冷冻-红外分段组合干燥红枣片干燥特性及品质研究

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红枣片含糖量高,营养成分热敏性强,现有单一干燥方法存在干燥时间长,营养成分损失严重,内部结构塌陷,外观及口感差的问题。组合干燥是将两种及以上的单一干燥优势互补,具有最大程度节约干燥时间和保留物料原有品质的特点。本文在分析国内外果蔬单一干燥和冷冻-红外组合干燥(FD-IRD)研究现状的基础上,比较了四种果蔬单一干燥方法对红枣片干燥特性及品质的影响,选用冷冻干燥与红外干燥分段组合的方法干燥红枣片,研究了不同干燥条件下红枣片FD-IRD的干燥特性及干燥动力学,在单因素试验基础上,采用响应面法优化FD-IRD工艺参数,并将FD-IRD产品与单一FD、单一IRD产品的干燥时间和品质比较分析,为开发一种提质增效的红枣片组合干燥工艺提供理论依据和技术参考。本文的主要研究内容及试验结果如下:(1)通过对比冷冻干燥(FD)、红外干燥(IRD)、热风干燥(HAD)和微波真空干燥(MVD)对红枣片干燥特性、色泽、复水比、质地以及微观结构的影响。研究发现,FD与HAD的干燥时间最长,MVD的干燥时间最短,IRD次之;FD产品品质好,但酥脆性一般,IRD产品在色泽、质构(硬/脆度)、微观结构方面均好于HAD和MVD的产品,且酥脆性较好。选择将FD和IRD进行顺序组合,结合两者的优势,有望在保证干燥品质的同时缩短干燥时间。(2)研究了不同转换含水率、红外温度和切片厚度对FD-IRD干燥特性及干燥动力学的影响。结果表明,转换含水率越低,IRD干燥时间越短,但过低的转换含水率,会使FD干燥时间大幅延长;提高IRD干燥温度有利于提高水分有效扩散系数;红枣片越薄干燥速率越大,减小切片厚度能够提高水分有效扩散系数,利于缩短干燥时间;前后两段均为降速干燥,通过Fick第二定律求解得到不同干燥条件下的FD阶段和IRD阶段的水分有效扩散系数分别在3.39×10–9~9.47×10–9 m~2·s-1和3.34×10–9~2.01×10–8 m~2·s-1范围内;通过阿尼乌斯公式得到其IRD阶段的干燥活化能为59.03 KJ/mol。(3)在单因素试验基础上,选定转换含水率、红外温度和切片厚度为影响因素,以干燥时间和维生素C保留率为评价指标,采用三元二次通用旋转组合设计优化红枣片FD-IRD工艺参数。利用响应面法建立了干燥时间和Vc保留率与转换含水率、红外温度和切片厚度的回归模型,R~2分别为0.993 8和0.994 3;各因素对干燥时间影响顺序为转换含水率>红外温度>切片厚度,对Vc保留率影响顺序为红外温度>转换含水率>切片厚度;得到较佳的FD-IRD工艺参数为:转换含水率34%,红外温度64℃,切片厚度5 mm,此时干燥时间为3.62 h,Vc保留率为68.92%。(4)比较了较佳参数下,FD-IRD较单一FD、IRD产品的干燥效果。结果表明,FD-IRD干燥时间比FD缩短57.6%,Vc保留率比IRD提高了34.6%。色差较IRD减小了,保持了低硬度、高脆度的质构特征,同时也保留了深且均匀的微观孔隙结构与较高的孔隙率。
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