寻求高效节能的苹果加工方式。气体射流冲击干燥是一种具有较高的热质交换效率、能明显缩短干制时间、节约能耗和良好干制效果的技术。因此,为提升苹果的加工品质、提高能源利用率,本文将气体射流冲击技术应用于苹果片的干燥,研究了苹果片的气体射流冲击干燥特性,探讨了干燥过程中水分变化规律,建立了干燥数学模型;以气流温度、厚度、气流速度为因素,以维生素C含量、复水比、能耗为考察目标,结合遗传算法得出苹果片气体射流冲击干燥最优工艺参数;研究了气体射流冲击干燥苹果片过程中的过氧化物酶,多酚氧化酶及维生素C的变化。以期为苹果片气体射流冲击干燥技术提供理论参考,这对于促进苹果片加工技术的革新,充分开发利用苹果资源,提高农产品经济价值具有重要的意义。研究结果如下:1.苹果片的气体射流冲击干燥为降速干燥,气流温度、切片厚度和气流速度对苹果片的干燥特性有着一定的影响,其中气流温度和切片厚度的影响最为明显。在试验条件下,Deff在(1.5904~3.0684)×10-10(m2·s-1)之间,随气流温度升高、切片厚度增大及气流速度增加而增大;苹果片气体射流冲击干燥的干燥活化能Ea为26.8KJ·mol-1。在气流温度50~90 ℃、切片厚度2~6 mm、气流速度10~12 m·s-1内,Modified page模型对试验数据的拟合最优。苹果片气体射流冲击干燥动力学模型为:MR=exp{-[(-0.194+0.00092M-0.00641T+0.00264V)t](0.9529-000171-0.0038T-0.00471V},式中T为气流温度,℃;M为切片厚度,mm;V为气流速度m·s-1。2.以气流温度、气流速度、厚度为因素,以维生素C含量、复水比、能耗为考察目标,采用响应面Box-Behnken中心组合设计,结合Matlab7.0中的遗传算法进行综合工艺优化,得到了品质较好、单位能耗较低的苹果片。气流温度、切片厚度、气流速度对产品的复水比、单位能耗均影响显著。最优工艺参数:气流温度62℃、切片厚度为2mm,风速12m·s-1。3.气体射流冲击干燥苹果片过程中多酚氧化酶,过氧化物酶活性和维生素C含量均随干燥进行而逐渐降低,增加温度会加快损失速度。构建气体射流冲击干燥苹果片维生素C的热降解动力学模型和多酚氧化酶,过氧化物酶钝化动力学,均遵循一级反应方程。苹果片50~90 ℃气体射流冲击干燥过程中:多酚氧化酶半衰期t1/2为5.3~0.96 h,方程常数1,425,452,钝化活化能Ea为43.9383 KJ·mol-1;过氧化物酶半衰期t1/2为6.7~1 h,方程常数3,836,227,钝化活化能Ea为47.186 KJ·mol-1。维生素C半衰期t1/2为6.68~1.5 h,方程常数73130,钝化活化能Ea为36.199 KJ·mol-1
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