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树莓作为小浆果的一种,其果实柔软多汁、富含花青素和维生素等多种生物活性物质,具有独特的医用价值和保健功效,但树莓果实水分含量高,极易腐烂、不易储存,限制了树莓鲜果的市场推广。利用微波膨化技术加工树莓脆片,能够更好地保留其营养价值,获得香脆可口、风味独特的膨化制品。针对微波膨化产品存在内部气孔分布不均匀、酥脆性差、膨化后期局部焦化等问题,本研究以树莓鲜片为研究对象,通过分析添加剂(黄原胶、大豆纤维和单甘酯)添加量对脆片膨化特性的影响规律,优化树莓鲜片的原料配方,得到口感酥脆的膨化脆片;采用模糊评判方法优化分段变功率微波膨化树莓脆片工艺,解决膨化后期脆片出现过热烧焦现象;利用模拟仿真技术对树莓脆片微波膨化过程中能量分布、传热传质、内部压力和体积变化进行分析,揭示微波膨化浆果脆片膨化机理。本研究主要结论如下:(1)通过单因素试验研究三种添加剂(黄原胶、大豆纤维和单甘酯)添加量对树莓脆片膨化特性影响规律,结果表明三种添加剂添加量的改变对树莓脆片膨化率、硬度和脆度的影响趋势相似,即随每种添加剂添加量增加,脆片膨化率和脆度均呈先增加后降低趋势,而脆片硬度均呈先降低后升高趋势。鲜片原料中黄原胶、大豆纤维和单甘酯添加范围分别为0.4%～0.8%、4%～8%和0.4%～0.8%。在此基础上,设计三因素五水平中心组合试验,基于模糊评判方法优化得出脆片最优配方参数组合为:黄原胶添加量0.63%、大豆纤维添加量5.26%、单甘酯添加量0.62%,在此条件下得到树莓脆片膨化率为3.70±0.08,硬度值为3480.25±152.17g,脆度值为 77±1 个。(2)通过对比恒定功率与分段变功率两种微波膨化方式,得出恒定功率膨化条件下,脆片硬度和脆度分别为8236.24±99.23 g和39±1个;脆片中花青素单体总保留量为55.44±1.08 mg/100g,其中飞燕草色素、矢车菊色素、芍药色素和锦葵色素的保留量分别为16.52、27.06、8.17和3.69 mg/100g。分段变功率膨化条件下,脆片硬度和脆度分别为2653.23±102.15 g和80±2个;脆片中花青素单体总保留量为73.83±1.75mg/100g,其中飞燕草色素、矢车菊色素、芍药色素和锦葵色素的保留量分别为21.35、35.32、13.47和3.69 mg/100g。后者与前者相比硬度降低67.79%,脆度增大51.25%,花青素单体总保留量提高33.17%。为进一步研究分段变功率微波膨化工艺参数对树莓脆片膨化特性的影响规律,通过单因素试验,确定树莓脆片分段变功率第Ⅰ阶段微波强度范围为20～40W/g、阶段转换时含水率范围为14%～18%、第Ⅱ阶段微波强度范围为10～30 W/g。(3)在分段变功率单因素试验基础上,以第Ⅰ阶段微波强度、阶段转换时含水率和第Ⅱ阶段微波强度为影响因素,以树莓脆片膨化率、脆度和感官评价值为目标因素,基于模糊评判方法优化得出分段变功率微波膨化工艺参数组合为:第Ⅰ阶段微波强度32.38 W/g、阶段转换时含水率14.93%、第Ⅱ阶段微波强度23.57 W/g,在此条件下得到树莓脆片膨化率为4.02±0.08、脆度为80±2个、感官评价值为9.26±0.37。各试验因素对膨化脆片综合品质影响由大到小依次为阶段转换时含水率、第Ⅰ阶段微波强度、第Ⅱ阶段微波强度。(4)为揭示微波膨化树莓脆片膨化机理,建立微波膨化过程电磁场、传热场、水分场和压力场四场耦合数学模型,通过所建模型发现膨化过程中鲜片电磁场分布规律为底部电场强度大,顶部电场强度小。鲜片温度分布为中心处温度高、边缘处温度低。膨化过程中鲜片表面水分含量低于鲜片内部水分含量。随膨化时间延长,鲜片内部产生压力逐渐增大,引起鲜片膨胀。鲜片膨化过程中体积变化可分为体积恒定阶段(膨化初期)、体积急剧膨胀阶段(膨化中期)和体积恒定阶段(膨化后期)。多物理场耦合分析表明,在膨化初期(0～30 s),鲜片内水分吸收微波能温度升高,温升使鲜片内水分发生相变,此时水分蒸发产生的压力小于鲜片内部结合力,鲜片未发生膨化;在膨化中期(30～120 s),随鲜片吸收微波能温度升高,鲜片中水分大量蒸发产生压力梯度,压力作为驱动力推动鲜片迅速膨胀,此阶段鲜片膨胀最为迅速;在膨化后期(120～150 s),由于鲜片中水分蒸发去除,鲜片吸收微波能能力减弱,产生水蒸气压力不足以推动鲜片膨胀,树莓脆片体积不再增大。即微波诱导鲜片内部水分蒸发产生压力,压力作为驱动力引起鲜片体积膨胀,最终形成疏松多孔结构脆片。本研究阐明添加剂添加量对树莓脆片膨化特性影响规律,获得口感酥脆的微波膨化树莓脆片配方;优化得出分段变功率微波膨化树莓脆片工艺,解决因微波加热局部高温引起的脆片局部焦化和营养成分保留率低等问题;利用数值模拟分析树莓脆片微波膨化过程,揭示了微波膨化树莓脆片的膨化机理。研究结果可为微波膨化浆果类脆片实际生产提供理论依据和技术参考,也为浆果类脆片的产业化提供了新思路。