基于控温红外装置干燥紫甘蓝的方法与流程

本发明属于农产品加工技术领域，具体涉及一种红外装置干燥紫甘蓝的方法。

背景技术：

紫甘蓝(purplecabbage)，俗称紫卷心菜，属十字花科科芸薹属，在我国产量较高。叶扁圆球形，结球紧实。紫甘蓝具有营养价值高，口感脆嫩，色泽鲜亮，耐寒耐热，便于运输等优点，其种植效益相较于其他甘蓝高，种植面积逐年增加。紫甘蓝营养价值很高，和大白菜基本相同，其中维生素c的含量还要高出大白菜中的含量一半左右。紫甘蓝功效齐全，含有丰富的叶酸，对于备孕期，孕中以及孕后的妇女和患有贫血症的人都是非常好的食物，同时美容方面也很有作用。此外，紫甘蓝可以很好地提高人体免疫力，在抗癌抗癌蔬菜排行榜中高居第五位。经常食用卷心菜，可以增进食欲。促进消化，预防便秘。紫甘蓝也是糖尿病患者和减肥人群的上佳选择蔬菜。

紫甘蓝是含水量非常高的蔬菜，丰富的含水量使其很容易滋生微生物导致变质腐败，并且紫甘蓝是多叶型蔬菜，叶片比较脆弱，运输过程中的挤压碰撞，都会使其破损而造成经济损失。要长时间的保存紫甘蓝，首选的加工方式就是干燥。干燥加工后，紫甘蓝中的大部分水分都被去除，这样就抑制了微生物的滋生，减轻了质量，减少了体积，降低了运输成本，并且延长了货架期，降低了损失。

目前应用于紫甘蓝干燥的方法有热风干燥、微波干燥和真空干燥，其中热风干燥的优点是设备简单，成本低，缺点是能耗大，产生高温导致甘蓝中蛋白质变性、糖分等水溶性成分流失，样品复水性差；微波干燥的优点是干燥速度快，但会导致局部温度过高，同样使甘蓝复水性变差，而且能耗大；真空干燥的优点是营养缺失少，缺点是时间长成本高。

紫甘蓝是叶片型蔬菜，很适合采用红外干燥工艺进行加工。红外线具有显著的热效应和较强的穿透能力，所以红外干燥具有干燥时间短，能源消耗低等优点，但由于红外干燥时物料表面温度难以控制，所以会对干基的品质有影响，本发明设计了一套控温红外干燥设备，可以防止物料温度过高而导致的品质损坏，在此基础上，选择合适的参数可以实现耗能低、效率高、干基品质好，因此对紫甘蓝的干燥有着广阔和良好的发展前景。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服紫甘蓝现有干燥技术耗能大，时间长、营养损失大等不足，提供一种基于控温红外装置干燥紫甘蓝的方法。

本发明的技术构思如下：

本发明干燥技术主要涉及自制控温红外干燥设备，该设备由以下几个部分组成：

(1)干燥室：顶部设有交错排列的送风喷嘴和红外发射管路，一个温度传感器。干燥室四周和底部设有很多小孔，用来将干燥室内的风抽出送入与回风管路相连的风机内，再由风机输送出来形成循环，这种设计实现了热能的回收利用，很大的降低了能耗；干燥室中设多层物料架，可以根据物料含水量差异调节距离。

(2)红外加热系统：干燥室内设有六根红外发射管，发射功率为225w和450w，交错排列，可以让红外线均匀的辐射到物料上，并通过侧面的六个开关来控制着六根红外线发射管。

(3)控制系统：外装一个显示器，用来显示干燥室内的实时温度和设定干燥温度，并设置调节红外辐射强度和风速的开关，用来设定干燥需要的红外辐射强度和风速，实现干燥室控温功能。

(4)气流循环系统：位于顶部的风机将风送入加热管，经喷嘴流向干燥室，再从干燥室里面的回风孔送入回风管路，最后在进入风机内形成周而复始的循环，该设计降低热能损耗，达到节约能源的目的。

定好实验所需的干燥条件，预热完毕后加入物料进行干燥。均匀分布的红外管将红外线均匀的辐射在物料上。气流经过风机加压后输送到加热管进行加热，加热后的气流输送到均匀分布的喷嘴，由喷嘴将加热后的风带向物料进行干燥。干燥室的四周和底部都设有回风管，干燥后的风再经这些回风管路流向风机，形成循环。

本发明的技术构思创新性地将控温红外技术引入新鲜紫甘蓝的干燥中，利用红外线显著的热效应和较强的穿透能力，可以缩短紫甘蓝干燥时间短，降低能耗；合理安排红外加热管并且设置控温系统，可以克服红外干燥物料表面温度难以控制的缺点，降低干制品营养损耗。

本发明提供的紫甘蓝的干燥方法，按照下述步骤进行：

(1)将紫甘蓝从中间切开，挖去菜根，通过切片机切成条状；

(2)上述处理的紫甘蓝放入控温红外干燥装置，调整风速为10-26m/s，红外强度为225-1335w，干燥温度40-80℃，红外距离为5-16cm，干燥2-5h即得到优质的干燥紫甘蓝；

(3)将干燥好的紫甘蓝取出，待冷却后，装入塑封袋中，挤出袋中空气，将袋口封好，阴凉处存放。

其中，步骤(1)中的切片机为市售普通切片机，也可以采用手工完成；

其中，步骤(2)中参数根据所需要干燥的程度以及样品含水量进行调节；

其中，步骤(2)中所得到优质的紫甘蓝干基是基于其含水率、色泽变化以及复水率、营养成分变化等指标。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明的紫甘蓝的红外干燥装置，制备简单，成本低，占用空间小，易于推广；

(2)本发明的紫甘蓝的红外干燥装置实现了控温，加热均匀，解决了红外干燥物料表面温度过高的问题；

(3)本发明的紫甘蓝干燥方法，工艺简单，设备容易制得，耗能低，效率高，干基营养成分损失少，克服了目前紫甘蓝干燥方法耗能高、干基品质差、加工时间长等缺点；

(4)本发明提供的紫甘蓝干燥方法，缩短了紫甘蓝的采后加工时间，解决其在运输和储存过程中的腐烂和损耗的问题，并且延长了货架期。

附图说明

图1自制控温红外干燥装置整体结构图,其中1为风机，2为加热管，3为送风喷嘴，4为红外发射管路，5为物料架，6为回风管路；

图2不同辐射距离下紫甘蓝水分比随干燥时间变化曲线；

图3不同辐射距离下紫甘蓝干燥速率随干基含水率变化曲线；

图4不同辐射距离下得到的紫甘蓝干基复水率；

图5不同温度下紫甘蓝水分比随着时间变化曲线；

图6不同温度下紫甘蓝干燥速率随干基含水率变化曲线；

图7不同干燥温度下得到的紫甘蓝干基复水率。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

以下实施例所用的紫甘蓝新鲜原料购自江苏大学农贸市场，个头大小均匀、表面没有破损没有发生霉变、颜色鲜亮，个体完整，测得初始含水率为91.46％(g/g)。

以下实施例仅用以详细说明本发明干燥加工方法而非限制本发明。

本发明中所使用的红外干燥装置如图1所示，以干燥室为框架，风机1在干燥室顶部上侧，风机出口处安置加热管2，将热风送入干燥室，干燥室顶部安装交错排列的送风喷嘴3，间隔15cm安置红外发射管路4，该设计可以将热风均匀的的送到物料上，红外线也可以均匀的辐射在物料架5上的物料表面上，温度传感器紧靠物料架5安置，用来监控干燥室内的温度。干燥室四周和底部设有很多小孔，将干燥室内的风抽出送入与回风管路6，回风管路6在干燥箱背部，与风机1相连，再由风机输送出来形成循环，这种设计实现了热能的回收利用，很大的降低了能耗；红外发射管路4由六根红外发射管组成，发射功率为225w和450w，交错排列，通过侧面的六个开关来控制着六根红外线发射管，该设计可以让红外线均匀的辐射到物料上；物料架5设有三层，用来研究不同距离条件下，紫甘蓝的干燥特性和品质特性；干燥箱表面安装一个显示器，用来显示干燥室内的实时温度和设定干燥温度，并设计有调节红外辐射强度和风速的开关，用来设定干燥需要的红外辐射强度和风速。

实施例1

将紫甘蓝外皮剥掉，并从中间切开成大小差不多的两半，用不锈钢刀将菜根挖去。调节切片机的切片厚度，将紫甘蓝切成宽度为1cm的条状，放入控温红外装置干燥箱中的物料架(离红外发射管5cm、11cm和16cm)，调节红外发射功率225w*3，风速20m/s，温度60℃进行干燥，每隔半小时测定紫甘蓝的质量，直到紫甘蓝每半个小时的质量变化不超过1g为止，计算含水率(结果见图2)和干燥速率(结果见图3)，表明红外线辐照距离对干燥速率的影响很小。

等紫甘蓝样品冷却至室温后装入准备好的塑料袋，并排除塑料袋中的空气，封好袋口，测定干基复水率(结果见图4)，在辐射距离是11cm的时候，紫甘蓝的复水率最佳为3.49，5cm次之为3.35，最后是16cm为3.31，相差很小，所以辐射距离对紫甘蓝样品的复水率影响很小。采用分光测色仪测出材料的l*、a*、b*值，并通过openrgb软件分析得到l^*、c^*、h°平均值(见表1)，表明红外辐射距离对紫甘蓝色泽影响不大，基本上还在紫色区域内。

实施例2

将紫甘蓝外皮剥掉，并从中间切开成大小差不多的两半，用不锈钢刀将菜根挖去。调节切片机的切片厚度，将紫甘蓝切成宽度为1cm的条状，放入控温红外装置干燥箱中的物料架(离红外发射管11cm)，调节红外发射功率225w*3，风速20m/s，调节不同温度(50℃、60℃、70℃、80℃)进行干燥，每隔半小时测定紫甘蓝的质量，直到紫甘蓝每半个小时的质量变化不超过1g为止，计算含水率(结果见图5)和干燥速率(结果见图6)，干燥速率随着干燥温度的增加而增加，随着时间增加，紫甘蓝中含水比不断减少，相同时间段内，减少量降低。由图5干燥时间-水分比曲线中可以看出，整个干燥过程中，水分比逐渐变小，没有干燥恒速期。干燥温度越高干燥速率越快，很明显可以看出温度升高，干燥速率显著增加，80℃的干燥用时仅仅是40℃的三分之一，并且得到的样品含水率更低。由图6干燥速率-干基含水率曲线中可以看出，随着干燥过程的不断进行，干基含水率越来越低，干燥速度也随着干燥的进行不断降低。这个也很明显可以看出在干基含水率的各个阶段，80℃的干燥速率都是最快的，并且干燥速率随着温度的降低而降低。

等紫甘蓝样品冷却至室温后装入准备好的塑料袋，并排除塑料袋中的空气，封好袋口，测定干基复水率(结果见图7)，紫甘蓝的复水率随着干燥温度的升高而逐步递升，当干燥温度为80℃的时候，复水率最好。采用分光测色仪测出材料的l*、a*、b*值，并通过openrgb软件分析得到l^*、c^*、h°平均值(见表1)，表明温度对紫甘蓝色泽影响较大，h°值都在345以上，样品的色泽偏红色。

表1

对比实施例1：

将紫甘蓝外皮剥掉，并从中间切开成大小差不多的两半，用不锈钢刀将菜根挖去。调节切片机的切片厚度，将紫甘蓝切成宽度为1cm的条状，放入恒温鼓风干燥箱中的物料架(离底部电阻丝约11cm)，调节不同温度(50℃、60℃、70℃、80℃)进行干燥，每隔半小时测定紫甘蓝的质量，直到紫甘蓝每半个小时的质量变化不超过1g为止。等紫甘蓝样品冷却至室温后装入准备好的塑料袋，并排除塑料袋中的空气，封好袋口，测定干基复水率，紫甘蓝的复水率随着干燥温度的升高而逐步递升，当干燥温度为80℃的时候，复水率仅为3.47。采用分光测色仪测出材料的l*、a*、b*值，并通过openrgb软件分析得到l^*、c^*、h°平均值，测得的不同温度下h°为369.43、356.22、363.76、365.59，表明温度影响较大，干基色泽变化大，干基品质较差。