一種提高果蔬真空冷凍乾燥速率的方法
2023-05-18 18:10:11 2
一種提高果蔬真空冷凍乾燥速率的方法
【專利摘要】本發明提供了一種提高果蔬真空冷凍乾燥速率的方法。該方法通過以下五個步驟實現：（1）選取果蔬物料，確定果蔬物性參數；（2）製備果蔬待乾燥品；（3）對果蔬待乾燥品進行高壓脈衝電場預處理；（4）對預處理後的果蔬待乾燥品進行預先冷凍；（5）對經過預凍的待乾燥品進行真空冷凍乾燥。採用本發明可以提高幹燥速率21%-30%，果蔬乾燥製品溼基含水率≤3%、組織結構不塌縮、復水性好，能夠達到保質乾燥的效果。
【專利說明】一種提高果蔬真空冷凍乾燥速率的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於農產品加工【技術領域】，具體涉及一種提高果蔬真空冷凍乾燥速率的方法。
【背景技術】
[0002]果蔬在農產品種類中佔有較大比重，由於果蔬含水率高達70% -90%，在貯藏過程中容易發生腐爛變質，導致果蔬的損耗嚴重。據報導，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，常採用乾燥脫水的方法對果蔬進行處理。對比熱風乾燥、紅外乾燥和微波乾燥等方法，真空冷凍乾燥加工技術是以低溫冷凍的方式進行脫水，將新鮮果蔬加工成薄片幹製品或果蔬粉，不僅最大限度地利用了原料，而且乾燥脫水後的產品容易儲藏，果蔬在冷凍和真空狀態下乾燥，其營養成分、色澤和風味得到了最大限度地保持。冷凍乾燥後的果蔬殘餘含水量很低，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用範圍。但是真空冷凍乾燥技術始終存在著乾燥時間長、加工能耗大的缺點。
[0003]高壓脈衝電場預處理技術是以脈衝波的形式作用果蔬細胞，使果蔬的細胞組織結構、細胞內水分、酶、微生物等發生改變，達到乾燥、鈍酶、殺菌等目的，具有非熱加工、處理均勻、加工時間短等優點。研究表明，對果蔬採用高壓脈衝電場預處理，果蔬因受到高壓脈衝電場力的作用，細胞膜通透性發生改變，細胞內水分子產生有序排列，提高了水分的運轉速率。同時由於高壓脈衝電場的非加熱特性，處理過程中果蔬的溫度不會升高，避免了熱量對營養成分的損害。高壓脈衝電場預處理技術因為具有改善生物細胞膜通透性、提高果蔬在乾燥過程中傳熱傳質效率等特點，與真空冷凍乾燥技術相結合，能夠在保持果蔬製品營養成分的前提下，縮短果蔬實際乾燥時間，顯著降低乾燥能耗。
[0004]採用高壓脈衝電場預處理技術提高果蔬真空冷凍乾燥速率，在農產品的保鮮與加工方面有廣闊的應用前景。因此，根據不同果蔬物性參數，尋找並確定高壓脈衝電場預處理參數最優化組合，並據此設定並控制果蔬真空冷凍乾燥能耗的過程參數，對果蔬乾燥技術節能增效具有重要而現實的意義。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是:如何根據果蔬物性參數尋找並確定高壓脈衝電場預處理參數最優化組合，控制影響真空冷凍乾燥能耗的過程參數，實現預處理技術與冷凍乾燥技術的融合，降低乾燥能耗，提高生產效率。
[0006]本發明所採用的技術方案是:一種提高果蔬真空冷凍乾燥速率的方法，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。選擇新鮮、無病蟲害的果蔬物料，如蘋果、梨、蘿蔔、馬鈴薯等。用清水洗淨並去皮，抽樣測定共晶點溫度和初始含水率。
[0007]步驟2:製備果蔬待乾燥品。將果蔬物料切成6mm-12_的薄片。[0008]步驟3:對果蔬待乾燥品進行高壓脈衝電場預處理。選擇的預處理參數包括:脈衝強度、脈衝寬度、脈衝個數、脈衝間隔，採用這4個參數的優化組合進行預處理。
[0009]步驟4:對預處理後的果蔬待乾燥品進行預先冷凍。預凍溫度為低於其共晶點溫度的 50C _10°C，預凍時間為 120min-180min。
[0010]步驟5:對經過預凍的待乾燥品進行真空冷凍乾燥。選擇的過程參數包括:冷阱溫度、加熱板升華乾燥階段溫度、加熱板解析乾燥階段溫度、乾燥機真空度；當冷阱溫度降為-40°C時，啟動真空冷凍乾燥機；加熱板升溫後開始升華乾燥階段，此階段加熱板溫度設定為60°C -80°C，真空度為40Pa-50Pa ;達到上述設定溫度後開始解析乾燥階段，此階段加熱板溫度設定為80°C _95°C，真空度為30Pa-40Pa，乾燥至果蔬物料的溼基含水率< 3%時，凍幹過程結束。
[0011]作為一種優選方式:所述步驟I中果蔬物性參數包括:(1)物料共晶點、(2)初始含水率。其中，物料共晶點數值採用電阻式共晶點測試儀獲得；初始含水率根據《GB-5009.3-2010食品中水分的測定方法》進行測定。
[0012]作為一種優選方式:所述步驟3中選取的高壓脈衝電場預處理參數的取值範圍為:脈衝強度1000V/cm-1500V/cm，脈衝寬度60 μ s-120 μ s，脈衝個數20個-50個，脈衝間隔 400ms_600ms。
[0013]作為一種優選方式:所述步驟5中升華乾燥階段加熱板溫度從40°C開始，每IOmin遞增10°C，直至達到設定溫度(60°C -80°c);解析乾燥階段加熱板溫度從60°C -80°C (即升華乾燥階段的設定溫度)開始，每IOmin增溫10°C至設定溫度(80°C _95°C)。
[0014]本發明的有益效果是:採用上述高壓脈衝電場預處理果蔬待乾燥製品，有效改善了細胞膜的通透性，內部的水分子容易游離出來，在預處理之後進行真空冷凍乾燥，真空冷凍乾燥機單位面積生產率提高了 23%-34%，單位能耗降低了 15%-22%，乾燥時間縮短了20%-33%，乾燥速率提高了 21%-30% ;採用上述高壓脈衝電場參數預處理果蔬待乾燥製品，提高了乾燥過程中果蔬細胞的斷裂塌陷溫度(崩塌溫度)約20°C，與常規冷凍乾燥技術相t匕，減少了崩塌現象的發生，保持了果蔬製品的原有形狀；預處理之後的果蔬乾燥製品復水性好、口感酥脆，能夠達到保質乾燥的效果。本發明與常規真空冷凍乾燥技術相比，乾燥至果蔬含水率不再變化時，預處理製品的溼基含水率為0.1%_3%，常規製品的溼基含水率為5%-6%，經過預處理之後的果蔬製品乾燥更為徹底。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下是本發明的幾個具體實施例，進一步說明本發明，但是本發明不僅限於此。
[0017]實施例1:
採用高壓脈衝電場預處理技術提高蘋果真空冷凍乾燥速率
步驟1:選擇新鮮、無病蟲害的蘋果，用清水洗淨並去皮，抽樣測定共晶點溫度為-18 °C，初始含水率86%。
[0018]步驟2:製備平果待幹媒品，將平果切成8mm的薄片。[0019]步驟3:對蘋果待乾燥品進行高壓脈衝電場預處理，選擇的預處理參數組合為:脈衝強度1000V/cm、脈衝寬度120 μ S、脈衝個數30個、脈衝間隔400ms。
[0020]步驟4:對預處理後的蘋果待乾燥品進行預先冷凍，預凍溫度為-25°C，預凍時間為 180min。
[0021]步驟5:對經過預凍的待乾燥品進行真空冷凍乾燥，選擇的過程參數組合為:冷阱溫度降為_40°C時啟動乾燥機；加熱板從40°C開始升華乾燥階段，將加熱板每IOmin遞增10°C，直至達到設定溫度70°C，真空度設定為40Pa ;之後開始解析乾燥階段:此階段加熱板溫度設定為85°C，從70°C (即升華乾燥階段的設定溫度)開始，IOmin之後增至設定溫度，真空度設定為30Pa ;乾燥至蘋果薄片的溼基含水率至2%時，凍幹過程結束。
[0022]在上述參數組合下，蘋果乾燥製品的單位面積生產率為28.06g.r1.m_2，單位能耗為309.04kJ.g4，乾燥時間為6.16h，乾燥速率為13.96g.tr1。與未處理組相比，單位面積生產率提高了 24.49%，單位能耗降低了 22.82%，乾燥時間縮短了 21.53%，乾燥速率提高了 28.55%。對乾燥過程監測數據表明:未經處理的蘋果薄片崩塌溫度為55°C，經過高壓脈衝電場預處理的蘋果薄片崩塌溫度為75°C。通過表觀檢測發現:未處理的乾燥製品表面組織塌縮嚴重，而經高壓脈衝電場預處理的乾燥製品表面組織未發生塌縮。
[0023]表1實施例1試驗結果
【權利要求】
1.一種提高果蔬真空冷凍乾燥速率的方法，其特徵在於: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:用清水洗淨並去皮，抽樣測定； 步驟2:製備果蔬待乾燥品:將果蔬物料切成的薄片； 步驟3:對果蔬待乾燥品進行高壓脈衝電場預處理:選擇的預處理參數包括:脈衝強度、脈衝寬度、脈衝個數、脈衝間隔，採用這4個參數的優化組合進行預處理； 步驟4:對預處理後的果蔬待乾燥品進行預先冷凍，預凍溫度為低於其共晶點溫度的50C -10°C，預凍時間為 120min-180min ； 步驟5:對經過預凍的待乾燥品進行真空冷凍乾燥，選擇的過程參數包括:冷阱溫度、加熱板升華乾燥階段溫度、加熱板解析乾燥階段溫度、乾燥機真空度；當冷阱溫度降為-40°C時，啟動真空冷凍乾燥機；加熱板升溫後開始升華乾燥階段，升華乾燥階段中加熱板溫度設定為60°C -80°C，真空度為40Pa-50Pa ;達到上述設定溫度後開始解析乾燥階段，此階段加熱板溫度設定為80°C _95°C，真空度為30Pa-40Pa，乾燥至果蔬物料的溼基含水率≤ 3%時,凍幹過程結束。
2.根據權利要求1所述的一種提高果蔬真空冷凍乾燥速率的方法，其特徵在於:所述步驟I中果蔬物性參數包括:物料共晶點溫度、初始含水率，其中，物料共晶點數值採用電阻式共晶點測試儀獲得；初始含水率根據《GB-5009.3-2010食品中水分的測定方法》進行測定。
3.根據權利要求1所述的一種提高果蔬真空冷凍乾燥速率的方法，其特徵在於:所述步驟3中選取的高壓脈衝電場預處理參數的取值範圍為:脈衝強度1000V/Cm-1500V/Cm，脈衝寬度60 μ s-120 μ s，脈衝個數20個-50個，脈衝間隔400ms-600ms。
4.根據權利要求1所述的一種提高果蔬真空冷凍乾燥速率的方法，其特徵在於:所述步驟5中升華乾燥階段加熱板溫度從40°C開始，每IOmin遞增10°C，直至達到設定溫度600C -SO0C ;解析乾燥階段加熱板溫度從60°C -80°C開始，即升華乾燥階段的設定溫度，每IOmin增溫10°C至設定溫度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 優先權日:2014年5月7日
【發明者】吳亞麗, 王曉君, 王莉英, 韓志軍, 連小潔 申請人:太原理工大學