一種提高果蔬真空冷凍干燥速率的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種提高果蔬真空冷凍干燥速率的方法。該方法通過以下五個步驟實現(xiàn)：（1）選取果蔬物料，確定果蔬物性參數(shù)；（2）制備果蔬待干燥品；（3）對果蔬待干燥品進行高壓脈沖電場預(yù)處理；（4）對預(yù)處理后的果蔬待干燥品進行預(yù)先冷凍；（5）對經(jīng)過預(yù)凍的待干燥品進行真空冷凍干燥。采用本發(fā)明可以提高干燥速率21%-30%，果蔬干燥制品濕基含水率≤3%、組織結(jié)構(gòu)不塌縮、復(fù)水性好，能夠達到保質(zhì)干燥的效果。
【專利說明】一種提高果蔬真空冷凍干燥速率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)產(chǎn)品加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種提高果蔬真空冷凍干燥速率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]果蔬在農(nóng)產(chǎn)品種類中占有較大比重，由于果蔬含水率高達70% -90%，在貯藏過程中容易發(fā)生腐爛變質(zhì)，導(dǎo)致果蔬的損耗嚴重。據(jù)報道，我國新鮮果蔬腐爛損耗率，水果達到30%，蔬菜達40% -50%。因此，為了降低果蔬的損耗，延長保存期，常采用干燥脫水的方法對果蔬進行處理。對比熱風(fēng)干燥、紅外干燥和微波干燥等方法，真空冷凍干燥加工技術(shù)是以低溫冷凍的方式進行脫水，將新鮮果蔬加工成薄片干制品或果蔬粉，不僅最大限度地利用了原料，而且干燥脫水后的產(chǎn)品容易儲藏，果蔬在冷凍和真空狀態(tài)下干燥，其營養(yǎng)成分、色澤和風(fēng)味得到了最大限度地保持。冷凍干燥后的果蔬殘余含水量很低，在貯藏中不會引起水溶性成分的變化，拓寬了果蔬原料的應(yīng)用范圍。但是真空冷凍干燥技術(shù)始終存在著干燥時間長、加工能耗大的缺點。
[0003]高壓脈沖電場預(yù)處理技術(shù)是以脈沖波的形式作用果蔬細胞，使果蔬的細胞組織結(jié)構(gòu)、細胞內(nèi)水分、酶、微生物等發(fā)生改變，達到干燥、鈍酶、殺菌等目的，具有非熱加工、處理均勻、加工時間短等優(yōu)點。研究表明，對果蔬采用高壓脈沖電場預(yù)處理，果蔬因受到高壓脈沖電場力的作用，細胞膜通透性發(fā)生改變，細胞內(nèi)水分子產(chǎn)生有序排列，提高了水分的運轉(zhuǎn)速率。同時由于高壓脈沖電場的非加熱特性，處理過程中果蔬的溫度不會升高，避免了熱量對營養(yǎng)成分的損害。高壓脈沖電場預(yù)處理技術(shù)因為具有改善生物細胞膜通透性、提高果蔬在干燥過程中傳熱傳質(zhì)效率等特點，與真空冷凍干燥技術(shù)相結(jié)合，能夠在保持果蔬制品營養(yǎng)成分的前提下，縮短果蔬實際干燥時間，顯著降低干燥能耗。
[0004]采用高壓脈沖電場預(yù)處理技術(shù)提高果蔬真空冷凍干燥速率，在農(nóng)產(chǎn)品的保鮮與加工方面有廣闊的應(yīng)用前景。因此，根據(jù)不同果蔬物性參數(shù)，尋找并確定高壓脈沖電場預(yù)處理參數(shù)最優(yōu)化組合，并據(jù)此設(shè)定并控制果蔬真空冷凍干燥能耗的過程參數(shù)，對果蔬干燥技術(shù)節(jié)能增效具有重要而現(xiàn)實的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:如何根據(jù)果蔬物性參數(shù)尋找并確定高壓脈沖電場預(yù)處理參數(shù)最優(yōu)化組合，控制影響真空冷凍干燥能耗的過程參數(shù)，實現(xiàn)預(yù)處理技術(shù)與冷凍干燥技術(shù)的融合，降低干燥能耗，提高生產(chǎn)效率。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種提高果蔬真空冷凍干燥速率的方法，按照如下步驟進行:
步驟1:選取果蔬物料，確定果蔬物性參數(shù)。選擇新鮮、無病蟲害的果蔬物料，如蘋果、梨、蘿卜、馬鈴薯等。用清水洗凈并去皮，抽樣測定共晶點溫度和初始含水率。
[0007]步驟2:制備果蔬待干燥品。將果蔬物料切成6mm-12_的薄片。[0008]步驟3:對果蔬待干燥品進行高壓脈沖電場預(yù)處理。選擇的預(yù)處理參數(shù)包括:脈沖強度、脈沖寬度、脈沖個數(shù)、脈沖間隔，采用這4個參數(shù)的優(yōu)化組合進行預(yù)處理。
[0009]步驟4:對預(yù)處理后的果蔬待干燥品進行預(yù)先冷凍。預(yù)凍溫度為低于其共晶點溫度的 50C _10°C，預(yù)凍時間為 120min-180min。
[0010]步驟5:對經(jīng)過預(yù)凍的待干燥品進行真空冷凍干燥。選擇的過程參數(shù)包括:冷阱溫度、加熱板升華干燥階段溫度、加熱板解析干燥階段溫度、干燥機真空度；當冷阱溫度降為-40°C時，啟動真空冷凍干燥機；加熱板升溫后開始升華干燥階段，此階段加熱板溫度設(shè)定為60°C -80°C，真空度為40Pa-50Pa ;達到上述設(shè)定溫度后開始解析干燥階段，此階段加熱板溫度設(shè)定為80°C _95°C，真空度為30Pa-40Pa，干燥至果蔬物料的濕基含水率< 3%時，凍干過程結(jié)束。
[0011]作為一種優(yōu)選方式:所述步驟I中果蔬物性參數(shù)包括:(1)物料共晶點、(2)初始含水率。其中，物料共晶點數(shù)值采用電阻式共晶點測試儀獲得；初始含水率根據(jù)《GB-5009.3-2010食品中水分的測定方法》進行測定。
[0012]作為一種優(yōu)選方式:所述步驟3中選取的高壓脈沖電場預(yù)處理參數(shù)的取值范圍為:脈沖強度1000V/cm-1500V/cm，脈沖寬度60 μ s-120 μ s，脈沖個數(shù)20個-50個，脈沖間隔 400ms_600ms。
[0013]作為一種優(yōu)選方式:所述步驟5中升華干燥階段加熱板溫度從40°C開始，每IOmin遞增10°C，直至達到設(shè)定溫度(60°C -80°c);解析干燥階段加熱板溫度從60°C -80°C (即升華干燥階段的設(shè)定溫度)開始，每IOmin增溫10°C至設(shè)定溫度(80°C _95°C)。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:采用上述高壓脈沖電場預(yù)處理果蔬待干燥制品，有效改善了細胞膜的通透性，內(nèi)部的水分子容易游離出來，在預(yù)處理之后進行真空冷凍干燥，真空冷凍干燥機單位面積生產(chǎn)率提高了 23%-34%，單位能耗降低了 15%-22%，干燥時間縮短了20%-33%，干燥速率提高了 21%-30% ;采用上述高壓脈沖電場參數(shù)預(yù)處理果蔬待干燥制品，提高了干燥過程中果蔬細胞的斷裂塌陷溫度(崩塌溫度)約20°C，與常規(guī)冷凍干燥技術(shù)相t匕，減少了崩塌現(xiàn)象的發(fā)生，保持了果蔬制品的原有形狀；預(yù)處理之后的果蔬干燥制品復(fù)水性好、口感酥脆，能夠達到保質(zhì)干燥的效果。本發(fā)明與常規(guī)真空冷凍干燥技術(shù)相比，干燥至果蔬含水率不再變化時，預(yù)處理制品的濕基含水率為0.1%_3%，常規(guī)制品的濕基含水率為5%-6%，經(jīng)過預(yù)處理之后的果蔬制品干燥更為徹底。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下是本發(fā)明的幾個具體實施例，進一步說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅限于此。
[0017]實施例1:
采用高壓脈沖電場預(yù)處理技術(shù)提高蘋果真空冷凍干燥速率
步驟1:選擇新鮮、無病蟲害的蘋果，用清水洗凈并去皮，抽樣測定共晶點溫度為-18 °C，初始含水率86%。
[0018]步驟2:制備平果待干媒品，將平果切成8mm的薄片。[0019]步驟3:對蘋果待干燥品進行高壓脈沖電場預(yù)處理，選擇的預(yù)處理參數(shù)組合為:脈沖強度1000V/cm、脈沖寬度120 μ S、脈沖個數(shù)30個、脈沖間隔400ms。
[0020]步驟4:對預(yù)處理后的蘋果待干燥品進行預(yù)先冷凍，預(yù)凍溫度為-25°C，預(yù)凍時間為 180min。
[0021]步驟5:對經(jīng)過預(yù)凍的待干燥品進行真空冷凍干燥，選擇的過程參數(shù)組合為:冷阱溫度降為_40°C時啟動干燥機；加熱板從40°C開始升華干燥階段，將加熱板每IOmin遞增10°C，直至達到設(shè)定溫度70°C，真空度設(shè)定為40Pa ;之后開始解析干燥階段:此階段加熱板溫度設(shè)定為85°C，從70°C (即升華干燥階段的設(shè)定溫度)開始，IOmin之后增至設(shè)定溫度，真空度設(shè)定為30Pa ;干燥至蘋果薄片的濕基含水率至2%時，凍干過程結(jié)束。
[0022]在上述參數(shù)組合下，蘋果干燥制品的單位面積生產(chǎn)率為28.06g.r1.m_2，單位能耗為309.04kJ.g4，干燥時間為6.16h，干燥速率為13.96g.tr1。與未處理組相比，單位面積生產(chǎn)率提高了 24.49%，單位能耗降低了 22.82%，干燥時間縮短了 21.53%，干燥速率提高了 28.55%。對干燥過程監(jiān)測數(shù)據(jù)表明:未經(jīng)處理的蘋果薄片崩塌溫度為55°C，經(jīng)過高壓脈沖電場預(yù)處理的蘋果薄片崩塌溫度為75°C。通過表觀檢測發(fā)現(xiàn):未處理的干燥制品表面組織塌縮嚴重，而經(jīng)高壓脈沖電場預(yù)處理的干燥制品表面組織未發(fā)生塌縮。
[0023]表1實施例1試驗結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種提高果蔬真空冷凍干燥速率的方法，其特征在于:按照如下步驟進行: 步驟1:選取果蔬物料，確定果蔬物性參數(shù):用清水洗凈并去皮，抽樣測定； 步驟2:制備果蔬待干燥品:將果蔬物料切成的薄片； 步驟3:對果蔬待干燥品進行高壓脈沖電場預(yù)處理:選擇的預(yù)處理參數(shù)包括:脈沖強度、脈沖寬度、脈沖個數(shù)、脈沖間隔，采用這4個參數(shù)的優(yōu)化組合進行預(yù)處理； 步驟4:對預(yù)處理后的果蔬待干燥品進行預(yù)先冷凍，預(yù)凍溫度為低于其共晶點溫度的50C -10°C，預(yù)凍時間為 120min-180min ； 步驟5:對經(jīng)過預(yù)凍的待干燥品進行真空冷凍干燥，選擇的過程參數(shù)包括:冷阱溫度、加熱板升華干燥階段溫度、加熱板解析干燥階段溫度、干燥機真空度；當冷阱溫度降為-40°C時，啟動真空冷凍干燥機；加熱板升溫后開始升華干燥階段，升華干燥階段中加熱板溫度設(shè)定為60°C -80°C，真空度為40Pa-50Pa ;達到上述設(shè)定溫度后開始解析干燥階段，此階段加熱板溫度設(shè)定為80°C _95°C，真空度為30Pa-40Pa，干燥至果蔬物料的濕基含水率≤ 3%時,凍干過程結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高果蔬真空冷凍干燥速率的方法，其特征在于:所述步驟I中果蔬物性參數(shù)包括:物料共晶點溫度、初始含水率，其中，物料共晶點數(shù)值采用電阻式共晶點測試儀獲得；初始含水率根據(jù)《GB-5009.3-2010食品中水分的測定方法》進行測定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高果蔬真空冷凍干燥速率的方法，其特征在于:所述步驟3中選取的高壓脈沖電場預(yù)處理參數(shù)的取值范圍為:脈沖強度1000V/Cm-1500V/Cm，脈沖寬度60 μ s-120 μ s，脈沖個數(shù)20個-50個，脈沖間隔400ms-600ms。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高果蔬真空冷凍干燥速率的方法，其特征在于:所述步驟5中升華干燥階段加熱板溫度從40°C開始，每IOmin遞增10°C，直至達到設(shè)定溫度600C -SO0C ;解析干燥階段加熱板溫度從60°C -80°C開始，即升華干燥階段的設(shè)定溫度，每IOmin增溫10°C至設(shè)定溫度80°C -95°C。
【文檔編號】A23B7/024GK103988891SQ201410190277
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】吳亞麗, 王曉君, 王莉英, 韓志軍, 連小潔 申請人:太原理工大學(xué)