专利名称：一种采用带介电内核来缩短果蔬粉微波冷冻干燥时间的方法
技术领域：
一种采用带介电内核来缩短果蔬粉微波冷冻干燥时间的方法，属于果蔬食品加工技术领域，涉及高品质脱水果蔬的节能加工，主要用于高品质脱水果蔬的节能生产。
背景技术：
由于采用低温和整个过程的基本无氧条件，真空冷冻干燥(简称冻干)已经成为保存食品和生物制品中热敏活性物质最受欢迎的脱水方式(Xu，Min andMujumdar，2004)。但由于普通冻干的电传热效率较低，高含水率食品脱水往往需要很长的时间，因此其运行成本高昂(张慜等，2001)；此外，各种有害微生物(细菌、芽孢、霉菌、虫卵、致病菌等)附着冻干产品时，其存活率很高(刘志胜、李修渠，1998)。产品的高昂成本和微生物易残存已成为影响该冻干食品产业进一步快速发展的最大制约因素，加快研究开发高效、安全的冻干方法已成为业内共识。据国外报道(Arsem and Ma，1990)，果蔬冻干脱水时间若能缩短一半，则能耗和生产成本均可降低1/3以上。因此提高其冻干脱水效率也是此领域国际上研究的热点。
为了提高冻干速度和控制有害微生物，在冻干过程中采用微波来替代传统电加热，形成了微波辅助冻干(简称微波冻干)技术，国内外已有一些研究报道(Copson and Decareau，1957；Ben Souda，Akyel and Bilfen，1989；Wangand Shi，1998；1999)。微波冻干既可以提高脱水速度又在一定程度上可抑制有害微生物，从而具有显著优越性。
但单纯微波冻干用于高水分含量食品原料脱水时有两大难题1)由于物料大量水分冻结后，水分子受到极大约束，因此在微波场中其介电系数很低，如在2450MHz微波场中其介电系数从水的78.2下降到冰的3.2(Tang，2005)，导致其吸收微波能量的能力也很快下降，因此单纯微波冻干目前仅局限于低水分食品原料的脱水；2)由于冰和水的介电系数存在巨大差异，往往在物料水分冻结状态适用的微波能量成为物料升华界面解冻成水，进而成为产品过热、焦化的热源。因此研究面广量大的高水分食品原料在保持品质稳定条件下的快速微波冻干方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用带介电内核来缩短果蔬粉微波冷冻干燥时间的方法，针对高含水率的果蔬进行微波冻干时，冰吸收微波能力低的特点，人为加入高介电内核形成内部热源，从而大幅度降低能耗和生产周期，以此降低脱水加工成本。
技术解决方案由于物料大量水分冻结后，水分子受到极大约束，故在微波场中其介电系数很低，导致其吸收微波能量的能力也很快下降，因此单纯微波冻干目前仅局限于低水分食品原料的脱水。对于高含水率的果蔬食品，为提高其微波冻干脱水速度，可加入其它极性分子获得内部附加热源。该技术关键是待冻干物料如何采用预处理形成介电内核，优化带介电内核微波冻干工艺。
主要过程为将果蔬原料进行选取、常规预处理(清洗、去皮(核、蒂)、切片(丁、粒)、漂烫等)、打浆、酶解、介电内核形成处理、速冻、微波真空冷冻干燥、粉碎得果蔬粉、包装和贮藏。
介电内核形成处理对速冻成型前的浆状果蔬，植入介电系数为80～100的纳米氧化钛陶瓷形成介电内核，纳米氧化钛陶瓷尺寸为30×Φ20～30×Φ50mm的圆柱，间隔距离100mm～300mm，对称摆放；并在预冻成型前的浆状果蔬中添加氨基酸、糖或盐，形成介电系数为10～80的介电内核，添加量为1～20g/kg，介电常数采用谐振腔微扰法测定。
速冻介电内核形成处理后的浆状果蔬装于料盘，进行速冻，速冻温度-36～-40℃，时间10-15min。
微波真空冷冻干燥压力40～80Pa，微波功率800～1600W，干燥时间3～7h。
本发明的有益效果本发明采用带介电内核微波真空冷冻干燥脱水的方法，达到产生合适附加热源、大幅度缩短产品脱水时间。并且产品残留微生物少，干后品质优良，和普通冻干产品基本没有差别。因此，采用本发明方法可在保证产品质量的前提下大幅降低脱水加工成本，有利于以较高的性价比提高市场占有率。
与传统热风干燥技术相比，本发明避免了产品皱缩度大、复水性差、色泽易褐变、营养成分损失大等缺点。
与普通传导加热或普通微波真空冷冻干燥技术(不带介电内核)相比，本发明克服了干燥时间长、加热不均、产品部份融化、焦化等缺点，产品品质仍保持较高水平。最终大大缩短了真空冷冻干燥的时间，缩短了生产周期，从而克服了操作能耗成本高、生产周期长的缺点，由于单位时间内(一年)的产量大幅度提高，也间接降低了生产的设备折旧成本。
具体实施例方式
实施例1带介电内核微波真空冷冻干燥草莓粉生产新鲜草莓(湿基含水率95％)首先经过选取、清洗、去蒂，打浆，加果胶酶酶解处理3h，添加高果糖浆，添加量为5g/kg，真空浓缩至湿基含水率50％，植入介电系数为80～100的纳米氧化钛陶瓷，尺寸为30×Φ20～30×Φ50mm的圆柱，间隔距离100mm～300mm，对称摆放；在-36℃的急冻间冻15min后进行微波真空冷冻干燥(压力80Pa，0～2h内微波功率1600W，2～3h内微波功率800W，冷阱温度-50℃)，脱水至湿基含水率6％，粉碎，过80目筛，得草莓粉，包装，避光储藏。干燥耗时3小时。
对照实施例1，不带介电内核的微波真空冷冻干燥草莓粉生产首先经过选取、清洗、去蒂，打浆，加果胶酶酶解处理3h，真空浓缩至湿基含水率50％，在-36℃的急冻间冻15min后进行微波真空冷冻干燥(压力80Pa，0～4h内微波功率1600W，4～8h内微波功率800W，冷阱温度-50℃)，脱水至湿基含水率6％，粉碎，过80目筛，得草莓粉，包装，避光储藏。干燥耗时8小时。
实施例2带介电内核微波真空冷冻白蘑菇粉生产新鲜白蘑菇(湿基含水率92％)首先经过选取、清洗、切块、漂烫(100℃，5分钟)，然后冷却，加适量水打浆，添加精制食盐，添加量为1.0g/kg，真空浓缩至湿基含水率50％，植入介电系数为80～100的纳米氧化钛陶瓷，尺寸为30×Φ20～30×Φ50mm的圆柱，间隔距离100mm～300mm，对称摆放；在-40℃的急冻间冻10min后进行微波冷冻干燥(压力100Pa，0～3h微波功率1600W，3～6h微波功率800W，冷阱温度-50℃)，脱水至湿基含水率8％，粉碎过80目筛，得白蘑菇粉，然后包装储藏。干燥耗时6小时。
对照实施例2，不带介电内核微波真空冷冻白蘑菇粉生产新鲜白蘑菇(湿基含水率92％)首先经过选取、清洗、切块、漂烫(100℃，5分钟)，然后冷却，加适量水打浆，浓缩至湿基含水率50％，在-40℃的急冻间冻10min后进行微波冷冻干燥(压力100Pa，0～5h微波功率1600W，5～11h微波功率800W，冷阱温度-50℃)，脱水至湿基含水率8％，粉碎过80目筛，得白蘑菇粉，然后包装储藏。干燥耗时11小时。
实施例3带介电内核微波真空冷冻调味甘蓝粉生产新鲜甘蓝(湿基含水率88％)首先经过选取、清洗、切分、漂烫(100℃，3分钟)，然后冷却，加适量水打浆，添加半胱氨酸和精制食盐，添加量分别为19g/kg和1.0g/kg，浓缩至湿基含水率50％，植入介电系数为80～100的纳米氧化钛陶瓷，尺寸为30×Φ20～30×Φ50mm的圆柱，间隔距离100mm～300mm，对称摆放；在-38℃的急冻间冻13min后进行微波冷冻干燥(压力100Pa，0～3h微波功率1600W，3～7h微波功率800W，冷阱温度-50℃)，脱水至湿基含水率8％，粉碎过80目筛，得甘蓝粉，然后包装储藏。干燥耗时7小时。
对照实施例3不带介电内核微波真空冷冻甘蓝粉生产新鲜甘蓝(湿基含水率88％)首先经过选取、清洗、切分、漂烫(100℃，3分钟)，然后冷却，加适量水打浆，浓缩至湿基含水率50％，在-38℃的急冻间冻13min后进行微波冷冻干燥(压力100Pa，0～5h微波功率1600W，5～10h微波功率800W，冷阱温度-50℃)，脱水至湿基含水率8％，粉碎过80目筛，得甘蓝粉，然后包装储藏。干燥耗时10小时。
权利要求
1.一种采用带介电内核来提高果蔬微波冷冻干燥速度的方法，其主要过程为将果蔬原料进行选取，清洗，去皮去核和/或去蒂、切片、漂烫的常规预处理，打浆，酶解，介电内核形成处理，速冻，微波真空冷冻干燥，粉碎得果蔬粉，包装和贮藏；其特征是介电内核形成处理对速冻成型前的浆状果蔬，植入介电系数为80～100的纳米氧化钛陶瓷形成介电内核，纳米氧化钛陶瓷尺寸为30×Φ20～30×Φ50mm的圆柱，间隔距离100mm～300mm，对称摆放；并在预冻成型前的浆状果蔬中添加氨基酸、糖或盐，形成介电系数为10-80的介电内核，添加量为1～20g/kg；速冻介电内核形成处理后的浆状果蔬装于料盘，进行速冻，速冻温度-36～-40℃，时间10～15min；微波真空冷冻干燥压力40～80Pa，微波功率800～1600W，干燥时间3～7h。
全文摘要
一种采用带介电内核来缩短果蔬粉微波冷冻干燥时间的方法，属于果蔬食品加工技术领域。本发明为将果蔬原料进行选取、常规预处理(清洗、去皮(核、蒂)、切片(丁、粒)、漂烫等)、打浆、酶解、介电内核形成处理、速冻、微波真空冷冻干燥、粉碎得果蔬粉。针对普通冷冻干燥周期太长，而微波冷冻干燥受水分结冰后介电常数太低的制约，采用对速冻前的浆状果蔬，植入高介电系数的纳米氧化钛陶瓷，并添加介电常数较高的氨基酸、糖或盐，形成带介电内核，然后进行微波真空冷冻干燥。本发明的优点是在物料内部产生介电内核，从而在微波场中形成内部热源，能大幅度缩短微波真空冷冻干燥时间，且可有效控制有害微生物残留。产品营养成分损失小，色泽鲜亮，口感独特。
文档编号A23L3/40GK1868321SQ20061008807
公开日2006年11月29日 申请日期2006年6月22日 优先权日2006年6月22日
发明者张慜, 段续, 范柳萍 申请人:江南大学