连续式微波膨化小浆果脆片工艺研究

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新鲜小浆果含水率超过80%,易腐烂变质,造成经济损失。小浆果脆片是新型浆果食品,口感酥脆、营养丰富,小浆果加工脆片不仅有效解决新鲜浆果不易贮藏问题,而且丰富浆果产品种类、提高浆果利用率和经济附加值。微波膨化已广泛应用于小浆果膨化产品加工中,在产品品质、加工效率等方面优势显著。为探究连续式微波干燥机膨化小浆果脆片的工艺,以蓝靛果浆果为原料,添加甜味剂和淀粉制备小浆果鲜片,首先分析鲜片质量、气流速度和膨化时间等微波膨化工艺参数对小浆果脆片膨化特性和品质指标的影响规律;然后提出物料平移运动仿真策略,通过构建电磁、传热传质、固体力学多物理场耦合模型,模拟连续式微波膨化过程中浆果鲜片内电场、温度、水分、压力和体积变化过程,阐明微波膨化浆果鲜片机理;最后,提出连续式微波膨化小浆果脆片最佳工艺参数。主要研究内容和结论如下:(1)采用单因素试验方法,研究在固定微波输入功率下物料质量、气流速度和膨化时间对小浆果鲜片的温度、含水率、膨化特性(膨化度、孔隙率)及质构品质(硬度、脆性)影响规律。结果表明:将孔隙分布与脆片质构品质相关联,面积为0~1 mm~2孔隙的比例与脆片硬度呈负相关、与脆性呈正相关;小浆果脆片质构品质取决于脆片内部孔隙结构的形成和分布,鲜片原料质量高于5 g、膨化时间少于225 s有利于形成疏松多孔结构,脆片硬度下降、脆性高。(2)连续式微波膨化过程的仿真分析结果表明,浆果鲜片内高低交替电场的分布和变化决定微波能量吸收、传热和水分蒸发,形成内部压力、引起黏弹性鲜片的体积膨胀;鲜片膨化状态随运动过程发生变化:从输送带长度的15%(750 mm/5000 mm)运动至20%(1000 mm/5000 mm)时,小浆果鲜片中心区域出现明显热点,随输送带继续移动(输送带长度的20%至100%),鲜片的温度分布、水分分布和内部压力趋于稳定;体积呈现“不变-快速形变-维持形变”的趋势。(3)采用中心组合试验设计方法,研究一定微波输入功率下的物料质量、气流速度、膨化时间对脆片膨化温度、含水率、膨化度、孔隙率、硬度、脆性的影响规律。结果表明:鲜片质量偏低会引起内部结构紧实、不利于形成酥脆质构;一定气流速度促进小浆果脆片外表面薄壳和内部孔隙的形成,脆片孔隙结构稳定。以产品酥脆和品质均匀为目标,得到连续式微波膨化小浆果脆片最佳工艺参数组合为微波强度9.3 W/g(本研究换算为物料质量7.3 g),气流速度0.6 m/s,膨化时间200 s。本研究为以小浆果脆片为代表的浆果类产品工业化生产与品质控制提供理论与技术依据。
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